Rautiefe Rz16
Rauigkeit wird in der Einheit Rz angegeben. Diese gibt den maximalen Höhenunterschied entlang einer Mittellinie auf einer festgelegten Messtrecke „Ie“ an. Rautiefe RZ16 besagt damit, dass zwischen dem höchsten „Berg“ und dem tiefsten „Tal“ auf der Messstrecke ein Höhenunterschied von 16 µm besteht. Dieser Höhenunterschied muss nicht unmittelbar nebeneinander liegen. Er muss sich aber auf der Messstrecke befinden.
In der Praxis ist die Angabe von Rz nicht sehr beliebt. Sie sagt nur etwas über die beiden Extremwerte aus. Eine brauchbare Aussage über die Gesamtstrecke geht aus ihrer Angabe jedoch nicht hervor. Deshalb ist die Angabe „Ra“ wesentlich weiter verbreitet. Sie gibt die Rauheit einer Oberfläche nach dem arithmetischen Mittel entlang der Messstrecke an. Dies ist wesentlich aussagekräftiger und anwendungsbezogener.
Jedes Bearbeitungsverfahren beeinflusst die Oberfläche
Die Bearbeitungsverfahren für Metalle sind folgende:
- Gießen (Urformen)
- Umformen (Pressen und Biege)
- Zerspanen (Drehen, Fräsen, Schleifen)
- Beschichten (Verchromen, Lackieren)
- Stoffeigenschaften ändern (Härten, Glühen).
Die ersten drei nennt man auch „formgebende Verfahren“. Sie haben den größten Einfluss auf die Oberfläche eines Bauteils. So ist diese bei einem Sandguss besonders rau, beim Feindrehen oder Polieren besonders glatt. Doch selbst polierte und geläppte Oberflächen haben eine messbare Rauheit. Eine ideal glatte Oberfläche lässt sich deshalb zumindest mit den formgebenden Verfahren nicht erreichen.
Ermittlung der Rautiefe Rz
Die Rautiefe wird an mindestens fünf parallel liegenden Messstrecken ermittelt. Dazu stehen Tastverfahren oder optische Verfahren zur Auswahl. Bei den Tastverfahren fährt ein Messkopf über die Strecke. Ähnlich wie bei einem Schallplattenspieler hebt und senkt sich eine Nadel in die Oberflächenstrukturen. Diese Auslenkung wird über eine Spule verstärkt und erzeugt damit messbare Stromschwankungen. Optisch Verfahren arbeiten mit Streifenlichtprojektion oder Laser-Scannern.
Rauheit nach ISO 1302
Die ISO 1302 ist die Norm für die Beschaffenheit von Oberflächen. Sie schlägt folgende Rauigkeiten Rz für diese Bearbeitungsarten vor:
- Gussteile: Rauheit nicht definierbar
- Schruppen beim Drehen oder Fräsen mit sicht- und spürbaren Riefen: + Rz 100
- Schlichten beim Drehen oder Fräsen mit sichtbaren Riefen: + Rz 25
- Feinschlichten: Keine sichtbaren Riefen mehr, das Bauteil glänzt aber nicht: + Rz 6,3
- Polieren bis Spiegelglanz: + Rz 2
Die Rauheit Rz16 liegt damit zwischen dem Schlichten und dem Feinschlichten. Es ist eine übliche Oberfläche für Maschinenbauteile mit mittlerer Belastung. Ein Anwendungsfall, bei dem die Rauheit Rz16 nicht mehr ausreicht sind beispielsweise Kolbenstangen von hydraulischen Zylindern. Diese sind auf Spiegelganz poliert. Nur so können die eingesetzten Dichtungen das innenliegende Hydrauliköl zurückhalten. RZ16 wird aber häufig bei Zahnrädern, Spielpassungen oder Zahnstangen eingesetzt. Wenn keine hohen optischen Eigenschaften einzuhalten sind, reicht Rz16 in dem meisten Fällen aus.
Korrekte Rauheit für die passenden Anwendungen
Für viele Anwendungen ist eine definierte Rauheit der Oberfläche erforderlich. Je rauer die Oberfläche ist, desto höher wird ihr Reibwert und desto weniger reflektierend wird sie. Das kann durchaus gewollt sein. Griffe sollen beispielsweise rau sein, damit sie nicht aus der Hand rutschen. Polierte Oberflächen sind hingegen nicht nur schön anzusehen. Sie sind auch eine Voraussetzung für viele weitere Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise das Verchromen. Für das artverwandte Verzinken spielt die Rauigkeit der Oberfläche des Ausgangsmaterials hingegen kaum eine Rolle. Schichten aus Zink sind so dick, dass sie Rauheiten ausgleichen. Leider sind sie ihrerseits wieder so rau, dass sie selbst stark beschichtet werden müssen. Hierzu eignen sich beispielsweise mehrere Durchläufe durch eine Pulverbeschichtungsanlage. Die Rauheit ist deshalb in jedem Fall auf der Zeichnung anzugeben.
Warum werden Drehteile rau?
Auch wenn ein Drehteil spiegelglatt aussieht, dieser Herstellungsprozess erzeugt konstruktionsbedingt immer eine gewisse Rauheit. Letzten Endes ist das Drehen ein Schneidprozess, bei dem lange Späne aus dem rotierenden Grundmaterial herausgeschnitten werden. Der Vorschub erzeugt damit immer einen spiralförmigen Schnitt, der ganz natürliche Berge und Täler hat. Man kann diese durch Feindrehen und Schlichten noch etwas abflachen. Ganz vermeiden lassen sich die Riefen beim Drehen aber nicht.
Gleiches gilt auch für alle anderen zerspanenden Verfahren, einschließlich Schleifen und Polieren. Beim Zerspanen werden Partikel aus dem Grundmaterial heraus gerissen. Die Kohäsionskräfte sorgen dafür, dass immer mehr Material herausgesprengt wird als vorgesehen. Das führt zu der unvermeidlichen Rauheit. Der Wert Rz16 liegt in dem Bereich, in dem ein Drehteil noch mit Werkzeugen bearbeitet werden kann. Feinere Oberflächen bedürfen werkzeuglose Verfahren wie Schleifen oder Polieren.
