表面仕上げチャート: 完全ガイド
7月28,2023
金属表面仕上げチャートは、表面処理の品質と精度を保証するために使用される参照ツールです。強度、延性、靱性などの物理的特性に加えて、表面は材料に全体的な外観を与えます。滑らかな表面仕上げにより、材料の耐疲労性と耐摩耗性が向上します。コーティングの塗布や摩擦が必要な場合には粗さが必要です。
表面仕上げチャートは、望ましい平滑性を得るために最も適切でコスト効率の高い方法を選択するのに役立ちます。この記事では、さまざまな表面仕上げチャートで、プロセス、ツール、パラメーターによる表面粗さの比較を示しています。
表面仕上げ: 概要
表面仕上げは、表面トポグラフィーまたは表面テクスチャーとも呼ばれ、表面の粗さ、レイ、うねりなどの特性を通じて表面の性質を示します。耐摩耗性、摩擦、密着性などの重要な要素は、製品の表面仕上げに影響されます。
製造およびエンジニアリングにおける表面仕上げ表の重要性
表面仕上げチャートは、さまざまな加工技術(研削、研磨、バフ研磨)後の特定の材料の平均粗さプロファイルを示すために使用されます。これらのチャートを参照することで、望ましい表面粗さを得るために材料とプロセスを賢明に選択することができます。
表面仕上げにより、性能、耐久性、耐食性の向上などの利点が得られます。表面に凹凸をつけることでグリップ力を高め、眩しさを軽減することもできます。
多くのメリットがある一方で、処理コストの増加などのデメリットもあります。最外層が除去されることで材料の強度が低下します。表面が粗いと、表面積が増えるため、材料が腐食しやすくなる可能性があります。
プロセスの選択に加えて、これらのチャートはプロセスを最適化し、コスト効率を高めます。表面仕上げを標準化することで、製品の品質維持にも貢献します。
表面仕上げの測定方法
表面測定技術は、表面比較法と非接触法の 2 つの大きなカテゴリに分類されます。表面粗さを測定するために使用される一般的な技術は次のとおりです。
表面形状測定
表面形状測定は、フィルムの表面粗さと厚さを測定するために行われます。この技術では、ダイヤモンドチップのスタイラスが試料の表面上を移動します。
キズ検査
この検査技術では、サンプルの表面上で柔らかい素材を動かす必要があり、サンプルの表面上の傷のパターンが明らかになります。鉛バビットやプラスチックなどの素材が使用されます。
顕微鏡画像
サンプルを顕微鏡の下に置き、その画像を必要な表面仕上げ画像と比較します。
外観検査
表面粗さの値が大きい場合は、目視で観察し、検査することができます。この検査の精度には限界があります。粗さが減少する場合は、作業には照明付き拡大鏡が必要です。
誘導
デジタル表面粗さ計は、プローブが粗い表面に沿って移動すると、コイル内のインダクタンスの変化を通じて出力信号を生成します。
レーザー走査型
このプロセスにはレーザー共焦点顕微鏡が使用されます。これらは接触モードと非接触モードの 3 つのモードで動作します。水平軸測定が可能な顕微鏡であり、遠方画像を利用したXNUMXD測定も可能です。
超音波検査
超音波センサーは表面粗さの測定にも使用できます。入射音波と反射音波の変化は表面の質感によるものであり、これによって測定値が得られます。
表面仕上げ表の分類
表面仕上げは次のカテゴリに分類されます。
加工面仕上げ表
研削、フライス加工、旋削、穴あけなどの機械加工プロセスでは、加工後に特定の材料に異なる表面粗さが生じます。機械表面仕上げ表では、各加工工程で生じる平均表面粗さを比較できます。これは、希望する粗さを与えるプロセスを選択するのに役立ちます。
修了学位 (中国)
|
ら(えーっと) |
rz (うーん) |
ra (マイクロインチ) |
加工仕上げ方法 |
1 |
50 |
200 |
2000 |
粗い鋳造または最も粗い機械加工 |
2 |
25 |
100 |
1000 |
荒削り、ボーリング、計画、穴あけ。加工痕が目立ちます |
3 |
12.5 |
50 |
500 |
2度仕上げと同じ |
4 |
6.3 |
25 |
320 |
通常の旋削、ボーリング、計画、穴あけ、研削。跡が見える |
250 |
||||
5 |
3.2 |
12.5 |
200 |
4度同様の加工ですが若干加工痕が目立ちます |
160 |
||||
125 |
||||
6 |
1.6 |
6.3 |
100 |
次のプロセスが使用されます: 数制御旋削、ボーリング、計画、穴あけ、研削。機械マークは見えませんが、方向は示されています |
80 |
||||
63 |
||||
7 |
0.8 |
6.3 |
50 |
度仕上げ6と同じプロセスですが、方向がぼやけています |
40 |
||||
32 |
||||
8 |
0.4 |
3.2 |
25 |
リーマ、研削、中ぐり、転造などの加工により、表面は滑らかになりますが、マークの方向はぼやけます。 |
20 |
||||
16 |
||||
9 |
0.2 |
1.6 |
12.5 |
研削、スーパーマシニングにより傷とその方向が見えなくなります |
10 |
||||
8 |
||||
10 |
0.1 |
0.8 |
4 |
さらなるスーパーマシニングにより、表面の濃光沢を実現した最高の仕上がり |
横フライス加工、旋削加工、縦フライス加工の異なるプロセスによるサンプルの表面仕上げと粗さの数を下のグラフで比較します。
これらのサンプルは、加工ツールが異なるため、表面に異なるパターンがありますが、平均粗さが類似しているため、同じ粗さ数値になります。
フライス加工面仕上げ表
機械加工表面チャートとは異なり、フライス加工表面チャートはフライス加工プロセスに主に焦点を当てています。さまざまな切削工具、切削速度、送り速度によって生成される平均表面粗さを比較します。したがって、フライス加工のみを選択する場合は、この表面仕上げ表を参照することでプロセスを最適化することができます。
旋盤表面仕上げ表
旋盤の表面仕上げ表には、さまざまな材料と切削パラメータから生じる表面粗さの範囲が示されています。あなたが機械工やエンジニアであれば、これらのチャートは、特定の材料の表面に望ましいテクスチャを得るために最適な旋盤設定を選択するのに役立ちます。
プラスチック表面仕上げ表
プラスチック仕上げチャートでは、さまざまな仕上げのコントラスト、粗さの範囲、仕上げを実現するためのコストがわかります。次に、望ましい粗さについてプラスチック材料を比較します。たとえば、A1 の高光沢表面 (最小の粗さを持つ) に最も適した材料はアクリルポリマーです。ポリプロピレンやポリウレタンは光沢のある表面仕上げには適していません。
さまざまなプラスチックと、A1、A2、および A3 の超ガラス質表面仕上げに対するそれらの適合性が示されています。
ポリマー |
A1 |
A2 |
A3 |
ABS |
平均 |
平均 |
グッド |
ポリプロピレン(PP) |
最低 |
平均 |
平均 |
ポリスチレン(PS) |
平均 |
平均 |
グッド |
HDPE |
最低 |
平均 |
平均 |
ナイロン |
平均 |
平均 |
グッド |
ポリカーボネート(PC) |
平均 |
グッド |
素晴らしい |
ポリウレタン(TPU) |
最低 |
最低 |
最低 |
アクリル |
素晴らしい |
素晴らしい |
素晴らしい |
金属表面仕上げ表
金属表面仕上げチャートは、研削、フライス加工などのさまざまな機械加工プロセスを使用した後のさまざまな金属の表面粗さを組み合わせて比較します。また、最適化にも役立ちます。これらのチャートは、すべての機械加工プロセスを比較する機械加工チャートとは異なり、材料に関連する仕上げプロセスに関するものです。
ステンレス鋼の表面仕上げ表
シンプルなステンレス鋼の表面仕上げ表には、平均粗さ、粒度、研磨数が表示されます。グリットとポリッシュの数値は、当社の材料が表面仕上げを行うために使用されるプロセスに基づいています。研磨番号の範囲は 1 ~ 8 で、1 は研磨なし、8 は研磨なしです。th 粗さの数値が最も低いです。これらの表面仕上げは、特定のグリット数を持つ研磨材の層を備えたストリング ホイールを使用して行われます。
表面仕上げ換算表
業界が異なれば、表面粗さの標準化単位も異なります。このチャートは、他の国のさまざまな業界で使用されている表面仕上げチャートを理解するのに役立ちます。次の単位間の変換が行われます。
Ra = マイクロメートルまたはマイクロインチ単位の平均粗さ。
RMS = 二乗平均平方根 (マイクロインチ)。
CLA = 中心線平均 (マイクロインチ)。
Rt = 粗さ合計 (ミクロン)
N = 新しい ISO (グレード) スケール番号。
カットオフ長 = サンプルに必要な長さ。
N |
Ra |
Rz |
CLA |
RMS |
カットオフ長さ |
|
インチ |
mm |
|||||
1 |
0.3 |
0.025 |
1 |
1.1 |
0.003 |
0.08 |
2 |
0.5 |
0.05 |
2 |
2.2 |
0.01 |
0.25 |
3 |
0.8 |
0.1 |
4 |
4.4 |
0.01 |
0.25 |
4 |
1.2 |
0.2 |
8 |
8.8 |
0.01 |
0.25 |
5 |
2.0 |
0.4 |
16 |
17.6 |
0.01 |
0.25 |
6 |
4.0 |
0.2 |
32 |
35.2 |
0.03 |
0.8 |
7 |
8.0 |
1.6 |
63 |
64.3 |
0.03 |
0.8 |
8 |
13 |
3.2 |
125 |
137.5 |
0.1 |
2.5 |
9 |
25 |
6.3 |
250 |
275 |
0.1 |
2.5 |
10 |
50 |
12.5 |
500 |
550 |
0.1 |
2.5 |
11 |
100 |
25 |
1000 |
1100 |
0.3 |
8.0 |
さまざまなタイプの表面仕上げチャートを理解する
ビードブラスト表面仕上げ表
ビーズブラストは、準備中の材料の表面に高圧でガラスまたはスチールのビーズをターゲットにすることによって行われます。平均粗さは 42 Ra (マイクロインチ) です。一般的なビード チャートでは、さまざまなビード サイズと材料を使用した粗さ値のコントラストが表示されます。圧力とノズルの距離をチャートに追加して、表面仕上げを最適化することもできます。
グレード |
表面粗さ |
外観 |
アプリケーション |
グレード1 |
非常に細かいビーズブラスト |
スムーズ |
化粧品部品、医療機器 |
グレード2 |
ファインブラスト |
低質感 |
航空宇宙コンポーネント |
グレード3 |
中型ブラスト |
適度な質感 |
自動車部品、機械 |
グレード4 |
粗いブラスト |
ザラザラした質感 |
海洋コンポーネント |
コーティング厚さチャート
この表は、特定の材料に対するさまざまな望ましいコーティングの厚さまたはタイプを推奨します。コーティングの厚さは、マイクロメートル、ミリメートル、ミル(千インチ)、マイクロインチなどの多くの単位で表されます。したがって、異なる単位でコーティングを適用する必要がある場合は、この表を使用すると時間を節約できます [15]。これらのチャートは、塗装、防食、品質管理などの業界で重要です [14]。
ミクロン |
mm |
インチ |
ミル (千 インチ) |
10 分の 1 (の インチ)
|
100 万分の 1 (1 数百万インチ) |
1 |
0.1 |
0.0001 |
0.000004 |
0.004 |
0.04 |
2 |
0.5 |
0.0005 |
0.00002 |
0.02 |
0.2 |
3 |
1 |
0.001 |
0.000039 |
0.039 |
0.39 |
4 |
1.5 |
0.0015 |
0.000059 |
0.059 |
0.59 |
5 |
2 |
0.002 |
0.000079 |
0.079 |
0.79 |
6 |
2.5 |
0.0025 |
0.000098 |
0.098 |
0.98 |
7 |
3 |
0.003 |
0.000118 |
0.118 |
1.18 |
8 |
3.5 |
0.0035 |
0.000138 |
0.138 |
1.38 |
9 |
4 |
0.004 |
0.000157 |
0.157 |
1.57 |
10 |
4.5 |
0.0045 |
0.000177 |
0.177 |
1.77 |
11 |
5 |
0.005 |
0.000197 |
0.197 |
1.97 |
12 |
5.5 |
0.0055 |
0.000217 |
0.217 |
2.17 |
13 |
6 |
0.006 |
0.000236 |
0.236 |
2.36 |
14 |
7 |
0.007 |
0.000276 |
0.276 |
2.76 |
15 |
8 |
0.008 |
0.000315 |
0.315 |
3.15 |
16 |
9 |
0.009 |
0.000354 |
0.354 |
3.54 |
17 |
10 |
0.01 |
0.000394 |
0.394 |
393.7 |
18 |
12 |
0.012 |
0.000472 |
0.472 |
4.72 |
19 |
15 |
0.015 |
0.000591 |
0.591 |
5.91 |
20 |
20 |
0.02 |
0.000787 |
0.787 |
7.87 |
仕上げ品質チャート
仕上げ品質チャートには、未研磨からバフ研磨(高反射)表面までのさまざまな表面仕上げと、その表面粗さの値がマイクロメートル(μm)またはマイクロインチ(μin)で表示されます。これらには、仕上げ材の表面の画像が含まれる場合があります。次の表には、異なる等級番号と粗さ番号のマークが表示されます。
ツーリングチャート
ツール チャートには、業界で使用されているいくつかのツールに関する情報が表示されます。その主なセクションは、工具タイプ、工具サイズ、送り速度または材料です [16]。作業に適したツールを使用することで、プロセスの効率が向上し、材料の無駄も削減されます。したがって、お金と時間を節約できます。
表面仕上げ記号表
ISO 表面仕上げ記号
Ra粗さチャート
ra は平均粗さ値で、平均線からの標準偏差の平均を測定するために使用されます。 μm または μin で表すことができます。また、表面仕上げと ra 粗さの値も表示されます。表面仕上げの平均粗さを調べることで、一定の摩擦、シール能力、美的外観を必要とする材料を選択できます。
Rz表面粗さチャート
rz は深さ粗さとして知られています。これは、最高ピークと最低ピークの間の平均距離を見つけることによって計算されます。 rz 表面粗さチャートには、rz 値とともにさまざまなテクスチャー面も表示されます。材料の耐摩耗性と潤滑剤をどのように保持できるかについて説明します。
仕上げ度
|
rz (えーっと) |
加工仕上げ方法 |
N12 |
200 |
粗い鋳造または最も粗い機械加工 |
N11 |
100 |
荒削り、ボーリング、計画、穴あけ。加工痕が目立ちます |
N10 |
50 |
2度仕上げと同じ |
N9 |
25 |
通常の旋削、ボーリング、計画、穴あけ、研削。跡が見える |
N8 |
12.5 |
4度同様の加工ですが若干加工痕が目立ちます |
RMS表面仕上げ表
rms 表面仕上げチャットでは、表面粗さは rms(二乗平均平方根)で表されます。 μm または μin という同様の単位があります。この表は、材料の疲労寿命についても示しています。
仕上げ度
|
rms |
加工仕上げ方法 |
N12 |
55 |
粗い鋳造または最も粗い機械加工 |
N11 |
27.5 |
荒削り、ボーリング、計画、穴あけ。加工痕が目立ちます |
N10 |
13.75 |
2度仕上げと同じ |
N9 |
9.13 |
通常の旋削、ボーリング、計画、穴あけ、研削。跡が見える |
N8 |
3.52 |
4度同様の加工ですが若干加工痕が目立ちます |
表面粗さチャート変換
このチャートは表面粗さを多くの単位に変換します。これは、業界で使用されている標準単位を選択するのに役立ちます。これらの単位を変換するには次の式が使用されます。
- マイクロメートル (µm) から マイクロインチ (µin): マイクロインチ (µin) = マイクロメートル (µm) x 39.3701
- マイクロメートル (µm) からミリメートル (mm): ミリメートル (mm) = マイクロメートル (µm) / 1000
- マイクロインチ (µin) 宛先 マイクロメートル (µm): マイクロメートル (µm) = マイクロインチ (µin) / 39.3701
- マイクロインチ (µin) から ミリメートル (mm): ミリメートル (mm) = マイクロインチ (µin) / 39,370
- ミリメートル (mm) からマイクロメートル (µm): マイクロメートル (µm) = ミリメートル (mm) x 1000
- ミリメートル (mm) から マイクロインチ (µin): マイクロインチ (µin) = ミリメートル (mm) x 39,370
例として、以下の表面粗さ換算表[1]に表を示します。
表面仕上げに影響を与える要因
留意すべき最も重要な要素は次のとおりです。
切削工具の材質
使用する切削材料の種類も表面粗さに影響します。たとえば、高速度鋼の工具は表面の粗さが大きくなりますが、超硬工具やセラミック工具の場合は滑らかな表面が得られます。
素材硬度
材料の硬度が切削工具の硬度に近い場合、表面粗さはより高くなります。 2 つの材料間の硬度の差が大きいほど、ツールの表面はより滑らかになります。
加工パラメータ
切削速度、切込み深さ、送り、材料の除去速度などの加工パラメータ。これらのパラメータは、希望の表面粗さになるように変更できます。
潤滑と冷却
潤滑またはその他の冷却プロセスにより摩擦が軽減され、工具の損傷が防止され、きれいな表面仕上げが得られます。
後処理処理
化学処理などの追加加工を施した後、研削・研磨を行い、表面の平滑性をさらに高めます。
表面粗さ換算表表
次の表は、さまざまな単位への粗さの変換を示しています。
表面仕上げをチェックする
表面仕上げは表面粗さ計と上記のさまざまな技術を使用してチェックされます。形状測定器には、材料の表面上を移動して粗さの深さを計算するスタイラスが含まれています。
まとめ
表面仕上げは、製品の見た目を美しくするためだけではありません。良好な表面仕上げにより、材料の耐疲労性が向上します。この記事では、さまざまなタイプの表面仕上げチャートについて説明しており、さまざまな加工タイプやツールによって得られる表面粗さの範囲についてのアイデアが得られます。
表面仕上げチャートを使用すると、目的の表面粗さに適した優れたプロセスとツールを見つける時間を節約できます。表面粗さの計算方法も追加されており、グラフの作成に役立ちます。標準単位を使用して、必要に応じてカスタム グラフを作成できます。
さらに詳しく知りたい場合は、国際標準化機構 (ISO) を確認してください。 ISO 4287、ISO 25178、ISO 1302 などの表面粗さと質感の計算に関連する規格があります。udemy や coursera でオンラインコースを確認できます。また、この分野を学ぶための研究論文や書籍もたくさんあります。
中国の tuofa CNC 専門家は、表面仕上げの機能も提供します。これは、材料を除去することによって達成されるものと、コーティングの層を追加することによって実行されるものの 2 つのタイプに分けられます。次のプロセスが使用されます。
- ビーズブラスト
- 陽極酸化
- 電気めっき
- パウダーコーティング
- 研磨
- ブラッシング
- 黒色酸化物
- アロジン
- 部品作り
よくあるご質問
表面仕上げは溶接ですか?
いいえ、溶接は表面仕上げを目的として行われているわけではありません。溶接は、2 つの金属を融合させる接合プロセスです。表面仕上げは、研削、研磨、コーティングなどのさまざまなプロセスの結果です。溶接は金属または合金の表面に存在する可能性がありますが、それがこの目的に使用されることを意味するものではありません。
125面仕上げとは何ですか?
125 面仕上げとは、平均粗さ値が 125 マイクロインチ (μin) または約 3.2 マイクロメートル (μm) になるように表面が機械加工されていることを指定します。この仕上げは、特定のエンジニアリング用途に適した滑らかな表面を実現します。
上質な表面仕上げは?