2021 年 7 月 22 日消息，ZYGO 的 Eric Felkel 最近採訪了 Digital Metrology 的 Mark Malburg 博士和 Musolff Consulting 的 Carl Musolff，討論如何充分利用表面參數。他們多年的一線經驗提供了對精密製造過程的寶貴見解，以及如何選擇正確的計量類型和檢查正確的參數，這些對於控制製造過程至關重要。
在討論中，他們還介紹了在工程圖紙上實施表面紋理規範時的注意事項。以及了解零件的功能有助於提高製造過程的效率和可靠性。一個關鍵要點是數據不僅僅是數字。
例如，設計師目前有多種不同的方式為其零件指定表面紋理參數。有些規格很好，有些不太好。有些是複雜的，有些是非常基本的，雖然今天的製造商都在使用，但公平地說，有些不如其他的有用。
在最不複雜的一端，設計工程師可能已經製作、指定或設計了與正在開發的新產品具有相似功能或在相似環境中的組件。所以說，他們只是複製舊的工程圖紙，在它們足夠接近的基礎上工作，因此使用相同的表面紋理參數和相同的限制。
當環境要求更高一些時，設計工程師可能會打破限制，這是一種有時有效，有時無效的方法。在其他情況下，他們可能會利用外部供應商的能力。例如，如果設計是一個帶有 O 形圈的軸，顯而易見的途徑是與 O 形圈專家交談，因為他們在有效的表面紋理參數方面擁有豐富的經驗。
對於某些應用程式，決定可能是進行一些建模。這在查看粗糙度時效果不佳——因為建模功能無法處理粗糙度——但在查看波紋度和形狀時建模效果更好。如果要製造兩個複雜的部件，例如齒輪、軸承或凸輪軸，情況尤其如此。可以對介面進行建模並開發一些非常好的表面紋理輪廓估計，這將起作用。
指定表面紋理參數的最苛刻和「高端」的方法可能是測試。基本上，如果功能測試可以重現最終設計將進入的環境和操作條件，則可以在該測試中事先測量和之後測量零件。因此，可以選擇表面紋理參數，以將功能部件與非功能部件或工作良好的部件與可能早期失效的部件分開。測試可能需要大量時間和資源，但完成後，產品設計人員有一組您可以相對適應的參數。
在現實世界中，大多數規格都是結轉的。Musolff 評論道：「表面紋理粗糙度最常見的參數是 Ra 和 Rz，它們不太適合定義函數。但是它們被使用了，我不會說無處不在，而是幾乎無處不在。它們是人們知道並習慣的參數，因此無論它們是否真的有效，無論它們是否真的定義了函數，它們都會包含在繪圖中。」
Malburg 補充道：「這也是我遇到的問題。圖紙通常只是從以前的版本複製和粘貼，並且規範中沒有任何知識。我的客戶在 1960 年代和 1970 年代都有公差，但流程已經改變，他們無法滿足這些限制，如果他們確實滿足了這些限制，表面將無法工作。一些手寫筆記的複製粘貼複製粘貼就成了契約！」
表面參數有效嗎？
這導致了表面紋理參數規範的核心問題。我們如何知道所使用的參數是正確的？
在最基本的層面上，可以通過觀察表面紋理參數來了解它們的作用。如果您查看一個零件和另一個零件之間存在磨損的系統，您可能會看到表面上會出現波紋的條帶或條紋。對於粗糙度，您不會看到條紋，波長不夠大，但如果您看到條紋，則最好在規格中包含波紋度參數。
這是一個使用邏輯的問題。例如，如果您有密封液體的墊圈，如果泄漏很可能不是粗糙度問題，尤其是當液體像油一樣粘稠時。如果您有泄漏，則該流體需要一些區域才能通過，這再次告訴您有關波紋度而不是粗糙度的信息。
對於'參數是否正確'的問題，通常情況並非如此。傾向於使用的表面紋理參數易於測量且可用。例如，如果您嘗試控制摩擦，則沒有摩擦參數，因此您將查看粗糙度。如果您試圖控制外觀，則沒有外觀編號，因此您將嘗試提出一個可以衡量與外觀相關的數字。
我們正在改進能夠更好地描述特徵的參數。但我們經常衡量什麼是便宜的、負擔得起的和可追溯的。我們測量高度是因為我們可以獲得國家的高度標準，即使高度與摩擦無關。
良好計量的作用是在沒有參數可以描述表面時創造性地工作。可用的選項非常豐富，關鍵是從所使用的儀表中獲取更多信息。設計工程師需要確定來自計量系統的內容並能夠有效地分析數據。
在討論中，他們還介紹了在工程圖紙上實施表面紋理規範時的注意事項。以及了解零件的功能有助於提高製造過程的效率和可靠性。一個關鍵要點是數據不僅僅是數字。
例如，設計師目前有多種不同的方式為其零件指定表面紋理參數。有些規格很好，有些不太好。有些是複雜的，有些是非常基本的，雖然今天的製造商都在使用，但公平地說，有些不如其他的有用。
在最不複雜的一端，設計工程師可能已經製作、指定或設計了與正在開發的新產品具有相似功能或在相似環境中的組件。所以說，他們只是複製舊的工程圖紙，在它們足夠接近的基礎上工作，因此使用相同的表面紋理參數和相同的限制。
當環境要求更高一些時，設計工程師可能會打破限制，這是一種有時有效，有時無效的方法。在其他情況下，他們可能會利用外部供應商的能力。例如，如果設計是一個帶有 O 形圈的軸，顯而易見的途徑是與 O 形圈專家交談，因為他們在有效的表面紋理參數方面擁有豐富的經驗。
對於某些應用程式，決定可能是進行一些建模。這在查看粗糙度時效果不佳——因為建模功能無法處理粗糙度——但在查看波紋度和形狀時建模效果更好。如果要製造兩個複雜的部件，例如齒輪、軸承或凸輪軸，情況尤其如此。可以對介面進行建模並開發一些非常好的表面紋理輪廓估計，這將起作用。
指定表面紋理參數的最苛刻和「高端」的方法可能是測試。基本上，如果功能測試可以重現最終設計將進入的環境和操作條件，則可以在該測試中事先測量和之後測量零件。因此，可以選擇表面紋理參數，以將功能部件與非功能部件或工作良好的部件與可能早期失效的部件分開。測試可能需要大量時間和資源，但完成後，產品設計人員有一組您可以相對適應的參數。
在現實世界中，大多數規格都是結轉的。Musolff 評論道：「表面紋理粗糙度最常見的參數是 Ra 和 Rz，它們不太適合定義函數。但是它們被使用了，我不會說無處不在，而是幾乎無處不在。它們是人們知道並習慣的參數，因此無論它們是否真的有效，無論它們是否真的定義了函數，它們都會包含在繪圖中。」
Malburg 補充道：「這也是我遇到的問題。圖紙通常只是從以前的版本複製和粘貼，並且規範中沒有任何知識。我的客戶在 1960 年代和 1970 年代都有公差，但流程已經改變，他們無法滿足這些限制，如果他們確實滿足了這些限制，表面將無法工作。一些手寫筆記的複製粘貼複製粘貼就成了契約！」
表面參數有效嗎？
這導致了表面紋理參數規範的核心問題。我們如何知道所使用的參數是正確的？
在最基本的層面上，可以通過觀察表面紋理參數來了解它們的作用。如果您查看一個零件和另一個零件之間存在磨損的系統，您可能會看到表面上會出現波紋的條帶或條紋。對於粗糙度，您不會看到條紋，波長不夠大，但如果您看到條紋，則最好在規格中包含波紋度參數。
這是一個使用邏輯的問題。例如，如果您有密封液體的墊圈，如果泄漏很可能不是粗糙度問題，尤其是當液體像油一樣粘稠時。如果您有泄漏，則該流體需要一些區域才能通過，這再次告訴您有關波紋度而不是粗糙度的信息。
對於'參數是否正確'的問題，通常情況並非如此。傾向於使用的表面紋理參數易於測量且可用。例如，如果您嘗試控制摩擦，則沒有摩擦參數，因此您將查看粗糙度。如果您試圖控制外觀，則沒有外觀編號，因此您將嘗試提出一個可以衡量與外觀相關的數字。
我們正在改進能夠更好地描述特徵的參數。但我們經常衡量什麼是便宜的、負擔得起的和可追溯的。我們測量高度是因為我們可以獲得國家的高度標準，即使高度與摩擦無關。
良好計量的作用是在沒有參數可以描述表面時創造性地工作。可用的選項非常豐富，關鍵是從所使用的儀表中獲取更多信息。設計工程師需要確定來自計量系統的內容並能夠有效地分析數據。
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