표면 거칠기 표준시편의 평가방법 개발

Abstract

본 논문은 기계가공한 부품의 가공방법 및 다른 영향에 의하여 생긴, 비교적 좁은 간격을 갖는 표면의 요철 성질을 표시하는 표면 거칠기 표준시편의 평가방법에 대하여 연구하였다. 산업현장에서 기계가공한 제품의 길이나 형상을 측정하여 그 오차를 나타내는 것은 품질관리의 중요한 요소이다. 이 과정에서 최종생산품 제품표면의 거칠기 크기는 동일한 기계에서 가공하였다 하더라도 각기 차이가 있기 때문에 마치 제품의 지문과 같다고 할 수 있다. 제품의 표면에 대한 품질검사는 생산과정의 마지막 단계에서 시행되는 것이 일반적이기 때문에 생산과정에서의 미소한 변화라도 가장 민감하게 영향을 받아 나타내는 것이 바로 표면 거칠기이다. 표면 거칠기의 측정은 제품의 규격 통제에 있어서 중요한 수단중의 하나라고 할 수 있으며, 용도에 적합한 거칠기의 크기는 제품의 외관을 좋게 하여 소비자의 구매력을 높이고 기계적 성능과 수명을 연장하기 위해서 매우 중요하다. 표면 거칠기는 기계가공한 면, 사람의 피부, 종이의 표면이나 거울의 경면 및 페인트칠한 표면 등 거의 모든 물건의 매끄러운 정도에 대하여 “표면이 반들반들하다”라든가 혹은 감촉이 “까칠 까칠하다”라는 등으로 표현하는 감각의 기본이다. 표면 거칠기의 정확한 측정이 중요한 이유는 생산되는 제품 품질의 최적화를 달성하기 위해서이다. 유리면과 베어링의 구름 면, 볼(ball)의 표면 등은 매끄러울수록 우수한 반면 브레이크 드럼 등은 지나치게 매끄러울 경우 성능이 저하되며 너무 거칠게 되면 패드의 마모가 심해진다. 또한 식기류나 주방용 칼등은 표면이 거칠게 되면 위생측면에서 좋지 않은 영향을 미친다. 따라서 생산품의 용도에 따라 거칠기 정도의 최적화를 결정하는 일은 매우 중요하다. 표면 거칠기의 값을 정확하게 평가하기 위해서는 거칠기 측정기의 정기적인 교정과 보정이 필요하며, 거칠기 측정기는 정확히 평가된 표면 거칠기 표준시편을 이용하여 정확하게 교정이 이루어져야 한다. 표면 거칠기 표준시편을 평가하는 방법은 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 국내 각 시험소(교정기관)들의 측정능력을 평가하기 위한 비교 숙련도 시편을 모델로 기존의 평가방법과 새로운 평가방법을 비교 분석 함으로써 가장 합리적이고 정확한 평가방법을 제시하고자 하였다. 또한 평가된 각 측정값들은 "eZ SPC 2.0 software"를 활용하여 분석후 각 영역간의 차이 여부도 밝히고자 하였다. 데이터 및 측정값들의 표현에서는 가능한 SI 단위(The International System of Units)표현지침을 준수하였으며, 측정된 값들에 대한 시편상호간의 불확도 비교는 동일한 평가조건에서 실험이 이루어졌으므로 확장 불확도 계산 대신 A형 불확도 표현으로 한정하였다.; In this research, we studied the evaluation method for roughness specimens showing the prominence and depression of a surface at relatively short intervals which have been formed as a result of processing methods applied to processed parts or other influences. Surface roughness is a basic sense expressed, for example, as "the surface has a good shine to it," or as "it is rough to the touch," for the degree of smoothness of almost all kinds of objects, such as mechanically processed surfaces, human skin, paper surfaces, mirror surfaces, and painted surfaces. The reason why the precise measurement of roughness is important is that it is a necessary requirement to optimize the quality of products. The surface of some products, such as glass and the rolling surface of a bearing, the surface of a ball should be better when they are smoother, while others, such as a brake drum, should not be too smooth,to deteriorate its performance, even though it will wear out easily if it is excessively rough. As for tableware and kitchen knives, they will be bad in terms of hygiene if the surface is rough. Therefore, it is very important to decide the optimized roughness of a product according to each individual use. For precise evaluation of roughness value, it is necessary to regularly calibrate a roughness tester, and the precise calibration of a roughness tester should be conducted through accurately evaluated specimens. There are various types of methods used to evaluate roughness specimens. In this study, we will compare the existing evaluation methods and new methods by using proficiency test samples for the evaluation of measurement capabilities of each domestic laboratory (calibration services) as models. By doing so, we intend to present the most reasonable and precise evaluation method, by using the eZ SPC 2.0 software, to determine whether or not there are differences between each domain regarding each measured value evaluated. In the expression of data and measured values, SI units (The International System of Units) expression guidelines have been observed as closely as possible, and as the experiment for the comparison of uncertainty between specimens regarding measured values has been conducted under equal evaluation conditions, the expression of uncertainty has been restricted to A-type uncertainty, instead of the calculation of expanded uncertainty.