Investigation of the effect of areal roughness measurement length on face milled surface topographies

Abstract

Surface roughness is of great importance in the manufacturing industry, as it affects surfaces’ tribological properties (wear, friction, lubrication, etc.), corrosion resistance, fatigue strength and appearance. Areal roughness measurement, which provides a more comprehensive characterization of surfaces, is becoming increasingly popular, but systematic studies are still lacking, so measurements are often analyzed differently. In this paper, the effect of the measurement length is analyzed in the main measurement direction on areal roughness of face milled surface topographies, which were measured with a confocal chromatic sensor.Огляд літератури показує, що дослідження змін у налаштуваннях вимірювання шорсткості (розмір вимірюваної області, фільтрація топографій) на поверхнях, оброблених різними методами, виконуються різними способами, і інформація для характеристики і порівняння складається з різних наборів показників шорсткості. Це означає, що не існує єдиного методу вимірювання шорсткості поверхні, і тому поверхні, отримані різними способами, фактично не можуть бути співставлені. У цій статті досліджується ступінь впливу зміни довжини вимірювання на значення шорсткості в залежності від величини швидкості подачі, яка створює періодичність. Це пов'язано з тим, що не всі дослідники зверталися до цього, незважаючи на відносно велику кількість аналізів шорсткості. Для досліджень використовувався прилад для 3D вимірювання шорсткості поверхні типу AltiSurf 520 з конфокальним хроматичним датчиком (CL2). Три ділянки були записані на одній і тій же відстані, з яких середня область була вирівняна по площині симетрії фрезерування. Важливо було одночасно досліджувати кілька ділянок на поверхнях, тому що всі частини функціональних поверхонь одночасно з'єднані зі своїми аналогами, де шорсткість відіграє важливу роль. Оцінка проводилася за допомогою програмного забезпечення AltiMap Premium, де після вирівнювання топографії та виключення викидів були встановлені відрізки довжини відповідно до стандарту для двох швидкостей подачі. При цьому довжина вимірювання була встановлена як кратна подачі на зуб і позначена буквою p. Аналіз проводився на основі значень п'яти параметрів шорсткості. Виявлено, що при низьких значеннях p, значення параметрів шорсткості істотно змінюються, а при p≥15 вони практично не відрізняються. Вище p≥15 для досліджуваних зразків різниця становить максимум 1% для Sa і Sq, 7% для Sz, 3,5% для Ssk і 1,5% для Sku. Виходячи з цього, при вимірюванні шорсткості поверхні рекомендується значення не менше р ≥ 15. Серед досліджених параметрів шорсткості значення Sz показало найбільші відмінності, досягаючи 20% у всьому досліджуваному діапазоні, проте це співвідношення зменшилося до 9% навіть в разі p≥10. Збільшення швидкості подачі зазвичай призводило до невеликої зміни відхилень. Ступінь впливу довжини вимірювання на параметри шорсткості поверхні виявилася (в порядку убування): Sz, Ssk, Sku, Sq і, нарешті, Sa.