表面粗さとは何ですか?なぜ重要ですか?
Jan 11, 2025
ご伝言
I 表面粗さとは何ですか?
表面粗さは、英語でSurface Roughnessとも呼ばれ、日常の作業で表面粗さとして一般的に測定されるものを指します。製品の加工過程で生じる、微細な間隔や微細な山谷などの小さな凹凸のことを指します。
これは一般に、2 つのピーク値または 2 つの谷値の間のわずかな距離 (波長) として定義されます。通常、波長は 1 mm 未満か、さらに短いです。これは、一般にマイクロエラー値と呼ばれる、顕微鏡プロファイルの測定としても定義できます。
粗さを評価する場合、通常は基準線が存在します。基準線より上の最も高い点をピーク点と呼び、基準線より下の最も低い点を谷点と呼びます。山と谷の高さをZ、加工品の微細組織の間隔をSで表します。
▲基準線
S 値のサイズは通常、国家規格で定義されています。
S < 1mm を表面粗さと定義します。
1 S以下 10mm以下を表面うねりと定義します。
中国の国家計量検証基準では、表面粗さは通常、パラメータ VDI3400、Ra、および Rmax を使用して評価され、測定単位は通常 μm で表されます。
評価パラメータ間の関係
- Ra は、曲線の算術平均偏差 (平均粗さ) として定義されます。
- Rz は、微細凹凸の 10 点高さとして定義されます。 Ry は最大高さとして定義されます。顕微鏡プロファイルの最大高低差 Ry は、状況によっては Rmax とも呼ばれます。
Ra と Rmax の間の具体的な関係については、以下の表を参照してください。
▲表：RaとRmaxパラメータの比較（μm）
II 表面粗さはどのようにして形成されるのか?
表面粗さの形成は、ワークピースの機械加工プロセスによって引き起こされます。加工方法、ワークの材質、プロセスパラメータなどの要素はすべて表面粗さに影響します。
例えば、放電加工中に、加工された部品の表面に放電ピットが現れることがあります。
加工技術や材質が異なるため、加工部品の表面に残る微細な痕跡の密度や深さ、形状のばらつきも異なります。
III 表面粗さがワークに与える影響
表面粗さは、次のようなさまざまな面でワークピースに影響を与える可能性があります。
耐摩耗性
フィット感の安定性
疲労強度
耐食性
シール性能
接触剛性
測定精度
....
さらに、コーティングの密着性、熱伝導率と接触抵抗、反射率と放射性能、流体とガスの流れに対する抵抗、導体表面の電流の流れなどにも影響を与えます。
▲ 表面粗さ
IV 表面粗さの評価基準
1. サンプリング長
表面粗さを評価するために定められた基準線の長さのことを指します。 ISO 1997 規格によると、一般的な基準長には、0.08mm、0.25mm、0.8mm、2.5mm、8mm があります。
2. 評価の長さ
評価長さは、N で示される複数の基準長さで構成されます。部品のさまざまな領域にわたる表面粗さは、単一の基準長さでは正確に表すことができないため、評価には複数のサンプリング長さが必要です。 ISO 1997 標準では、評価長には通常 N=5 個の参照長が含まれると指定されています。
3. 基準線
これは、粗さパラメータを評価するために使用される正中線です。一般的な方法には次のようなものがあります。
- 最小二乗平均線: 収集されたデータ ポイントに基づいて最小二乗法を使用して計算されます。
- プロファイルの算術平均線: サンプリング長内の線の上と下の面積が等しい線。
最小二乗平均線は理論的には理想的ですが、実際に適用するのは困難です。したがって、プロファイルの算術平均線が代替として使用されることが多く、近くの直線が測定目的に使用されます。
V 表面粗さの測定方法は？
製造において表面粗さの評価はますます重要になっています。表面粗さを研究するには、次のような特殊な機器が必要です。
表面粗さ測定器
▲Formtracer Avantシリーズ 多機能測定機
表面粗さ測定器は、蓄音機の針と同様に、表面上をスライドする高感度のダイヤモンド スタイラスを使用して機能します。この機器は、プロファイルの長波長から短波長の粗さを電子的にフィルタリングします。
▲触針式表面粗さ測定器
触針式表面粗さ測定器の概略図：
▲触針式表面粗さ測定機の概略図
プローブの種類:
▲ プローブの種類
測定用手持ちツール
▲手持ち測定ツール
粗さの比較 ニッケルを電鋳により作製したサンプルは金属加工に最適です。ワークとサンプルを比較して粗さ値を求める場合に有効な補助ツールとして機能します。
これらのツールを使用するとき、オペレータはワークピースの表面と粗さサンプルを視覚的および触覚的に比較することによって粗さの値を決定します。