표면 거칠기와 다듬질 정도 — Ra·Ry·Rz·컷오프·지시 기호·줄무늬 방향·삼각 기호 | 기계공작법 9.5
기계공작법Chapter 09 정밀 측정 › Section 05
9.5 표면 거칠기와 다듬질 정도
앞 편까지가 치수를 재는 법이라면 이번은 면의 매끄러움을 재는 법. 가공한 표면에 남는 미세한 요철의 정도를 세 가지 값으로 나타내고 도면에 기호로 지시하는 방법.
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01표면 거칠기의 뜻과 필요성교재 201p
- 앞 편까지는 치수를 재는 법, 이번은 면의 매끄러움을 재는 법. 가공한 표면에는 공구 자국과 재료의 뜯김 때문에 미세한 요철이 반드시 남으며, 그 정도가 표면 거칠기(surface roughness).
- 부품의 정밀도뿐 아니라 다른 부품과의 마찰·마모에 곧바로 영향을 주어 기계의 성능과 수명을 좌우.
- 모든 면을 매끄럽게 만드는 것은 공정·시간·비용이 함께 늘어 비경제적. 각 면의 기능을 따져 필요한 거칠기만 도면에 지정하고 그 기준에 맞추어 가공하는 것이 합리적.
02표면 거칠기를 나타내는 세 가지 값교재 201p
1산술 평균 거칠기 Ra
기준 길이의 거칠기 곡선에서 평균선으로부터의 편차의 절댓값을 산술 평균한 값. 부호를 그대로 두면 상쇄되어 항상 0이므로 반드시 절댓값.
2최대 높이 거칠기 Ry
가장 높은 봉우리와 가장 깊은 골 사이의 수직 거리. 긁힘·흠집 같은 국부 결함 규제에 사용.
310점 평균 거칠기 Rz
높은 봉우리 다섯과 깊은 골 다섯의 표고 평균의 차. 결국 봉우리 높이 평균과 골 깊이 평균의 합.
- 크기는 대체로 Ra : Rz : Ry ≒ 1 : 4 : 5. 같은 면도 어느 값으로 나타내느냐에 따라 숫자가 크게 달라지므로 값만 보고 비교하지 않음.
- Ra는 기준 길이 전체의 평균이라 되풀이 측정해도 잘 흩어지지 않아, 도면에 별도의 지정이 없으면 Ra를 사용. Rz는 측정·계산이 간편하고 국부 요철 파악에 유용하지만 잘라 내는 자리에 따라 극값이 바뀌어 재현성은 Ra보다 낮음.
Ry와 Rz는 규격의 판에 따라 뜻이 다름
- 교재와 기출이 따르는 구 KS B 0601 체계에서는 Ry가 최대 높이, Rz가 10점 평균. 새 체계에서는 Rz가 최대 높이이고 10점 평균은 RzJIS로 따로 표기. 기호만 보고 단정하지 말고 문제에 붙은 정의를 함께 확인.
03기준 길이와 컷오프교재 203p
- 요철에는 짧은 주기의 거칠기 성분과 긴 주기로 완만하게 굽이치는 파상도 성분이 혼재. 거칠기만 뽑기 위해 긴 파장을 걸러 내는 경계 파장이 컷오프 값으로, 그보다 긴 파장은 파상도, 짧은 파장만 거칠기.
- 거칠기 값을 계산하려고 잘라 내는 곡선의 길이가 기준 길이이며 보통 컷오프 값과 같은 값. KS 표준값은 0.08·0.25·0.8·2.5·8 mm의 다섯 가지이고 0.8 mm를 흔히 사용. 거친 면일수록 큰 값, 고운 면일수록 작은 값.
04표면 거칠기 지시 기호교재 203p
- 기본은 60°로 벌어진 V자 모양. 제거 가공이 필요하면 짧은 다리 위에 수평선, 제거 가공을 허용하지 않으면 기호 안쪽에 원. 가공 방법은 긴 다리 끝 수평선 위에 선반 L·밀링 M·연삭 G·드릴링 D·래핑 GL로 기입.
- 둘레의 자리마다 정해진 정보 — a 산술 평균 거칠기 값, b 가공 방법, c 컷오프 값, c′ 기준 길이, d 줄무늬 방향 기호, e 다듬질 여유, f Ra 이외의 거칠기 값, g 표면 파상도.
- 줄무늬 방향 기호는 가공 자국의 방향을 나타내며, 미끄럼면처럼 방향이 성능을 좌우하는 곳에 지시. 이 밖에 X는 호닝, C는 동심원, R은 방사 모양.
| 기호 | 뜻 | 보기 |
|---|---|---|
| = | 투상면에 평행 | 평삭·형삭 가공면 |
| ⊥ | 투상면에 직각 | 선삭면, 원통 연삭면 |
| M | 여러 방향 교차 또는 방향 없음 | 래핑·방전 가공면 |
05삼각 다듬질 기호교재 204p
- 삼각 기호(▽)의 개수로 다듬질 정도를 나타내던 옛 표기. 현행 KS는 거칠기 값을 숫자로 적으므로 새 도면에는 쓰지 않지만 옛 도면과 기출에 남아 있어 읽을 줄은 필요. 삼각 기호가 늘수록 고운 면.
| 기호 | Ra (µm) | 다듬질 정도 |
|---|---|---|
| ▽ | 25 | 거친 다듬질 |
| ▽▽▽ | 1.6 | 상급 다듬질 |
| ▽▽▽▽ | 0.2 | 정밀 다듬질 |
- 옛 도면의 25a·6.3a처럼 값 뒤의 소문자 a는 산술 평균 거칠기 표시일 뿐 수치의 일부가 아님. 지금은 열 머리에 Ra를 밝히고 값만 기입.
- 가공 방법마다 얻을 수 있는 거칠기 범위가 정해져 있어, 다듬질 절삭으로도 한계가 있으면 연삭·호닝·래핑 같은 정밀 입자 가공을 뒤에 추가. 도면의 거칠기 지시는 곧 공정을 몇 단계로 거칠지 정하는 지시.
- 측정의 기초부터 표면 거칠기까지 9장 정밀 측정은 여기까지 — 잰 값이 허용 범위 안인가, 다음은 10장 공차와 끼워맞춤.
이 절의 핵심 정리
- 표면 거칠기는 가공한 표면에 남는 미세한 요철의 정도이며 필요한 만큼만 도면에 지정한다.
- Ra는 편차 절댓값의 평균, Ry는 최대 높이, Rz는 10점 평균이며 별도 지정이 없으면 Ra를 쓴다.
- 컷오프 값보다 긴 파장은 파상도로 걸러 내고 짧은 파장만 거칠기로 남긴다.
- V자 지시 기호에 수평선이나 원을 더해 제거 가공의 필요 여부를 나타낸다.
- 옛 삼각 다듬질 기호는 개수가 늘수록 고운 면을 뜻한다.
강의 자료9.5 표면 거칠기와 다듬질 정도
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