表面粗さとは何ですか?
工場のコミュニケーションでは、多くの人が「表面仕上げ」という用語を使い慣れています。 しかし、「表面仕上げ」は人間の視覚の観点から提案されています。 国際規格 (ISO) に準拠するために、国内規格では「表面仕上げ」という用語が使用されなくなりました。 したがって、形式的かつ厳密な表現では、「表面粗さ」という言葉を使用する必要があります。
面粗さとは、加工面の小さな間隔や小さな山谷の凹凸のことを指します。 2 つの山または 2 つの谷の間の距離 (波の距離) は非常に小さく (1mm 以下)、微細な幾何学的形状誤差に属します。 表面粗さが小さいほど表面は滑らかになります。
具体的には、小さな山や谷の高さと距離Sの程度を指します。 一般に S で割ると次のようになります。
S<1mm is the surface roughness
1 S以下 10mm以下はうねりあり
S>10mmはF型です
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表面粗さの形成要因
表面粗さは、一般に加工方法や、加工時の工具と部品表面との摩擦、チップ剥離時の表層金属の塑性変形、加工時の高周波振動などによって形成されます。加工システム、電気加工の放電ピットなど。加工方法やワーク材質の違いにより、加工面に残る痕跡の深さ、密度、形状、質感が異なります。
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表面粗さの評価基準
1) サンプリング長
各パラメータの単位長さであるサンプリング長さは、表面粗さを評価するために指定される基準線の長さです。 ISO1997 規格では、一般に 0.08mm、0.25mm、0.8mm、2.5mm、8mm が基準長として使用されます。
Ra、Rz、Ry のサンプリング長 L と評価長 Ln の選択値:
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2) 評価長さ
N 個の基準長で構成されます。 部品の表面の各部分の表面粗さは、基準長さの粗さの実際のパラメータを正確に反映することはできませんが、表面粗さを評価するには N 個のサンプリング長を取る必要があります。 ISO1997 規格では、評価の長さは通常、N が 5 に相当します。
3) ベースライン
基準線は、表面粗さパラメータを評価するために使用されるプロファイルの中心線です。
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表面粗さの評価パラメータ
1) 高さ特性パラメータ Ra、Rz
Ra プロファイル算術平均偏差: サンプリング長さ (lr) 内のプロファイル偏差の絶対値の算術平均。 実際の測定では、測定点数が多いほどRaは正確になります。
Rz プロファイルの最大高さ: プロファイルの頂点線と谷底線の間の距離。
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通常の振幅パラメータの範囲では Ra が好ましい。 2006年以前の国家規格では、Rzで表される「十点微粗さの高さ」と、輪郭の最大高さRyで表される評価パラメータがありました。 2006年以降、国家基準では微小粗さの10点高さが廃止され、Rzが使用されるようになりました。 プロファイルの最大高さを示します。
2) 間隔特性パラメータ Rsm
Rsm 輪郭要素の平均幅。 サンプリング長さ内で、プロファイルの微細な凹凸間の距離の平均値。 微小粗さの間隔は、中心線上のプロファイルの山と隣接するプロファイルの谷の長さを指します。 同じRa値でもRsm値は必ずしも同じとは限らないため、映り込む質感は異なります。 質感に注意を払う表面は通常、Ra と Rsm の 2 つの指標に注意を払います。
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Rmr 形状特徴パラメータは、輪郭サポート長さの比で表されます。これは、サンプリング長に対する輪郭サポート長の比です。 プロファイルサポートの長さは、プロファイルを正中線に平行な直線と交差させることによって得られる切断線の長さと、サンプリング長さ内のプロファイルのピークラインからの距離 c の合計です。
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表面粗さの測定方法
1) 比較方法
この比較方法は測定が容易であり、作業場での現場測定に使用され、中程度の表面や粗い表面の測定によく使用されます。 測定した表面と、一定の値を記した粗さサンプルとを比較し、測定した表面粗さの値を求める方法です。 比較に使用できる方法: Ra > 1.6 μm の場合は目視検査、Ra1.6 ～ Ra0.4 μm の場合は拡大鏡を使用、Ra < 0.4 μm の場合、比較顕微鏡を使用します。
比較する場合は、サンプルの加工方法、加工組織、加工方向、材質が測定部品の表面と同じである必要があります。
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2) スタイラス方式
先端曲率半径約2ミクロンのダイヤモンドスタイラスが測定面に沿ってゆっくりと滑ります。 ダイヤモンドスタイラスの上下の変位は電気長センサーにより電気信号に変換されます。 増幅、フィルタリング、計算の後、表示装置は表面が粗いことを示します。 度値に加えて、レコーダーを使用して測定セクションのプロファイル曲線を記録することもできます。 一般に、表面粗さの値のみを表示できる測定器を表面粗さ測定器と呼び、表面形状曲線を記録できる測定器を表面粗さプロファイラーと呼びます。 これら 2 つの測定ツールは電子計算回路または電子コンピュータを備えており、輪郭の算術平均偏差 Ra、微細凹凸の十点高さ Rz、輪郭の最大高さ Ry などの評価パラメータを高い精度で自動的に計算できます。測定効率が良く、Raの表面粗さは0.025-6.3ミクロンを測定します。
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3) 介入方法
光波干渉の原理（平面結晶、レーザー測長技術を参照）を利用して測定面の形状誤差を干渉縞パターンとして表示し、高倍率（最大5倍）の顕微鏡を使用します0{この干渉縞の微細な部分を{3}}倍）で拡大して測定し、測定面の粗さを求めます。 この方法を用いた表面粗さ測定器を干渉顕微鏡といいます。 この方法は、Rz および Ry が 0.025 ～ 0.8 ミクロンの範囲の表面粗さの測定に適しています。
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VDI3400、Ra、Rmax比較表
Ra指標は国内の実際の生産でよく使用されます。 Rmax インジケーターは日本で一般的に使用されており、Rz インジケーターと同等です。 VDI3400 規格は、ヨーロッパおよびアメリカ諸国で表面粗さを示すために一般的に使用されており、ヨーロッパの金型注文を行う工場では VDI インジケーターがよく使用されます。 例えば、お客様から「この製品の表面はVDI30に従って作られています」と言われることがよくあります。
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VDI3400の表面は一般的に使用される標準Raと対応関係があります。 多くの人は、対応する値を見つけるためにデータを検索する必要があることがよくあります。 次の表は非常に完全なので、収集することをお勧めします。
VDI3400規格とRaの比較表：
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Ra と Rmax の比較表:
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部品に対する表面粗さの影響の主な現れ方
1) 耐摩耗性に影響を与える
表面が粗くなるほど、合わせ面間の有効接触面積が小さくなり、圧力が大きくなり、摩擦抵抗が大きくなり、摩耗が早くなります。
2) 調整の安定性に影響を与える
すきまばめの場合、表面が粗いほど摩耗しやすいため、加工中に隙間が徐々に大きくなります。 接続強度。
3) 疲労強度への影響
粗い部品の表面には大きな谷があり、鋭いノッチや亀裂と同様に応力集中の影響を非常に受けやすいため、部品の疲労強度に影響を与えます。
4) 耐食性への影響
部品の表面が粗いと、腐食性のガスや液体が表面の微細な谷から金属の内層に侵入しやすく、表面腐食が発生します。
5) 気密性に影響を与える
粗い表面では密着できず、接触面の隙間からガスや液体が漏れてしまいます。
6) 接触剛性に影響を与える
接触剛性は、外力の作用下での接触変形に抵抗する部品の接合面の能力です。 機械の剛性は、主に部品間の接触の剛性によって決まります。
7) 測定精度への影響
部品の測定面と測定ツールの測定面の表面粗さは、特に精密測定において、測定の精度に直接影響します。
さらに、表面粗さは、メッキコーティング、部品の熱伝導率と接触抵抗、反射と放射の性能、液体とガスの流れに対する抵抗、導体表面の電流の流れにさまざまな程度の影響を与えます。
