仕上げ加工はCNC加工の最終工程であり、製品の品質向上に用いられます。仕上げ加工によって、外観上の欠陥を除去したり、製品の視覚効果を高めたり、機械的強度や電気的性能を向上させたりすることができます。
様々な表面処理方法がある中で、製品マネージャーやデザイナーはどのようにして最適なソリューションを選択すればよいのでしょうか？ご安心ください。以下に挙げる一般的な処理方法にはそれぞれ利点があります。各方法の特徴を理解すれば、製品の価値を高めることができるでしょう。
一般表面処理CNC加工部品用
処理状況
CNC加工によって製造された部品の表面は「加工面」と呼ばれます。表面は粗いものの、寸法精度は高く、一部のエンジニアリング用途には十分です。平均粗さは約3.2μmで、後処理が不要なため、生産効率が高いのが特徴です。
寸法精度が外観よりも重要な用途においては、この加工面は十分です。しかしながら、表面が粗く保護コーティングが施されていないため、保護性能が低く、傷や摩耗が生じやすいという欠点があります。全体として、価格性能比は場合によっては十分ですが、高い保護性能が求められる場合には、追加の表面処理が必要となる可能性があります。
陽極酸化処理は、CNC加工部品の表面に厚く密度の高い酸化皮膜を生成し、保護性能を向上させる電気化学プロセスである。
このプロセスは、導電性の高いアルミニウム合金またはチタン合金にのみ適用可能です。プロセス中、合金は陽極として機能する酸を含む電解液タンクに入れられ、電流を用いて酸中の酸素イオンと表面の合金原子を結合させて酸化膜を形成します。
陽極酸化処理には大きく分けて2種類あります。全体的なプロセスは同じですが、部品を異なる濃度の硫酸溶液に浸漬する必要があります。タイプIIは「装飾陽極酸化処理」と呼ばれ、厚さ4～25μmの透明または着色されたコーティングを形成します。タイプIIIは「硬質陽極酸化処理」と呼ばれ、コーティングの厚さは125μmで、より耐摩耗性に優れています。
総じて、陽極酸化処理は耐久性と寸法安定性に優れているため、高性能が求められる内部空洞や小型部品に最適です。CNC加工による仕上げの中でも特に美しい仕上がりですが、コストは比較的高めです。
粉体塗装
粉体塗装はスプレー塗装と似ています。まず、部品の表面にリン酸塩処理またはクロメート処理による防錆処理を施し、次に静電ガンで乾燥粉体をスプレーし、200℃以上のオーブンで硬化させます。多層積層により、最大72μmの厚さを実現できます。
この処理自体が、CNC加工部品に硬く、耐摩耗性に優れ、美しい保護膜を形成する。サンドブラスト処理と組み合わせることで、部品の防食性能と表面均一性を向上させることができる。
陽極酸化処理とは異なり、粉体塗装はあらゆる金属に対応し、高い靭性と耐衝撃性を備えているため、様々な機能用途、特に軍事用途に適しています。
しかし、粉体塗装は寸法精度が低く、小型部品や内装面への塗装には適していません。さらに、コストが高いため、大規模生産への適用が制限される可能性があります。
ビーズブラストは、CNC加工部品にマットまたはサテン仕上げを施すために使用されます。この工程では、加圧された空気によって数百万個のガラスビーズが部品に吹き付けられ、工具痕や欠陥が効果的に除去され、均一な粒状の質感が生まれます。陽極酸化処理や粉体塗装などの他の仕上げとは異なり、ビーズブラストは部品を化学的または機械的に変化させるのではなく、外観を視覚的に変化させます。材料を追加する粉体塗装とは異なり、ビーズブラストは少量の材料を除去するため、還元的な処理となります。部品の公差が厳しい場合は、この点を考慮することが重要です。
ビーズブラストは比較的安価な表面仕上げ方法の一つですが、手作業で行う必要があります。仕上がりの品質は熟練した作業員の技術に大きく左右されるため、ビーズブラストを検討している場合は、正式な訓練を受けた作業員の人件費を予算に組み込むべきです。使用するビーズの種類とサイズも仕上がりに影響します。手作業ではありますが、ビーズブラストは、許容範囲内のCNC部品のマット仕上げにおいて、汎用性が高く費用対効果の高い選択肢です。
CNC加工部品の仕上げに関するアドバイス
要するに、完璧な仕上がりは必要なく、元の寸法を維持しなければならない部品には、陽極酸化処理や粉体塗装などの後処理表面処理が有効な選択肢となります。陽極酸化処理は、アルミニウムやチタン部品の保護性能を高めます。陽極酸化処理ができないものの、強度と耐衝撃性が必要な場合は、粉体塗装が代替手段となります。最終的に、公差よりもコスト効率が重要であり、かつ部品に滑らかな表面が必要ない場合は、サンドブラスト処理がより適した方法となるでしょう。
エンジニア、デザイナー、プロダクトマネージャーの皆様は、次のプロジェクトに最適な選択をするために、製造の専門家にご相談されることをお勧めします。Kachiの専門家は、製品設計や試作から量産まで、製造プロセスのあらゆる側面を熟知しています。当社のチームは、CNC加工部品に最適な表面処理の選択をサポートし、高品質で堅牢な完成品を市場に投入できるようお手伝いいたします。必要に応じて、お気軽にお問い合わせください。
投稿日時：2023年11月30日
