시작부터 끝까지:표면 측정의 기초

엔지니어가 인쇄물에 표면 마감 사양을 포함할 때 의도는 일반적으로 단순히 부품을 보기 좋게 만드는 것이 아닙니다. 표면 마감은 부품이 어떻게 맞고, 마모되고, 빛을 반사하고, 열을 전달하고, 윤활을 분배하고, 코팅을 수용하는지에 영향을 미칩니다. 마감은 부품의 기능에 따라 결정되어야 합니다. 필요한 것보다 더 높은 품질의 마감을 위해 시간과 노력을 낭비하지 않고 애플리케이션의 엔지니어링 요구 사항을 충족하는 표면을 원합니다. (사실, 많은 응용 프로그램에서 특정 양의 "질감"이 더 잘 작동하며 너무 미세한 마무리는 너무 거친 것만큼 나쁠 수 있습니다.)

30년 전, 대부분의 치수 허용 오차가 1/1000인치로 측정되었을 때 표면 마감의 수백만 분의 1 차이는 종종 무의미했습니다. 이제 "10분의 1" 또는 수천만 분의 1의 허용 오차가 일반적이므로 표면 마감의 편차가 전체 오류 예산의 상당한 비율을 나타냅니다.

다음 예를 참고하세요.

Ra 방법으로 측정할 때 표면의 최대 피크-밸리 높이는 일반적으로 평균 표면 마감보다 4~5배 더 큽니다. 따라서 Ra 값이 16μ”인 부품은 피크 간 높이가 64μ” 이상일 수 있습니다. 0.0001"의 치수 사양을 충족하려는 경우 16 μ" 마감은 허용 공차의 절반 이상을 나타냅니다.

프로파일이라고도 하는 표면 마감은 물결 모양과 거칠기의 두 가지 구성요소로 구성됩니다. 물결 모양 또는 더 긴 파장 변동은 마모된 스핀들 베어링과 같은 거시적 유형의 영향이나 작업 현장의 다른 장비에서 발생하는 진동으로 인해 발생합니다. 거칠기(연삭, 밀링 또는 기타 가공 공정에서 발생하는 공구 자국의 단파장 패턴)는 공구의 상태와 품질에 영향을 받습니다. 둘 다 작업자가 선택한 이송 속도와 절삭 깊이에 따라 영향을 받을 수 있습니다.

손톱 긁힘 패드는 마무리에 유용한 지침을 제공할 수 있지만 문서화 및 추적 가능성의 현대 요구 사항을 충족할 수는 없습니다. 따라서 표면 마감 게이지의 중요성이 증가하고 있습니다. 스키드 유형 또는 평균 시스템의 두 가지 기본 유형이 있습니다. 및 스키드리스 또는 프로파일링 시스템. 스키드 게이지에는 힌지형 프로브 어셈블리가 있으며, 프로브도 공작물과 접촉하는 비교적 넓은 스키드 옆에 있습니다. 스키드는 물결 모양을 걸러내는 경향이 있으므로 프로브는 단파장 변화만 측정합니다. 스키드 게이지에는 측정값을 단일 숫자 값으로 표시하는 다이얼 또는 LCD 판독값이 있습니다.

스키드리스 게이지는 부드럽고 평평한 내부 표면을 기준으로 통합하므로 프로브는 거칠기뿐만 아니라 물결 모양에도 반응할 수 있습니다. 장파장 및 단파장 변화를 개별적으로 분석할 수 있도록 프로파일링 게이지는 일반적으로 단일 수치 결과가 아닌 차트(종이 또는 컴퓨터 화면)를 생성합니다.

모든 응용 분야는 거칠기 및 물결 모양의 다양한 조합에 다르게 반응하며 업계에서는 동일한 측정 데이터에서 표면 마감 매개변수를 계산하는 데 사용하는 100개 이상의 다른 공식을 만들어 이에 대응했습니다. 이들 중 다수는 매우 애플리케이션에 따라 다르며 대부분의 상점에서는 측정을 6개 정도의 매개변수로 제한할 수 있습니다. 거의 모든 경우에 측정값은 마이크로인치 또는 미크론 단위로 표시됩니다. Ra는 주어진 컷오프 길이의 최고점과 최저점 사이 어딘가에 있는 평균선에서 측정된 표면 불규칙성의 산술 평균을 제공하기 때문에 가장 널리 사용되는 매개변수입니다. 약간 더 정교한 변형인 Rq는 평균 제곱근 계산을 사용하여 기하학적 평균 거칠기를 찾습니다. 원하는 경우 평균 평균입니다.

그러나 이 두 가지 모두 버 또는 긁힘과 같은 표면 이상 현상의 영향을 최소화하는 경향이 있습니다. 이러한 요소가 애플리케이션에 중요한 경우 Rmax, Ry, Rt 및 Rtm은 모두 최대 피크-밸리 높이의 함수로 거칠기를 계산합니다. 샘플링 범위 내에서 최대 10개의 피크 간 차이의 평균을 계산하는 Rz("10점 높이" 매개변수)도 유용합니다.

표면 마감이 도면에 명시되어 있지만 달리 지정되지 않은 경우 Ra를 가정하는 것이 표준 관행입니다. 그러나 단일 매개변수는 모든 유형의 부품에 가장 적합하지 않으며 많은 응용 프로그램은 두 개 이상의 매개변수를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 예를 들어 Ra(평균 거칠기)와 Rmax(최대 거칠기)를 함께 사용하면 부품 성능을 발휘하고 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 표면 이상 현상이 있음을 QA에 알립니다.

표면 마감은 단순히 해결해야 할 과제가 아니라 기회이기도 합니다. 어떤 경우에는 표면 마감을 잘 제어할 수 있다면 다른 영역에서 정밀도를 안전하게 줄일 수 있습니다.

이전에는 Quality Magazine에 소개되었습니다.