ความหยาบผิว (Surface Roughness)

กรรมวิธีการผลิตชิ้นงานด้วยเครื่องมือตัด (Cutting Tool) พื้นผิวของชิ้นงานจะเกิดรอยซึ่งมีลักษณะเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวขึ้นอยู่กับกรรมวิธีการผลิตนั้นๆ ผู้ออกแบบสามารถกำหนดค่าความหยาบผิว (Roughness) และลักษณะของรอยบนพื้นผิว (Lay Direction) ได้โดยการกำหนดสัญลักษณ์ควบคุมคุณสมบัติของพื้นผิว (Surface Roughness Symbol) ลงในแบบงาน

การวิเคราะห์ค่าความหยาบผิวของชิ้นงานจะใช้ค่ามากสุดจากการตรวจสอบ ซึ่งโดยปกติจะเป็นที่เกิดจากการตรวจสอบในทิศทางตามแนวขวางทิศทางหลักของรอยที่เกิดจากทางเดินของเครื่องมือตัด (Lay) และจะไม่นำรอยแตกเล็กๆ บนพื้นผิว (Flow) มารวมในการคำนวณค่าหยาบผิว ซึ่งการวิเคราะห์ค่าความหยาบผิวจะไม่รวมความเบี่ยงเบนทางด้านรูปร่างรูปทรงทั้งหมด (Total Profile) และความเป็นคลื่นของชิ้นงาน (Waviness Profile) ดังแสดงในภาพที่ 3-1

สัญลักษณ์ความหยาบผิว (Surface Roughness Symbol)

สัญลักษณ์ความหยาบผิวที่กำหนดในแบบงานทางด้านวิศวกรรมจะถูกกำหนดขึ้น เมื่อผู้ออกแบบต้องการควบคุมคุณภาพผิวของชิ้นงาน ซึ่งการกำหนดค่าความหยาบผิวอาจมีการกำหนดค่าความหยาบผิวหรือไม่มีก็ได้

การกำหนดค่าความหยาบผิวและข้อกำหนดต่างๆ ที่สัญลักษณ์ความหยาบผิวจะแตกต่างกันตามตำแหน่งที่ได้กำหนดในสัญลักษณ์ความหยาบผิว ดังแสดงในภาพที่ 3-2

• • ตำแหน่ง (A) เป็นตำแหน่งของการกำหนดค่าความหยาบผิวเฉลี่ย (Average Roughness, Ra) ซึ่งค่าที่กำหนดที่สัญลักษณ์ความหยาบผิวมีหน่วยเป็นไมครอน (m)

  • ตำแหน่ง (B) เป็นตำแหน่งของกรรมวิธีการผลิต เช่น ผลิตโดยกรรมวิธีการกัด (Milling) การกลึง (Turning) การเจียรนัย (Grinding) เป็นต้น

  • ตำแหน่ง (C) เป็นตำแหน่งของระยะความยาวตรวจสอบค่าความหยาบผิว (Sample Length) ซึ่งมีหน่วยเป็นมิลลิเมตร 

  • ตำแหน่ง (D) เป็นตำแหน่งของรูปแบบทิศทางการตัดเฉือน (Lay Direction)

  • ตำแหน่ง (E) เป็นตำแหน่งค่าเผื่อของพื้นผิวหลังจากการผลิต (Machine Allowance) ซึ่งมีหน่วยเป็นมิลลิเมตร 

  • ตำแหน่ง (F) เป็นตำแหน่งของข้อกำหนดอื่นๆ หรือค่าความหยาบผิวอื่นๆ นอกเหนือจากค่าความหยาบผิวเฉลี่ย (Ra)

ข้อกำหนดของทิศทางการตัดเฉือนจะกำหนดเป็นสัญลักษณ์ แสดงในภาพที่ 3-3 ได้แก่

• สัญลักษณ์ 丄  เป็นการกำหนดทิศทางการตัดเฉือนให้ตั้งฉาก (Perpendicular) กับสัญลักษณ์ที่กำหนดในแบบงาน

• สัญลักษณ์ // เป็นการกำหนดทิศทางการตัดเฉือนให้ขนาน (Parallel) กับสัญลักษณ์ที่กำหนดในแบบงาน

• สัญลักษณ์ X เป็นการกำหนดทิศทางการตัดเฉือนในทิศทางที่เป็นแนวเส้นตรงที่ไขว้กัน (Cross)

• สัญลักษณ์ M เป็นสัญลักษณ์ที่ไม่มีการกำหนดทิศทางการตัดเฉือน (Multi-Direction)

• สัญลักษณ์ C เป็นการกำหนดทิศทางการตัดเฉือนในทิศทางที่เป็นวงกลม (Circular)

• สัญลักษณ์ R เป็นการกำหนดทิศทางการตัดเฉือนในแนวรัศมี (Radial)

• สัญลักษณ์ P เป็นการกำหนดรูปแบบที่พื้นผิวมีลักษณะเป็นจุดเล็กๆ (Particular)

สัญลักษณ์ความหยาบผิวมีรูปแบบการเขียนที่แตกต่างกัน ซึ่งมีตัวอย่างของการเขียน ดังแสดงในภาพที่ 3-4

• (A) เป็นสัญลักษณ์ความหยาบผิวพื้นฐาน ซึ่งพื้นผิวสามารถผลิตโดยวิธีการใดๆ ก็ได้

• (B) เป็นสัญลักษณ์ความหยาบผิวที่ไม่อนุญาตให้ทำการตัดเฉือนพื้นผิว (Material Removal)

• (C) เป็นสัญลักษณ์ความหยาบผิวที่มีการกำหนดค่าเผื่อ (Allowance) ของขนาดที่กำหนดในแบบงาน

• (D) เป็นสัญลักษณ์ความหยาบผิวที่ต้องตัดเฉือนพื้นผิว (Material Removal) เพื่อให้ได้ค่าความหยาบผิวตามที่กำหนดในแบบงาน

• (E) เป็นสัญลักษณ์ความหยาบผิวที่มีเงื่อนไขพิเศษในการทำงานเพิ่มขึ้นมา

สัญลักษณ์ความหยาบผิวตามมาตรฐานใหม่ในปัจจุบันถูกปรับปรุงจากสัญลักษณ์ความหยาบผิวตามมาตรฐานเก่า เนื่องจากมาตรฐานเก่าไม่สามารถกำหนดเงื่อนไขในการทำงานได้ตรงตามความต้องการของผู้ออกแบบ เช่น ไม่สามารถกำหนดค่าความหยาบผิวได้โดยตรง ไม่สามารถกำหนดกรรมวิธีการผลิตได้ เป็นต้น การเปรียบเทียบมาตรฐานเก่ากับมาตรฐานใหม่แสดงในตารางที่ 1-1

ตัวอย่างการกำหนดสัญลักษณ์ความหยาบผิวและการแปลความหมาย

กรรมวิธีการผลิตที่แตกต่างกันจะส่งผลให้เกิดค่าความหยาบผิวที่แตกต่างกัน โดยที่ค่าความหยาบผิวที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตแบบต่างๆ จะแสดงในตารางที่ 3-2

ค่าพารามิเตอร์ของความหยาบผิว (Surface Parameters)

พารามิเตอร์ของค่าความหยาบผิวมีมากมาย ซึ่งพารามิเตอร์ที่ใช้กันโดยทั่วไป ได้แก่ Average Roughness (Ra), Determined Roughness (Rz), Maximum Profile Peak Height (Rp), Maximum Profile Valley Depth (Rv) และ Maximum Height of Profile (Rt) 

Average Roughness, Ra คือ ค่าเฉลี่ยของค่าความเบี่ยงเบนที่เป็นค่าสัมบูรณ์ของเส้นกราฟที่ใช้แทนรูปร่างของพื้นผิวชิ้นงานที่เบี่ยงเบนออกจากเส้นเฉลี่ย (Mean Line) ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L) ดังแสดงในภาพที่ 3-5

Determined Roughness, Rz (DIN) คือ ค่าเฉลี่ยของระยะระหว่างจุดสูงสุด (Peak) และจุดต่ำสุด (Valley) ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L) ทั้งหมด 5 ช่วง ดังแสดงในภาพที่ 3-6

Determined Roughness, Rz (ISO) คือ ค่าเฉลี่ยของจุดสูงสุด (Peak) 5 ค่า และจุดต่ำสุด (Valley) 5 ค่า ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L) ดังแสดงในภาพที่ 3-7

Maximum Profile Peak Height, Rp คือ ค่าของระยะที่วัดระหว่างจุดสูงสุด (Peak) กับเส้นเฉลี่ย (Mean Line) ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L)

Minimum Profile Valley Depth, Rv (DIN) หรือ Rm (ISO) คือ ค่าของระยะที่วัดระหว่างจุดต่ำสุด (Valley) กับเส้นเฉลี่ย (Mean Line) ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L)

Maximum Height of Profile, Rt คือ ค่าของระยะที่วัดระหว่างจุดสูงสุด (Peak) กับจุดต่ำสุด (Valley) ในช่วงระยะที่ทำการเก็บค่า (Sample Length, L) ดังแสดงในภาพที่ 3-8