1. 粗さの概念
部品を加工した後、工具や構成エッジ、スケールなどによりワーク表面に大小の山や谷が生じます。 これらの山や谷の高さや谷は非常に小さいため、通常は拡大しないと見えません。 この微細な幾何学的形状の特徴を表面粗さと呼びます。
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2. 粗さ評価パラメータ
RaRzRy の 3 つのコードに数字を加えたもので示され、機械図面には対応する表面品質要件が存在します。 一般的にワーク表面の表面粗さRaは、<0.8um is called: mirror surface.
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輪郭算術平均偏差 Ra：サンプリング長 L 内の輪郭偏差の絶対値の算術平均
微視的粗さの十点高さRz：サンプリング長さl内のプロファイルの山の高さの最大5つの平均値とプロファイルの谷の深さの最大5つの平均値の和
プロファイルの最大高さ Ry: サンプリング長さ L 内のプロファイルの山線とプロファイル谷の底線の間の距離
3. 粗さの測定と表示
表面粗さは電子機器や光学機器を用いてRa、Rz、Ryの値を測定することで定量的に評価することができます。 実際の生産現場では、人間の目や触感によってサンプルブロックと加工面を比較して粗さを把握することが多いです。
マーキング方法: 加工面の特徴を部品図上に記号でマーキングします。 基本的な記号ですので、この記号だけを使用しても意味がありません。 パラメータ値を追加する場合、どのような方法でも表面を取得できることを意味します。
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4. 各種加工による粗さグレード
表面粗さの数値と表面特性、求め方、使用例は下表をご参照ください。
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5. 表面粗さが機械部品の性能に及ぼす影響
表面粗さは部品の品質に大きな影響を与え、主に部品の耐摩耗性、フィット性、耐疲労性、ワーク精度、耐食性に重点を置いています。
5.1. 摩擦や摩耗への影響。 部品の摩耗に対する表面粗さの影響は、主に山の頂上に反映されます。 2 つの部分は互いに接触しています。 実際、それらは山頂の一部です。 接触点の圧力が非常に高いため、材料が流動して形状が変化する可能性があります。 表面が粗ければ荒いほど、摩耗は激しくなります。
5 .2 フィット特性への影響。 2 つの部品のはめあいは、しまりばめとすきまばめの 2 つの形式にすぎません。 しまりばめの場合、組立時に面の頂点が平らになるため、しめしろ量が減少し、部品の結合強度が低下します。 すきまばめの場合、山部を連続的に研磨するため、すきまの程度が変化します。 大きい。 したがって、表面粗さははめあい特性の安定性に影響を与えます。
5.3 疲労強度への影響。 部品の表面が粗ければ凹みは深くなり、谷の曲率半径が小さくなるほど応力集中の影響を受けやすくなります。 したがって、部品の表面粗さが大きいほど、応力集中の影響を受けやすくなり、耐疲労性が低下します。
5.4 腐食作用に対する耐性。 部品の表面粗さが大きいほど、その谷は深くなります。 このように、この谷にはゴミや劣化した潤滑油、酸性やアルカリ性の腐食性物質がたまりやすく、材料の内層に浸透して部品の腐食を悪化させます。 したがって、表面粗さを小さくすることで部品の耐食性を向上させることができます。
6. 表面仕上げを改善する方法
大きく分けて、対応工程の増加と独自工程の改善の2種類に分かれます。
対応する工程を増やす：研磨、研削、削り、圧延などの工程を追加すると、仕上がりが向上するだけでなく、精度も向上します。 さらに、国内外の超音波圧延技術と金属の塑性流動性を組み合わせた超音波圧延技術は、従来の圧延とは異なります。冷間加工硬化により粗さを2-3レベル改善し、材料の全体的な性能特性を向上させることができます。
元のプロセスの改善:
6.1 切断速度は合理的に選択してください。 切削速度 V は面粗さに影響を与える重要な要素です。 中低炭素鋼などのプラスチック材料の加工では、低速ではスケールが発生しやすく、中速では構成刃が発生しやすく粗さが大きくなります。 この速度領域を避けることにより、表面粗さの値は減少します。 したがって、常に切削速度を上げるための条件を作り出すことが技術レベルを向上させるための重要な方向性でした。
6.2 送り速度を合理的に選択します。 送り速度はワークの表面粗さに直接影響します。 一般に送り速度が小さいほど表面粗さは小さくなり、ワーク表面は滑らかになります。
6.3 工具形状パラメータの合理的な選択。 前面と背面の角。 すくい角を大きくすると、材料を切断するときの押し出し変形と摩擦が減少し、総切削抵抗も減少するため、切りくず除去に有利になります。 すくい角が一定の場合、すくい角が大きいほど切れ刃の鈍円半径が小さくなり、切れ刃が鋭くなります。 さらに、逃げ面と加工面および移行面との間の摩擦やはみ出しを低減することもでき、表面粗さの値を下げるのに有益です。 工具ノーズ円弧の半径 r を大きくすると、表面粗さの値を下げることができます。 工具の二次振れ角 Kr を小さくすると、表面粗さの値も小さくなります。
6.4 適切な工具材質を選択します。 切削熱を適時に伝達し、切削領域の塑性変形を軽減するには、熱伝導率の良い工具を選択する必要があります。 さらに、工具は、加工される材料との親和性を防ぐために、良好な化学的特性を備えていなければなりません。 親和性が大きすぎると、構成刃先やスケールが発生しやすくなり、過度の面粗度が発生します。 超硬合金やセラミックス材料を表面にコーティングすると、切削時にナイフ表面に酸化保護膜が形成され、加工面との摩擦係数を低減できるため、仕上げ面の向上に有利です。
6.5 被削材の性能を向上させる。 材料の靭性はその塑性を決定します。靭性が高いほど、塑性変形の可能性が大きくなり、機械加工中の部品の表面粗さが大きくなります。
6.6 適切な切削液を選択してください。 切削液を適切に選択すると、面粗さを大幅に低減できます。 切削液には冷却、潤滑、切りくず除去、洗浄の働きがあります。 ワーク、工具、切りくずの間の摩擦を軽減し、大量の切削熱を奪い、切削ゾーンの温度を下げ、微細な切りくずを適時に排出します。
