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表面粗さ測定器の構成  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。

今日は、表面粗さ測定器の構成について述べます。


 実際に加工面の表面粗さを測定するにはどのような方法があるのでしょう
か。まず考えられることは、加工表面を眼で見たり(目視)、指でこすって
みたりする(触診)ことでしょう。表面粗さ標準片が用意されておれば、
これと比較することで、慣れればかなり正確な判断ができます。加工現場で
はこのくらいは心得ておきたいものです。
 

  しかしこの方法では、表面粗さの数値化はムリですから、測定器が必要
 です。測定器としては、色々なものがあります。例えば、光切断式、顕微
 干渉式、触針電気式)などがあります。現在最も使用されているのは、触針
 電気拡大式の粗さ測定器です。表面粗さの測定は、断面曲線、または粗さ
 曲線の記録、中心線平均粗さの直接表示の何れか、またはこれらの組合わせ
 で構成されています。
  表面粗さ測定器の標準構成のブロック線図を図1に示します。

mmj.png


  
  
■ 触針
  触針式は、被測定面に触針の先端を置き、被測定面に沿って触針を移動
 し、表面の凹凸により上下する量を、電気的に拡大して測定する装置です。
 従って、触針式についてはその材質、先端の丸み、測定力(針圧)が問題に
 なります。
  触針の材質は、現在は耐摩耗性の高いダイヤモンドが使用されています。
 先端の形状は、丸みが凹凸の高さや幅に比べて大き過ぎると、針先が谷底に
 届かなかったりして実際の形状とは異なった結果を表わすことになります。
 従って、触針の先端は出来るだけ細く尖っていることが望ましいわけです。
 しかし、あまりに細すぎると先端が欠けたり、すぐに摩耗します。
  そこで先端形状は円錐形または四角錐形とし、その頂角および対面角は、
 60°または90°、先端の丸み(先端半径)は、2.5μmおよび、10μmが標準
 値として規定されています(JIS B 0651)。
  断面曲線を求める表面粗さ測定器には2μm、5μmが、平均粗さ測定器には
 10μmの触針が多く用いられています。
 
  それでは、触針の先端半径による谷底の誤差は、どのくらいかを考えます。
 図2で、谷底を角度2θの二等辺三角形と考え、先端半径をRとすると、
 誤差aは次の式で表わせます。
       a= R ( cosec θ- 1)
  ここで、R = 10μm、2θ=150° と考えますと、a= 0.35μmとなります。
 このことは、測定誤差を1%以下にするためには、半径lOμmの触針で測定
 できる表面粗さは、35μmRmaxより大きくなければならないことになります。
 しかし、実際の加工表面の谷底はある程度の丸みを持っており、その丸みの
 半径が10μmより大きければ、触針の先端は谷底をたどることができるので、
 測定には何等支障が無いことになります。図3に谷の角度と触針の先端曲率
 半径による測定誤差を示します。

触針先端誤差

角度誤差


  また、触針の先端が表面の凹凸を忠実にたどるためには、先端ができる
 だけ強く表面に押し付けられる必要がありますが、あまりに強く押し付けら
 れると凸部が切断されたり、針先が激しく摩耗するので、実用的ではあり
 ません。表1に、測定力のその標準値を示します。
 
測定力


 
■スキッド
  触針を被測定面に接触させながら、円滑に移動させるため、案内として
 検出器にスキッド(支持部)が付いています。このスキッドの移動方向に
 おける曲率半径はy 断面曲線を記録する測定器では30mm以上、中心線平均
 粗さを直示する測定器の場合は8mm以上と規定されています。
 
  大きな曲率半径のスキッドを持つ検出器で、表面の凹凸を検出する場合は、
 スキッドの動きは表面のうねりと無関係な動きをしますので、このときの記
 録は断面曲線と考えられます。また、スキッドの曲率半径が小さい場合は、
 スキッドが長い周期の上下動をしますから、これが断面曲線と重なってしまう
 ことがあり、注意が必要です。さらに、スキッドの中心と触針の位置関係か
 ら、断面曲線や粗さ曲線が実際とは異なった形になることがありますので、
 これについても註意しなければなりません。

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ジャンル : ビジネス

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