Oberflächenrauheit & Oberflächenangaben – Zeichnung

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Diesen Artikel habe ich für dich zum Thema „Technisches Zeichnen“ erstellt. Immer wenn du eine technische Zeichnung selber erstellst, solltest du in der Zeichnung Angaben zu Oberflächenrauheit und Oberflächenbeschaffenheit deines Bauteils machen. Die Oberflächenangaben dienen dazu, deinem Lieferanten mitzuteilen, welche Oberflächenrauheit und welche Bearbeitungsverfahren zulässig sind. Weiterhin können Details wie die Rillenart und Rillenrichtung kommuniziert werden.

Die Norm DIN EN ISO 1302 gibt vor, wie die Oberflächenbeschaffenheit eines Bauteils in der technischen Zeichnung richtig angegeben wird. Jeder Konstrukteur und technischer Zeichner ist angehalten, Zeichnungsangaben nur Normgemäß durchzuführen.

Oberflächensymbole – Grundlagen

Allgemeines Symbol für Oberflächenrauheit
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

Oberflächenrauheit Grundsymbol 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.
materialabtragende bearbeitung Durch einen zusätzlichen Querstrich wird eine materialabtragende (spanende) bearbeitete Oberfläche gekennzeichnet.
Oberfläche ohne materialabtrennende Bearbeitung 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.
Oberflächenangabe mit zusätzlichen Anforderungen Für zusätzliche Oberflächenangaben wird am längeren Schenkel des Grundsymbols eine zusätzliche Linie hinzugefügt.
gleiche Oberflächenrauheit für das gesamte Teil 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

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

Kennzeichnung von Werkstückflächen

Üblicherweise wird das Oberflächensymbol direkt an die Werkstückkante angesetzt. Sollte das nicht möglich sein, so kann die Oberflächenkennzeichnung wie in folgender Darstellung auch durch eine Maßlinie mit Pfeil erfolgen. Gibt es mehrere Zeichnungsansichten so soll die Oberfläche in jener Ansicht angetragen werden, in welcher die betreffende Fläche auch bemaßt wird.

Zeichnung mit Oberflächenangabe

Damit nicht sämtliche Oberflächen angegeben werden müssen, kann auch eine Sammelangabe im Schriftfeld 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.Oberflächenrauheit - Sammelangabe über Schriftkopf

Oberflächenangabe mit Kurzzeichen

Hast du eine komplizierte Oberflächenangabe die häufig verwendet wird, oder gibt es viele verschiedene Oberflächenangaben die häufig auftreten, dann kannst du das Oberflächensymbol vereinfacht durch ein Kurzzeichen (x) darstellen. Die Erklärung des Kurzzeichens machst du dann über dem Schriftfeld. Üblicherweise werden die Kurzzeichen W, X und Y verwendet.

vereinfachte Eintragung von Oberflächenangaben

 

Oberflächenangabe mit Rillenrichtung – Beispiel

Folgendes Symbol zeigt, dass am Fertigteil eine geschliffene Oberfläche mit der Oberflächenrauheit Rz  2 gefordert ist. Weiterhin wird die Rillenrichtung durch das Zeichen M gekennzeichnet was aussagt, 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.
Beispiel einer Oberflächenangabe

werkstueckoberflaeche

Beispiel für konzentrische Rillenrichtung

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. Die wichtigen Rauheitskennzahlen für die Angabe in der Zeichnung sollte aber jeder Techniker 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. Hierbei 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.

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.

Rz Formel

Bestimmung der Rautiefe Rz

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.

Formel Ra

Bestimmung des Mittenrauwerts Ra

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 können bei Kenntnis des Fertigungsverfahrens aufgrund von Erfahrungswerten korrespondierende Werte ermittelt werden.

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 aufgebracht wurde. 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.

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

Oberflächenrauheit in Abhängigkeit des FertigungsverfahrensDurch 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.

Wie du siehst sind Oberflächenangaben 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?

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