表面粗さ：書くのは最も安く、守るのは最も高い一行

Ra 0.8 µmは図面に書けばわずか数文字ですが、ニッケル合金部品の価格を1.5倍にすることがあります。私たちが目にする図面で最もよくある、避けられるはずのコストであり、公差より上、材料選定よりはるかに上位に来ます。

粗さごとの費用

チタンやニッケル基超合金で、ほかの条件をすべて同じとした場合のおおよその目安です。

Ra	到達方法	相対コスト
6.3 µm	フライス加工のまま、荒加工のみ	0.8×
3.2 µm	通常の仕上げ加工	1.0× 基準
1.6 µm	丁寧な仕上げ加工、鋭い工具	1.1–1.3×
0.8 µm	精密な仕上げ加工、工具摩耗の管理	1.4–1.8×
0.4 µm	ごく軽い切込み、または研削	2–3×
0.2 µm	研削	3–5×
0.05 µm	ラッピングまたは研磨	5–10×

段階は直線的ではありません。0.8から0.4への移行は、単に遅くするだけでなく、加工法そのものを変える必要が出てくるのが普通です。

加工硬化する合金には、もうひとつの不利があります。細かい仕上げ面を得るには軽い切込みが必要ですが、ニッケル合金で切込みを軽くすると、切削ではなくこすりになるおそれがあり、表面が硬化して仕上げ面がかえって悪くなります。 超合金の加工硬化をご覧ください。つまりインコネルで細かい仕上げ面を得るのは、単に時間がかかるだけでなく、安定して達成すること自体が技術的に難しく、その不確実さが価格に反映されます。

各加工法で到達できる粗さ

加工法	実用的なRaの範囲
フライス加工、荒加工	3.2–12.5 µm
フライス加工、仕上げ加工	0.8–3.2 µm
旋削、仕上げ加工	0.4–1.6 µm
ハードターニング、CBN	0.2–0.8 µm
リーマ加工	0.8–1.6 µm
円筒研削	0.1–0.8 µm
平面研削	0.2–1.6 µm
ホーニング	0.05–0.4 µm
ラッピング / 研磨	0.012–0.1 µm
ワイヤ放電加工	0.8–3.2 µm

同じ手間なら、旋削はフライス加工より細かい仕上げ面に到達します。工具がカスプを残しながら走査するのではなく、連続して接触しているからです。フライスではなく旋削で加工できる形体なら、その仕上げ面は安く得られます。

よくある誤り：全体への一律指示

表題欄に「特記なき面はすべてRa 0.8 µm」と書くと、部品のすべての面に細かい仕上げが適用されます。裏面、側面、クランプ面、そして誰も触れることのない形体まで含まれます。

20面ある角形のチタン製ハウジングでは、不要な仕上げ加工が十数回増えることになりかねません。そのうち18面はRa 3.2 µmでも、部品の機能はまったく変わりません。

逆の書き方をしてください。全体には粗めの指示を入れ、細かい仕上げが必要な面にだけ印を付けます。標準は安いものに、例外を高いものにするべきです。

細かい仕上げ面が費用に見合う場所

シール面。Oリング溝やガスケット面には実際の粗さ要求があり、通常はシールメーカーが公開している規格で指定されています。推測ではなく、その数値を使ってください。

摺動面と軸受面。穴の中で軸が回転する箇所や、面同士がこすれ合う箇所です。

疲労が重要な面。表面粗さは応力集中を生みます。繰返し荷重を受けるチタン部品では、これは見た目ではなく本物の技術的要求です。そして粗さだけでなく、表面健全性も重要になる場所です。

腐食が重要な面。二相ステンレスやニッケル合金部品の粗い表面は、付着物をため込み、孔食の起点になります。

表面処理をする面。ほとんどの表面処理は、下地の仕上げ面を指定しています。

見える外観面。部品が人の目に触れる場合です。ただし「外観」と明記してください。そうすれば加工会社は、切削ではなく仕上げ作業で達成できると分かります。

Ra以外に指定すべきこと

Raは平均値なので、同じRaの2つの面がまったく異なる挙動をすることがあります。重要な面については、次の点を検討してください。

Rz。山と谷の高さの平均です。孤立した深い傷を捉える点でRaより優れており、シール不良の原因はたいていそうした傷です。

筋目方向。円周方向か軸方向かの筋目は、シールや疲労に影響します。重要な箇所では指定してください。

表面健全性。ハードターニングした部品や強い加工を受けた超合金部品では、表面粗さより表層下の状態のほうが重要になることがあります。白層や引張残留応力が問題になるなら、そう書いてください。そして、それをどう検証するかも書いてください。白層のリスクについてはハードターニングか研削かで説明しています。

実用的な図面の書き方

一般表面粗さ：Ra 3.2 µm。 穴 Ø40 H7 および面A：Ra 0.8 µm、円周方向の筋目。 Oリング溝はシールメーカー図面による、Ra 0.4 µm、Rz 3.2 µm以下。 その他の面：加工のまま。

4行で、部品は本来あるべき価格になります。全体に一律のRa 0.8 µmと比べてみてください。そちらは費用が高く、伝わる情報は少なくなります。

参考資料： 表面粗さ

図面を送ると、24営業時間以内に価格入りの見積りをお返しし、何の役にも立たずに費用だけを押し上げている粗さ指示があれば、同じ返信でお伝えします。