Шероховатость поверхности при обработке на CNC: что означает Ra и что указывать на чертеже

Ra — самое часто неверно задаваемое требование на чертеже. «Гладкий», «полированный» и
«в состоянии после фрезерования» ничего не измеряют, и два цеха прочитают их по-разному и выдадут две
разные цены. Исправление простое: впишите число и укажите рядом процесс. Ra 0.4, полученный
тонким шлифованием, и Ra 0.4, полученный полированием, — это разные детали.

Справочная таблица Ra

Ra (µm)	Ra (µin)	Как это выглядит	Множитель стоимости (к состоянию после фрезерования)	Чем достигается
0.05	2	Настоящее зеркало — резкое отражение без искажений	4–6x	Зеркальное полирование (алмазная паста)
0.1	4	Очень гладко, рассеянное отражение, объекты видны, но размыты	3–4x	Полирование
0.2	8	Полуотражающая поверхность, при близком осмотре видны тонкие линии	2–3x	Полирование, тонкое шлифование
0.4	16	Гладкая, видны тонкие направленные линии, слабая отражаемость	1.5–2x	Тонкое шлифование, полирование
0.8	32	Гладкая, но при близком осмотре видны следы обработки	1.2–1.5x	Проход финишной обработки на CNC
1.6	63	Видны следы инструмента, стандартный фрезерованный вид	1x	Стандартная обработка на CNC, дробеструйная обработка (мелкая)
3.2	125	Шероховатее, отчётливые линии обработки	Включено	Черновая обработка на CNC, дробеструйная обработка (крупная)
6.3	250	Заметно шероховатая, глубокие следы обработки, вид пиленого спила	Включено	Пиление, грубое шлифование, интенсивная дробеструйная обработка

Читайте столбец стоимости как кривую, а не как прямую. Переход от Ra 1.6 к Ra 0.8 примерно удваивает
стоимость финишной обработки. Переход от Ra 0.2 к Ra 0.05 стоит 3–4x. Последние десятые доли микрона
стоят экспоненциально дороже, чем предшествующий микрон, поэтому выгодно поставить требование под
сомнение до того, как вы его зададите.

Столбчатая диаграмма значения Ra и множителя стоимости финишной обработки — Множитель стоимости по Ra: Ra 1.6 при 1x, Ra 0.4 при 1.5-2x, Ra 0.05 при 4-6x.

Какая обработка какой Ra обеспечивает

Если вашей детали нужно...	Обработка	Типичная целевая Ra	Коэффициент стоимости
Без требований к внешнему виду, скрытая или внутренняя поверхность	В состоянии после фрезерования	0.8–3.2 µm	Включено
Равномерный матовый вид, скрыть следы обработки	Дробеструйная обработка	1.6–6.3 µm	1x (базовая)
Равномерный матовый вид + постоянный цвет перед анодированием или нанесением покрытия	Дробеструйная обработка + анодирование/покрытие	1.6–3.2 µm	1x + стоимость покрытия
Направленный рисунок (панели из нержавеющей стали, декоративные элементы)	Hairline / направленное шлифование	0.4–1.6 µm	1.2–1.5x
Снятие заусенцев и лёгкое сглаживание сразу на многих мелких деталях	Вибрационная галтовка	0.8–3.2 µm	0.5–1x (партия)
Гладкая полуотражающая поверхность для уплотнения или контакта с подшипником	Тонкое шлифование	0.2–0.8 µm	1.5–2x
Сильно отражающая или декоративная (медицина, потребительские товары, пищевая промышленность)	Полирование	0.1–0.2 µm	2–3x
Настоящее зеркальное отражение (оптика, измерительный инструмент, декоративные изделия)	Зеркальное полирование	0.05–0.1 µm	3–5x
Предельно гладкие сопрягаемые поверхности (измерительный инструмент, прецизионные посадки)	Притирка	0.025–0.2 µm	4–6x

Две строки этой таблицы экономят больше денег, чем всё остальное. Дробеструйная обработка — базовая
при 1x, и это правильная подготовка под анодирование или порошковое покрытие: покрытие всё равно скрывает
полировку.

Фрезерованная деталь из алюминия 5052 после дробеструйной обработки — Алюминий 5052 после дробеструйной обработки: стандартная отделка внешнего вида при 1.6-6.3 µm.

Вибрационная галтовка при 0.5–1x (партия) — самый дешёвый способ снять заусенцы и слегка сгладить
большое количество мелких деталей, причём обе операции выполняются за один шаг.

Столбчатая диаграмма достижимого диапазона Ra для каждого процесса отделки — Достижимый Ra по процессам: притирка 0.025-0.2 µm, зеркальное полирование 0.05-0.1 µm, дробеструйная обработка 1.6-6.3 µm.

Полирование — это последовательность, а не одна операция

Никто не полирует сразу от черновой фрезеровки до зеркала. Это градуированная последовательность, и у
каждого этапа своя абразивность, свой Ra и своё время.

Услуга обработки поверхности: дробеструйная обработка фрезерованных деталей — Отделку поверхности выбирают по функции, а не только по внешнему виду.

Этап	Абразив / инструмент	Полученный Ra	Результат	Время (типичная деталь)
1. Грубое шлифование	Лента или круг зернистостью 80–120	1.6–3.2 µm	Убирает крупные дефекты, глубокие следы инструмента, сварные швы	5–15 мин
2. Тонкое шлифование	Лента зернистостью 240–400	0.8–1.6 µm	Единое направление, убирает грубый рисунок царапин	5–10 мин
3. Предварительное полирование	Зернистость 600–800 или Scotch-Brite	0.4–0.8 µm	Полуотражающая, текстура видна, но мелкая	5–10 мин
4. Финишное полирование	Полировальный круг + паста	0.1–0.2 µm	Сильно отражающая, без матового налёта	5–15 мин
5. Зеркальное полирование	Полировальный круг + rouge или алмазная паста	0.05–0.1 µm	Настоящее зеркало — резкое отражение объектов	10–30 мин

Не каждый материал доходит до конца этой последовательности, и об этом пределе стоит знать до того, как

Крупный план фрезерованной поверхности с тонкими следами инструмента — При Ra 1.6 следы обработки хорошо видны и ощущаются; при Ra 0.8 они видны только при близком осмотре.

вы зададите его.

Материал	Лучший достижимый Ra	Сложность
Нержавеющая сталь (304, 316)	0.05 µm	Средняя
Алюминий (6061, 5052)	0.05 µm	Средняя
Латунь (C360, C260)	0.05 µm	Лёгкая
Медь (C110)	0.05 µm	Лёгкая
Титан (Ti6Al4V, Gr2)	0.1 µm	Сложная
Углеродистая сталь (1045, 4140)	0.1 µm	Средняя
Цинк / Zamak, литьё	0.4 µm	Не подходит

Титан останавливается на 0.1 µm, потому что он твёрдый и вязкий и упрочняется при полировании.
Углеродистая сталь тоже останавливается на 0.1 µm и сразу ржавеет, поэтому после полирования её нужно
покрыть или защитить покрытием. Латунь и медь легко достигают 0.05 µm, но быстро тускнеют и окисляются,
поэтому после полирования им почти всегда наносят прозрачный лак или гальваническое покрытие. Цинковое
литьё достигает только 0.4 µm — оно слишком мягкое для агрессивных абразивов и размазывает металл вместо
того, чтобы срезать его.

Отполированные фрезерованные детали с разной отделкой поверхности — Укажите число Ra, процесс и объём — и смета перестанет меняться.

Отделка делает деталь меньше

Каждая механическая операция отделки снимает материал. Именно эта часть отделки поверхности входит в
цепочку допусков, и именно здесь появляются дорогие сюрпризы.

Столбчатая диаграмма съёма материала на поверхность для каждого процесса отделки — Съём материала на поверхность: дробеструйная обработка 0.002-0.005 mm, притирка 0.005-0.05 mm, зеркальное полирование 0.02-0.1 mm.

Процесс	Съём материала на поверхность	Съём по диаметру (с двух сторон)	Можно ли контролировать?	Рекомендация
В состоянии после фрезерования	0 mm	0 mm	Н/П	Припуск не нужен.
Дробеструйная обработка	0.002–0.005 mm	0.004–0.01 mm	Ограниченно — зависит от абразива, давления и времени	Для большинства допусков пренебрежимо мало. Защищайте узкие элементы.
Hairline / направленное шлифование	0.005–0.02 mm	0.01–0.04 mm	Умеренно — задаётся зернистостью и числом проходов	Заложите 0.02 mm на шлифованных гранях. Не подходит для поверхностей с жёстким допуском.
Вибрационная галтовка	0.01–0.05 mm	0.02–0.1 mm	Низко — партийный процесс, трудно контролировать точно	Заложите 0.02–0.05 mm суммарно. Не галтуйте детали с жёсткими допусками.
Шлифование и абразивная обработка	0.01–0.1 mm	0.02–0.2 mm	Хорошо — задаётся переходом зернистости	Заложите 0.02–0.05 mm на тонкое шлифование. Больше на грубое шлифование.
Полирование	0.01–0.1 mm	0.02–0.2 mm	Умеренно — зависит от исходной поверхности	Заложите 0.02–0.05 mm при полировании от фрезерованной поверхности. Больше, если сначала нужно грубое шлифование.
Зеркальное полирование	0.02–0.1 mm	0.04–0.2 mm	Умеренно — многоступенчатое, накопительное	Заложите не менее 0.05 mm на зеркально полированных поверхностях. Хорошая исходная фрезерованная поверхность снижает съём.
Притирка	0.005–0.05 mm	0.01–0.1 mm	Очень хорошо — задаётся временем и абразивом	Притирку часто применяют для получения окончательного размера. Заложите 0.01–0.03 mm на притирку.

Тип элемента	Уровень риска	Рекомендация
Отверстия под запрессовку (H7/p6)	Высокий	Защищайте эти поверхности или не обрабатывайте их. Даже съём 0.01 mm меняет посадку с натягом.
Резьбовые отверстия	Средний	Дробеструйная обработка обычно допустима (минимальный съём). Полирование срезает вершины резьбы — возможно ослабление соединения. Защищайте или избегайте.
Диаметры валов в подшипниках	Высокий	Не полируйте и не дробите шейки подшипников, если не учли съём в цепочке допусков.
Уплотняющие поверхности (канавки под уплотнительные кольца)	Средний	Шлифование или притирка уплотняющих поверхностей допустимы при контроле. Избегайте дробеструйной обработки (внедрение абразива).
Поверхности с критичной плоскостностью	Высокий	Ручное полирование даёт волнистость на больших плоских поверхностях. Для требований к плоскостности используйте машинное шлифование или притирку.
Наружные декоративные поверхности	Низкий	Съём по размеру приемлем на видимых поверхностях, пока он укладывается в допуск профиля.

Почему полирование стоит дороже, чем вы думаете

Фактор стоимости	Влияние	Детали
Труд (ручное полирование)	Основная статья расходов	Зеркальное полирование на 80–100% — ручной труд. Квалифицированный полировщик берёт $15–40/hr.
Площадь поверхности	Высокое	Стоимость растёт с площадью. Плоская пластина 50×50 mm недорога. Пластина 500×500 mm с тем же Ra требует в 100x больше времени.
Количество поверхностей	От среднего до высокого	Каждая дополнительная поверхность добавляет времени. Коробка с 6 гранями, обработанная со всех сторон, стоит примерно в 6x дороже, чем одна обработанная грань.
Сложность геометрии	От среднего до высокого	Внутренние углы, глубокие карманы и поднутрения требуют ручного инструмента и медленной работы.
Состояние исходной поверхности	Среднее	Если фрезерованная поверхность уже Ra 0.8, полирование до Ra 0.2 занимает меньше времени, чем старт с Ra 3.2.
Наладка и маскирование	$2–8 на деталь	Маскирование поверхностей, которые нельзя обрабатывать, добавляет труд на нанесение и снятие.
Скидки за объём	Значительно	Дробеструйная обработка: объём почти не влияет. Полирование: на 10–20% дешевле от 50+ шт. Вибрационная галтовка: сильная зависимость от объёма.
Целевое Ra	Нелинейная	Стоимость не растёт линейно с Ra. Переход от Ra 1.6 к Ra 0.8 стоит 1.5x. Переход от Ra 0.2 к Ra 0.05 стоит 3–4x.
Наладка дробеструйной обработки	$30–100 за партию	У большинства цехов дробеструйной обработки есть минимальная оплата. Для 5 деталей решает наладка, для 500 деталей затраты на деталь минимальны.
Срочность	+25–100%	Стандартный срок: 2–5 рабочих дней. Срочный заказ срывает график.

Самая дешёвая экономия — прочитать первую строку задом наперёд. Зеркальное полирование — это 80–100%
ручного труда по $15–40/hr, поэтому дать полировщику хорошую исходную поверхность важнее любых
переговоров о цене. Проход финишной обработки на CNC до Ra 0.8–1.6 перед полированием может сократить
время полирования на 50% или больше, потому что старт с Ra 3.2 заставляет полировщика снимать грубые
следы инструмента ещё до начала цикла.

Механообработка на CNC и услуга отделки поверхности — Зеркальное полирование — на 80-100% ручной труд по $15-40/hr, поэтому стоимость определяет исходная поверхность.

Ошибки, которые выбрасывают деньги

Ошибка	Последствие	Исправление
Зеркальное полирование деталей, которые будут красить или покрывать	Деньги выброшены. Покрытие полностью закрывает полировку. Зеркало Ra 0.05 под порошковым покрытием 60 µm не видно.	Используйте дробеструйную обработку как подготовку.
Не учтён съём материала на элементах с жёстким допуском	Шейки подшипников слишком малые, отверстия слишком большие, уплотняющие поверхности вне плоскостности. Детали не проходят приёмочный контроль после отделки.	Внесите съём из таблицы выше в цепочку допусков до выпуска чертежа.
Задан Ra без процесса и без нормативного документа	Цех трактует Ra 0.4 не так, как вы имели в виду. Один цех поставит шлифованную поверхность, другой — полированную.	Укажите и число, и процесс, например «Ra 0.4 MAX, FINE GROUND».
Стальной абразив по алюминию перед анодированием	Железные частицы внедряются в поверхность алюминия и проявляются как тёмные пятна сквозь покрытие.	Используйте стеклянный или керамический абразив. Укажите абразив на чертеже.
Ручное зеркальное полирование больших плоских поверхностей	Волнистость и искажения. Поверхность отражает, но отражение волнистое. Плоскостность теряется.	Для требований к плоскостности используйте машинную притирку или плоскостное шлифование.
Задан один и тот же Ra на всех поверхностях	Лишние расходы на скрытых и неответственных поверхностях.	Указывайте Ra только там, где он работает: уплотняющие поверхности, посадки подшипников, видимые декоративные грани.
Нержавеющая сталь отполирована, но не защищена	За несколько дней появляются отпечатки пальцев, пятна воды и лёгкая поверхностная ржавчина.	Сразу после полирования нанесите прозрачный лак или выполните пассивацию.
Вибрационная галтовка тонкостенных или хрупких деталей без разделителей	Детали вминаются, гнутся или царапают друг друга в галтовочном барабане.	Используйте разделители и увеличьте отношение абразива к детали минимум до 5:1.
Не задан тип абразива или его зернистость	Цех использует свой вариант по умолчанию, который может быть слишком агрессивным или загрязняющим.	Укажите абразив и зернистость на чертеже, например «GLASS BEAD BLAST, 220 MESH, Ra 2.0 MAX».
Пропущен проход финишной обработки на CNC перед полированием	Время полирования (и стоимость) утраивается или больше.	Всегда добавляйте проход финишной обработки на CNC до Ra 0.8–1.6 перед любой операцией полирования.

Однострочная версия для чертежа

Укажите число, процесс и объём. «Ra 0.8 MAX на фрезерованных гранях, в остальных местах — в
состоянии после фрезерования, без отделки в глухих отверстиях» — это полное и проверяемое требование.
«Гладкий, отполировать где возможно» — нет.

Источники

Все данные на этой странице взяты из нашей инженерной вики.

Полировка & Пескоструйная обработка

Часто задаваемые вопросы

Выберите обработку по назначению детали, а затем впишите число Ra в чертёж: «гладкий» и «полированный» не поддаются измерению, и разные цеха читают их по-разному. Дробеструйная обработка — самый дешёвый способ получить равномерный матовый вид при 1.6–6.3 µm и стоимости 1x; шлифование с направленным рисунком (hairline) даёт 0.4–1.6 µm при 1.2–1.5x; тонкое шлифование — 0.2–0.8 µm при 1.5–2x. Полирование выходит на 0.1–0.2 µm и 2–3x, зеркальное полирование — 0.05–0.1 µm и 3–5x, притирка — 0.025–0.2 µm и 4–6x.

Любая механическая операция отделки уменьшает размер детали, поэтому заложите это в накопление допусков до выпуска чертежа. Дробеструйная обработка снимает 0.002–0.005 mm на поверхность, шлифование с направленным рисунком — 0.005–0.02 mm, вибрационная галтовка — 0.01–0.05 mm, шлифование и абразивная обработка — 0.01–0.1 mm, полирование — 0.01–0.1 mm, зеркальное полирование — 0.02–0.1 mm, притирка — 0.005–0.05 mm. Отверстия с запрессовкой, например H7/p6, и шейки подшипников — зона высокого риска, а полирование резьбового отверстия срезает вершины резьбы, поэтому такие поверхности закрывают или исключают.

Вибрационная галтовка — самый дешёвый вариант отделки, когда у вас много мелких деталей, при стоимости 0.5–1x (партия), и она одновременно снимает заусенцы и скругляет кромки. Цикл грубого снятия заусенцев длится 2–6 часов на керамическом треугольном наполнителе и убирает заусенцы до 1 mm, а цикл сглаживания поверхности идёт 2–4 часа и выходит на Ra 0.8–1.6. Есть и жёсткие ограничения: детали должны помещаться в бак диаметром 300–600 mm, галтовка не выбирает поверхность, а удары деталей друг о друга требуют отношения наполнителя к детали не менее 5:1, иначе получаются вмятины и царапины.

Стоимость полирования следует за затратами времени, поэтому самая дешёвая экономия — дать полировщику лучшую исходную поверхность. Проход финишной обработки на CNC до Ra 0.8–1.6 может сократить время полирования на 50% или больше, потому что старт с Ra 3.2 заставляет полировщика сначала снимать грубые следы инструмента. Стоимость растёт и с площадью — пластина 500×500 mm требует в 100x больше времени, чем пластина 50×50 mm, — и с числом поверхностей, поэтому зеркальное полирование ограничивают видимыми гранями. Обработка большого простого наружного радиуса в 5–10x быстрее, чем обработка внутреннего кармана.

Шероховатость поверхности при обработке на CNC: что означает Ra и что указывать на чертеже