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表面粗さの定義色々 忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日も、表面粗さの言葉について述べます。


■JISでの表面粗さの考え方
  表面の性質は、通常は断面曲線の高さの方向の凹凸の量だけでは定まりま
 せん。表面の凹凸の、山の形状や間隔などを含めて総合的に“表面粗さ"を
 考えなければなりません。 しかしここでは、高さ方向の凹凸の高さに関係
 した量だけを考えます。JISでは、最大高さ、十点平均粗さ、中心線
 平均粗さの3種類を表面粗さとして規定しています。
  このコンテンツでは、今でも広く使用されているJISB0601-'82
 の考え方に基づいて考えたいと思います。実際は、ISOの影響で同じ記号
 でも中身は色々変わってきているので、とくに大企業の製作図面を解釈する
 ときは、設計者と良く打ち合わせをしてください。
 
 
■最大高さ(Rmax)
  断面曲線から、基準長さだけ抜き取った部分で、最も高い山から最も低い
 谷までの距離(μm) で定義されます。抜き取り部分の最大高さの求めかたの
 例を図1に示します。
  一定の間隔の山形が並んでいる規則的な表面では、基準長さに関係なく、
 表面粗さの値はほぼ一定になりますが、研削面のような不規則な山形カット
 オフ値が並んだ表面や、大きな間隔のうねりのあるような表面では、基準
 長さを大きくすると、得られた表面粗さの値が大きくなります。そこで実際
 の測定においては、基準長さを定める必要があります(図2)。特に指定がない場合
 の基準長さの標準値を表1に示します。

[図1]
表面粗さ定義_convert_20101201005051

[図2]
Rmax_convert_20101201005214.png

[表1]
基準長さ



■十点平均粗さ(Rz)
  十点平均粗さの定義は、“粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ
 抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高
 い山頂から5番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から
 5番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をμmで表
 わしたもの”(図1)となります。図3は十点平均粗さを求めた例で、断面
 曲線か ら、基準長さだけ抜き取った3番目に高い山から3番目に深い谷
 までの距離 (μm)で表わしています。これは、JIS(ISO)における
 、最高から5番目までの山頂の標高の平均値と、最深から5番目までの谷底
 の標高の平均値との差で表わす代わりに、それぞれの中央値の差を用いた
 もので、JIS(ISO) の定義による値とほぼ等しい値が得られること
 が実験的に確かめられているそうです。


[図3]
juttennheikinnarasa.png


■中心線平均粗さ(Ra) (算術平均粗さ)
  中心線平均粗さは、表面の凹凸を、その中心線からの偏差の絶対値の平均
 で表わします。定義は図1に示します。
  図4に示すように、断面曲線から波長の長い凹凸を高域フィルタで取り
 除いて粗さ曲線に変換します。中心線から上の山の部分の面積の和をS1、
 中心線から下の谷の部分の面積の和をS2としたとき、S1=S2になるよ
 うに引いた線を中心線と定義します。
  そこで、谷の部分を中心線で折り返すとと点線のようになります。この
 面積S2と山の部分の面積S1との面積の和、S1+S2=Sを求めます。
 このSを測定長さlで、割った値がRaになるわけです。つまり
 (S1+S2)/l= S/l = Ra
  このように数値計算で、Raは求められる理屈ですが、実用的ではありま
 せん。しかし、これらの計算や操作はすべて触針式粗さ測定器が行ない、
 そのRaの値をメータに表示してくれますので、RmaxやRzに比べたいへん便利
 で能率的です。

[図4]
中心線平均粗さ



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