Oberflächenrauheit & Oberflächenangaben – Zeichnung

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Jede technische Zeichnung braucht Angaben zu Oberflächenrauheit und Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils.

Warum ist das so? Ganz einfach:

Die Oberflächenangaben dienen dazu, deinem Lieferanten mitzuteilen welche Oberflächenrauheit und welche Bearbeitungsverfahren tatsächlich zulässig sind.

Weiterhin kommuniziert der technische Zeichner Details wie die Rillenart und Rillenrichtung.

Die Symbole für die Oberflächenrauheit sind standardisiert und sind in gängigen 2D CAD Zeichenprogrammen direkt verfügbar.

Jeder Konstrukteur und technischer Zeichner ist angehalten, Zeichnungsangaben nur Normgemäß durchzuführen.

Die Norm DIN EN ISO 1302 gibt vor, wie die Oberflächenbeschaffenheit eines Bauteils in der technischen Zeichnung richtig angegeben wird.

Oberflächensymbole – Grundlagen

Das Bild oben zeigt, was an einem Oberflächensymbol eingetragen werden kann.

a = Angabe des Rauheitswertes in µm (nur bei Rz)
b = Angabe zur Oberflächenbeschaffenheit
c = Angabe zum Fertigungsverfahren oder Oberflächenbehandlung bzw. Beschichtung
d = Angabe zur Oberflächenbeschaffenheit (Rillen und Rillenrichtung)
e = Angabe einer Bearbeitungszugabe in mm

Oberflächenangaben

	Das Grundsymbol für die Werkstückoberfläche besteht aus 2 Linien, die jeweils im 60° Winkel zur Grundlinie angeordnet sind. Das Grundsymbol soll nur verwendet werden, wenn du die Bedeutung des Grundsymbols durch eine zusätzliche Wortangabe genauer erläuterst.
	Durch einen zusätzlichen Querstrich wird eine materialabtragende (spanende) bearbeitete Oberfläche gekennzeichnet.
	Kennzeichnung einer Oberfläche, für die eine materialabtrennende Bearbeitung nicht zulässig ist, bzw. das Werkstück im Ursprungszustand belassen werden soll. Beispiel: Gussrohling, der an der Außenfläche nicht weiter bearbeitet werden soll.
	Für zusätzliche Oberflächenangaben wird am längeren Schenkel des Grundsymbols eine zusätzliche Linie hinzugefügt.
	Hat das Bauteil einen geschlossenen Aussenumriss und ist die Oberflächenbeschaffenheit des gesamten Teils identisch, so erhält das Symbol einen zusätzlichen Kreis.

Oberflächenrauheit – Technische Zeichnung

Zeichnen des Oberflächensymbols

Wenn du das Oberflächensymbol selber zeichnest, solltest du darauf achten dass die beiden Schenkel jeweils in einem 60° Winkel zur Oberfläche stehen.

Kennzeichnung von Werkstückflächen

Normalerweise wird das Oberflächensymbol direkt an die Werkstückkante angesetzt.

Ist das nicht möglich, dann kann die Oberflächenkennzeichnung wie in folgender Darstellung auch durch eine Maßlinie mit Pfeil erfolgen.

Die Oberfläche soll in der Ansicht dargestellt werden, in der die betreffende Fläche auch für die Bearbeitung bemaßt wird.

Um Platz zu sparen, kann auch eine Sammelangabe im Schriftfeld oder am Rande einer Zeichnungsansicht erfolgen.

Die Sammelangabe in diesem Beispiel bedeutet, dass für alle Werkstückoberflächen eine Oberflächenrauheit von Rz 16 gefordert ist.

Bei nochmals gekennzeichneten Oberflächen in der Zeichnung gilt aber die genauere Oberfläche Rz 10.

Oberflächenangabe mit Kurzzeichen

Du kannst das Oberflächensymbol vereinfacht durch ein Kurzzeichen (x) darstellen.

Das hilft, wenn du entweder eine komplizierte Oberflächenangabe hast, die oft notwendig ist oder wenn es viele verschiedene Oberflächenangaben gibt, die häufig auftreten.

Wie funktioniert das mit dem Kurzzeichen? Ganz einfach:

Die Erklärung des Kurzzeichens machst du dann über dem Schriftfeld. Üblicherweise werden die Kurzzeichen x, y und z verwendet.

Oberflächenangabe mit Rillenrichtung – Beispiel

Das Symbol zeigt, das Fertigteil eine geschliffene Oberfläche mit der Oberflächenrauheit Rz2 braucht. Weiterhin kennzeichnet das Zeichen “M” die Rillenrichtung. M bedeutet, dass die Rillen in viele Richtungen gehen sollen (M=Mehrfache Rillenrichtung).

Das könnte zum Beispiel für eine Fläche sinnvoll sein, an welcher sich ein Schmierfilm festhalten soll.

Für die Rillenrichtung nach DIN ISO 1302 sind noch folgende Symbole üblich:

• M Mehrfache Rillenrichtung
• C Konzentrische Rillenrichtung (wie z.B. beim Drehen)
• R Radiale Rillenrichtung
• X Gekreuzte Rillenrichtung
• ⊥ Senkrechte Rillenrichtung
• P Nichtrillig
• = parallel zur Projektionsebene

Oberflächenrauheit Prüfen und Vorgeben

Die Prüfung der Oberflächenrauheit ist eine Wissenschaft für sich. Jedoch sollte jeder Techniker die Rauheitskennzahlen für die Angabe in der Zeichnung kennen:

Zu unterscheiden ist die gemittelte Rautiefe Rz und der Mittenrauwert Ra.

Für die Messung der Oberflächenrauheit wird häufig das Tastschnittverfahren (vgl. DIN EN ISO 4288) verwendet.

Dabei wird ein Taster mit einer Tastspitze aus Diamant mit konstanter Geschwindigkeit über die Oberfläche des Werkstücks verfahren. Gleichzeitig werden die vertikalen Ausschläge des Tasters gemessen.

Ein weiterführendes PDF der Uni Stuttgart für vertiefende Informationen zur Rauheitsmessung gibt es unter folgendem Link.

Unterschied Rautiefe Rz und Mittenrauwert Ra

1) Bestimmung der gemittelten Rautiefe Rz

Für die Bestimmung von Rz werden wird das niedrigste “Tal” und der höchste “Berg” an einer Messtrecke lm aufgenommen.

Die Höhendifferenz (das Delta) zwischen Berg und Tal entspricht der Kennzahl Rz1 bis Rz5. Aus mehreren Einzelmesstrecken Rzi wird dann der arithmetische Mittelwert genommen.

Der Mittelwert entspricht der gemittelten Rautiefe Rz.

Üblicherweise erfolgt dabei die Mittelung über 5 Einzelmesssstrecken. Die gemittelte Rautiefe Rz wird immer in µm angegeben.

2) Bestimmung des Mittenrauwerts Ra

Für die Bestimmung von Ra wird entlang einer Messstrecke lm das arithmetische Mittel aller “Höhenausschläge” genommen. Mathematisch gesehen wird beim arithmetischen Mittenrauwert Ra das Integral der Rauheiten über die Messstrecke ermittelt und durch die Länge der Messstrecke dividiert.

Vereinfacht gesagt mitteln sich ein sehr hoher Berg und ein sehr tiefes Tal beim Mittenrauwert Ra wieder aus. Das bedeutet, Ra ist unempfindlicher gegenüber Ausreißern in der Messung.

Im Vergleich zu Rz ist Ra somit ein ewas gefilterter Kennwert um eine Oberflächenrauheit anzugeben.

Umrechnung von Rz in Ra

Da die Kennzahlen Rz und Ra unterschiedlich ermittelt werden, ist eine direkte Umrechnung nicht möglich. Allerdings kann man bei Kenntnis des Fertigungsverfahrens aufgrund von Erfahrungswerten korrespondierende Werte ermitteln.

Stark vereinfacht kann man auch überschlägig wie folgt rechnen: Rz = 7 * Ra.

Oberflächen-Vergleichsmuster

Für die Praxis gibt es auch so genannte Oberflächen-Vergleichsmuster. Im Prinzip handelt es sich um kleine Täfelchen, bei denen definiert eine Oberflächenrauheit vorliegt.

Mit Hilfe der Vergleichsmuster kannst du einen Sicht- und Tastvergleich zwischen einem Werkstück und dem Vergleichsmuster durchführen.

Beispiele für Rz und Ra in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens

In folgendem Bild siehst du die Oberflächenrauheit Rz in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens.

Die Grafik zeigt unterschiedliche Abstufungen von Rauheitswerten. Ganz links befindet sich die gröbste Rauheit. Je weiter du nach rechts gehst, desto feiner wird die Oberflächenbeschaffenheit.

Durch Feinstbearbeitungen wie Schleifen, Honen oder Läppen lassen sich Oberflächenrauheiten kleiner als Rz 2 erreichen. Durch normale spanende Fertigungsverfahren erreichst du in der Regel Oberflächen bis Rz 6,3 oder bei guten Maschinen auch bis Rz 2.

Fazit: Oberflächenangaben sind wichtig und helfen bei der eindeutigen Kommunikation in der technischen Zeichnung.

Und welche Erfahrungen hast du mit Oberflächen gemacht? Welche Methoden wendest du an um eine sehr gute Oberfläche zu erhalten?