表面仕上がりの解説：Ra、Rzおよび無理のない仕上がり指定

Raとは実際に何か

Raは、定義されたサンプリング長さにわたって測定された、平均線からの表面プロファイルの絶対偏差の算術平均です（ISO 4287 / ASME B46.1の実務に準拠）。これは高さの平均であり、粗さの大きさを表しますが、表面が尖っているか、波打っているか、多孔質か、平滑なプラトー状かについては何も語りません。同一のRaを持つ二つの表面でも、密封、摺動、疲労の挙動は大きく異なり得ます。

Rzは山から谷までの測定値です（複数のサンプリング長さにわたる最大の山から谷までの高さの平均）。Rzは、Raが平均化してしまう孤立した深い傷や高い山に応答します。そのため密封面や疲労に厳しい部品はしばしばRaとRzの両方（またはRzの最大値）で指定されます。あくまで大まかな目安として、Rzは通常、同一表面におけるRa値の数倍です。その比率はプロセスによって大きく異なり、換算値ではありません。

単位：メートル法ではマイクロメートル（µm）、米国慣行ではマイクロインチ（µin）であり、1 µm ≈ 40 µinです。図面上で両者を混同すると、仕上がりが40倍に膨らんだり不足したりします。

一般的なプロセスで得られるもの

標準的に達成可能な範囲（良好に運転された設備での値であり、個々の工場により異なります）は次のとおりです。

プロセス	標準的なRa（µm）
ガス切断／鋸切断	12.5–50
フライス加工／旋削（荒加工）	3.2–12.5
フライス加工／旋削（仕上げ）	0.8–3.2
研削（平面／円筒）	0.2–1.6
ホーニング	0.1–0.8
ラッピング／超仕上げ	0.025–0.2
研磨（装飾）	0.05–0.4達成可能、鋼種に依存

納入されたままの鋼表面にも独自の値があることに注意してください。熱間圧延鋼板はこれらの機械加工数値よりはるかに粗く、冷間圧延鋼板は通常、ミル出荷時点でおよそRa 0.8–1.6 µmにあります。

無理のない指定

• **より細かい仕上げは非線形に費用がかかります。**Ra 3.2から0.8、さらに0.2 µmへ移るごとにプロセスが追加され（研削、次にホーニングまたはラッピング）、それぞれに独自の段取りがあります。機能が許す最も粗い仕上がりを指定してください。
• 指示を機能に合わせてください：摺動面と密封面、疲労に厳しいフィレット、軸受座は細かい仕上がりと場合によりRz制限を正当化します。クリアランス面や溶接開先はそうではありません。
• 重要な箇所では方向を明記してください。方向性（表面パターンの方向）は密封と摩擦に影響します。重要な場合、図面では標準的な方向性記号を用います。
• 頻繁な誤りは、別の図面から引き継いだ一括の「全面Ra 0.8」という注記です。これは静かにすべての面を研削作業に変えてしまいます。細かい仕上がりは、それを必要とする面に限定してください。
• ステンレス鋼と腐食環境については、粗さが腐食の変数でもあることを覚えておいてください。より平滑で適切に不動態化された表面は孔食の開始に強く、粗い仕上がりは汚染物質を保持します。これは溶接部近傍を仕上げる機能的な理由であり、外観上の理由ではありません。