Oberflächenrauheit

Oberflächenrauheit ist die Gesamtheit der feinen Unebenheiten (Spitzen und Riefen), die ein Werkzeug, Schleifkörner oder ein anderes Fertigungsverfahren auf der Oberfläche eines Bauteils hinterlassen. Zusammen mit Welligkeit und Formabweichungen bildet sie die Oberflächenbeschaffenheit. Die Rauheit beeinflusst Reibung und Verschleiß, die Dichtheit von Verbindungen, die Dauerfestigkeit, die Haftung von Beschichtungen und das Aussehen.

Der gebräuchlichste Kennwert ist Ra, der arithmetische Mittenrauwert des Profils in Mikrometern. Er beschreibt die mittlere Höhe der Unebenheiten, ist daher stabil und gut vergleichbar, aber unempfindlich für einzelne tiefe Riefen. Rz (größte Höhe des Profils, in der Praxis oft Rautiefe genannt) gibt den Abstand zwischen höchster Spitze und tiefstem Tal innerhalb der Einzelmessstrecke an und ist immer größer als Ra, meist um ein Mehrfaches. Eine exakte Umrechnung zwischen Ra und Rz gibt es nicht. Kennwerte und Angabe waren in ISO 4287 und ISO 1302 definiert, die schrittweise durch die Normenreihe ISO 21920 ersetzt werden. Die flächenhafte (3D) Bewertung beschreibt ISO 25178 mit den Kennwerten Sa und Sz.

Richtwerte für Ra: Schruppen meist 6,3 bis 25 µm, Schlichtdrehen und Schlichtfräsen 1,6 bis 3,2 µm, Feindrehen und Schleifen 0,2 bis 0,8 µm, Honen, Läppen und Polieren 0,05 bis 0,4 µm. Vorgeschrieben werden Werte aus der Reihe 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5 µm. Sandguss, thermisch geschnittene Kanten oder der FDM-3D-Druck ergeben deutlich rauere Oberflächen als spanend bearbeitete Flächen.

In der Zeichnung wird die Rauheit mit dem hakenförmigen Oberflächensymbol und einem Wert angegeben, zum Beispiel Ra 1,6. Ist das Symbol mit einem waagerechten Strich geschlossen, wird eine materialabtragend hergestellte Oberfläche verlangt, das Symbol mit Kreis steht für eine Oberfläche ohne Materialabtrag (Rohguss, gewalztes Blech). Die allgemeine Rauheit steht in der Nähe des Schriftfelds, strengere Werte direkt an den Funktionsflächen. Gemessen wird meist mit einem Tastschnittgerät mit Diamantspitze, feine oder weiche Oberflächen auch optisch.

Schreiben Sie die Rauheit an Funktionsflächen vor: an Gleit- und Lagerstellen, Dichtflächen für O-Ringe und Wellendichtringe, Pass- und Anlageflächen, dauerfest beanspruchten Flächen und Sichtflächen. Für gewöhnliche bearbeitete Flächen ohne besondere Funktion reicht meist Ra 3,2 µm, für Passflächen in IT7 werden üblicherweise Ra 0,8 bis 1,6 µm vorgeschrieben, für genauere noch feinere Werte.

Berücksichtigen Sie sie auch bei Prototypen und 3D-gedruckten Teilen, wenn diese dichten, gleiten oder lackiert werden sollen. Die geforderte Oberfläche wird dann durch Nachbearbeiten, Schleifen oder Glätten erreicht.

Der häufigste Fehler ist Ra 0,8 oder feiner „zur Sicherheit“ für das ganze Teil. Eine feinere Oberfläche bedeutet oft einen zusätzlichen Arbeitsgang (Schleifen, Polieren) und einen deutlich höheren Preis. Der umgekehrte Fehler ist eine Zeichnung ohne allgemeine Rauheitsangabe, sodass der Fertiger die Oberfläche nach Gewohnheit wählt.

Ra allein beschreibt eine Oberfläche nicht vollständig: Zwei Oberflächen mit gleichem Ra können eine andere Form der Unebenheiten und eine andere Funktion haben. Ergänzen Sie bei Dicht- und Gleitflächen daher Rz, den Materialanteil oder die Rillenrichtung. Für Radialwellendichtringe fordern die Dichtungshersteller zum Beispiel meist Ra in der Größenordnung von 0,2 bis 0,8 µm und drallfreies Schleifen. Strahlen, Eloxieren oder Lackieren verändern die Rauheit, geben Sie daher an, ob der Wert vor oder nach der Oberflächenbehandlung gilt. Ältere Zeichnungen verwenden mitunter veraltete Angaben nach früheren Normen (etwa die Dreieckssymbole nach DIN 3141), die man bei einer Revision umstellen sollte.