測定計測の基本と応用
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4-8表面粗さ測定機

表面粗さ測定機の概要

「粗さ」とは、小さい間隔で起こる表面のデコボコで、”ツルツル している”とか、”ザラザラしている”などと感じる基になるものです。
粗さはあらゆる物に存在しますが、「表面粗さ測定機」は主に機械加工した面における、「粗さ」を予め決められた解析手法で数値化し表現するための測定機です。
表面粗さ測定機には接触式(触針を使用)・非接触式(レーザセンサ・光干渉方式など)がありますが、JIS規格では接触式である事、使用する触針の形状・測定力・フィルタやパラメータの定義に至るまで厳密に定められており、表面粗さを正確に評価するためにはその規格に準拠した測定機の選定が求められます。

表面粗さ測定機の概要

表面粗さを測定する理由

粗さの大きさが良い働きをするか悪さをするかは、凹凸の形や大きさ、その物の使われ方によって左右されます。例えば、塗装面では塗料がつきやすく、摺動面では摺動しやすく、磨耗しにくい特有の凹凸の大きさ・形があります。よって、その物に適した表面粗さを管理する必要があります。

データ処理のながれ

データ処理のながれ

粗さ曲線とは

被測定面は、いろいろな周期と振幅を持った波から合成されています。この中で比較的周期の短いものを表面粗さと呼び、表面粗さより比較的周期が長く、割合規則正しい周期性のある面の状態を表面うねりと呼び、最も周期の長いものを形状偏差としています。

断面曲線
うねり曲線
粗さ曲線
表面粗さに関するJIS規格の新旧比較表
  JIS B 0601-2001 JIS B0601-1994 JIS B0601-1982
パラメータ Rp(最大山高さ) Ra(算術平均粗さ) Ra(算術平均粗さ)
Rv(最大谷深さ) Ry(最大高さ) Rmax(最大高さ)
Rz(最大高さ)注1 Rz(十点平均粗さ) Rz(十点平均粗さ)
Rc(要素の平均高さ) Sm(凸凹の平均間隔)  
Rt(最大断面高さ) S(局部山頂の平均間隔)
Ra(算術平均粗さ) tp(負荷長さ率)
Rq(二乗平均平方根高さ)  
Rsk(スキューネス)
Rku(クルトシス)
RSm(平均長さ)
RΔq(二乗平均平方根傾斜)
Rmr(c)(負荷長さ率)
Rδc(切断レベル差)
Rmr(相対負荷長さ率)
RzJIS(十点平均粗さ)注2
評価曲線 断面曲線 全て粗さ曲線から評価 Ra=粗さ曲線から評価
Rmax,Rz=断面曲線から評価
粗さ曲線
うねり曲線
(上記パラメータは粗さ曲線のパラメータ))
フィルタ ガウシアンフィルタ
振幅伝達率 50%
(位相補償形)
ガウシアンフィルタ
振幅伝達率 50%
(位相補償形)
2CR回路(アナログ方式)
振幅伝達率 75%
基準長さ/評価長さ 基準長さ=カットオフ値
評価長さ=基準長さの5倍が標準
基準長さ=カットオフ値
評価長さ=基準長さの5倍が標準
【Ra】
基準長さ=カットオフ値
評価長さ=基準長さの3倍が標準
【Rmax,Rz】
基準長さ=評価長さ

注1:2001年以前のJIS規格ではRzは「十点平均粗さ」を指示するために使われていました。 新旧規格による測定値の差が無視できるほど小さいとは限らないので、注意する必要があります。
注2:RzJISはJISだけのパラメータで、ISOには記載はありません。

粗さのパラメータ一覧
粗さ曲線の最大高さ Rz
基準長さにおける輪郭曲線の最大山高さZpと最大谷深さZvとの和 ※旧JIS規格やISO4287:1984では、記号Rzは「十点平均粗さ」を指示するために使われていた。新旧規格による測定値の誤差が、無視できるほど小さいとは限らないので、注意しなければならない。(図面の指示は新旧どちらの規格で指示されているのか要確認) 粗さ曲線の最大高さ
粗さ曲線の算術平均高さ Ra
基準長さにおける(Zx)の絶対値の平均
基準長さにおける(Zx)の絶対値の平均
粗さ曲線要素の平均長さ RSm
基準長さにおける輪郭曲線要素の長さXsの平均
基準長さにおける輪郭曲線要素の長さXsの平均
十点平均粗さ RzJIS(JISだけのパラメータ)
カットオフ値λc及びλsの位相保証帯域通過フィルタを適用して得た基準長さの粗さ曲線において、最高の山頂から高い順に5番目までの山高さの平均と最深の谷底から深い順に5番目までの谷深さの平均との和
十点平均粗さ RzJIS(JISだけのパラメータ)

粗さ測定機の種類

ポータブルタイプ 表面粗さ測定機
ポータブルタイプ 表面粗さ測定機
汎用型 表面粗さ測定機
表面粗さ測定機
CNC 表面粗さ測定機
形状測定機

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