開始から終了：表面測定の基本

エンジニアがプリントに表面仕上げの仕様を含める場合、その目的は通常、パーツの見栄えを良くすることだけではありません。表面仕上げは、部品がどのようにフィットし、摩耗し、光を反射し、熱を伝達し、潤滑を分散し、コーティングを受け入れるかに影響します。仕上げは、部品の機能によって決定する必要があります。必要以上に高品質の仕上げに時間と労力を浪費することなく、アプリケーションのエンジニアリング要件を満たす表面が必要です。 （実際、多くのアプリケーションは、ある程度の「テクスチャ」を使用するとうまく機能します。細かい仕上げは、粗すぎるのと同じくらい悪い場合があります。）

30年前、ほとんどの寸法公差が1000分の1インチで測定されたとき、表面仕上げの数百万分の1の違いはしばしば無関係でした。 「10分の1」または数千万分の1の公差が一般的であるため、表面仕上げの変動は、総エラーバジェットのかなりの割合を表しています。

次の例に注意してください：

表面の最大の山から谷までの高さは、通常、Ra法で測定した場合、平均的な表面仕上げの4倍または5倍です。したがって、Ra値が16μ"の部品は、おそらく山から谷までの高さが64μ"以上になります。 .0001インチの寸法仕様を満たそうとしている場合、16μインチの仕上げは許容公差の半分以上に相当します。

表面仕上げ（プロファイルとも呼ばれます）は、うねりと粗さの2つの要素で構成されます。うねり、または長波長の変動は、スピンドルベアリングの摩耗などのマクロタイプの影響、または製造現場の他の機器からの振動によって引き起こされます。粗さ–研削、フライス盤、またはその他の機械加工プロセスからのツールマークの短波長パターン–は、ツールの状態と品質に影響されます。どちらも、オペレーターの送り速度と切り込みの深さの選択によって影響を受ける可能性があります。

爪のスクラッチパッドは、仕上げに使用できるガイドを提供する場合がありますが、ドキュメントとトレーサビリティの最新の要件を満たすことはできません。したがって、表面仕上げゲージの重要性が増しています。基本的な種類は2つあります。スキッドタイプまたは平均化システムです。スキッドレス、またはプロファイリングシステム。スキッドゲージにはヒンジ付きプローブアセンブリがあり、プローブは比較的幅の広いスキッドの隣にあり、ワークピースにも接触します。スキッドはうねりを除去する傾向があるため、プローブは短波長の変動のみを測定します。スキッドゲージには、測定値を単一の数値として表示するためのダイヤルまたはLCD表示があります。

スキッドレスゲージは、基準として滑らかで平らな内面を組み込んでいるため、プローブは粗さだけでなくうねりにも対応できます。長波長と短波長の変動を別々に分析できるようにするために、プロファイリングゲージは通常、単一の数値結果ではなく、チャート（紙またはコンピューター画面）を生成します。

アプリケーションごとに、粗さとうねりのさまざまな組み合わせに対する反応が異なります。業界は、同じ測定データから表面仕上げパラメータを計算するための100を超えるさまざまな式を作成することで対応しています。これらの多くは非常にアプリケーション固有であり、ほとんどのショップは測定値を半ダースほどのパラメータに制限することができます。ほとんどすべての場合、測定値はマイクロインチまたはミクロン単位で表示されます。 Raは、特定のカットオフ長の最高点と最低点の間のどこかにある平均線から測定された表面の不規則性の算術平均を提供するため、最も広く使用されているパラメーターです。もう少し洗練されたバリアントであるRqは、二乗平均平方根計算を使用して、幾何平均粗さを見つけます。必要に応じて、平均平均です。

ただし、これらは両方とも、バリや引っかき傷などの表面異常の影響を最小限に抑える傾向があります。このような要因がアプリケーションにとって重要である場合、Rmax、Ry、Rt、およびRtmはすべて、最大の山から谷までの高さの関数として粗さを計算します。また、Rz（「10ポイントの高さ」パラメータ）も役立ちます。これは、サンプリング範囲内の最大10個の山と谷の差の平均を計算します。

図面で表面仕上げが呼び出されているが、特に指定されていない場合は、Raを想定するのが標準的な方法です。ただし、すべてのタイプの部品に最適な単一のパラメータはありません。多くのアプリケーションは、2つ以上のパラメータを使用することで最適に機能します。たとえば、Ra（平均粗さ）とRmax（最大粗さ）を組み合わせることで、部品の一般的な考え方を理解できます。パフォーマンスを向上させ、損傷を与える可能性のある表面異常の存在をQAに警告します。

表面仕上げは、単に満たすのが難しいだけでなく、チャンスでもあります。場合によっては、表面仕上げを適切に制御できれば、他の領域の精度を安全に下げることができる場合があります。

以前はQualityMagazineで取り上げられました。