編集者の言葉：表面粗さRaは機械を扱う際によく使われる記号です。 基本的には私たちの古い友人です。 それがなければ、描画はおそらく役に立たないでしょう。 それは私たちが毎日扱っているそのような象徴です。 なぜ他の数字の代わりに 0.8、1.6、3.2、6.3、12.5 が使用されるのかご存知ですか? コミュニティの友人も、この言語を学習したり使用したりするときにこの混乱を経験したことがあると思いますが、その答えを詳しく勉強したことはありません。 すべては素晴らしい数学から始まります。 では、詳しくお話しましょう。
すべては素晴らしい優先番号システムから来ています。
フランスの技術者ルノーは、熱気球のワイヤーロープにさまざまな仕様があることに気づき、ある方法を考えました。 10 の 5 乗で 1.6 という数字が得られました。 次に、数値を乗算して、次の 5 つの優先順位の数値を取得しました。
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
これは等比数列で、最後の数値は前の数値の 1.6 倍です。 すると、10以下のワイヤロープは5種類しかなく、10から100までのワイヤロープは10、16、25、40、63の5種類しかありません。
しかし、この分割方法はあまりにもまばらだったので、Lei 氏は努力を続けて 10 の 10 乗を行い、次のように R10 優先番号システムを取得しました。
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
公比は1.25なので、10内のスチールワイヤロープは10種類のみで、10から100までのワイヤロープは10種類しかなく、より合理的です。 このとき、誰かが、この順序では、1.0 と 1.25 など、最初の数字はあまり変わらないように見える、と言ったに違いありません。 ほとんど違いはありません。 いつもは切り上げますが、6.3と8.0の差は大きいです。 これは合理的ですか?
合理的かどうかは別として、たとえてみましょう。 たとえば、自然数 1、2、3、4、5、6、7、8、9 は非常に滑らかに見えます。 このシーケンスを使用して賃金を支払い、1,000 を Zhang San に、2,000 を Li Si に与えます。 二人とも納得です。 突然のインフレが起きます。 Zhang San に 8、000、Li Si に 9、000 を与えます。 かつて李斯の給料は張三の２倍だったが、現在は１．１２倍となっている。 李斯は喜んでくれると思いますか？ 彼は監督者であり、彼に 16 を与えるだけでは十分ではありません。000。 張三は、監督者が自分よりも 8 つ多い 000 の権利を持っていることに文句を言いません。
自然界には「相対」と「絶対」という2つの比較方法があります。 優先順位番号システムは相対的なものです。
彼の製品スペックは10トン、20トン、30トン、40トンだという人もいます。 今ではそれは無理があるように思えますよね？ 2倍にする場合は10トン、20トン、40トン、80トン、頭尾を残した場合も10トン、16トン、25トン、40トンとなり、公比は1.6となります。
これが「標準化」です。 フォーラムで「標準化」について話している人をよく見かけます。 実際、彼らが話しているのは「標準部品」です。 彼らがやっているのは、機械全体の標準的な部分を整理するだけであり、これを標準化と呼びます。 実際はそうではありません。 。 真の標準化を行うには、優先番号システムに従って製品のすべてのパラメータをシリアル化し、次に優先番号システムを使用してすべてのコンポーネントの機能パラメータと寸法をシリアル化する必要があります。
自然数は無限ですが、機械設計者の目には世界で 10 個しかありません。これが R10 の優先番号です。 さらに、これら 10 個の数値を乗算、除算、累乗、二乗しても、結果は依然としてこれら 10 個の数値の中に収まります。 すごいですね！ デザインするときにどのサイズを選べばよいかわからない場合は、この 10 個の数字から選択してください。 なんて便利なんでしょう！
1.0 N0
1.12 N2
1.25 N4
1.4 N6
1.6 N8
1.8 N10
2.0 N12
2.24 N14
2.5 N16
2.8 N18
3.15 N20
3.55 N22
4.0 N24
4.5 N26
5.0 N28
5.6 N30
6.3 N32
7.1 N34
8.0 N36
9.0 N38
4 と 2 などの 2 つの優先順位番号には、それぞれシリアル番号 N24 と N12 が付いています。 これらを乗算してシリアル番号を加算すると、結果は N36 または 8 に等しくなります。 ; 除算すると、シリアル番号が減算され、結果は N12 または 2 と等しくなります。 2 の 3 乗の場合、シリアル番号 N12 に 3 を掛けて N36、つまり 8 を求めます。 4 の平方根の場合、シリアル番号 N24 を 2 で割ると、N12 (つまり 2) が得られます。2 の 4 乗を求めたらどうなるでしょうか。 N12*{{20}}N48、ここには誰もいないのですが、どうすればいいですか？ 上記のリストには、前の番号である 10 はありません。そのシリアル番号は N40 です。 シリアル番号が 40 より大きい場合は、40 より大きい部分のみを調べます。たとえば、N48 の場合、N8 (1.6) を調べ、それに 10 を掛けて 16 を求めます。 シリアル番号が N88 の場合、N8 を調べて 1.6 を取得し、それに 100 を掛けて 160 を取得します。機械設計では、100 のシリアル番号は N80、1000 のシリアル番号は N120 であるため、これで十分です。この 20 の数字を一生使い続けてください。 ただし、R40 番号システムを使用する必要がある場合もあります。 40個の数字でより完全になります。 物足りない場合はR80シリーズもあります。 私は R40 数値体系を暗記しており、一般的な計算には電卓さえ必要ありません。 簡単に言うと、40-直径 45 鋼のねじり抵抗を計算します。 ねじり係数は 0.5*π*R^3 です。 ねじり応力は降伏点 360 の半分の 180MPa です。 円周率は3.15です。 左手と右手で小数点をつまみ、シリアル番号の足し算引き算を暗算します。 すぐに出てきてください。 安全係数を追加しないと誰かが言いましたか？ 1.25、1.5、または 2 を選択するべきですか? ふふ。
黄金分割は 0.618、つまり 1.618 で、ここには 1.6 もあります。
平方根数列は平方根 1、平方根 2、平方根 3 です。見つけるのは簡単ですよね。 (3のシリアルナンバーはN19)
πの二乗とは何ですか? 10に等しい。プレッシャーロッドが安定していると計算すると便利ですか?
丸棒のねじり係数は約 0.1*D^3 です。 これでねじり係数を口頭で計算できるようになりましたね。
なぜ大きなネジは M36 から M40 に直接ジャンプしたのでしょうか?
なぜ変速比が6.3や7.1なのか？
なぜチャンネル鋼には、市場ではほとんど見られない 12.6 ゲージがあるのですか?
なぜ外注工場から電話があり、140角管はないのに120や160はあると言われたのでしょうか？ R5 番号システムは R20 番号システムより優先されるためです。
標準部品のパラメータに最初のシーケンスと 2 番目のシーケンスがあるのはなぜですか? 一般に、最初のシーケンスは R5 シーケンスです。
Inventor のネジ穴リストに M11.2 があるのはなぜですか? これで捏造された数字ではないことが分かりましたね?
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鋼板の厚さ、形鋼モデル、歯車モジュール、すべての標準部品、機能パラメータ、寸法パラメータ、すべての工業製品サンプルの標準公差表などもあり、それらの起源が徐々に私たちの心の中で明らかになりつつあります。一瞬。 。 機械設計マニュアルはもちろん、まだ作られていない工業製品についても半分は理解できたと言えるでしょう。
そうすれば、製品を設計する際に、設計が完了してからいわゆる「標準化」を行うのではなく、シリーズを同時に設計することができ、製品設計が容易になります。 さらに、製品がシリーズ化される予定であれば、実際の作業条件に応じて設計することもできます。 優先番号システムはすべてのモデルにすでに含まれているため、製品について詳しくなくても設計できます。
上に挙げた優先番号システムの応用例は大海の一滴とも言えますが、私たち自身の開発を待っている応用例は無限にあります。
表面粗さの値の由来が分かったところで、次は表面粗さの知識を見ていきましょう！
1. 表面粗さの概念
面粗さとは、加工面の間隔が狭く、小さな山谷が存在する凹凸のことです。 2 つの波の山または 2 つの波の谷の間の距離 (波の距離) は非常に小さく (1 mm 未満)、これは微細な幾何学的形状誤差です。
具体的には、小さな山や谷の高さと間隔Sを指します。 一般に S ポイントに分けられます。
S
1 S以下 10mm以下はうねりあり
S>10mmはF型です
2. VDI3400、Ra、Rmax比較表
国の規格では、表面粗さ（単位：μm）の評価には、形状の平均算術偏差Ra、凹凸の平均高さRz、最大高さRyの3つの指標が共通に使用されると定められています。 実際の生産現場ではRa指標がよく使われます。 等高線の微視的高さの最大偏差 Ry は、日本などでは Rmax 記号で表されるのが一般的であり、欧米では VDI 指標がよく使われます。 以下は VDI3400、Ra、Rmax の比較表です。
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VDI3400、Ra、Rmax比較表
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3. 面荒れの要因
表面粗さは一般に、使用される加工方法や、加工プロセス中の工具と部品表面の間の摩擦、切りくず分離時の表面金属の塑性変形、プロセス システム内の高周波振動などのその他の要因によって発生します。 、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、加工面に残る痕の深さ、密度、形状、質感が異なります。
4. 表面粗さが部品に及ぼす主な影響
耐摩耗性に影響します。 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。
フィット感の安定性に影響します。 すきまばめの場合、表面が粗いほど摩耗しやすく、作業中に隙間が徐々に大きくなります。 しまりばめの場合、組み立て中に微細な凸部が平坦になるため、実際の有効しめしろは減少します。 接続の強さ。
疲労強度に影響します。 粗い部品の表面には大きな谷があり、鋭い角や亀裂と同様に応力集中の影響を受けやすく、部品の疲労強度に影響を与えます。
耐食性に影響します。 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を通して内部の金属層に容易に侵入し、表面腐食を引き起こす可能性があります。
シーリングに影響を与えます。 粗い表面はしっかりと密着できず、接触面の間の隙間からガスや液体が漏れます。
接触剛性に影響します。 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、さまざまな部品間の接触の剛性に大きく依存します。
測定精度に影響を与えます。 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、部品のコーティング、熱伝導率と接触抵抗、反射能力と放射性能、液体と気体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。
5. 表面粗さ評価の根拠
1. サンプリング長
サンプリング長さＬは、表面粗さを評価するために定められた基準線の長さである。 表面粗さの特性を反映できる長さは、部品の実際の表面形成と質感の特性に基づいて選択する必要があります。 サンプリング長さは、実際の表面プロファイルの一般的な方向に基づいて測定する必要があります。 サンプリング長は、表面粗さの測定結果に対する表面のうねりや形状誤差の影響を制限および軽減するために指定および選択されます。 粗さ計の一般的に使用されるオプションは次のとおりです: {{0}.25mm、0.8mm、2.5mm
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2. 評価期間
評価長は、プロファイルを評価するために必要な長さであり、1 つまたは複数のサンプリング長が含まれる場合があります。 部品表面のさまざまな部分の表面粗さは必ずしも均一ではないため、1 つのサンプリング長では特定の表面粗さの特徴を合理的に反映できないことがよくあります。 したがって、表面粗さを評価するには、表面上でいくつかのサンプリング長さを測定する必要があります。 評価長には通常 1 ～ 5 のサンプリング長 L が含まれます。サンプリング長が 0.8、評価長が 5L の場合、5X0.8=4mm
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輪郭の中心線です。 ベースラインには 2 つのタイプがあります: 輪郭の最小二乗正中線: サンプリング長内で、輪郭線上の各点の輪郭オフセットの二乗和が最小であり、幾何学的輪郭形状を持ちます。 等高線の算術平均中心線: サンプリング長内で、中心線の両側の等高線の面積は等しい。 理論的には、最小二乗中心線が理想的なベースラインですが、実際のアプリケーションではこれを取得するのは困難です。 したがって、一般的には輪郭の算術平均中心線が代用されますが、測定時には近似位置の直線を代用することもできます。
4. ストロークの測定
測定ストロークとは、実際のワーク上でのセンサースタイラスの移動距離を指します。 通常、測定ストロークは、評価長さに 2 つのサンプリング長を加えた計算関係になります。たとえば、評価長が 5L として選択された場合、サンプリング長 L は 0.8mm、測定ストロークは 5L{{5 }}L=7L、測定ストロークは7X0.8=5.6mmです。 これを知っておいてください。ワーク上を移動した距離は計算できるということは非常に重要です。 これにより、ユーザーが測定した最小ワークの接触面サイズが決まります。
6. 表面粗さの評価パラメータ
1. 高さ特性パラメータ
Ra 輪郭の算術平均偏差: サンプリング長 (lr) 内の輪郭偏差の優れた値の算術平均。 実際の測定では、測定点数が多いほど正確なRaが得られます。
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Rz 最大プロファイル高さ: 谷の頂点の線と底の線の間の距離。
Ra は、振幅パラメータの一般的に使用される範囲内であることが好ましい。 2006年以前は、国家基準には「微細凹凸の十点高さ」という評価項目があり、これをRz、輪郭の最大高さをRyで表していました。 2006年以降、国家基準では微細凹凸の10ポイント高さが廃止され、採用された。 Rz はプロファイルの最大高さを表します。
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2. 間隔特性パラメータ
Rsm 輪郭セルの平均幅。 サンプリング長さ内のプロファイル内の微細な凹凸の平均間隔。 微小不規則性の間隔とは、中心線上の輪郭の山と隣接する輪郭谷の長さを指します。 同じ Ra 値でも、Rsm 値は必ずしも同じではないため、反射される質感は異なります。 質感を重視する表面では、通常、Ra と Rsm の 2 つの指標が重視されます。
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Rmr 形状特性パラメータは、プロファイル サポート長さのサンプリング長さに対する比率であるプロファイル サポート長さ比で表されます。 輪郭サポート長は、中心線に平行な直線で輪郭を交差させることによって得られるセクションの長さと、サンプリング長内の輪郭ピーク線からの距離 c の合計です。
7. 表面粗さの測定方法
1. 比較方法
作業場での現場測定に使用され、中程度の表面または粗い表面の測定によく使用されます。 測定面の粗さ値を、一定の値を記した粗さサンプルと比較して求める方法です。
2. スタイラス方式
表面粗さは、先端の曲率半径が約 2 ミクロンのダイヤモンドスタイラスを使用して、測定表面に沿ってゆっくりと滑らせます。 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、表示器に表示されます。 表面粗さの値を求めるには、記録計を使用して測定断面の輪郭曲線を記録することもできます。 一般に、表面粗さの値を表示するだけの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測定器と呼びます。 どちらの測定器も電子計算回路やコンピュータを内蔵しており、凹凸の算術平均偏差Ra、微小凹凸の十点高さRz、凹凸の最大高さRyなどの各種評価パラメータを自動計算することができます。 測定効率が高く、0.025 ～ 6.3 ミクロンの表面粗さ Ra の測定に適しています。
3. 光切断法
光がスリットを通過した後にできる帯状の光を測定面に投影し、測定面との交点によって形成される等高線曲線から表面粗さを測定します（図3）。 光源から出た光が集光レンズ、スリット、対物レンズ1を通過した後、スリットを測定面に45度の傾斜角度で投影し、測定面の断面形状を形成します。その後、増幅され、レチクル上の対物レンズ 2 を介して測定面に投影されます。 マイクロメータの接眼レンズと読み取りドラムを使用して、最初に h 値を読み取り、次に H 値を計算します。
