정밀측정 - 표면 거칠기 측정/의의, 측정법 표현

◐ 정밀측정 - 표면 거칠기 측정/의의, 측정법 표현 ◑

 

▶ 표면 거칠기 측정

 

▷ 표면 거칠기의 의의 

표면 거칠기는 작은 간격으로 나타나는 표면의 요철로서, “거칠다” “매끄럽다”하는 감

각의 근본이 되는 것이고, 파상도는 거칠기에 비하여 보다 큰 간격으로 나타나는 기

복이며, 전체 길이에 비하면 작은 간격으로 나타나는 요철로써 그 필요성은 정밀기계

공업에 크게 대두되고 있다.

 

▷ 표면 거칠기의 측정법 

1. 비교용 표준 편과의 비교측정

사람의 손가락 감각으로 표준현과 가공된 제품과의 표면 거칠기를 비교측정

 

2. 광절단식 표면 거칠기 측정법

쪽의 좁은 틈새로 나온 빛을 투사하여 광선으로 표면을 절단하여 방향에서 현미경

이나 투영기에 의해서 확대하여 관측 또는 사진을 찍어서 요철 상태를 알 수 있다.

 

3. 광파 간섭식 표면 거칠기 측정법

빛의 간섭을 이용하여 가공면의 거칠기를 측정하는 방법으로 래핑면과 같이 초점 밑

면에 적합하여 1㎛ 이하의 비교적 미세한 표면의 측정에 사용되며, 최대 높이 거칠

가는 식으로 구한다.

 

(1) 장점 : 분해 능력이 크고, 매우 부드러운 물체의 측정이 가능하며, 직접측정이 어

려운, 기어, 나사면, 구멍 등을 측정할 수 있다.

(2) 단점 : 반사면이 좋은 표면에만 사용할 수 있고, 진동에 민감하므로 연구실용으로

적당하다.

 

4.촉침식 표면 거칠기 측정법

표면 거칠기 측정법의 대표적인 방법으로 측정원리는 피측정면에 수직으로 움직이는

촉침으로 피측정면의 표면을 긁어서 상하의 움직임 량을 전기적인 신호로 변환하고,

증폭시켜 그래프에 그리거나 neter에 값을 지시한다. 구성요소는 촉침, 감응기, 증폭

기, 기록계(지시계)등으로 구성된다.

 

▶ 표면 거칠기의 표현 

1. 표면 거칠기

공작물의 표면에 생긴 작은 구간에서의 요철을 표면 거칠기(surface roughness)라 한

다. 또한, 표면 거칠기보다 큰 간력으로 반복되는 기복의 상태를 파상도라 하며, 이는

공작기계나 바이트의 변형, 진동 등에 의하여 발싱한다.

KS에서는 표면 거칠기의 측정 방법으로 최대 높이(R_y), 10점 평균 거칠기(R_z : ten

point height), 산술 평균 거칠기(R_a)의 3가지 방법을 규정하고 있다.

 

(1) 최대높이

[그림 4-1]과 같이 단면 곡선에서 기준 길이 l을 채취하여 그 부분의 가장 높은 산

과 가장 깊은 골과의 차를 단면 곡선의 종배율의 방향으로 측정하여 그 값을 마이

크로미터(㎛)로 타나낸 것을 최대높이(R_y)라 한다.

 

(2) 10점 평균 거칠기(R_z)

10점 평균 거칠기는 단면 곡선에서 기준 길이만큼 채취한 부분에 있어서 평균선

에 평행, 또한 단면 곡선을 가로지르지 않는 직선에서 세로 배율의 방향으로 측정

한 가장 높은 곳으로부터 5번째의 봉우리의 표고 평균값과 가장 깊은 곳으로부터

5번째까지 골밑의 표고 평균값과의 차이를[㎛]로 타나낸 것을 말한다.)[그림

4-2]참조)

 

L : 기준길이

R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ : 기준 길이 L에 대응하는 채취부분의 가장 높은 곳으로부터 5번

                          째 가지의 봉우리 표고,

R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀ : 기준 길이 L에 대응하는 채취 부분의 가장 깊은 곳으로부터 5

                          번째까지의 골밑 표고.

R_z=(R₁, R₂, R₃, R₄, R₅) - (R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀)  / 5

 

(3) 산술 평균 거칠기(Ra)

단면 곡선으로부터 표면 파상도나 매우 작은 요철을 전기적으로 제거하여 기록한

곡선을 거칠기 곡선이라 한다([그림 4-3] 참고). 이 곡선에서 일정한 측정 길이 l

의 부분을 채취하여 이 부분의 산을 깍아 골을 메웠을 때 생기는 직선을 평균선이

라 한다. 평균 선으로부터 아래쪽에 있는 부분을 위쪽으로 접어서 얻은 빗금친 부

분의 면적을 측정 길이 L로 나누어 얻은 수치(R_a)를 미크론 단위로 나타낸 것을

산술 평균 거칠기라 한다.

산술 평균 거칠기는 전기적인 직독식 표면 거칠기 측정기를 사용하여 직접 구한

다. 이 측정기로 표면 파상도의 성분을 제거하는 한계의 파장을 컷오프(cut off)라

한다. 측정 길이는 원칙적으로 컷오프 값의 3배 또는 그보다 큰 값을 취한다.

 

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