Guida alla rugosità superficiale in CNC: cosa significa Ra e cosa scrivere sul disegno

Ra è il requisito peggio specificato di un disegno di lavorazione. «Liscio», «lucidato» e
«allo stato di fresatura» non significano nulla di misurabile, e due officine li leggono in modo diverso e
consegnano due prezzi diversi. La correzione è semplice: scrivete un numero e scrivete accanto il
processo. Ra 0.4 ottenuto per rettifica di finitura e Ra 0.4 ottenuto per lucidatura sono due pezzi
diversi.

La tabella di riferimento Ra

Ra (µm)	Ra (µin)	Come appare	Moltiplicatore di costo (rispetto allo stato di fresatura)	Raggiungibile con
0.05	2	Vero specchio — riflessione nitida e non distorta	4–6x	Lucidatura a specchio (pasta diamantata)
0.1	4	Molto liscio, riflessione diffusa, gli oggetti si vedono ma sfocati	3–4x	Lucidatura
0.2	8	Semiriflettente, a ispezione ravvicinata si vedono linee sottili	2–3x	Lucidatura, rettifica di finitura
0.4	16	Liscia, si vedono sottili linee direzionali, riflettività bassa	1.5–2x	Rettifica di finitura, lucidatura
0.8	32	Liscia ma a ispezione ravvicinata si vedono i segni di lavorazione	1.2–1.5x	Passata di finitura CNC
1.6	63	Segni dell'utensile visibili, aspetto di fresatura standard	1x	CNC standard, microsabbiatura (fine)
3.2	125	Più ruvida, linee di lavorazione distinte	Incluso	Sgrossatura CNC, microsabbiatura (grossolana)
6.3	250	Chiaramente ruvida, profondi segni di lavorazione, aspetto di taglio a sega	Incluso	Taglio, rettifica grossolana, microsabbiatura intensa

Leggete la colonna dei costi come una curva, non come una retta. Passare da Ra 1.6 a Ra 0.8 raddoppia
all'incirca il costo della finitura. Passare da Ra 0.2 a Ra 0.05 costa 3–4x. Gli ultimi decimi di
micron costano esponenzialmente più del micron precedente, ed è per questo che conviene mettere in
dubbio il requisito prima di specificarlo.

Grafico a barre del valore Ra rispetto al moltiplicatore di costo della finitura — Moltiplicatore di costo per Ra: Ra 1.6 a 1x, Ra 0.4 a 1.5-2x, Ra 0.05 a 4-6x.

Quale finitura raggiunge quale Ra

Se il vostro pezzo richiede...	Finitura	Ra tipico obiettivo	Fattore di costo
Nessun requisito estetico, superficie nascosta o interna	Allo stato di fresatura	0.8–3.2 µm	Incluso
Aspetto opaco uniforme, nascondere i segni di lavorazione	Microsabbiatura	1.6–6.3 µm	1x (base)
Opaco uniforme + colore costante prima di anodizzare o verniciare	Microsabbiatura + anodizzazione/verniciatura	1.6–3.2 µm	1x + costo del rivestimento
Aspetto con grana direzionale (pannelli in acciaio inox, profili decorativi)	Hairline / spazzolatura	0.4–1.6 µm	1.2–1.5x
Sbavatura e leggera levigatura di molti piccoli pezzi in una volta sola	Vibrofinitura	0.8–3.2 µm	0.5–1x (lotto)
Superficie liscia e semiriflettente per tenuta o contatto con cuscinetto	Rettifica di finitura / levigatura	0.2–0.8 µm	1.5–2x
Molto riflettente o estetica (medicale, consumer, alimentare)	Lucidatura	0.1–0.2 µm	2–3x
Vero riflesso speculare (ottica, strumenti di misura, decorazione)	Lucidatura a specchio	0.05–0.1 µm	3–5x
Superfici di accoppiamento estremamente lisce (strumenti di misura, accoppiamenti di precisione)	Lappatura	0.025–0.2 µm	4–6x

Due righe di questa tabella fanno risparmiare più denaro di qualsiasi altra cosa. La microsabbiatura è la
base a 1x ed è la preparazione corretta per anodizzazione o verniciatura a polvere: il rivestimento
comunque copre la lucidatura.

Pezzo fresato in CNC in alluminio 5052 microsabbiatura — Alluminio 5052 microsabbiatura: la finitura estetica standard a 1.6-6.3 µm.

La vibrofinitura a 0.5–1x (lotto) è il modo più economico per sbavare e levigare leggermente un gran
numero di piccoli pezzi, e fa entrambe le cose in un solo passaggio.

Grafico a barre dell'intervallo di Ra ottenibile per ogni processo di finitura — Ra ottenibile per processo: lappatura 0.025-0.2 µm, lucidatura a specchio 0.05-0.1 µm, microsabbiatura 1.6-6.3 µm.

La lucidatura è una sequenza, non un passo

Nessuno lucida direttamente da un grezzo fresato a uno specchio. È una sequenza graduata, e ogni fase ha
il proprio abrasivo, il proprio Ra e il proprio tempo.

Servizio di trattamento superficiale: microsabbiatura di pezzi fresati — La finitura superficiale si sceglie per funzione, non solo per aspetto.

Fase	Abrasivo / utensile	Ra ottenuto	Risultato	Tempo (pezzo tipico)
1. Rettifica grossolana	Nastro o pietra da 80–120	1.6–3.2 µm	Elimina i difetti grossolani, i profondi segni dell'utensile, le saldature	5–15 min
2. Rettifica di finitura	Nastro da 240–400	0.8–1.6 µm	Direzione uniforme, elimina il disegno dei graffi grossolani	5–10 min
3. Pre-lucidatura	600–800 o Scotch-Brite	0.4–0.8 µm	Semiriflettente, struttura visibile ma fine	5–10 min
4. Lucidatura finale	Ruota lucidatrice + compound di taglio	0.1–0.2 µm	Molto riflettente, senza velatura	5–15 min
5. Lucidatura a specchio	Ruota lucidatrice + rouge o pasta diamantata	0.05–0.1 µm	Vero specchio — riflessione nitida degli oggetti	10–30 min

Non ogni materiale arriva in fondo a questa sequenza, e conviene conoscere quel limite prima di

Primo piano di una superficie fresata con sottili segni dell'utensile — A Ra 1.6 i segni di lavorazione sono chiaramente visibili e percepibili al tatto; a Ra 0.8 si vedono solo a ispezione ravvicinata.

specificarlo.

Materiale	Miglior Ra ottenibile	Difficoltà
Acciaio inox (304, 316)	0.05 µm	Media
Alluminio (6061, 5052)	0.05 µm	Media
Ottone (C360, C260)	0.05 µm	Facile
Rame (C110)	0.05 µm	Facile
Titanio (Ti6Al4V, Gr2)	0.1 µm	Difficile
Acciaio al carbonio (1045, 4140)	0.1 µm	Media
Zinco / Zama pressofuso	0.4 µm	Scarsa

Il titanio si ferma a 0.1 µm perché è duro e appiccicoso e si indurisce per incrudimento durante la
lucidatura. Anche l'acciaio al carbonio si ferma a 0.1 µm e si ossida all'istante, quindi va placcato o
rivestito dopo la lucidatura. Ottone e rame arrivano facilmente a 0.05 µm ma si anneriscono e si ossidano in
fretta, ed è per questo che dopo la lucidatura ricevono quasi sempre una vernice trasparente o una
placcatura. Lo zinco pressofuso raggiunge solo 0.4 µm: è troppo morbido per abrasivi aggressivi e si spalma
invece di tagliare.

Pezzi CNC fresati e lucidati con finiture diverse — Specificate il numero Ra, il processo e l'ambito, e il preventivo smette di muoversi.

La finitura riduce il pezzo

Ogni operazione di finitura meccanica asporta materiale. È la parte della finitura superficiale che
rientra nella vostra catena di tolleranze, ed è da qui che arrivano le sorprese costose.

Grafico a barre del materiale asportato per superficie per ogni processo di finitura — Materiale asportato per superficie: microsabbiatura 0.002-0.005 mm, lappatura 0.005-0.05 mm, lucidatura a specchio 0.02-0.1 mm.

Processo	Materiale asportato per superficie	Asportamento sul diametro (due lati)	Si può controllare?	Raccomandazione
Allo stato di fresatura	0 mm	0 mm	N/D	Non serve alcun margine.
Microsabbiatura	0.002–0.005 mm	0.004–0.01 mm	Limitato — dipende dall'abrasivo, dalla pressione e dal tempo	Trascurabile per la maggior parte delle tolleranze. Mascherate le zone strette.
Hairline / spazzolatura	0.005–0.02 mm	0.01–0.04 mm	Medio — controllato da grana e passate	Lasciate 0.02 mm sulle superfici spazzolate. Non adatto a superfici a tolleranza stretta.
Vibrofinitura	0.01–0.05 mm	0.02–0.1 mm	Basso — processo per lotti, difficile da controllare con precisione	Lasciate 0.02–0.05 mm complessivi. Non vibrofinire pezzi con tolleranze strette.
Levigatura o rettifica	0.01–0.1 mm	0.02–0.2 mm	Buono — controllato dalla progressione della grana	Lasciate 0.02–0.05 mm per la rettifica di finitura. Di più per la rettifica grossolana.
Lucidatura	0.01–0.1 mm	0.02–0.2 mm	Medio — dipende dalla superficie di partenza	Lasciate 0.02–0.05 mm per lucidare partendo da una superficie fresata. Di più se prima serve una rettifica pesante.
Lucidatura a specchio	0.02–0.1 mm	0.04–0.2 mm	Medio — a più stadi, cumulativo	Lasciate almeno 0.05 mm sulle superfici lucidate a specchio. Partire da una buona finitura di fresatura riduce l'asportamento.
Lappatura	0.005–0.05 mm	0.01–0.1 mm	Molto buono — controllato da tempo e abrasivo	La lappatura serve spesso a ottenere la quota finale. Lasciate 0.01–0.03 mm di materiale per la lappatura.

Tipo di zona	Livello di rischio	Raccomandazione
Fori a pressione (H7/p6)	Alto	Mascherate queste superfici oppure non finituratele. Anche 0.01 mm di asportamento cambia l'accoppiamento con interferenza.
Fori filettati	Medio	La microsabbiatura di solito va bene (asportamento minimo). La lucidatura asporta le creste del filetto e può allentare la giunzione. Mascherate o evitate.
Diametri di albero in cuscinetti	Alto	Non lucidare né sabbiare le sedi dei cuscinetti se non avete considerato l'asportamento nella catena di tolleranze.
Superfici di tenuta (sedi per guarnizioni ORing)	Medio	Levigare o lappatare le superfici di tenuta va bene se il processo è controllato. Evitate la microsabbiatura (incrostazione dell'abrasivo).
Facce critiche per la planarità	Alto	La lucidatura manuale crea ondulazioni su grandi superfici piane. Per i requisiti di planarità usate rettifica su macchina o lappatura.
Superfici esterne estetiche	Basso	L'asportamento dimensionale è accettabile sulle superfici a vista finché resta entro la tolleranza di profilo.

Perché la lucidatura costa più di quanto pensate

Fattore di costo	Impatto	Dettaglio
Manodopera (lucidatura manuale)	Costo dominante	La lucidatura a specchio è per il 80–100% manodopera. Un lucidatore esperto fattura $15–40/hr.
Superficie	Alto	Il costo cresce con l'area. Una piastra piatta da 50×50 mm è economica. Una piastra da 500×500 mm con lo stesso Ra richiede 100x più tempo.
Numero di superfici	Da medio ad alto	Ogni superficie in più aggiunge tempo. Una scatola a 6 facce finita su tutte costa circa 6x una finitura su una sola faccia.
Complessità geometrica	Da medio ad alto	Angoli interni, cavità profonde e sottosquadri richiedono utensili manuali e un lavoro lento.
Stato della superficie di partenza	Medio	Se la superficie fresata è già a Ra 0.8, lucidare fino a Ra 0.2 richiede meno tempo che partire da Ra 3.2.
Setup e mascheratura	$2–8 per pezzo	Mascherare le superfici che non vanno finite aggiunge manodopera per posa e rimozione.
Sconti per quantità	Significativo	Microsabbiatura: effetto quantità minimo. Lucidatura: 10–20% più economica da 50+ pezzi. Vibrofinitura: forte effetto quantità.
Ra obiettivo	Non lineare	Il costo non cresce linearmente con Ra. Passare da Ra 1.6 a Ra 0.8 costa 1.5x. Passare da Ra 0.2 a Ra 0.05 costa 3–4x.
Setup della microsabbiatura	$30–100 per lotto	La maggior parte delle officine di sabbiatura ha un importo minimo. Per 5 pezzi domina il setup, per 500 pezzi il costo per pezzo è minimo.
Urgenza	+25–100%	Tempi standard: 2–5 giorni lavorativi. L'urgenza scombussola le programmazioni.

Il risparmio più economico sta nel leggere la prima riga al contrario. La lucidatura a specchio è per il
80–100% manodopera a $15–40/hr, quindi dare al lucidatore una buona superficie di partenza vale più di
qualsiasi trattativa. Una passata di finitura CNC a Ra 0.8–1.6 prima della lucidatura può ridurre il
tempo di lucidatura del 50% o più, perché partire da Ra 3.2 obbliga il lucidatore a togliere i segni
grossolani dell'utensile prima ancora che la sequenza inizi.

Lavorazione CNC e servizio di finitura superficiale — La lucidatura a specchio è per il 80-100% manodopera a $15-40/hr, quindi la superficie di partenza decide il costo.

Gli errori che fanno buttare i soldi

Errore	Conseguenza	Rimedio
Specificare lucidatura a specchio su pezzi che verranno verniciati o rivestiti	Soldi buttati. Il rivestimento copre del tutto la lucidatura. Uno specchio Ra 0.05 sotto 60 µm di vernice a polvere è invisibile.	Usate la microsabbiatura come preparazione.
Non considerare l'asportamento di materiale sulle zone a tolleranza stretta	Sedi dei cuscinetti troppo piccole, fori troppo grandi, superfici di tenuta fuori planarità. I pezzi falliscono il controllo dimensionale dopo la finitura.	Portate l'asportamento della tabella qui sopra nella catena di tolleranze prima di rilasciare il disegno.
Specificare Ra senza processo né norma di riferimento	L'officina interpreta Ra 0.4 diversamente da quanto intendevate. Un'officina consegna una superficie rettificata, un'altra una superficie lucidata.	Scrivete il numero e il processo, per esempio «Ra 0.4 MAX, FINE GROUND».
Usare abrasivo d'acciaio su alluminio prima dell'anodizzazione	Le particelle ferrose si incastrano nella superficie dell'alluminio e si vedono come macchie scure attraverso il rivestimento.	Usate microsfere di vetro o abrasivo ceramico. Specificate l'abrasivo sul disegno.
Lucidare a specchio a mano grandi superfici piane	Ondulazioni e distorsioni. La superficie riflette, ma il riflesso è ondulato. Si perde la planarità.	Per i requisiti di planarità usate la lappatura su macchina o la rettifica superficiale.
Specificare lo stesso Ra su tutte le superfici	Costo inutile sulle superfici nascoste e non critiche.	Indicate Ra solo dove serve: superfici di tenuta, accoppiamenti di cuscinetti, superfici estetiche a vista.
Lucidare l'acciaio inox senza proteggerlo	Impronte, macchie d'acqua e leggera ruggine superficiale compaiono entro pochi giorni.	Applicate una vernice trasparente o eseguite la passivazione subito dopo la lucidatura.
Vibrofinire pezzi a parete sottile o delicati senza separatori	I pezzi si ammaccano, si piegano o si graffiano a vicenda nella vasca di vibrofinitura.	Usate separatori per i pezzi e aumentate il rapporto abrasivo-pezzo ad almeno 5:1.
Non specificare il tipo di abrasivo o la grana	L'officina usa il proprio default, che può essere troppo aggressivo o contaminante.	Mettete abrasivo e grana sul disegno, per esempio «GLASS BEAD BLAST, 220 MESH, Ra 2.0 MAX».
Saltare la passata di finitura CNC prima della lucidatura	Il tempo di lucidatura (e il costo) triplica o più.	Aggiungete sempre una passata di finitura CNC a Ra 0.8–1.6 prima di qualsiasi operazione di lucidatura.

La versione in una riga da mettere sul disegno

Scrivete il numero, il processo e l'ambito. «Ra 0.8 MAX sulle superfici fresate, allo stato di fresatura
sul resto, nessuna finitura dentro i fori ciechi» è un requisito completo e verificabile. «Liscio,
lucidato dove possibile» non lo è.

Fonti

Tutti i dati di questa pagina provengono dalla nostra wiki di ingegneria.

Lucidatura e Pallinatura

Domande frequenti

Scegliete la finitura in base alla funzione e poi scrivete il numero Ra sul disegno: «liscio» e «lucidato» non sono misurabili, e ogni officina li interpreta a modo proprio. La microsabbiatura è la via più economica per ottenere un aspetto opaco uniforme a 1.6–6.3 µm con un costo di 1x; la spazzolatura hairline raggiunge 0.4–1.6 µm con 1.2–1.5x; la rettifica di finitura dà 0.2–0.8 µm con 1.5–2x. La lucidatura arriva a 0.1–0.2 µm e 2–3x, la lucidatura a specchio a 0.05–0.1 µm e 3–5x, la lappatura a 0.025–0.2 µm e 4–6x.

Ogni operazione di finitura meccanica riduce la dimensione del pezzo, quindi aggiungetela all'accumulo delle tolleranze prima di rilasciare il disegno. La microsabbiatura asporta 0.002–0.005 mm per superficie, la spazzolatura hairline 0.005–0.02 mm, la vibrofinitura 0.01–0.05 mm, la levigatura o rettifica 0.01–0.1 mm, la lucidatura 0.01–0.1 mm, la lucidatura a specchio 0.02–0.1 mm e la lappatura 0.005–0.05 mm. I fori a pressione come H7/p6 e le sedi dei cuscinetti sono zone ad alto rischio, e lucidare un foro filettato asporta le creste del filetto, quindi mascherate o evitate queste superfici.

La vibrofinitura è l'opzione di finitura più economica quando avete molti piccoli pezzi, con un costo di 0.5–1x (lotto), e toglie le bave e rompe gli spigoli in un solo passaggio. Un ciclo di sbavatura pesante dura 2–6 ore con abrasivo ceramico triangolare e rimuove bave fino a 1 mm, mentre un ciclo di levigatura della superficie dura 2–4 ore e porta a Ra 0.8–1.6. Ha anche limiti rigidi: i pezzi devono entrare in una vasca di 300–600 mm di diametro, la vibrofinitura non è selettiva sulle superfici e l'impatto tra pezzi richiede un rapporto abrasivo-pezzo di almeno 5:1, altrimenti si ottengono ammaccature e graffi.

Il costo della lucidatura segue la manodopera, quindi il risparmio più economico è dare al lucidatore una superficie di partenza migliore. Una passata di finitura CNC a Ra 0.8–1.6 prima della lucidatura può ridurre il tempo di lucidatura del 50% o più, perché partire da Ra 3.2 obbliga il lucidatore a togliere prima i segni grossolani dell'utensile. Il costo cresce anche con l'area: una piastra da 500×500 mm richiede 100x più tempo di una da 50×50 mm, e con il numero di superfici, quindi limitate la lucidatura a specchio alle superfici visibili. Rifinire un raggio esterno grande e semplice è 5–10x più veloce di una cavità interna.

Guida alla rugosità superficiale in CNC: cosa significa Ra e cosa scrivere sul disegno