Kurzfassung: Ra ist der mittlere Rauheitswert aller Profilabweichungen. Rz ist der Mittelwert der fünf größten Einzelrauheiten - und damit empfindlicher gegen Spitzen. CNC-Fräsen erreicht typisch Ra 0,8-3,2. Rauheit ist nicht Teil von ISO 2768 und muss separat angegeben werden.
Was beschreibt Rauheit - und warum ist sie wichtig?
Jede bearbeitete Fläche ist unter dem Mikroskop keine ideale ebene Fläche. Fräswerkzeuge, Drehstähle und Schleifkörner hinterlassen ein Muster aus Spitzen und Tälern - das ist die Rauheit. Wie ausgepägt dieses Muster ist, beeinflusst viele Funktionseigenschaften:
- Dichtheitsverhalten: Zu raue Dichtflächen lassen Flüssigkeiten oder Gase durch.
- Reibung und Verschleiß: Gleitflächen mit zu viel Rauheit schleppen sich warm oder verschleißen schnell.
- Passungen: Bei Pressverbindungen verändert Rauheit das effektive Übermaß. Bei Passungen ist Rauheit besonders kritisch, weil die Spitzen beim Einpressen abgewalzt werden und das verbleibende Haltevermögen sinkt.
- Dauerfestigkeit: Rauheitskerben sind Risseinleitungen bei zyklischer Belastung. Hochbelastete Wellen werden deshalb geschliffen.
- Optischer Eindruck: Ansichtsflächen müssen nicht funktional fein sein, aber ein einheitliches Bild abgeben.
Ra und Rz - die zwei wichtigsten Kenngrößen
Ra - arithmetischer Mittenrauwert
Ra ist der arithmetische Mittelwert aller Abweichungen des Rauheitsprofils von der mittleren Linie über eine definierte Messstrecke. Anders ausgedrückt: Man misst alle Spitzen und Täler, bildet die absoluten Beträge und mittelt sie. Ra gibt ein stabiles, mittelndes Maß für die allgemeine Rauheit einer Fläche.
Der Vorteil: Ra ist robustgegenüber einzelnen Ausreißern. Ein einzelner Kratzer oder eine Schmutzeinlagerung beim Messen verändert den Ra-Wert kaum. Der Nachteil: Genau deshalb "sieht" Ra einzelne hohe Spitzen nicht, die für Dichtflächen oder Passflächen kritisch sind.
Rz - gemittelte Rautiefe
Rz ist der Mittelwert der fünf größten Einzelrauheiten (höchste Spitze plus tiefstes Tal) innerhalb der Messstrecke. Rz ist damit empfindlicher gegen einzelne Spitzen oder Riefen. Wenn eine Fläche im Schnitt glatt ist, aber vereinzelt tiefe Riefen hat, zeigt Ra einen guten Wert - Rz zeigt das Problem.
Für Dichtflächen (z. B. O-Ring-Nuten), Gleitkontaktflächen und Pressflächen ist Rz die relevanteAngabe. Faustrelation: Rz liegt typisch beim 4- bis 7-fachen von Ra.
Wann Ra, wann Rz angeben?
- Ra: Allgemeine Flächen, optische Anforderungen, Richtgröße für Fertigungspläne.
- Rz: Dichtflächen, Presspassungsflächen, Gleitflächen mit Schmierspalt, Flächen mit Dauerfestigkeitsanforderungen.
Hinweis: Rauheit ist nicht Teil von ISO 2768. Wer nur eine Allgemeintoleranz auf der Zeichnung hat, aber keine Rauheitsangabe, überlässt dem Fertiger die Entscheidung über die Oberflächenqualität - das kann zu unerwarteten Ergebnissen führen. Einen Überblick zu ISO 2768 gibt es hier: ISO 2768 Allgemeintoleranzen in der CNC-Fertigung.
Fertigungsverfahren und erreichbare Rauheit
Typische Ra-Werte je Verfahren. Die tatsächlich erreichbare Rauheit hängt von Material, Werkzeug, Schnittparametern und Maschinensteifigkeit ab.
| Verfahren | Ra (typisch) | Rz (typisch) | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| CNC-Fräsen, Schruppen | Ra 3,2 - 6,3 µm | Rz 12 - 25 µm | Großer Vorschub, Stufenmarken sichtbar |
| CNC-Fräsen, Schlichten | Ra 0,8 - 1,6 µm | Rz 4 - 8 µm | Kleiner Vorschub, scharfes Werkzeug |
| CNC-Drehen, Schruppen | Ra 3,2 - 12,5 µm | Rz 12 - 50 µm | Gewindeschneiden liegt in diesem Bereich |
| CNC-Drehen, Schlichten | Ra 0,8 - 1,6 µm | Rz 4 - 8 µm | Wellen für glatte Lagersitze |
| Reiben | Ra 0,4 - 1,6 µm | Rz 2 - 6 µm | Standard für H7-Bohrungen |
| Rundschleifen | Ra 0,2 - 0,8 µm | Rz 1 - 4 µm | Wellen für Wälzlager, Dichtflächen |
| Flachschleifen | Ra 0,2 - 0,8 µm | Rz 1 - 4 µm | Dichtflächen, Führungsflächen |
| Honen | Ra 0,025 - 0,4 µm | Rz 0,1 - 2 µm | Zylinderbohrungen, Hydraulikzylinder |
| Läppen | Ra 0,01 - 0,1 µm | Rz 0,05 - 0,5 µm | Dichtungen, Präzisionsmessmittel |
Rauheit auf der Zeichnung lesen - Symbole erklärt
Rauheitsangaben stehen an der betroffenen Fläche oder im Schriftfeld der Zeichnung als Allgemeinangabe. Das Symbol ist ein Dreieck mit einem Querstrich am unteren Schenkel. Drei Symbolvarianten sind gängig:
- Dreieck ohne Querstrich: Beliebiges Fertigungsverfahren. Der Zahlenwert (z. B. Ra 3,2) steht über dem waagerechten Schenkel.
- Dreieck mit Querstrich: Spanende Bearbeitung erforderlich. Bei Gußteilen oder Rohlingen bedeutet das: Diese Fläche muss bearbeitet werden.
- Dreieck mit Kreis: Fläche darf nicht bearbeitet werden - Rohzustand erhalten.
Der Zahlenwert steht entweder als Ra (ohne Präfix, älter) oder mit expliziter Angabe Ra oder Rz. Neuere Zeichnungen nach ISO 1302:2002 schreiben "Ra" oder "Rz" vor den Zahlenwert. Wenn nur eine Zahl steht (z. B. "3,2"), ist Ra gemeint.
Praxistipp: Wenn Sie unsicher sind, ob Ihre Rauheitsangabe erreichbar ist - fragen Sie vor der Zeichnungsfreigabe beim Fertiger nach. Eine Ra 0,1 auf einer großen Platte ist mit Fräsen nicht erreichbar und treibt die Kosten durch Schleifprozesse erheblich.
Praxisempfehlungen - wann reicht welche Rauheit?
Viele Zeichnungen tragen zu enge Rauheitsanforderungen ein - aus Vorsicht oder weil frühere Projekte engere Werte hatten. Das kostet: Jede Rauhheitsstufe nach unten bedeutet zusätzliche Fertigungsschritte.
- Ra 6,3: Grobe, optisch nicht sichtbare Bearbeitungsspuren tolerierbar. Freie Flächen an Schweisskonstruktionen, Befestigungsbohrungen ohne Funktion.
- Ra 3,2: Standard für allgemeine Maschinenbauflächen. Schraubenauflageflächen, normale Kontaktflächen, Gehäuseinnenseiten.
- Ra 1,6: Gleitflächen mit gelegentlichem Kontakt, Passflächen ohne Dichtfunktion, leichte Führungen.
- Ra 0,8: Lagersitze, Dichtsitzflächen, Flächen mit dauernder Relativbewegung. Erreicht durch Reiben oder feines Schlichten.
- Ra 0,4 und feiner: Wälzlagersitze, Hochdruckdichtungen, Drehteile für Radialwellendichtringe. Nur durch Schleifen erreichbar.
- Ra 0,1 und feiner: Messtechnik, Präzisionshydraulik, optische Flächen. Spezialverfahren (Honen, Läppen).
Was kostet feinere Oberfläche?
Der Preissprung von Ra 3,2 auf Ra 0,8 ist bei modernen CNC-Maschinen gering - es braucht einen zusätzlichen Schlichtgang mit angepassten Schnittparametern. Aufwand: 10-20 % mehr Fertigungszeit.
Der Sprung von Ra 0,8 auf Ra 0,2 erfordert Schleifen nach dem Fräsen. Das ist ein separater Prozess mit eigenem Rüsten, eigener Messung und häufig einer separaten Maschine. Kostensteigerung: 30-80 % je nach Bauteilgeometrie.
Honen (unter Ra 0,1) ist nochmals ein eigener Prozess. Für typische Maschinenbauteile wie Hydraulikzylinderbohrungen ist Honen Standard und in der Kalkulation direkt eingerechnet. Für Sonderflächen an Frassunteilen wird es teuer, weil die Maschinenrüstung aufwandig ist.
TOSOMA fertigt nach Zeichnung - geben Sie die Rauheit an, die funktional notwendig ist, nicht die engstmögliche. Bei der Anfrage berät das Team, ob die angegebene Rauheit für die Funktion wirklich erforderlich ist, oder ob eine preisgünstigere Variante denselben Zweck erfüllt. Bei der Aluminiumprofil-Bearbeitung gelten dieselben Grundsätze: Rauheitsanforderungen müssen zur Funktion passen, nicht zum Sicherheitsdenken.
Hinweis zu ISO 2768 und Rauheit: ISO 2768 enthalt keine Rauheitsangaben. Auch die strengste Allgemeintoleranz-Klasse "f" (fein) sagt nichts über die Oberflächenrauheit aus. Rauheit muss immer separat angegeben werden. Mehr zu Allgemeintoleranzen nach ISO 2768.
Häufige Fragen zur Oberflächenrauheit
Ra ist der arithmetische Mittenrauwert - der Mittelwert aller Profilabweichungen. Rz ist die gemittelte Rautiefe - der Mittelwert der fünf größten Einzelrauheiten. Ra ist empfindlicher gegen gleichmäßige Textur, Rz gegen einzelne Spitzen oder Riefen. Für Dichtflächen und Pressflächen wird Rz bevorzugt.
CNC-Fräsen erreicht typisch Ra 0,8 bis Ra 6,3, je nach Vorschub, Werkzeug und Schnittparametern. Schlichten mit kleinem Vorschub: Ra 0,8-1,6. Schruppfräsen: Ra 3,2-6,3. Für Rauheiten unter Ra 0,4 ist ein Schleifprozess erforderlich.
Nein. ISO 2768 regelt Allgemeintoleranzen für Längenmaße, Winkel und Form/Lage. Rauheit ist nicht Bestandteil von ISO 2768 und muss separat auf der Zeichnung angegeben werden.
Immer wenn die Oberfläche eine Funktion erfüllt: Dichtflächen, Lagerflächen, Gleitflächen, Passflächen oder Flächen mit optischen Anforderungen. Ohne Rauheitsangabe fertigt der Fertiger nach wirtschaftlich sinnvollem Standard - das kann je nach Verfahren sehr unterschiedlich sein.
CNC-Teil mit Rauheitsanforderung fertigen lassen?
Zeichnung mit Rauheitsangabe übermitteln, Angebot in 24 Stunden. TOSOMA fertigt ab Losgröße 1, inkl. Messdokumentation auf Anfrage.