製造における表面粗さ: 測定、影響因子、および最小化

製造における表面粗さ: 測定、影響因子、および最小化

最終更新:09/01、読む時間: 5 分

粗面の仕上げ

表面仕上げ用語で表面粗さを理解しましょう。製造された部品や製品の表面を滑らかにするプロセスは、表面仕上げと呼ばれ、表面粗さで検査されます。粗さの数学的定量化で最も一般的なパラメーターは R です。_a.表面の算術平均偏差を表示します。小さいR_a滑らかな質感を意味します。

表面粗さは、一連の山と谷の構造によって形成される表面テクスチャの不規則性です。これらの山と谷は、粗さのレベルに応じて、顕微鏡で見ることができます。原材料や完成品の表面品質は、製造業において非常に重要です。それは美的魅力だけでなく、部品の機能性と全体的な品質にも影響します。

表面粗さの測定

粗面プロファイル

表面粗さは」R_a,「単位はミクロンです(µ）。Ra は、測定長にわたる表面の山 (高さ) と谷 (深さ) の平均差を示します。

表面測定は、精密製造において信頼性が高く一貫した部品や製品を生産するために不可欠です。したがって、表面パラメータを測定し、必要な仕様に合わせて監視する必要があります。たとえば、表面粗さを測定することは、必要な表面仕上げを達成するためのゲートウェイです。

1.          プローブによる測定。

表面粗さを測定する接触法です。測定を行うには、プローブまたはスタイラスが表面に触れる必要があります。

プローブによる粗さ測定

スキッドが最初に移動して基準を確立し、その後にプローブが追従して山と谷を通って表面上を移動し、電気信号を送信して表面プロファイルを作成します。その後、作成したプロファイルから表面粗さを求めることができます。

2.          光学形状測定

このアプローチ uses 光波または音波.デバイスは超音波を表面に送信し、反射を受信します。反射波の位置を使用して、3D 表面プロファイルを作成し、粗さを計算します。

光学プロフィロメトリーによる粗さ 3D プロファイル

3.          比較

この方法では、メーカーは製品の表面を、以前に測定された標準部品を使用した製品と比較します感覚を使って最も近いものを選択します。あまり精度の高い方法ではありませんが、精度をあまり必要としないところに使用でき、さらに表面に塗装を施します。

粗さ対。製造業

製造部品の主要性能指標の 1 つは粗さです。かなりのレベルの表面粗さにより、使用中に亀裂が生じ、環境にさらされると極度の腐食が発生する可能性があります。さらに、粗さは効率を低下させ、最終的に低摩擦が必要な機械システムに悪影響を与える可能性があります。これは、不規則な表面が部品間の摩擦を増加させるためです。

用途に応じて、機械部品ごとに表面粗さの上限が異なります。たとえば、摩擦が懸念される要素は、操作が難しくなるためラフネスの許容範囲が狭くなり、ラフネスが高すぎるとコンポーネントに亀裂が生じます。

ねじ山と接合面は、かなりの粗さを持つことができます。これは、接合を妨げず、コンポーネント間の適切な適合を容易にするためです。また、塗装が必要な面はある程度の凹凸を考慮し、密着性を高め加工を容易にしています。

いくつかの一般的な製造工程における表面粗さ

さまざまな操作における表面粗さの値

表面粗さの記号

記号自体に移る前に、まず記号で使用される略語について説明しましょう。製造図面の表面仕上げ記号を見ると、さまざまな略語があります。

略語一覧

表面粗さ記号

シンボルで使用される変数の意味

製造図面の表面粗さ記号を分析することにより、設計者とオペレーターは、機械加工されたコンポーネントの表面仕上げの状態を伝えることができます。

たとえば、CNC オペレーターは、設計者の図面から、仕上げ時に表面からどれだけの材料を除去する必要があるかを判断できます。

表面粗さの程度に影響を与える要因は何ですか?

次の 3 つの要因が表面粗さに影響します。切削操作、研削、および制御パラメータ (切削速度と送り速度)。

1.          切断作業

でのカット作業終了後、 CNC加工切削工具は、工作物から工具を離す際に圧力がかかるため、切削面に残留物が残ります。

この残留物 (バリと呼ばれる) は、コンポーネントに必要な寸法安定性にも影響を与えます。次の要因によって、切削工具によって表面に残る残留物のサイズと量が決まります。

• 切断角度のずれ
• ツールチップ半径たわみ
• 給餌率
• 切断時の変形

2.          研削

製造における研削プロセスでは、硬質の研磨性の研削媒体が使用され、プロセス中の温度は 1500 °C に達することがあります。研磨粒子のエッジは、作業温度が高いために塑性熱流を発生させ、表面にわずかな粗さを残します。

3.          切削速度と送り速度

切削速度が高いほど、切りくずの形成が増加し、切りくずのサイズもより広範囲になります。したがって、切削速度が高いと工具と切削面の間の摩擦が増加し、Ra 値が増加するため、工具は表面により多くのバリを残します。また、送り速度が高いほど、表面の残留物の高さが高くなります。

表面粗さを最小限に抑えるにはどうすればよいですか?

·        送り速度が速いと切削面に残留物が多く発生するため、適切な送り速度を設定してください。粗さを減らすには、効率的な切削液と精密な切削工具を使用してください。

·        偏角が大きいと加工バリや加工痕が表面に発生しますので、極力抑えてください。

·        工具の摩耗により面粗さが大きくなるため、研磨前に研磨を行ってください。

·        機械加工ツールの振動によって摩擦が増加し、表面が粗くなります。したがって、加工作業を進める前に、振動を減らし、切削液を追加してください。

·        原材料の特性に基づいて、加工ツールの材料を選択します。たとえば、硬い材料を加工する場合は、鉛を含む超硬工具を使用してください。また、ツールは均一に細かくする必要があります。

結論

表面は、機械部品の仕様に従って、製造プロセス中に常に特定の粗さの制限内に収まる必要があります。R_a は、表面仕上げに関するプロジェクトを受け入れるか拒否するかを提案しています。プロフィロメータは、基準線から粗さ成分を構成する凹凸の平均高さを決定することにより、算術表面粗さを計算します。

表面粗さ処理には、バリ取り、研削、研磨などの追加加工が必要です。これらのアプローチは、粗さの値を望ましい制限内に収めるのに役立ちます。ただし、この後処理は製造コストを増加させるため、製品の設計および製造プロセスではラフネス ファクターを考慮することをお勧めします。プロリーンハブには、プロセス制御と表面仕上げを専門とする設計者とエンジニアがいます。お気軽にお問い合わせ必要な粗さの制限内に収まるプロジェクトが必要な場合。

よくある質問

表面粗さとは？

表面粗さは、製造された部品や製品の表面仕上げのアイデアを与えるパラメータです。これは表面の不規則性を示しており、目的の範囲内にある必要があります。

粗い表面は製品の品​​質に影響を与えますか?

はい、粗い表面は腐食や亀裂の可能性が高くなります。また、部品の潤滑にも影響を与えます。

ラフネスにはプラスの用途がありますか?

はい、表面粗さは接着性を高めるため、塗装を施す必要がある場合に役立ちます。また、嵌合する部品はラフネスを問わない。

R の意味_a?

Ra は平均表面粗さとして知られており、基準線からのピークのすべての高さの算術平均です。

表面粗さを測定する標準的な方法は何ですか?

標準粗さチャートとの比較、探針による測定、光学式形状測定の3つが表面粗さの標準的な測定方法です。