CNC加工部品の傷跡の出現を効果的に防ぐ方法

CNC加工部品の傷跡は品質を低下させ、コストを増大させます。完璧な表面仕上げを実現する秘訣は何でしょうか？

CNC加工部品の傷跡を防ぐには、工具管理、材料選択、加工パラメータ、搬送方法の最適化が必要です。鋭利な工具を使用し、適切な切削条件を設定することで、表面品質を大幅に向上させられます。

当社では10年間、日本企業向けに高精度部品を製造してきました。この経験から培った傷跡防止のノウハウを3つの観点から解説します。

CNC加工における変形とは？

加工後の部品が歪んでしまうと、表面にひずみ跡が残り、重大な品質問題に発展します。

CNC加工での変形は、残留応力、熱影響、不適切な保持力が原因で発生します。特に薄肉部品や長尺物では0.05mmの歪みでも機能不良の原因となります。

変形の3大原因と対策

1. 材料の残留応力

• 熱処理不十分な素材は加工中に変形しやすい
• 対策：
  • 加工前に応力除去焼鈍を実施
  • 材料の縦方向と横方向の硬さを確認

加工部品の変形を引き起こす残留応力は、主に3つの要因で発生します：

1.1 鋳造・鍛造時の応力

• 鋳造後の冷却速度のムラ
• 鍛造時の成形方向による繊維流れの偏り
• 具体例：アルミダイカストでは表面と中心部で最大15%の硬度差が発生

1.2 熱処理不足

• 焼入れ時の冷却速度が遅い場合
• 焼戻し温度が適切でない場合
• データ：SUS304では600℃以下での焼鈍では応力が30%しか除去されない

1.3 機械加工による新たな応力

• 荒加工時の強い切削抵抗
• 工具摩耗による加工硬化

当社推奨の応力除去プロセス

実際の検証データ：

• A5052アルミ板材（t=30mm）の場合
  • 未処理：平坦度0.15mm/m
  • 350℃×2h処理後：平坦度0.03mm/m（80%改善）

硬度検査のポイント

1. 検査位置：

   • 材料端部から10%以上の位置
   • 厚み方向は表面・中間・裏面の3点

2. 許容差：

   • アルミ合金：±5HB
   • 炭素鋼：±10HB
   • ステンレス：±8HB

事例：某自動車部品メーカー様向けアルミフレーム加工では、ロット毎に硬度検査を実施し、±3HB以内の均一性を確保することで、加工後の平坦度を0.02mm以下に維持しています。

【重要】材料証明書だけに頼らず、実際に加工する素材の検査が不可欠です。特に中国産材料の場合、ロット間差が大きい傾向があるため、必ず入荷検査を実施してください。

2. 切削熱による影響

• 特にアルミニウム合金は熱膨張係数が大きい
• 対策：
  • 油性冷却液よりも水溶性タイプが効果的
  • 切削速度を10-15%低減

3. チャッキング不備

• 不均一な締め付け力が歪みを誘発
• 対策：
  • マグネットチャックよりも専用ジグを推奨
  • 締め付けトルクを部品ごとに計測管理

日本の自動車部品メーカー様向けに、アルミフレーム加工で0.01mm以下の変形管理を実現した事例があります。

加工工程で発生する目視不良とは？

検査員が最初に確認するのは表面状態です。微細な傷でも顧客クレームの原因に。

加工不良には工具痕、擦り傷、仕上げムラなどがあり、工具の切れ味低下や搬送時の不注意が主な原因です。適切な予防措置で90%以上の不良を低減可能です。

不良種類別対策マニュアル

工具痕（Tool Mark）

• 原因：
  • 消耗したエンドミル
  • 不適切な送り速度
• 改善策：
  • 超硬工具の寿命を50時間に設定交換
  • 表面粗さ計で毎ロット検査

擦り傷（Scratch）

• 原因：
  • 部品同士の接触
  • 汚れた作業治具
• 改善策：
  • ESD対応プラスチックケース導入
  • 作業台にシリコーンマット敷設

色むら（Discoloration）

• 特にステンレス鋼で発生
• 対策：
  • 切削油のpH値を8.5-9.0に調整
  • 加工後の超音波洗浄を標準化

日本向け品質基準（サンプル）

精密医療機器部品の生産では、これらの基準を満たすためにクリーンルーム環境での加工を実施しています。

生産プロセス全体での部品保護方法

実は加工中よりも搬送時・保管時に傷がつくケースが85%以上を占めます。

工程間の部品保護には専用容器、防塵カバー、取扱い規程の整備が必須です。特に価値の高い精密部品には多層式保護システムが効果的です。

段階別保護ソリューション

1. 加工→洗浄工程

• リスク要因：
  • 切粉の付着
  • コンベアでの衝突
• 対策：
  • 真空吸引式コンベアの採用
  • 樹脂製ケース（PP素材）を使用

2. 検査→梱包工程

• リスク要因：
  • 指紋の付着
  • 静電気による塵埃
• 対策：
  • 導電性グローブの着用義務化
  • イオン化ブロワー設置

3. 出荷→顧客受入

• リスク要因：
  • 輸送振動
  • 温度変化
• 対策：
  • 衝撃センサー付き梱包箱
  • シリカゲル入りの密閉包装

コスト対効果データ

ある電子部品メーカー様では、これらの対策導入後2年間でクレームがゼロになりました。

結論

傷のない高品質な加工部品は、適切な工具管理と徹底した保護対策から生まれます。小さな投資が大きな品質差を生み出します。