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표면 거칠기(조도)는 연마 또는 가공된 표면 상태이다. 표면 상태는 다양한 요철(凹凸)로 되어있다. 요철은 오목하고 볼록한 것이다. 요철은 높이, 깊이, 간격으로 이루어진다. 정밀측정과 품질 관리를 위해 표면 상태가 적정한 거칠기 상태가 필요하다.

연마 가공된 표면의 요철 모양과 크기는 아래와 같은 곳의 품질 성능에 영향을 미친다.

• 기계 부품의 미끌림
• 기밀
• 동력 전달
• 접촉
• 통전
• 정밀 조립
• 누설
• 마찰
• 마모
• 접착
• 진동
• 소음(Noise)
• 윤활용량
• 피로 강도
• 부식성
• 전도성
• 굴절률
• 광택
• 누설전류

거칠기 값이 "0" 가까울수록 또는 매끄러울수록 빛은 반사가 잘 된다.

타일의 표면이 거칠수록 덜 미끄럽다.

거칠기에 따라서 윤활유의 접착력이 달라진다.

표면(surface)의 모양(profile)은 형상(P,form), 파상도(W,Waviness), 거칠기(R,Roughness)의 3가지로 분류 됩니다.

거칠기와 파상도를 합한 표면의 일반적인 겉보기 형상을 말한다.

물리적으로 파들은 합쳐진다.

실제의 표면 형상 기구에 의해 표면에 남겨진 생산공정의 고유한 속성이 표면상에 존재하는 불규칙 성분을 의미한다.단순하게 표현하면 작은 파장 위주이다. 표면조도 단위는 [μm]이다.

파장의 크기:컷오프참고 

머리카락 굵기는 대략 0.1mm (100μm)

파상도(Waviness), W

거칠기의 파보다 큰 파로 나타나는 표면의 굴곡으로 연삭 숫돌차의 불평형, 이송나사의 불균일, 기계의 진동, 재료의 열처리 불균일등 주로 기계 개개의 특성에 의해서 만들어지는 형상. 단순하게 표현하면 큰 파장(저주파) 위주이다.

공작기계의 가이드 오차, 공작기계 또는 공작물의 굴곡, work 설치 때의 오차, 열변형에 의해 발생한다.

직선 형체의 기하학적으로 정확한 직선에서 벗어난 크기

• 2차원 (선)
• 3차원 (면)

중심선 평균 거칠기 - Ra, arithmetical mean deviation of the profile

거칠기 곡선에서 그 중심선의 방향으로 측정 길이 L의 부분을 측정하고, 이 측정 부분의 중심선을 X축으로 하고, 거칠기 곡선율 z=f(x)로 나타내어지는 길이의 절대값들을 측정길이 로 나눈 평균값이다 단위는 마이크로미터(㎛, micro-meter)을 사용한다.

Ra는 요철이나 거칠기 곡선의 모양에 대한 정보를 포함하지 않는다.

Ra = (|Z1|+|Z2|+|Z3|+|Z4|+...+|Zn|)/n

Z는 프로파일 Z축 좌표

n은 프로파일 X축 갯수

RaJIS1982 : 중심선 평균 거칠기

RaJIS1994 : 산술 평균 거칠기

RaJIS2001 : 산술 평균 거칠기

Ra = (|1|+|-1|+|1|+|-1|) / 4 = 1

Ra와 비교

RzJIS1982  십점 평균 거칠기  P 프로파일에서 계산

RzJIS1994 십점 평균 거칠기  R 프로파일에서 계산

RzJIS2001 최대높이 R 프로파일에서 계산

RmaxJIS1982 최대높이 P 프로파일에서 계산

RmaxDIN 최대높이 R 프로파일에서 계산

RmaxASME 최대높이 R 프로파일에서 계산

단면 곡선에서 기준 길이 만큼 측정한 부분의 평균선에 평행한 두 직선으로 측정한 부분을 끼울 때, 이 두직선의 간격을 미크론(㎛, micro-meter)로 표시한 것을 말한다. 즉 최대값에서 최소값을 뺀값과 동일하다.

Rz (JIS 2001,ISO 1997, RzJIS)는R 프로파일(Profile)과 평가길이 시스템 L(측정길이)에서 최대 높이 값을 의미한다.

Ry (JIS 1994), Rt (ASME 1995)는R 프로파일(Profile)과 평가 길이 시스템 ln(샘플링 길이)에서 최대 높이 값을 의미한다.

Rmax(DIN,ASME) Rz1max- Maximum peak to valley height

Rz(DIN,ASME) - Average peak to valley height

Rmax(JIS1982)는P 프로파일(Profile)과 평가길이 시스템 L에서 최대 높이 값을 의미한다.

Rz (BS,JIS 1994, RzJIS)는R 프로파일(Profile)과 평가 길이 시스템 ln에서 적용한다

Rz (JIS 1982, RzJIS)는P 프로파일(Profile)과 평가길이 시스템 L에서에서 적용(계산)한다

Rzi 샘플링 길이에서 높이 값들의 합이다

Sm = (Sm1+ Sm2+ ... +Smn)/n

응용 : 접착, 코팅

컷오프는 파장을 골라내기 위한 기준 값이다. 컷오프는 파장 크기 값이라고 생각하면 된다.

컷오프 값을 정하면 측정기에서 컷오프 이하 값을 모아서 해석하게 된다. 표면에 존재하는 파장은 다양하다. 파장은 다양한 파장들의 합이다.

물결파를 상상해 보세요. 연못에 두개 돌멩이를 떨어 뜨리면 두 물결은 합쳐져 새로운 물결파를 만든다.

0.008㎜, 0.025㎜, 0.08㎜, 0.25㎜, 0.8㎜, 2.5㎜, 8㎜ 등이 있다.

표면 거칠기의 표시방법에서 산술 평균 거칠기를 표시하는 기호는?
정답 : Ra

다음 중 표면거칠기 측정법이 아닌 것은?
가. 중심선 평균 거칠기 나. 최대높이 다. 10점평균거칠기 라.평균면적거칠기

정답: 라

다음 중 표면 거칠기 표시 방법에 해당되지 않는 것은?
가. 최소높이 나.최대높이 다.산술 평균 거칠기 라.10점 평균 거칠기

정답: 가
출처: 컴퓨터응용밀링기능사 필기

1) 접촉식 : 스타일러스 방식, AFM

2) 비접촉식 : SEM, 현미경, 레이저 등 다양한 파장의 빛을 이용하여 반사 빛으로 관찰 및 측정한다.

3) 측정 신뢰성은 접촉식이 높다, 왜냐하면 빛은 재료에 따라 난반사의 문제가 있기 때문이다.