Oberflächengüte: Rechner, Umrechner und Diagramme

Rechner für Oberflächengüte

Berechnung der Oberflächengüte beim Drehen auf der Grundlage von Eckenradius und Vorschubgeschwindigkeit

FeedRate-Rechner

Berechnen Sie die Vorschubgeschwindigkeit, die die gewünschte Oberflächengüte ergibt

Formeln zur Oberflächengüte (Drehen)

Skizze zur Oberflächengüte beim Drehen

Theorie

Die Oberflächenrauheit der Drehbearbeitung hängt von der Vorschubgeschwindigkeit und dem Eckenradius der Wendeplatte ab. Eine geringere Vorschubgeschwindigkeit verbessert die Oberflächengüte, ebenso wie ein größerer Eckenradius.

Tipp – Die Vorschubgeschwindigkeit wird in der Formel quadriert und hat daher einen größeren Einfluss. Wenn Sie die Oberflächenqualität verbessern wollen, beginnen Sie mit der Reduzierung des Vorschubs

\( \large R_a = K \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)
\( \normalsize \text {(K is a constant that depends on the units used)} \)

Tipp – Diese Formel bietet die beste theoretische Oberflächengüte bei optimalen Bedingungen. Die tatsächliche Oberflächenqualität hängt von weiteren Faktoren wie Stabilität und Schneidkantenverschleiß ab.

Die Formel in metrischen Einheiten

  • Fn – Vorschubgeschwindigkeit [mm/rev]
  • r – Eckradius [mm]
  • Ra – Oberflächengüte [μ]
\( \large R_a = 46 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

Die Formel in imperialen Einheiten

  • Fn – Vorschubgeschwindigkeit [IPR]
  • r – Eckradius [Inch]
  • Ra – Oberflächengüte [μ-Zoll]
\( \large R_a = 31,675 \times \huge \frac {F_n^{2}}{r} \)

Umrechnungstabelle für Oberflächengüte

Ra [Micrometers]
Ra
[Micro Inches]
RMS CLA N (ISO)
0.025 1 1.1 1 1
0.05 2 2.2 2 2
0.1 4 4.4 4 3
0.2 8 8.8 8 4
0.4 16 17.6 16 5
0.8 32 32.5 32 6
1.6 63 64.3 63 7
3.2 125 137.5 125 8
6.3 250 275 250 9
12.5 500 550 500 10
25 1000 1100 1000 11
50 2000 2200 2000 12

Was ist Oberflächengüte?

Surface Finish
Die Oberflächengüte (manchmal auch Oberflächenrauheit genannt) ist eine numerische Darstellung der „Glätte“ einer Oberfläche. Es gibt 3 Hauptmethoden, um den Wert der Oberflächenrauhigkeit zu ermitteln:
  1. Mechanischer Scan: Die gängigste Methode ist die Abtastung der Oberfläche mit einer Nadel , die die mikroskopischen „Hügel“ und „Täler“ entlang eines linearen Abschnitts aufzeichnet. Das Messverfahren erzeugt ein Diagramm, das mit einer mathematischen Formel analysiert wird, um einen Wert für die Oberflächengüte zu erhalten.
  2. Visueller Vergleich: Ein altes traditionelles Verfahren, das heute nur noch selten angewendet wird. Dabei wird die Oberfläche visuell (mit dem menschlichen Auge) mit einer Standardpalette unterschiedlicher Oberflächenqualitäten verglichen.
  3. Visueller computergestützter Scan: Eine hochauflösende Digitalkamera, die an einen Computer angeschlossen ist, führt einen optischen Scan durch und berechnet die Oberflächengüte.

Oberflächengüte Einheiten Wörterbuch

Ra Wave
Dabei spielt es keine Rolle, welche Scanmethode verwendet wurde. Am Ende muss ein Diagramm, wie oben gezeigt, analysiert werden und eine einzige Zahl ergeben, die die Oberflächengüte darstellt. Leider gibt es mehrere verschiedene Maßeinheiten, die verwirrend sein können. Im Folgenden werden die in der Welt der Bearbeitung gebräuchlichen Einheiten für die Oberflächenrauheit erläutert

Ra – Rauhigkeit Durchschnitt

Ra ist die am häufigsten verwendete Einheit. Nach ASME B46.1 ist Ra das arithmetische Mittel der absoluten Werte der Profilhöhenabweichungen von der Mittellinie, die innerhalb der Auswertungslänge erfasst werden.

\( \Large Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)

  • Ra – Wert der Oberflächengüte in Mikrometern/Mikrozoll
  • R1, R2, …Rn – Spitzenwerte entlang der gescannten Oberfläche.
  • n- Anzahl der Spitzen entlang der gescannten Oberfläche
  • Cl – Durchschnittliche Profilhöhe
\( \normalsize Ra=\frac{(\left | (R1-Cl) \right |+ \left | (R2-Cl) \right|+ \left | (Rn-Cl) \right| )}{n} \)
  • Ra – Wert der Oberflächengüte in Mikrometern/Mikrozoll
  • R1, R2, …Rn – Spitzenwerte entlang der gescannten Oberfläche.
  • n- Anzahl der Spitzen entlang der gescannten Oberfläche
  • Cl – Durchschnittliche Profilhöhe

Rz – Mittelwert zwischen Spitze und Tal

Rz ist die am zweithäufigsten verwendete Einheit. Rz wird berechnet, indem der vertikale Abstand zwischen dem höchsten Spitze und dem tiefsten Tal innerhalb des gescannten Profils gemessen wird. Es werden die fünf höchsten Spitzen und die fünf tiefsten Täler genommen und dann der Durchschnitt dieser Entfernungen gebildet. Rz wird immer einen höheren Wert als Ra ergeben. Häufig wird der Fehler gemacht, zu fragen: „Wie konvertiert man von Ra in Rz?“. Das ist nicht möglich, da es sich um zwei unterschiedliche physikalische Eigenschaften handelt. Das ist wie die Frage, wie ich Größe in Gewicht umrechne. (Erfahren Sie hier mehr über Ra/Rz-Umwandlungen)

\( \Large Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

  • Rz – Wert der Oberflächengüte in Mikrometern/Mikrozoll
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Spitzenwerte entlang der gescannten Oberfläche.
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Täler entlang der gescannten Oberfläche.
  • n- Anzahl der Spitzen/Täler entlang der gescannten Oberfläche
\( \small Rz=\frac{[Max(Rp1)- \left | Min(Rvn) \right |] + [Max(Rpn)- \left | Min(Rvn) \right |]}{n} \)

  • Rz – Wert der Oberflächengüte in Mikrometern/Mikrozoll
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Spitzenwerte entlang der gescannten Oberfläche.
  • Rp1, Rp2, …Rpn – Täler entlang der gescannten Oberfläche.
  • n- Anzahl der Spitzen/Täler entlang der gescannten Oberfläche

N – Zahlen (N4, N5, …)

Eine weitere häufig verwendete Einheit ist die „N“-Zahl. Diese Reihe beliebiger Zahlen von 1 bis 12 (N1, N2, …N12) ist in ISO 1302 definiert. Jede Zahl entspricht einem Ra-Wert. Achten Sie darauf, dass die Skala logarithmisch ist. Daher ist der Unterschied zwischen N8 und N7 wesentlich größer als zwischen N7 und N6.

N Vgl. Ra
(Kompletter Bereich)

N Vgl. Ra
(Für die Bearbeitung relevanter Bereich)

Zusätzliche Messeinheiten für die Oberflächengüte

  • RMS – „Root Mean Square“ (quadratischer Mittelwert). Quadratischer Mittelwert der Profilhöhenabweichungen von der Mittellinie. Wie Ra, aber anstelle des absoluten Werts wird das Quadrat von Ri zur Normalisierung des Vorzeichens verwendet. Der Ertrag liegt etwa 10% über Ra. Dieses Einheit wird nur selten benutzt.
  • CLA – „Center Line Average“. Entspricht Ra in Mikrozoll und wird selten verwendet.
  • Dreiecke – Ein älteres ISO-System vor der N-Zahlen-Skala. (Kann auf sehr alten Zeichnungen erscheinen)

Oberflächengütetabellen von Machining Technology

In der folgenden Tabelle finden Sie die niedrigste Oberflächenrauheit (beste Oberflächengüte), die mit den wichtigsten Bearbeitungsverfahren erreicht werden kann.

Machining Process Ra [Micro Inches] Ra [Micrometers]
3D Printing 125 3.1
Drilling 63 1.6
Milling 32 0.8
Turning 16 0.4
Grinding 4 0.1
Lapping 2 0.1

Ra/Rz-Umrechnungen

Eine häufige Frage unter Maschinenbauern und Ingenieuren lautet: „Wie konvertiert man von Ra in Rz?“. Eine genaue Umrechnung, wie sie zwischen Kw und PS vorgenommen werden kann, ist unmöglich, da Ra und Rz zwei unterschiedliche Eigenschaften haben.

Es ist wie die Frage: „Wie rechne ich Größe in Gewicht um? Sie können nicht umgerechnet werden. Sie können jedoch eine grobe Schätzung anhand von Statistiken vornehmen. Eine Person mit einer Größe von 6 Fuß wiegt zwischen 140 und 290 Pfund (mit einer Wahrscheinlichkeit von 99 %). Wir wissen, dass er weder 100 noch 400 Pfund wiegen wird.

Die gleiche Logik wird bei der Umrechnung von Ra in Rz (oder Rz in Ra) angewandt. Auf der Grundlage von Statistiken können wir den Rz-Bereich für einen bestimmten Ra mit angemessener Wahrscheinlichkeit vorhersagen.

Verwenden Sie den unten stehenden Rechner und die Diagramme, oder lesen Sie hier eine ausführlichere Erklärung

Ra / Rz Umrechnungsrechner

Ra / Rz Umrechnungstabellen

Ra zu Rz Metrisch

Ra [µm] Rz Range [µm]
0.1 0.4 - 2.5
0.2 0.8 - 4
0.5 2 - 9
1 4 - 14
1.5 6 - 20
2 7 - 25
3 11 - 33
5 17 - 49
10 34 - 84
15 50 - 115
20 65 - 140

Ra zu Rz Zoll

Ra [µ Inch] Rz Range [µ Inch]
4 16 - 100
8 32 - 160
20 80 - 360
40 160 - 560
60 240 - 800
80 280 - 1000
120 440 - 1320
200 680 - 1960
400 1360 - 3360
600 2000 - 4600
800 2600 - 5600

Rz zu Ra Metrisch

Rz [µm] Ra Range [µm]
1 0.03 - 0.2
5 0.3 - 1.3
10 0.6 - 3
20 1.5 - 6
50 5 - 15
100 13 - 32
150 21 - 49

Rz zu Ra Zoll

Rz [µ Inch] Ra Range [µ Inch]
40 1 - 8
200 12 - 52
400 24 - 120
800 60 - 240
2000 200 - 600
4000 520 - 1280
6000 840 - 1960
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