機械部品の寿命を左右する最も重要な要素の一つが「面粗さ」です。
表面の凹凸状態が摩耗、摩擦熱、潤滑性、摺動性に大きく影響するため、設計・加工・保全のすべてで最重要項目です。
この記事では、面粗さ（Ra・Rz）が摩耗寿命にどう影響するか、適正値の考え方、悪い面粗さが引き起こすトラブルまで、初心者にもわかりやすく解説します。
面粗さと摩耗の基本関係
面粗さとは、加工された表面の凹凸を数値化したものです。
粗さが大きいほど以下の問題が発生しやすくなります。
- 接触面積が小さく、局所的な面圧が高くなる
- 摩擦係数が増加し、摩耗しやすい
- 熱が発生しやすく、かじりや焼き付きの原因となる
つまり、
面粗さが悪い → 摩耗寿命が低下
という明確な相関があります。
Raと摩耗の関係
Ra（算術平均粗さ）は、表面全体の平均的な凹凸を示す指標です。
Raが大きいほど摩耗寿命は短くなる傾向があります。
例：
- Ra 3.2 → 一般的な切削面で摩耗しやすい
- Ra 0.8 → 摺動面として安定する範囲
- Ra 0.2 → ベアリング座など精密面
単純に「滑らかにすれば良い」わけではなく、用途に応じた適正値が重要です。
Rzと摩耗の関係
Rz（最大高さ粗さ）は、最も高い山と深い谷の差を示す指標です。
深い傷（谷）がある → 潤滑が失われ → 点接触 → 摩耗増大
そのため、Rzが大きいほど摩耗が急激に進みます。
特に摺動部（油膜が薄い箇所）は、
- Ra より Rz が寿命に直結しやすい
用途別の推奨面粗さ
| 用途 | 推奨 Ra | 理由 |
|---|---|---|
| 摺動部品（摺動ブロック、案内） | Ra 0.4〜0.8 | 摩耗低減と油膜形成 |
| ベアリング座 | Ra 0.2〜0.8 | 面圧分布の安定 |
| 金型抜き勾配部 | Ra 0.2〜0.6 | 離型性を向上 |
| Oリング座 | Ra 0.4〜1.6 | 密封性の確保 |
| 一般切削部品 | Ra 1.6〜6.3 | 特別な仕上げ不要 |
摩耗寿命を向上させたい場合は、RaとRzの両方を管理することが重要です。
面粗さが悪い場合に起きるトラブル
① 摩耗の加速
凹凸が大きいと、油膜が形成できず金属同士が直接接触する。
② 焼き付き・かじり
局所的な面圧が高まり、発熱・溶着が発生。
③ 振動・騒音の発生
摺動面の凹凸によりスティックスリップが起きやすい。
④ 寿命のバラつき
加工バラつきの影響を受けやすく、製品の安定性が低下する。
摩耗寿命を伸ばすための対策
- 仕上げ加工（研磨・ラッピング）を追加する
- 表面硬度を上げる（熱処理・表面処理）
- 潤滑油の選定と管理
- 摺動材質の組み合わせ最適化
- 初期馴染み（ランニングイン）を適切に行う
関連記事
関連書籍
まとめ
面粗さは機械部品の摩耗寿命に直結する重要な要素です。
- Ra → 表面の平均粗さ
- Rz → 最大の凹凸（深い傷）
- 面粗さが悪いと摩耗が進行しやすい
- 用途に応じた適正な粗さ管理が寿命を左右
加工・潤滑・材質選定を組み合わせることで、摩耗寿命を大きく改善できます。
