表面粗さのまとめ

表面粗さや面粗度，面粗，表面性状とか呼ばれるパラメータで，加工面の表面の凹凸を定量的に述べるために作られた指標にあたると考えます．
測定方法や測定時の注意点は「切削加工での表面粗さ測定について」に記載してあります．
JIS規格にもいろいろ書かれており，JIS B 0633やJIS B 0651などがありますので，目を通しておいたほうが良いと考えます．
実際に表面粗さとして扱われる数値には様々な種類があり，「表面性状のパラメータの種類」に一覧を載せてあります．
とはいっても，全てのパラメータが使用されているわけではなく，「算術平均粗さRa」と「最大高さ粗さRz」が主に使われています．

しかしながら，主に用いられている「算術平均粗さRa」と「最大高さ粗さRz」ですらも，どういう数式で算出されているものかを認識している人がどのくらいいるのでしょうか．
「生データの価値」にも書きましたが，RaやRzは加工面を測定した結果を処理して作られたデータであるため，その処理方法を理解しておいたほうが良いと考えます．

面粗さがどのように形成されるか，を考えると一番計算しやすいのは単刃工具である旋削加工です．
次式に示す，Rzの理論値を計算するための有名な理論式がありますが，これはあくまでも近似式です．

\( R_{z} = \cfrac{ f_{r}^2}{8R} \)

\( R_{z} \)：最大高さ粗さ（mm）
\( f_{r} \)：1回転当たりの送り量（mm/rev.）
\( R \)：ノーズ半径（mm）

そこで，RaとRzを算出するための数式を比較検証した結果を「旋削加工での表面粗さRaとRzの理論計算式（計算機能あり）」や「旋削加工での算術平均粗さRaの計算式の比較」に記載してあります．
とくに，「旋削加工での表面粗さRaとRzの理論計算式（計算機能あり）」では，標準的な旋削加工を想定した理論計算であれば，RaとRzの換算には「Rz/Raは約3.9」という関係が使えることを示しています．
また，「旋削加工での表面粗さのグラフ作成（計算機能あり）」においては表面粗さのグラフを作って確認できるようにもしてあります．

フライス加工では，多刃工具であるため，刃先間の相対変位を考慮する必要があります．
それについては「ソリッド工具と刃先交換式工具における側刃振れの違い」にて多少述べています．