การวัดความหยาบผิวในอุตสาหกรรม และเครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

รู้จักกับการวัดความหยาบผิวของชิ้นงาน

จากการตัดขึ้นรูปโลหะมีความสำคัญต่อคุณภาพชิ้นงานเป็นอย่างมากโดยเฉพาะงานที่ต้องการความละเอียดผิวสูง เช่นงานแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อผลการวัดความหยาบผิวมีหลายอย่างตั้งแต่การกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของความหยาบผิวในขั้นตอนการออกแบบ การ เลือกเครื่องมือที่เหมาะสมและครอบคลุมมาตรฐานที่ต้องการ รวมทั้งการตั้งค่าพารามิเตอร์ของเครื่องมือวัดให้เหมาะกับลักษณะของชิ้นงาน

โดย Blue Update ฉบับนี้จะขอใช้เครื่องมือวัดความหยาบผิว Mitutoyo Surftest SJ-310 ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดรุ่นที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในอุตสาหกรรมทั่วไป มาเป็นตัวอ้างอิง เพื่อให้ท่านผู้อ่านเข้าใจวิธีการวัดที่ถูกต้องเพื่อให้ได้ผลการวัดที่แม่นยำและมีความน่าเชื่อถือสูง

ทำความเข้าใจเครื่องมือวัด

ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจว่าเครื่องมือวัดความหยาบมีความแตกต่างจากเครื่องมือวัดทั่วไป สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือมาตรฐานอุตสาหกรรมของเครื่องมือวัดซึ่งบ่งบอกว่าเครื่องวัดความหยาบผิวรุ่นนั้นๆ สามารถวัดความหยาบผิวของชิ้นงานตามข้อกำหนดของมาตรฐานใดบ้าง เช่น ISO 4287:1997 (ยุโรป), ANSI/ASME B 46.1-1995 (อเมริกา), JIS B 0601-1994 (ญี่ปุ่น) เป็นต้น สิ่งสำคัญที่ควรระวังคือหากหมายเลขปีของมาตรฐานที่ระบุในข้อกำหนดของงานเป็นปีปัจจุบันหมายเลขปีมากกว่าที่ปรากฏในเครื่องมือ ก็จะไม่สามารถใช้ได้นอกจากนี้แต่ละเครื่องยังใช้สัญลักษณ์การวัดที่แตกต่างกันตามมาตรฐานที่เครื่องนั้นๆ ใช้ เช่น เช่น Ra, Rq, Rz, Rz (JIS), Ry, Ry (DIN), Rc, Rpi, Rp, Rpmax Rvi, Rv, Rvmax, Rti, Rt, R3zi, R3z, R3y, S, Pc (Ppi), Sm, HSC, เป็นต้น การเลือกเครื่องวัดความหยาบผิวยังต้องพิจารณารูปร่างของสไตล์ลัส เพื่อให้เหมาะกับผิวชิ้นงานที่วัดด้วย ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นรูปทรงกรวยขนาด 60 องศา

ลักษณะของพื้นผิวมีแบบไหนบ้าง

ลักษณะความหยาบของพื้นผิวมีสามชนิดคือ ผิวลักษณะหลัก P (primary profile) ผิวลักษณะความหยาบ R (roughness profile) และผิวคลื่น คือ W (waviness profile) นอกจากนี้ยังมีลักษณะผิวอื่น เช่น WC, WCA, WE WEA DIN4776 โดยลักษณะของพื้นผิวนี้จะสัมพันธ์กับค่าตัวกรอง หรือ Digital filter ซึ่งบ่งบอกถึงความสามารถของการกรองสัญญาณในรูปแบบของ เฟสหรือแบบเกาส์เชียล เช่น 2CR-75%, 2CR-50%, 2CR-75% (phase corrected), 2CR-50% (phase corrected), Gaussian -50% (phase corrected) ซึ่งผู้วัดจะต้องกำหนดค่าตัวกรองความถี่ให้สัมพันธ์กับลักษณะของชิ้นงานที่ต้องการวัด ไม่เช่นนั้นจะส่งผลให้ค่าที่วัดออกมาได้นั้นไม่ตรงกับค่าของชิ้นงาน นอกจากนี้เรายังต้องกำหนด Cutoff length หรือระยะทางในการกรองค่าความถี่ ของความยาวผิวที่ต้องการวัด และค่า Sampling length คือค่าความยาวที่หัววัดเคลื่อนที่บนชิ้นงานที่ต้องการวัดจะต้องปรับตั้งค่าทั้งสองนี้ให้ถูกต้องซึ่งหน่วยความยาวก็จะขึ้นกับมาตรฐานที่ใช้ด้วย เช่น หน่วยนิ้ว หรือ มิลลิเมตร

มาตรวิทยาการวัดความหยาบผิว

โดยทั่วไปการวัดความหยาบผิวของชิ้นงานสามารถวัดออกมาในสามแบบคือ

1) แสดงค่าสถิติ (Statistical descriptors) เช่นความหยาบผิวเฉลี่ย Ra ความหยาบผิวรากกำลังสองเฉลี่ย Rq หรือ ความสูงกลางของลักษณะความหยาบ Rc เป็นต้น

2) แสดงค่าสูงสุดต่ำสุด (Extreme value descriptors) ซึ่งในบางลักษณะงานอาจต้องการแสดงค่าสูงสุดและต่ำสุดของความหยาบผิว เช่น จุดสูงสุด Rp จุดต่ำสุด Rv

3) แสดงค่าลักษณะพื้นผิว (Texture descriptors) เช่น โดยทั้งหมดนี้ ค่าสถิติ Ra เป็นค่าที่ดีที่สุดและได้รับการยอมรับในงานด้านวิศวกรรมมากที่สุด

ดังนั้นในการพิจารณาซื้อเครื่องวัดความหยาบผิว เราจึงต้องมีความเข้าใจหลายอย่าง ทั้งเรื่องคุณสมบัติของเครื่องวัด มาตรฐานต่างๆที่เครื่องวัดสามารถวัดได้ และพารามิเตอร์ต่างๆที่เราจะต้อง กำหนดให้สอดคล้อง โดยดูจากข้อกำหนดทางวิศวกรรมของผลิตภัณฑ์หรือชิ้นงานของเรา

คอลัมน์ Measure Expert เกิดขึ้นเนื่องจากหลายท่าน มีคำถามเกี่ยวกับการวัดด้านมิติ แต่ไม่รู้จะหาคำตอบได้จากที่ไหนหรือจะไปถามใคร สุมิพลฯ ได้รับเกียรติ อย่างสูงจาก อาจารย์อนุสรณ์ ทนหมื่นไวย ในฐานะผู้เชี่ยวชาญในด้านนี้มาช่วยไขข้อสงสัยและแนะนำ Tips หากผู้อ่านสนใจเรื่องใดเป็นพิเศษก็ขอเชิญสอบถามเข้ามาได้ที่นี่ สุมิพลฯ จะพยายามหาคำตอบมาให้

อนุสรณ์ ทนหมื่นไวย
หัวหน้าห้องปฏิบัติการความยาว และรักษาการหัวหน้าฝ่ายมาตรวิทยามิติ สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
ผู้คร่ำหวอดทางด้านงานมาตรวิทยาทางด้านมิติ มีผลงานทั้งการวิจัยและเป็นวิทยากรที่ได้รับความเชื่อถือในวงการมามากกว่า 20 ปี
และเป็นอาจารย์พิเศษหลักสูตรวิศวกรรมมาตรวิทยา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี