Leitfaden zur Oberflächenrauheit: Alles, was Sie wissen müssen

„Die Oberflächenrauheit hängt eng mit der Oberflächenbehandlung zusammen. Jede Oberflächenbearbeitungstechnik zielt darauf ab, den Rauheitswert auf das erforderliche Maß zu reduzieren.“

Die Messung der Oberflächenrauheit ist ein wesentlicher Schritt in der Qualitätskontrolle jedes Fertigungsprojekts. Wir bei ProleanTech wissen, dass das Verständnis der Feinheiten der Oberflächenrauheit für jeden, der mit bearbeiteten Teilen arbeitet, von entscheidender Bedeutung ist. 

Dieser Parameter wirkt sich auf die Kundenspezifikationen, die Leistung des Teils und die allgemeine Einhaltung von Industriestandards aus.

Der Rauheitsgrad beeinflusst die Funktionalität, Haltbarkeit und das Aussehen von Teilen und Produkten. Daher werden wir verschiedene Oberflächenrauheitsparameter, Messmethoden, Rauheitsgradzahlen, Rauheitsvariablen und vieles mehr besprechen.

Das Bearbeitung der Oberflächenbeschaffenheit eines Teils wird anhand des Rauheitswerts der Oberfläche (Ra) gemessen, normalerweise in Mikrometern. 

Dieser Wert gibt Aufschluss über Oberflächenunregelmäßigkeiten und -defekte. 

Der Rauheitsgrad beeinflusst die Funktionalität, Haltbarkeit und das Aussehen von Teilen und Produkten. 

Daher besprechen wir verschiedene Oberflächenrauheitsparameter, Messmethoden, Rauheitsgradzahlen, Rauheitsvariablen und vieles mehr.

Wie hoch ist die Oberflächenrauheit eines bearbeiteten Teils?

Die Oberflächenrauheit ist der Parameter, der die Oberflächenglätte bearbeiteter Teile misst. Es ist eine hervorragende Möglichkeit, die Oberflächenstruktur und das Aussehen zu bestimmen, die Oberflächenunregelmäßigkeiten charakterisieren. Es handelt sich um einen numerischen Ansatz, der nicht mit Berührung oder visueller Wahrnehmung verbunden ist.

Die Oberflächenunregelmäßigkeiten werden aus verschiedenen Gründen verursacht, z Häufige CNC-Bearbeitungsfehler (Werkzeugablenkung und Vibration). Diese Unregelmäßigkeiten wirken sich auf die verschiedenen Aspekte der Teile aus. Wenn die Rauheit nicht auf dem gewünschten Niveau liegt, kann es zu Problemen bei der Montage, Korrosion, Verschleiß, Aussehen und vielen anderen Dingen kommen.

Oberflächenfehler sollten so gering wie möglich sein, um Projektzeit und -kosten zu reduzieren. Um dies zu erreichen, sollten Sie mit einem Bearbeitungsanbieter zusammenarbeiten, der höchste Qualitätsstandards einhält.

Mit der ISO 9001-Akkreditierung ist ProleanTech folgt strengen Fertigung von Teilen nach DIN 2768 (fein) und DIN 2768 (mittel) zur Herstellung von Teilen mit hoher Toleranz und einwandfreier Qualität. Wir führen außerdem eine gründliche Sichtprüfung durch und erstellen Qualitätsberichte. 

Beispiele für Ra-Oberflächenbeschaffenheit

Ra Surface Finish ist eine gängige Methode zur Charakterisierung der Qualität einer Oberflächenbeschaffenheit in der Technik und Fertigung. Einige Beispiele für Ra-Oberflächenbeschaffenheitswerte und die Art der Oberfläche, der sie entsprechen, sind wie folgt:

Karte zur Bearbeitung der Oberflächenrauheit

• Ra 0.1 μm: ultraglatte, polierte Oberfläche
• Ra 0.2–0.5 μm: spiegelähnliche Oberfläche
• Ra 1.0–2.0 μm: satinierte Oberfläche
• Ra 3.2 μm: Standard-Industriefinish
• Ra 6.3 μm: raue Oberfläche im Gusszustand
• Ra 12.5 μm: hochraue, gestrahlte Oberfläche

Siehe auch: Wie lässt sich Rauheit an einer CNC-Fräsmaschine vermeiden? Leitfaden 2024 

 

Numerische Berechnung der Oberflächentextur

Es gibt drei grundlegende Parameter zur Quantifizierung der Texturqualität: Oberflächenrauheit, Welligkeit und Lage.

Profil der Oberflächenstruktur

• Welligkeit: Unter Welligkeit versteht man die optimale weiträumige Abweichung von der Normalfläche. Die Welligkeitslänge wird verwendet, um die Welligkeit einer beliebigen Oberflächentextur zu messen.
• Legen: Es bezieht sich auf das vorherrschende Muster der Oberflächenstruktur, das je nach Werkzeug und Bearbeitungsvorgang senkrecht, kreisförmig, parallel, radial, multidirektional oder anders sein kann. Beispielsweise erzeugt CNC-Drehen kreisförmige Strukturen.
• Rauheit: Die wiederholte oder zufällige Abweichung von der Soll-(Grund-)Oberfläche definiert die Oberflächenrauheit. Zur Veranschaulichung: Eine signifikante Abweichung stellt eine raue Oberfläche dar, eine minimale Abweichung bedeutet eine glatte Oberfläche.

Unter diesen drei Parametern wird der Oberflächenrauheitsparameter in der Fertigung verwendet, um die Qualität der Oberflächenbearbeitung zu steuern.

Oberflächenrauheitsparameter

Die durchschnittliche Oberflächenrauheit "Ra" wird verwendet, um den Rauheitswert jeder bearbeiteten Oberfläche zu berechnen. Sie ist definiert als die „durchschnittliche Abweichung des Rauheitsprofils von der Grundfläche (nominal)“. Sie wird mathematisch berechnet, indem die Profillänge durch die Integration des absoluten Rauheitswerts dividiert wird.

RMS ist ein weiterer Parameter, der bei der numerischen Berechnung der Oberflächenrauheit verwendet wird und anhand des quadratischen Mittelwerts mikroskopischer Spitzen und Täler in der Oberfläche berechnet wird. Allerdings wird „Ra“ in erster Linie zur Angabe der Oberflächenrauheit verwendet, und es gibt verschiedene Ansätze zur Messung dieses Werts.

Rauheitssymbole

Symbole für die Oberflächengüte werden verwendet, um den gewünschten Grad der Oberflächengüte eines bearbeiteten Teils anzuzeigen. Die Symbole stellen eine Standardmethode für die Übermittlung von Oberflächenbeschaffenheitsspezifikationen an Lieferanten und Maschinisten dar.

Rauheitssymbole

Einige gemeinsame Symbole für die Oberflächenbeschaffenheit In der Industrie werden unter anderem verwendet:

• • RA (durchschnittliche Rauheitshöhe): Gibt die durchschnittliche Rauheitshöhe einer Oberfläche an, typischerweise gemessen in Mikrometern (µm).
  • Rz (Maximale Rauheitshöhe): Gibt die maximale Rauheitshöhe einer Oberfläche an, typischerweise gemessen in Mikrometern (µm).
  • RMS (Root Mean Square Roughness): Gibt die durchschnittliche Abweichung des Rauheitsprofils von der Mittellinie an, typischerweise gemessen in Mikrometern (µm).
  • CLA (Center Line Average Roughness): Gibt die durchschnittliche Rauheitshöhe der Mittellinie einer Oberfläche an, typischerweise gemessen in Mikrometern (µm).
  • AA (Arithmetische durchschnittliche Rauheit): Gibt die durchschnittliche Rauheitshöhe einer Oberfläche an, typischerweise gemessen in Mikrozoll (µin).

Zusätzlich zu diesen Symbolen bieten verschiedene Industriestandards detailliertere Spezifikationen für die Oberflächenbeschaffenheit, wie z ISO 1302 und JIS B 0601.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Wahl des Symbols für die Oberflächenbeschaffenheit von den spezifischen Anforderungen der Aufgabe abhängt, einschließlich der Art des Materials, des verwendeten Herstellungsverfahrens und des gewünschten Ergebnisses. Es ist auch wichtig, die gewünschte Spezifikation der Oberflächenbeschaffenheit klar und genau zu kommunizieren, um Missverständnisse oder Fehler im Herstellungsprozess zu vermeiden.

Symbole für die Oberflächenbeschaffenheit

Symbole für die Oberflächengüte werden verwendet, um den gewünschten Grad der Oberflächengüte eines bearbeiteten Teils anzuzeigen. Die Symbole stellen eine Standardmethode für die Übermittlung von Oberflächenbeschaffenheitsspezifikationen an Lieferanten und Maschinisten dar.

Wie misst man die durchschnittliche Oberflächenrauheit „Ra“?

Präzision ist für Teilehersteller, Händler und Anwender gleichermaßen wichtig. Die Oberflächenrauheit (Ra) trägt dazu bei, sicherzustellen, dass Teile den Leistungs- und Ästhetikstandards entsprechen. 

Die Oberflächenrauheit (Ra) kann mit verschiedenen Techniken gemessen werden, darunter direkt, berührungslos, dem Profilometer und vielen mehr.

Sehen wir uns die einzelnen Punkte genauer an.

Direkte Messung (Stylus-Sonden-Methode)

Es handelt sich um eine Kontaktmethode zur Messung der Oberflächenrauheit, bei der ein Taststift zum Einsatz kommt. Die am Stift befestigte Kufe oder der Schuh bewegt sich langsam per Hand oder Motorantrieb auf der Oberfläche und folgt dabei den allgemeinen Konturen. Es liefert den Bezugspunkt für die Messung und die Sonde bewegt sich mit einer Kufe über die Oberfläche.

Arbeitet an der Messung mit dem Tastkopf

Beispiele unserer Messungen

Die Sonde erfasst die mikrogeometrische Form und bewegt sich aufgrund der Oberflächenrauheit relativ zur Kufenbewegung auf und ab. Der Stift verfolgt die mikroskopischen Spitzen und Täler und wandelt die vertikale Bewegung in ein zeitlich veränderliches elektrisches Signal um, das das Oberflächenprofil darstellt. Mithilfe des Profils wird die Abweichung von der Bezugsoberfläche berechnet und der Rauheitswert „Ra“ ermittelt.

Die berührungslose Messung

Bei der berührungslosen Rauheitsmessmethode werden Licht oder Schall anstelle eines Tasters und eines Stifts verwendet, wodurch das Profil ermittelt werden kann, ohne die Messoberfläche zu berühren. Die automatisierte Ausrüstung für den berührungslosen Messansatz liefert den genauen Wert der Rauheit.

Funktionsweise der berührungslosen Messung (Claudio Campana, 2007)

Das Laserlicht bzw. der Ultraschall wird entlang der X- und Y-Richtung gezielt in die Oberfläche der Messteile eingestrahlt. Sobald es auf die Oberfläche trifft, wird es in einer Wellenform zum Gerät reflektiert. Dann sendet das Gerät die Wellenformdaten an den Computer und erstellt ein Oberflächenprofil, das nach der Verarbeitung dieses Profils durch den Computer die Rauheit angibt.

Der Vergleichsansatz

Im Vergleich zu anderen zuvor besprochenen Methoden, die auf dem visuellen Empfinden von Bedienern und Ingenieuren basieren, handelt es sich hierbei nicht um einen objektiven Ansatz. Bei den Vergleichsmethoden werden bereits vorhandene Proben derselben Materialien verwendet, die mit derselben Ausrüstung und denselben Bedingungen verarbeitet wurden.

Im Allgemeinen stellen Hersteller für alle Arten von Materialien Muster mit unterschiedlichen Rauheitsgraden (Ra = 3.2 μm, 1.6 μm, 0.8 μm, 0.4 μm, 0.2 μm) her und verwenden diese, um die Rauheit neu hergestellter Teile zu bestätigen. Der Vergleich erfolgt anhand verschiedener Aspekte, wie der Intensität von Bearbeitungsspuren, Glanz und mehr.

 

Wie misst man die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit?

Die Rolle verschiedener Arten von Metalloberflächen in England, Produktlebensdauer ist von Bedeutung. Wir können die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit mit Präzisionsgeräten zur Messung von Welligkeit und Rauheit beurteilen. Diese Messung lohnt sich, da sie Unternehmen hilft, kostspielige Produktausfälle und Nacharbeiten zu vermeiden. 

Gleichzeitig ist die Messung der Oberflächenrauheit allein nicht von Nutzen, es sei denn, Sie interpretieren den „Ra“-Wert entsprechend den Anforderungen und dem Verwendungszweck der Teile. 

Beispielsweise kann ein Teil mit hoher Rauheit den Qualitätskontrolltest dennoch bestehen, wenn es sich dabei um ein einfaches mechanisches Werkzeug wie einen Hammer handelt.

Ra (Mikrometer)	Interpretation und Anwendungen
25 und mehr	Sehr minderwertige Oberflächenbeschaffenheit mit deutlich sichtbaren Markierungen, Unregelmäßigkeiten und Fehlern. Es eignet sich nur für die Verwendung des Materials, das einer weiteren Bearbeitung unterzogen wird.
12	Ein minderwertiges Finish, das auf grobes Futter und starke Schnitte zurückzuführen ist. Es ist für einfache mechanische Werkzeuge geeignet.
6.3	Die Teile werden mit hoher Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit bearbeitet. Es ist beträchtlich, wenn sie keiner starken Belastung und Reibung ausgesetzt sind.
3.2	Es handelt sich um die Standardausführung im bearbeiteten Zustand. Es kann noch Schnittspuren aufweisen und ist für Konsumgüter geeignet. Es ist für Teile für Steck-, Vibrations- und Belastungsanwendungen zulässig.
1.6	Eine glatte Oberfläche mit seltenen Spuren von Bearbeitungswerkzeugen, geeignet für Montage-, Vibrations- und Hochspannungsanwendungen.
0.8	Eine hervorragende Oberfläche, ideal zum Drehen, Abdichten und für Anwendungen, die extremen Vibrationen und Belastungen ausgesetzt sind.
0.4	Die feinste Oberflächengüte eignet sich für hochrotierende Teile und empfindliche Anwendungen. Es lohnt sich möglicherweise, diesen Rauheitsgrad nur dann beizubehalten, wenn die Endbearbeitung für die Funktionalität erforderlich ist.

 

Wenn Sie sich immer noch nicht sicher sind, welcher Ra-Wert für Ihre Anwendung der richtige ist, Kontaktieren Sie unseren Experten zu verstehen, wie Präzisionsbearbeitungsprozesse kontrollierte Ra-Spezifikationen erreichen.

Rauheitsgradzahlen und Ra-Wert

Rauheitsgrade kategorisieren Oberflächenbeschaffenheiten. Jeder Grad entspricht einem bestimmten Ra-Wert. Unternehmen benötigten diese Werte, um ihre Oberflächenanforderungen zu spezifizieren und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis zu erzielen. 

Die Rauheitsgradzahlen beziehen sich auf ISO-Standards für die Oberflächenrauheit, die mit dem Ra-Wert verknüpft ist und von N1 bis N12 reicht. Die niedrigere Klassenzahl steht für die hohe Qualität der Oberfläche. Beispielsweise ist eine mit N1 bewertete Oberfläche glatter und feiner als N2 und so weiter.

Notenzahlen und Ra (Bhusan, 2001)

 

Verschiedene Oberflächenrauheitsfaktoren

Die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche wird von vielen Faktoren beeinflusst. Die wichtigsten sind die Bearbeitungstechnik, die Materialart und die Schnittparameter. 

Um den Rauheitswert innerhalb der Grenzwerte zu halten, ist es entscheidend, diese Faktoren im Detail zu verstehen und zu kontrollieren. ProleanTech kümmert sich darum. Lassen Sie uns einige davon kurz durchgehen.

Variablen	Beschreibung
Qualität des Bearbeitungswerkzeugs	Die Qualität von Oberflächenveredelungsprozessen in der Fertigung hängt mit der Werkzeugqualität zusammen. Bei Verschleiß am Werkzeug erhöht sich der Rauheitswert der Bearbeitungsfläche deutlich.
Schnitttiefe	Je tiefer der Schnitt, desto tiefer dringt das Werkzeug in das Werkstück ein und desto rauer wird die Oberfläche.
Vorschubgeschwindigkeit	Da die Vorschubgeschwindigkeit mit der Verfahrstrecke des Werkzeugs pro Zeiteinheit zusammenhängt, wirkt sie sich auf die Oberflächenrauheit aus. Hohe Vorschubgeschwindigkeiten erhöhen typischerweise den Rauheitswert.
Bearbeitbarkeit des Werkstücks	Die geringe Bearbeitbarkeit des Werkstücks führt zu Schwierigkeiten bei der Bearbeitung, was zum hohen Rauheitswert beiträgt. Mit gut bearbeitbaren Materialien ist es einfach, eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit aufrechtzuerhalten.
Schnittgeschwindigkeit	Durch die niedrige Schnittgeschwindigkeit werden das Werkzeug und die Bearbeitungsoberfläche heißer, wodurch die Oberflächenrauheit zunimmt.

 

Summieren

Oberflächenrauheit wird mit der Funktionalität, Ästhetik und Haltbarkeit mechanischer Teile in Verbindung gebracht. Die Kontrolle des Rauheitswerts innerhalb des gewünschten Niveaus ist für die Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus müssen Bearbeitungsfaktoren, Verwendungszweck, Rauheitsmessung und Materialeigenschaften berücksichtigt werden, um die richtige Oberflächenbearbeitung zu erzielen.

ProleanTech bietet vielfältige Oberflächenveredelungsdienste für eine Reihe von Teilen und Produkten an. Wir verfügen über modernste Technologie zur Rauheitsmessung und erfahrene Ingenieure zur Aufrechterhaltung der Qualitätskontrolle. 

Wenn Sie einen professionellen Oberflächenveredelungsservice benötigen, wenden Sie sich bitte an uns Kontakt aufnehmen. Wir sorgen für die Maßanfertigung Oberflächenveredelungsservice für Ihr Projekt nach Ihren Anforderungen.

 

Häufig gestellte Fragen

Warum ist die Oberflächenrauheit in der technischen Fertigung wichtig?

Die Rauheit ist einer der wichtigsten Parameter für die Leistung mechanischer Teile. Es beeinflusst Funktionalität und Haltbarkeit und gibt Aufschluss über die beste Veredelungsmethode. Hersteller regeln die Rauheit streng, um zuverlässige und effektive Komponenten oder Produkte herzustellen.

Was versteht man unter Oberflächenrauheit?

Unter Oberflächenrauheit versteht man die winzigen (mikroskopischen) Abweichungen auf einer Oberfläche. Sie wird üblicherweise als durchschnittlicher Höhenunterschied zwischen Tälern und Spitzen gemessen. 

Was ist eine 3.2 RA-Oberflächenbeschaffenheit?

Eine Oberflächengüte von 3.2 Ra entspricht einer mittleren Rauheit (Ra) von 3.2 Mikrometern. Diese Oberflächengüte wird häufig in der spanenden Bearbeitung verwendet. 

Was bedeuten RA und RZ bei der Oberflächenrauheit?

Ra bezieht sich auf die durchschnittliche Oberflächenrauheit, während Rz der Durchschnitt der ersten fünf Unterschiede zwischen Spitze und Tal ist, die über eine bestimmte Probenlänge ermittelt wurden. 

Wie wird die Oberflächenrauheit gemessen?

Es gibt verschiedene Techniken zur Messung der Oberflächenrauheit, darunter optische Interferometrie und Kontaktprofilometer. 

Wie kann ich den Oberflächenrauheitswert „Ra“ messen?

Es gibt verschiedene Methoden und Instrumente zur Messung der Rauheit. Sie können eine Vielzahl von Strategien anwenden, darunter Vergleichsmethoden, Flächenmethoden und Profilierungsmethoden.

Welche Faktoren beeinflussen die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche?

Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschubgeschwindigkeit, Werkzeugqualität, Bearbeitbarkeit und Temperatur beeinflussen die Oberflächenrauheit.

Was sind Oberflächenbeschaffenheitssymbole?

Oberflächenbeschaffenheitssymbole sind grafische Darstellungen, die in technischen Zeichnungen verwendet werden, um die gewünschte Oberflächenstruktur und -qualität eines bearbeiteten Teils zu vermitteln. 

Sie bieten eine standardisierte Möglichkeit, den Grad der Oberflächenrauheit und andere Oberflächeneigenschaften anzugeben und stellen so sicher, dass das bearbeitete Teil die erforderlichen Design- und Funktionsspezifikationen erfüllt.

Wie wird die CNC-Oberflächenbeschaffenheit spezifiziert?

Die CNC-Oberflächenbeschaffenheit wird mithilfe standardisierter Oberflächenbeschaffenheitssymbole und Rauheitswerte (z. B. Ra) auf technischen Zeichnungen angegeben. 

Diese Symbole und Werte liefern CNC-Maschinisten die notwendigen Informationen, um mit den entsprechenden Schneidwerkzeugen, Geschwindigkeiten und Vorschüben die gewünschte Oberflächenqualität zu erzielen.

Was sind Standardwerte für die Oberflächenbeschaffenheit?

Standardwerte für die Oberflächengüte sind durch Industrienormen (z. B. ANSI/ASME B46.1 oder ISO 4287) vorgegebene Richtlinien, die Ingenieuren und Designern dabei helfen sollen, die geeignete Oberflächengüte für ein bearbeitetes Teil festzulegen. 

Diese Werte können je nach Material, Bearbeitungsverfahren und Anwendung variieren, dienen aber im Allgemeinen als Anhaltspunkt für das Erreichen der gewünschten Oberflächenqualität.

Können Sie einige Beispiele für die Oberflächenbeschaffenheit nennen?

Ja, das ist möglich. Beispiele für Oberflächenveredelungen:

• Poliert: Ra 0.05–0.2 µm, geeignet für Anwendungen, die geringe Reibung oder hohe Ästhetik erfordern
• Bearbeitet: Ra 0.8–3.2 µm, üblich für die meisten CNC-bearbeiteten Teile
• Im Gusszustand: Ra 12.5–50 µm, typisch für Teile, die im Gussverfahren hergestellt werden
• Sandgestrahlt: Ra 20–100 µm, wird für Teile verwendet, die eine raue Textur zum Kleben oder Lackieren erfordern

Literaturverzeichnis

1. Bhusan, B. (2001). Oberflächenrauheitsanalyse und Messtechniken. SEMANTISCHER GELehrter.
2. Claudio Campana, BD (2007). Berührungslose Messung der Oberflächenrauheit. Researchgate.
3. (nd). Vollständiger Leitfaden zu Oberflächenbeschaffenheitssymbolen, Diagrammen, RA, RZ, Messungen und Beschriftungen.