ในการประกอบชิ้นงานเข้าด้วยกัน นอกจากความแม่นยำด้านรูปทรงแล้ว อีกปัจจัยหลักที่ต้องคำนึงถึง คือ ผิวของชิ้นงานหรือวัสดุ เป็นสำคัญ เพราะหากผิวของชิ้นงานไม่มีการควบคุมคุณภาพแล้วนั้น อาจเกิดปัญหาขึ้นได้
“ เครื่องวัดความหยาบผิว ” จึงมีบทบาทสำคัญมาก ในงานผลิต
ซึ่งบทความนี้จะพาคุณไปรู้จักกับ เครื่องวัดความหยาบผิว ให้มากขึ้น ทั้งเรื่องความสำคัญของการวัดความหยาบ ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากความหยาบ ค่าความหยาบผิววัดได้อย่างไร? รวมไปถึงจุดเด่นของเครื่องวัดความหยาบผิวแต่ละประเภท
การวัดความหยาบ สำคัญอย่างไร?
Roughness คือ ความหยาบของผิวชิ้นงาน ซึ่งเป็นความผิดปกติบนพื้นผิวชิ้นงาน ที่เกิดจากกระบวนการผลิต ขึ้นรูปชิ้นงาน ไม่ว่าจะเป็นแนวการกัดชิ้นงาน (Lay direction) ความขรุขระ/ความหยาบ (Roughness) ความเป็นคลื่น (Waviness)
ผลกระทบจาก ความหยาบ บนผิวชิ้นงาน
ความขรุขระของพื้นผิวเหล่านี้ไม่เพียงส่งผลต่อรูปลักษณ์ ความสวยงามของวัตถุ (เช่น ความมันวาวหรือด้าน) เท่านั้น แต่ยังสร้างความแตกต่างด้านความรู้สึกสัมผัสอีกด้วย ลักษณะที่ปรากฏและเนื้อสัมผัสสามารถส่งผลต่อมูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ เช่น ระดับและความพึงพอใจของลูกค้า
หากเป็นชิ้นส่วนประกอบ หรืออะไหล่ มีความสำคัญต่อการทำงานและประสิทธิภาพในระยะยาว
- เนื่องจากความขรุขระของพื้นผิวจะส่งผลต่อการสึกหรอที่เร็วกว่า
- มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน และเกิดรอยแตกมากกว่าชิ้นงานปกติ
- ส่งผลต่อความสามารถในการป้องกันการรั่วซึม (Seal property)
- อีกทั้งยังทำให้ชิ้นส่วนประกอบ หรืออะไหล่ประกอบกันไม่สนิท
ความหยาบบนพื้นผิวชิ้นงานทำให้ความแม่นยำลดลง อาจก่อให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพของชิ้นงานตามมา
ดังนั้นผู้ผลิตจึงมีความจำเป็นในการควบคุมความคลาดเคลื่อนของพื้นผิว เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ ค่าความหยาบ ( Roughness value ) จึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ใช้ในการกำหนดความเหมาะสมของพื้นผิวชิ้นงานผลิต
ค่าความหยาบผิว วัดได้อย่างไร?
การวัดค่าความหยาบผิวจะวัดลักษณะที่เกิดจากความขรุขระบนพื้นผิววัสดุต่างๆ เช่น เหล็ก เซรามิก พลาสติก กระดาษ ไม้
- ค่าความหยาบของพื้นผิวนั้นมีผลโดยตรงต่อความเงามันของผิวชิ้นงาน
- เราอาจประมาณค่าความหยาบได้จากความเป็นเงามัน ในกรณีที่มีความหยาบผิวมาก
สำหรับความหยาบผิวน้อยๆ อาจสังเกตได้ด้วยตาเปล่าลำบาก หรือหากชิ้นงานที่ต้องการความละเอียดแม่นยำของพื้นผิว จำเป็นต้องมีการวัดค่าและกำหนดเป็นตัวเลขที่ชัดเจน สามารถวัดได้โดยเครื่อง Roughness tester เป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการวัดความหยาบผิว
ซึ่งค่าความหยาบที่นิยมใช้กันมากที่สุด คือ ค่าความหยาบผิวเฉลี่ย (Roughness Average : Ra ) ยิ่งมีค่ามากแสดงว่าผิวมีความหยาบมาก (ไม่เรียบ) และมักจะระบุเป็นหน่วย ไมครอน μm หรือไมโครเมตร
เครื่องวัดความหยาบผิว
เครื่องวัดความหยาบผิว ( Surface Roughness Tester ) มีหลายชื่อเรียก ทั้งเครื่องวัดความเรียบผิว เครื่องทดสอบความขรุขระผิว คือ เครื่องมือที่ใช้ทดสอบความหยาบของผิววัสดุ ชิ้นงานต่างๆ เพื่อตรวจสอบและควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ ใช้ทดสอบในงานที่มีการกลึง กัด ไส หรือใช้ในห้องปฏิบัติการทางด้านงานโลหะ
มีประโยชน์สำหรับการติดตามกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ยานยนต์ไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ สามารถวัดได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมคุณภาพในโรงงาน
หลักการทำงานของ เครื่องวัดความหยาบผิว
- วางชิ้นงานที่ตำแหน่งวัด ขจัดน้ำมันหรือฝุ่นบนพื้นผิวของชิ้นงานที่จะวัด
- ทำการวัดความหยาบผิวโดยใช้สไตลัสที่ไวต่อการสัมผัส ซึ่งสัมผัสกับพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบโดยตรง
- สไตลัสนี้จะติดอยู่กับอุปกรณ์รับสัญญาณที่มีความละเอียดอ่อน สามารถตรวจจับการแปรผันของพื้นผิวในระดับนาโนเมตร
- เมื่อปลายสไตลัส แตะลงบนผิวของชิ้นงาน สไตลัสจะเคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวตามระยะที่กำหนดไว้ในโปรแกรม
- ในขณะที่ปลายสไตลัสลากไปบนพื้นผิววัสดุ คอมพิวเตอร์ก็จะประมวลผลเป็นกราฟ (Roughness profile) หรือค่าความหยาบออกมา แสดงผลการวัดผ่านหน้าจอเครื่อง หรือ มอนิเตอร์
ในบางรุ่นสามารถควบคุมระบบ กำหนดขั้นตอนการวัด และวิเคราะห์ผลด้วยซอฟต์แวร์ที่รองรับ
จุดเด่นของ เครื่องวัดความหยาบผิว แต่ละประเภท
เครื่องมือวัดความหยาบผิวมีด้วยกันหลายรูปแบบ ซึ่งค่าความหยาบผิวที่ได้ออกมาก็จะมีความละเอียดแม่นยำที่แตกต่างกันออกไป
ตัวอย่าง เครื่องมือวัดความหยาบผิวจากแบรนด์ MITUTOYO ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่
SURFTEST SJ-210 Series – เครื่องวัดความหยาบผิว แบบพกพา
Surface Roughness Tester ของแบรนด์ MITUTOYO รุ่นนี้ เป็นเครื่องมือวัดความเรียบผิว แบบ All-in-one มีความสามารถในการทำงานได้ทุกสภาวะแวดล้อม ให้ความแม่นยำสูง และถือเป็นรุ่นขนาดเล็กที่สะดวกในการพกพาได้เป็นอย่างดี
พร้อมฟังก์ชั่นการทำงานที่หลากหลาย สามารถปรับหน้าจอให้ใช้ได้ทั้งแนวตั้ง แนวนอน ชุดวัดและชุดแสดงผลสามารถแยกใช้งานได้โดยใช้สายเคเบิลพ่วงต่อทำให้มีความยืดหยุ่นในการวัด
- เก็บข้อมูลการวัดได้จำนวนมาก ทั้งภายในหน่วยความจำในเครื่อง และหน่วยความจำสำรอง
- จอ LCD แสดงผล ขนาดตัวอักษรที่ใหญ่ สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน ไม่เพียงแต่แสดงผลการคำนวณและสภาวะการวัดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปคลื่นความขรุขระของพื้นผิวด้วย
- มีฟังก์ชั่นเตือนการลากเข็มวัดเกินระยะที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
- แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในตัว ช่วยให้สามารถทำการวัดได้โดยไม่ต้องต่อแหล่งจ่ายไฟ
SURFTEST SJ-410 Series – เครื่องวัดความหยาบผิว แบบพกพา
อีกหนึ่งรุ่นซึ่งเป็นเครื่องมือวัดความเรียบผิวแบบพกพาเช่นเดียวกัน แต่จะเด่นในเรื่องการแสดงผลข้อมูลที่ดีกว่า สะดวกในการใช้งาน และให้ความแม่นยำในการตรวจวัดที่เหนือกว่า
ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในหลายสถานการณ์ เช่น ในห้องควบคุมคุณภาพ ในโรงงาน และในสายการผลิต
- ความสามารถในการวัดทั้งแบบสไลด์และแบบเกลียว โดยสามารถกำหนดเงื่อนไขการตรวจวัดได้ถึง 46 พารามิเตอร์ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน ISO, VDA, ANSI และ JIS ล่าสุด
- ให้ช่วงในการตรวจวัดที่กว้างกว่าถึง 800 ไมครอน และมีระบบการตรวจจับที่ละเอียดสูงในระดับ 0.0001 ไมครอน จึงให้ความแม่นยำที่ดีกว่าเครื่องมือในระดับเดียวกัน
- สามารถเลือกฟังก์ชั่นการวัดได้ถึง 2 รูปแบบ Skidless measurement และ Skidded measurement เพื่อตอบสนองต่อการวัดผิวงานที่หลากหลาย
- ข้อมูลที่ได้จากการตรวจวัดสามารถแสดงผลบนเครื่อง PC ได้ทันทีโดยการเชื่อมต่อผ่านสาย USB หรือ RS-232C
- มีฟังก์ชั่นการสอบเทียบเครื่องมือวัดได้อย่างอัตโนมัติ
- มีฟังก์ชั่นการวิเคราะห์รูปร่างขั้นสูงเพื่อรองรับการตรวจวัดได้ทั้ง 4 รูปแบบอันได้แก่ การวัดระดับ การวัดความแตกต่างของระดับ ขนาดของพื้นที่ และความแตกต่างของพิกัด
Surftest SV-3200 Series – เครื่องวัดความหยาบผิว แบบตั้งโต๊ะ
เครื่องวัดความหยาบผิวรุ่นนี้ เป็นแบบตั้งอยู่กับที่ จึงให้ความแม่นยำและการวิเคราะห์ระดับสูงสามารถวิเคราะห์ผลแบบมัลติฟังก์ชั่น ทั้งการวัด 3 มิติ การวัดเส้นชั้นความสูง ตลอดจนการวัดความหยาบผิวแบบทั่วไป
- เครื่องทดสอบความเรียบผิวแบบ 2 มิติ สไตลัสแบบ multi-functional ความแม่นยำสูง การวางตำแหน่งด้วยความเร็วที่ดีที่สุด (แกน X: สูงสุด 80 มม./วินาที, แกน Z: สูงสุด 30 มม./วินาที)
- ฟังก์ชั่นการวัดความหยาบผิว 3 มิติ สามารถวัดและวิเคราะห์ความหยาบผิว/รูปร่าง 3 มิติได้ โดยใช้ซอฟต์แวร์เสริม FORMTRACEPAKPRO หรือ McubeMap
- ฟังก์ชัน Digital Automatic Tilt (DAT) ที่เป็นตัวเลือกใหม่ เหมาะที่สุดสำหรับชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับโต๊ะปรับระดับ
- Auto-leveling table (อุปกรณ์เสริม) ปรับระดับได้อัตโนมัติ แม้สำหรับการวัดพื้นผิวที่ซับซ้อน ซึ่งช่วยลดเวลาในการตั้งค่าได้อย่างมาก
หลักการเลือกซื้อเครื่องมือวัดความหยาบผิว
ในการเลือกซื้อเครื่องวัดความหยาบผิว นอกจากยี่ห้อที่เลือกเพื่อสร้างความน่าเชื่อถือแล้ว สิ่งที่สำคัญไม่แพ้กัน ก็คือคุณลักษณะ (Specification) อย่างน้อยเครื่องวัดจะต้องสามารถวัดประเภทความหยาบผิวที่เราต้องการได้
แต่นั่นยังไม่เพียงพอ การเลือกซื้อ Surface Roughness Tester ควรพิจารณาคุณลักษณะต่อไปนี้ด้วย
- ช่วงการวัด ( Measuring range ) เครื่องสามารถวัดความหยาบผิวได้สูงสุด และ ต่ำสุดเท่าไหร่ และอยู่ในช่วงที่เราต้องการหรือไม่
- ความละเอียดของเครื่องมือ อย่างน้อยต้องมีความละเอียดถึง 0.01 ไมครอน (μm) และเลือกให้เหมาะสมในการอ่านค่า
- ความแม่นยำ หรือ ความคลาดเคลื่อนต้องไม่มากเกินไป ปกติไม่ควรเกิน +/- 16% เพราะจะเป็นตัวบอกถึงความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นได้กับค่าที่วัดได้จากตัวเครื่องมือวัด ควรเลือกเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูง เพื่อให้ได้ค่าในการวัดที่ใกล้เคียงกับค่าจริงมากที่สุด
- ขนาดจอแสดงผล ต้องพอเหมาะ แสงต้องเพียงพอที่จะอ่านข้อมูลได้ง่าย
- รูปร่างและขนาดของสไตลัส ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นรูปทรงกรวยขนาด 60 องศา ควรเลือกให้เหมาะกับผิวชิ้นงานที่วัด หากปลายสไตลัสใหญ่กว่าร่องความหยาบบนพื้นผิว อาจทำให้การวัดคลาดเคลื่อนได้
- อุณหภูมิการใช้งาน เนื่องจากเครื่องเหล่านี้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จึงมีช่วงอุณหภูมิที่จะใช้งานได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นประเด็นนี้จึงมีความสำคัญมาก ปกติเครื่องวัดจะใช้งานได้ที่อุณหภูมิ 10 – 45 องศาเซลเซียส
- ขนาด น้ำหนัก รูปร่างของเครื่อง เพื่อความสะดวกต่อการใช้งาน ต้องการแบบเคลื่อนที่ หรือ แบบตั้งกับที่
- ระยะการวัด ( Evaluation length ) จะเลือกที่มากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับชิ้นงานที่จะวัด
- ฟังก์ชั่นการทำงาน และรองรับการเชื่อมต่อหลากหลายรูปแบบ
- แหล่งจ่ายไฟที่ใช้ โดยเฉพาะแบบเคลื่อนที่ แบตเตอรี่มีความสำคัญมาก มีแบบธรรมดา และแบบชาร์จไฟในตัว
- แผ่นสอบเทียบ (Roughness specimen) มีความสำคัญมาก เพื่อใช้สำหรับตรวจสอบความใช้ได้ของเครื่องและชดเชยค่าการวัด
สรุป
ข้อบกพร่องบนผิวชิ้นงานอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างหรือหลังกระบวนการผลิต การตรวจวัดความเรียบผิวของชิ้นงาน ด้วยเครื่องวัดความหยาบผิว ( Surface Roughness Tester ) จึงสำคัญมาก เพื่อจะประเมินได้ว่าชิ้นงานที่ผลิตมีคุณภาพผิวชิ้นงานที่ดีเพียงพอหรือไม่
ดังนั้นในการพิจารณาเลือกซื้อเครื่องวัดความเรียบผิว นอกจากจะต้องคำนึงถึงแบรนด์ผู้ผลิตเครื่องมือวัดเพื่อความน่าเชื่อถือแล้ว ยังต้องมีความเข้าใจเรื่องคุณสมบัติของเครื่องวัด มาตรฐานที่เครื่องวัดรองรับ และฟังก์ชั่นการทำงาน เพื่อให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์หรือชิ้นงานมากที่สุด
หากคุณมีข้อสงสัยหรือสนใจเกี่ยวกับเครื่องมือวัด การสอบเทียบเครื่องมือวัด การอัปเกรดระบบและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง คุณสามารถติดต่อเราได้ที่นี่ ด้วยบริการให้คำปรึกษาจากทีมงานผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค เครื่องมือ และเครื่องจักรกลคุณภาพสูง และระบบงานออโตเมชั่น IoT พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
บริการด้านการวัดจากสุมิพล
สุมิพลให้คำปรึกษาเกี่ยวกับเครื่องมือวัดแบรนด์ Mitutoyo ที่เหมาะสมกับโจทย์การผลิตและงบประมาณของลูกค้า พร้อมนำเสนอโซลูชั่นที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ไม่ว่าจะเป็นเครื่องจักรกล ระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์ เข้ากับระบบควบคุมการผลิต เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของกระบวนการผลิตให้สูงขึ้นถ้าคุณสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อมูลของสินค้าหรือบริการจากเรา คุณสามารถติดต่อเราได้ที่นี่ หรือ Call Center 02-7623000 เรามีผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคและเครื่องมือที่พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
