準確簡便的磨損量測量方法
磨損是發生在工具的切削刀刃和機械零件的滑動部位的現象，該磨損的量就是所謂的磨損量，對這些部位的性能影響很大。磨損的影響可能會因發熱和振動，而導致加工缺陷，以及因間隙而導致故障。
在發生磨損的部位，使用油等潤滑劑來防止磨損。但磨損仍然是無法避免的潛在危險主因。因此，磨損量的測量對於保持產品品質、維護裝置和確保安全極為重要。
何謂磨損
磨損是固體表面，因摩擦而逐漸失去重量的現象。換句話說，也就是固體表面隨著摩擦力而連續減量。摩擦或磨損現象是受外界因素（荷重、速度、溫度、氣氛等）和工程因素（幾何形狀、變形、界面狀態等）影響的複雜問題。
與磨損類似的一種現象是侵蝕，是由於流體與固體之間的摩擦而產生的磨損，發生在管道中的流體與管道之間。
磨損類型
磨損的種類被分為各式各樣，是由許多參數的複雜組合引起的，例如作用在摩擦部位上的荷重、兩種摩擦材料的物理特性、周圍氣氛、熱、溫度、物理和化學作用等。在這裡，我們將介紹其中具有代表性的磨損。
黏著磨損
黏著磨損是當兩個固體進行摩擦運動時，與固體表面的突起接觸的接頭（黏著）斷裂並分離，所引起表面磨損的現象。黏著磨損是由固體之間的化學鍵引起的。因此，更可能發生在固體之間，例如：
- 同類材料
- 具有相同晶體結構和相近晶格常數的材料
磨料磨損
磨料磨損有許多名稱，例如：磨削磨損、粉體磨損、粗糙磨損、刮擦磨損和切削磨損。這種磨損就是兩種較硬材料的表面突起，機械性地刮掉較軟的材料的現象；或者夾在兩個固體之間的硬顆粒刮掉較軟的固體之現象。的特點是潤滑性比較好，黏附度低，與其他形式的磨損相比磨損量大。
疲勞磨損
當滾動摩擦超過滑動摩擦時，例如軸承(軸托)的滾動表面和齒輪的齒面，就會發生疲勞磨損。導致疲勞摩擦的過程如下。
- ① 重複應力作用於金屬零件相互接觸的表面。
- ② 表面因反覆受力而逐漸硬化。
- ③ 細裂紋產生並發展為龜裂。
- ④ 表面剝落。
引起「③」龜裂的剪截斷應力，在距表面稍靠內側的部分最大。因滾動疲勞而在軸承上產生斑點狀微孔（凹坑）的縱搖，和齒輪齒面上發生材料疲勞，而大塊金屬從齒輪齒面脫落的崩蝕情形，與上述相同。
微動磨損
微動磨損是指在假定不會滑動的情況下，所設計的部件接觸面之間發生的磨損。這是由於對用螺栓和螺母緊固的零件的配合部分，以及零件之間的接觸表面施加反覆應力而引起的磨損，導致微小的相對滑動（微動磨損）。發生微動磨損的表面，會出現細小的龜裂。此外，由於外部荷重和重複應力作用於微動磨損件，疲勞強度下降到其原始值的一半以下（微動疲勞），可能導致疲勞破損。
測量磨損的必要性
就加工工具而言，磨損與加工品質直接相關，就零件而言，與操作準確度和安全性直接相關。因此，測量磨損量、磨損面的形狀等磨損狀況非常重要。在此，將以測量煞車片和切削刀具刃口磨損情形的重要性為例，加以進行說明。
煞車片磨損測量
新車煞車片厚約10mm。雖然會因製造商而異，但磨損到約 3mm至1mm時就會更換。煞車片由於與盤式制動器的盤轉和鼓式制動器的製動鼓摩擦而磨損。如果是盤式制動器，煞車片會透過與盤轉的摩擦而磨損；如果是鼓式制動器，煞車片將透過與制動鼓的摩擦而磨損。盤轉和制動鼓也會磨損。由於摩擦狀態出現在煞車片的磨損表面，透過測量或觀察這個體積和磨損量，可以了解煞車片的耐用性和制動過程中發生的磨損類型。
切削刃磨損測量
由於與工件和切屑的摩擦，端銑刀刀和切削工具的切削刃會受到磨損。磨損部位因材質而異，但大多發生在前刀面和後刀面。可能的原因包括切削速度過快，和切削刀刃的材質不合適。特別是難切削材料會造成切削刀刃的較大負擔，因此磨損量比加工普通切削材料時大。此外，後刀面摩擦會增加切削力，並導致切削深度發生變化，因此必須小心。
因此，測量刃口磨損對於評估切削速度、和選擇刃口材質非常重要。
傳統的磨損測量問題
到目前為止，我們使用輪廓測定機或三次元測量儀來測量磨損量。然而，在測量寬磨損面或微小零件的磨損量時，存在以下問題。
輪廓測定機的磨損量測量問題
輪廓測定機是使用稱為尖筆的觸針，透過描摹出對象物表面，藉以測量並記錄輪廓形狀的裝置。近年來，也有的類型是使用雷射代替觸針，透過非接觸式描摹輪廓來測量複雜形狀。此外， 某些型號能夠測量上下兩面。
使用輪廓測定機，需要對欲測量的磨損量和磨損面的形狀，進行準確的測量線測量。
因此，存在以下問題。
- 將樣品固定到夾具，並調整出水平狀態需要時間。此外，具備輪廓測定機相關的知識和技能，對於準確地調整出水平狀態極為重要。
- 輪廓測定機的觸針將繞著觸針針臂上的支點做圓弧上下運動，觸針尖端也會沿著X方向移動，造成X軸資料產生誤差。
- 準確地依照預期穿針非常困難，即使是最輕微的針錯位也會導致測量值發生偏差。
- 很難增加N，因為需要針對特定處進行測量。
- 由於只能取得部分測量值，因此無法進行表面評估。
三次元測量儀的測量問題
例如磨損部位的面積為較小的1mm2，則很難透過用探針瞄準該點，來製作虛擬面並對其進行精確測量。此外，在測量微小部位的3次元形狀時，測量點的數量變少，難以準確掌握形狀。此外，還需要耗費大量的時間和精力，像是彙總測量資料和核對圖面。
磨損量測量中的問題解決方法
傳統的測量儀器在接觸立體對象物、或一邊透過點或線接觸測量點，一邊進行測量。因此，存在無法掌握整體形狀、測量值的可信度低等問題。為了解決這些測量問題，KEYENCE開發了一次性3D形狀測量儀「VR系列」。
能以非接觸方式，準確捕捉對象物的3D形狀。此外，可以在短短1秒內對台上的對象物進行3D掃描，以高準確度測量3D形狀。因此，可以在測量結果沒有偏差的情況下，瞬時進行定量測量。以下將介紹其具體上的優點。
優點1：每次拍攝1秒，可採集80萬點的點雲資料
透過「面」測量大範圍的形狀，收集80萬點的點雲資料。由於不是線或點測量，因此無需重新測量。可以縮短測量時間。難以定義的項目，像是磨損量，可以透過體積和表面積來評估，平面度也可以很容易地定量評估。此外，任何一點的外形輪廓測量都是可能的。即使在測量之後，也可以從3D掃描資料中取得另一個位置的外形輪廓資料，而無需再次設定對象。
此外，所有測量資料都會保存，因此您可以將保存的資料相互比較，或與3D設計資料進行比較。
優點2：能夠測量最大200mmx100mm的廣泛面積
測量所需要進行的作業，就只是將對象物放在載物台上，並按下按鈕。無需嚴格的定位等前期準備，即使不具備測量儀相關知識或經驗，也可立即進行高準確度的測量。
可以提出放置在載物台上的對象物的特徵，並自動校正位置，無需過去需要花費大量時間和精力進行嚴格的位置調整。此外，還可以連接和測量最大200mmx100mm的廣泛範圍。因此，即使是沒有經驗的用戶也可以在不依賴個人技能的情況下輕鬆、即時地進行測量。
使用「VR系列」，即使是大型煞車片等大面積對象物，只需將放在平台上並按下照鈕，就可以準確測量磨損量。
總結：顯著改善和提升難以測量的磨損量測量效率
使用「VR系列」，高速3D掃描可以在不接觸的情況下，即時測量對象物的準確3D形狀。除了測量磨損面的最高點和最低點外，還可以解決傳統測量儀器在測量體積、剖面積、表面積與剖面積之比例等方面的所有問題。
- 可以同時高準確度地測量最高點、最低點、面積、體積和表面積。
- 消除因人而異的測量值差異，實現定量測量。
- 操作簡單，無需定位，只需將對象物放在載物台上，按下按鈕即可。解決對個人測量工作的依賴。
- 由於可以輕鬆、高速、高準確度地測量3D形狀，因此可以在短時間內測量許多對象物，能有助於提升品質。
此外，與過去的3D形狀資料和CAD資料進行比較，可以很容易地分析公差範圍內的分佈，因此可以用於產品開發和製造趨勢分析、抽樣檢查等各種目的。
