【送り計算】理論表面粗さｈからF（mm/rev）送りを求める

この計算ツールは、図面で指定された表面粗さを満たすために、旋盤加工において「どれくらいの送り速度（f）で削ればよいか」の基準値を一発で弾き出すものです。現場の作業手順に沿って、ステップごとに使い方を解説します。

最初のステップは、入力項目の確認です。

• 理論表面粗さ h (μm) ここには、図面で指示されている最大高さ（Rz）の数値を入力します。もし図面の指示が算術平均粗さ（Ra）である場合は、現場の目安として「Raの約4倍」をした数値をRzとして入力してください。
• ノーズR (mm) 現在機械に取り付けている、またはこれから使用するスローアウェイチップの刃先半径（0.4や0.8など）を入力します。

数値を入力して「計算する」ボタンを押すと、画面下部に送り F (mm/rev) が出力されます。

出力された数値の活かし方ですが、これはあくまでも「一切の振動や摩耗がない理想的な状態での上限値」です。実際のNCプログラムや汎用旋盤のレバーを設定する際は、この計算結果の数値をそのまま最大値と考え、まずはその7割から8割程度の送り量からテストカットを始めるのが現場のセオリーです。例えば計算結果が0.15 mm/revと出たならば、最初は0.10〜0.12 mm/revあたりで様子を見るのが安全です。

この計算式の根拠と仕組み

なぜ、ノーズRと表面粗さから送り速度が計算できるのか、その数学的・幾何学的な根拠を分かりやすく説明します。

旋盤の刃先（ノーズR）は、丸みを帯びた円弧の形をしています。この丸い刃物でワークを回転させながら横に移動させていくと、削り残された表面はミクロの目で見ると「連続した山と谷の形状（波形）」になります。この谷の深さ、つまり一番高い山から一番低い谷底までの距離が「理論表面粗さ（h）」です。

幾何学的な関係性から、この谷の深さ（h）は、送り量（f）の2乗に比例し、ノーズ半径（R）の8倍に反比例するという性質があります。数式で表すと以下のようになります。

h ＝ (fの2乗 ÷ (8 × R)) × 1000

この式を、送り量（f）を求める形に並べ替えたものが、本ツールに組み込まれている次の計算式です。

f ＝ ルート ( (h × 8 × R) ÷ 1000 )

1000で割っているのは、表面粗さの単位（μm）とノーズR・送り量の単位（mm）を合わせるための換算です。この式から分かる重要な事実は、ノーズR（R）を大きくすればするほど、同じ表面粗さを維持したまま送り速度（f）を早くできる、つまり加工時間を短縮できるということです。

関連する規格（JIS/ISO等）について

本ツールが準拠しているのは、JIS B 0601（製品の幾何特性仕様−表面性状）および国際規格のISO 4287です。

表面粗さの規格は1994年や2001年、2002年に大きな改訂が行われており、現場には新旧の表記が混在しています。特に古い町工場の仕事や、昔から設計が変わっていない保守部品の図面では、昭和の時代に使われていた「三角記号（▽▽）」や「十点平均粗さ（Rzjis、または単にz）」で書かれていることが多々あります。

現在の最新規格では、表面粗さは「最大高さ（Rz）」や「算術平均粗さ（Ra）」で表記されます。ここで注意が必要なのが、昔の十点平均粗さの記号も「Rz」だったという点です。平成初期以前の古い図面で「3.2z」や「1.6z」とあればそれは十点平均粗さであり、現在の「最大高さRz」とは測定方法も数値の意味も厳密には異なります。

規格表を現場でいちいちめくるのは大変ですので、よく使われる常用サイズの関係性を頭に入れておくと便利です。現場の経験則として、算術平均粗さ（Ra）の数値に4を掛け算すると、おおむね最大高さ（Rz）に近い数値になります。例えば、図面指示が「Ra 1.6」であれば、1.6 × 4 ＝ 6.4 ということで、ツールには「h ＝ 6.3（常用値）」と入力すれば、実務上は大きなトラブルを防ぐことができます。

【現場の知恵】加工・測定のワンポイントアドバイス

ここからは教科書には載っていない、私の20年の経験に基づいた一次情報をお伝えします。

まず、測定のコツです。仕上げた面を評価するときは、必ず「触針式表面粗さ測定器」を使用します。爪で引っかいて確認する「比較標準片（粗さゲージ）」も手軽で良いですが、合格ラインの瀬戸際では必ずデジタル測定器で数値化してください。測定器の針を当てる向きは、ワークに残った削り目の筋（溝）に対して直角に交差するように、針を走らせる（結果として刃物の送り方向と同じになる）」に動かすのが鉄則です。送り方向と平行に測ってしまうと、正確な山と谷を拾えません。

次に、計算値通りに加工しても面粗度が不合格になる、現場特有の３大要因とその対策です。

• ワークのたわみ 細長いシャフトなどを削る際、切削抵抗でワークが逃げてしまい、中央付近の面が荒れる現象です。対策としては、センター支持を確実に行うことや、送り量を下げる代わりに切削速度を上げる、あるいは切れ味の良いポジタイプのチップを選ぶことが挙げられます。
• チャッキング圧による歪み 薄肉のリングなどを三爪チャックで強く掴むと、加工中は真円でも、チャックを開放した瞬間に三角形に歪み、面粗度も部分的に悪化します。圧力を限界まで下げるか、成形爪（生爪）で包み込むようにホールドしてください。
• 刃物の逃げ（びびり） 特に内径加工（ボーリングバイト）では、工具の突き出し長さが長くなると簡単にびびりが発生します。超硬防振ボーリングバイトを使用する、ノーズRを小さくして（0.4から0.2へ）背分力を減らすといった工夫が必要です。

さらに、作業環境も無視できません。工場の室温が朝と昼で5度以上変わるような環境では、機械の熱変位で切り込み深さが変わり、面粗度に影響します。朝一番の加工前には必ず15分以上の暖機運転を行い、機械とクーラント（切削油）の温度を馴染ませてください。また、水溶性切削油の濃度が薄すぎると（目安として5パーセント未満）、潤滑効果が落ちて構成刃先が発生しやすくなり、仕上げ面が引きちぎられたようにガサガサになります

よくある間違いと注意点

加工ビギナーが最も陥りやすいミスは、単位の混同です。ツールの入力欄にある「μm（マイクロメートル）」と「mm（ミリメートル）」を取り違えて、例えばRz 6.3μmのところに「0.0063」と入力してしまうようなケースです。これを行うと、全く見当違いの送り速度が出力されてしまいます。

また、ノーズRの「半径」と「直径」の混同にも注意してください。チップの型番が「CNMG120408」であれば末尾の08はノーズR 0.8mm（半径）を意味しますが、これを直径と勘違いして計算しないようにしましょう。

最後に最も重要なことをお伝えします。この自動計算ツールは非常に便利で作業のスピードアップに直結しますが、弾き出された数値を過信しすぎてはいけません。「ツールがこう言っているから大丈夫」と、確認もせずに本番加工を長尺で行うのは危険です。

必ず、最初の1個目を加工した直後に機械を止め、ワークの表面を目視と指先の手触りで確認し、可能であれば粗さ測定器でダブルチェックするアナログな姿勢を忘れないでください。ベテランほど、計算値を信じつつも、自分の五感（切削時のピチピチという心地よい音や、切りくずが綺麗にカールして排出されているか等）を最後の判断基準にしています。ツールを賢く使いながら、現場での現物確認を徹底していきましょう。