[제조공학실습] 표면거칠기시험

소개글

[제조공학실습] 표면거칠기시험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목적……………………………………3
이론배경……………………………………3
실험장비……………………………………7
실험과정……………………………………9
실험결과……………………………………10
토의&분석……………………………………10
참고문헌……………………………………11

본문내용

RaRoughness
Rq-제곱평균 거칠기
Rq는 Ra와 비슷한 의미를 갖는 파라미터인데, 계산 방법이 좀 다르다.Ra는 산술평균으로 일반적 평균방법을 써서 구했으나 Rq는 제곱평균제곱근(root-mean-square, rms)의 방법을 써서 구한다.그 두 값은 거의 비슷하며, 대부분의 가공방법에서 Rq가 Ra에 비해 10%정도 커진다고 알려져 있다. 그러나, 이 비율은 절대적인 것이 아니며 연삭 가공처럼 산의 모양이 밋밋해진 경우는 50%정도까지도 증가할 수 있으므로 일률적으로 적용해서는 안된다.
제곱평균 거칠기는 Ra값을 가지지만 Rmax가 다른 단면을 보여 주는 것이다. Rq를 구하는 식을 표시하면 다음과 같다.
Rq는 거칠기의 RMS값이며, 신호 처리시 전기적으로 구하기 쉬우며,이 계산식은 Rsk, Rku를 구 할 때도 쓰이기도 한다.
Rq Roughness
Rmax, Rt 최대높이조도(最大높이粗度; maximum height roughness)
채취 부분의 기준길이(cut-off) 내의 조도곡선에서 중심선에 평행하고 그 곡선의 최고점과 최저점을 지나는 두 평행선간의 상하 거리로 조도의 크기를 나타낸다. 최대 거칠기(Maximum Peak to Vally Roughness Height)의 기호로는 Rmax 또는 Rt 를 사용한다. 거칠기 단면곡선에서 기준길이 만큼 채취하여, 단면곡선의 중심선과 평행하며 제일 높은 산과 제일 깊은 골을 접하는 두 평행선간의 거리를 말한다. Rmax 과 Rt 값은 종종 같을 수도 있으나 항상 같지는 않다. 대개는 Rt 값이 Rmax 값보다 크다. Rmax 값을 산정하는 기준은 Lm(Evaluation Length) 의 1/5 인 Sampling Length 이나. Rmax 값의 장점은 거칠기 단면(roughness profile )이 waviness component 에 의해 덜 영향을 받는다는 점이다.
Rmax 와 관련되는 거칠기 파라미터
a) Rtm: 연속되는 5개의 Rmax 의 평균값
b) Rp: 기준길이 내에서 가장 높은 산의 중심선으로 부터의 높이
c) Rpm: 연속되는 5개의 Rp의 평균값

Rt 는 Evaluation length Lm 내에서 Profile 의 최고점과 최저점과의 거리를 의미한다.(Distance between the highest and the lowest point). Rt 는 Rmax 와 마찬가지로 최대 값이기 때문에 높은 산이나 깊은 골에 의해 쉽게 영향을 받고 먼지나 티끌의 입자, 흠, 긁힌 자국에 영향을 많이 받을 뿐 아니라 측정시의 진동에 의해서도 영향을 받는다. Rmax 와 Rt는 다른 파라미터에 의해 표면의 대표성이 좋지 않아서 측정부위에 따라 그 측정값이 달라질 수 있다. 그러므로 흠으로 간주될 수 있는 부분을 피해 거칠기를 대표할만한 부분을 여러 곳 측정하여 평균값을 구해야한다.

* 유의사항
a) Rmax 를 구하는 데는 중심선에 대한 정보는 필요없다.
b) Rmax 는 거칠기의 평균값이 아니므로, 표면에 있는 흠이나 먼지 등에 의하여 직접적인 영향을 받는다.

* Rmax와 Rt의 차이점 : Rmax가 한 기준길이 안에서 측정되는 것인데 반해, Rt는 몇 개의 기준길이 즉, 평가길이(measuring rength)안에서 측정된다는 것이다.
실험장비
1.실험장비
측정기의 구성
측정 표면 위를 촉침(stylus)이 이동하면 검출기가 촉침의 수직방향의 변위를 전기적 신호로 바뀌어서 증폭, 증가시키고, 기록계(recorder)를 작동시킨다. 필터된 신호는 Ra값등을 디지털지시계로 나타낸다.

촉침(stylus)
촉침은 측정기와 측정표면이 직접 접촉하는 유일한 곳이다. 따라서 촉침은 기기에서 가장 중요한 부품의 하나이며, 크기와 모양은 검출기로부터 표면다듬질 정보를 검출하는데 결정적인 영향을 주는 요소가 된다. 원추형 촉침은 그 각도가 60도, 90도인 것이 가장 많으며, 촉침 반경은 보통 10um이하 인 것이 많이 사용된다. 측정하려는 표면 거칠기의 크기에 따라 촉심이 결정된다. 촉침 반경이 작을수록 촉침이 뾰족하게 되며, 이에 따라 촉침에 가해지는 측정압도 변하여야 한다.
FIGURE 4.4 (a) Measuring surface roughness with a stylus. The rider supports the stylus and guards against damage. (b) Path of the stylus in measurements of surface roughness (broken line) compared with the actual roughness profile. Note that the profile of the stylus' path is smoother than the actual surface profile. Typical surface profiles produced by (c) lapping, (d) finish grinding, (e) rough grinding, and (f) turning processes. Note the difference between the vertical and horizontal scales.
실험과정
1.표면 거칠기 측정 장치의 0점을 모두 맞춘다.
2.0점을 맞춘 후 핀을 시편위에 올려놓고 0점을 맞춘다.
3.표면 거칠기 측정 장치의 Start 버튼을 누른다.
4.거칠기 측정이 완료되면 Print버튼을 눌러 결과 값을 얻는다.
실험결과
1.실험결과
1번 시편
2번시편
3번시편
(중심선 평균 거칠기)
1.73
2.20
3.76
토의&분석
∴ 값으로 추정한 결과
1번 시편 = 일반
2번 시편 = 연삭
3번 시편 = 밀링
로 추정된다. 그 이유는 요철의 크기와 형태는 가공방법이나 가공조건에 따라 다르며, 밀링에서 가공한 표면은 가공조건에 의해서 결정되는 요철이 형성된다. 그래서 연삭가공한 표면은 숫돌입자에 의해 깎인 미세한 흔적이 남으므로 일반절삭보다는 더 큰 거칠기 값을 갖는 것으로 추정된다.
참고문헌
① 제조공학실습 수업자료
② 공업재료가공학(5/e) 피어슨(김남수역)
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