Rauheitsumrechner Ra – Rz – N

Weil sie Verschiedenes an derselben Fläche messen und ihr Abstand von der Form des Profils entschieden wird, nicht von der Arithmetik. Man nehme ein streng periodisches Profil — eine Sinuslinie, der eine gedrehte Fläche bei feinem Vorschub nahekommt. Ihr Rz ergibt exakt das π-Fache ihres Ra, also rund 3,14. Nun ein zufälliges Profil mit normalverteilten Höhen, wie es das Schleifen hinterlässt: dessen Rz liegt etwa beim Siebenfachen des Ra. Dieselben zwei Kenngrößen, mehr als das doppelte Verhältnis.

Wirkliche Oberflächen liegen zwischen diesen beiden Formen. Deshalb nennt die Praxis einen Bereich von vier bis sieben, solange nichts Näheres bekannt ist, und deshalb fragt dieser Umrechner nach dem Verfahren, bevor er überhaupt schätzt. Das Verfahren zu nennen macht die Antwort nicht exakt — es verengt den Bereich.

Auch die Richtung ist nicht gleichgültig. Von Ra nach Rz ist wenigstens das Ra ein Messwert. Umgekehrt teilt man durch eine unsichere Zahl, und der Umrechner kennzeichnet deshalb schon das Ra selbst als Schätzung und alles darunter mit.

Für die Zeichnung folgt daraus etwas Einfaches: Wenn Mittelwert und Extremwert beide zählen, gehören beide hinein. Eine Fläche, die einen Ra-Grenzwert einhält, kann noch immer ein Tal tragen, das tief genug ist, um an einer Dichtung vorbeizulecken oder einen Riss zu starten — das fängt nur ein Rz- oder Rt-Grenzwert ab.

Die Rauheitsklassen N1 bis N12 stammen aus ISO 1302 und sind eine Kurzschrift für zwölf Ra-Werte, von der feinsten Politur bei N1 bis zur groben Schnittfläche bei N12. Jede Klasse ist annähernd das Doppelte der darunterliegenden — genau das erlaubt es, sie auf einer logarithmischen Skala als gleichmäßige Leiter zu zeichnen.

Eine Klassennummer ist eine Obergrenze, kein Zielwert. Eine Fläche knapp unter dem N7-Wert ist eine N7-Fläche; ein Hauch darüber, und sie ist N8. Deshalb rundet dieser Umrechner einen Messwert auch nie in eine feinere Klasse hinein, als er verdient hat.

Die heutige Praxis schreibt den Ra-Wert an das Zeichen statt der Klassennummer, weil der Wert dasselbe ohne Nachschlagen sagt und Kenngröße und Regel mitführen kann. Die Klassen halten sich auf älteren Zeichnungen, in Guss- und Schmiedevorschriften und im Gespräch — Grund genug für einen Umrechner, sie zu behalten.

Das Zeichen selbst ist ein Haken mit einem langen Schenkel, der die Fläche berührt, für die er gilt. Allein bedeutet er: Diese Fläche hat eine Rauheitsforderung, das Verfahren bleibt offen. Ein waagerechter Strich darüber bedeutet, dass Material abgetragen werden muss, die Fläche also zu bearbeiten ist. Ein Kreis im Winkel bedeutet, dass Material nicht abgetragen werden darf: Die Fläche bleibt, wie sie gegossen, gespritzt, geschmiedet oder gezogen wurde.

Die Leiter oben von unten nach oben gelesen ergibt die vertraute Reihenfolge. Brennschneiden und Sägen hinterlassen die gröbsten Flächen darauf; Schruppdrehen und -fräsen liegen eine Stufe feiner; Schlichtdrehen und -fräsen reichen bis in die Mitte der Skala. Darunter übernimmt das Schleifen, unter dem Schleifen das Honen, und Läppen und Diamantpolieren halten das feine Ende für sich.

Das Funkenerodieren überstreicht einen ungewöhnlich breiten Bereich, weil seine Rauheit von der Entladeenergie bestimmt wird und nicht von einem Werkzeug: dieselbe Maschine erzeugt je nach Einstellung eine grobe und eine feine Struktur. Das Drahterodieren läuft aus demselben Grund feiner als das Senkerodieren, mit kleinerer Entladung.

Diese Bereiche sind eine allgemeine technische Referenz dafür, wozu die Verfahren fähig sind — an üblichen Werkstoffen, auf Anlagen in vernünftigem Zustand. Sie sagen nichts darüber, was eine bestimmte Maschine, ein bestimmter Stahl oder ein bestimmter Lieferant an einem bestimmten Teil hält; das gehört in das Angebot und den Prüfplan, nicht auf eine Leiter.

Zwei Dinge zeigen die Bereiche nicht. Das feine Ende eines Bereichs kostet überproportional mehr als seine Mitte, und die erreichbare Oberfläche hängt ebenso am Werkstoff wie am Verfahren: Ein sauberer gehärteter Werkzeugstahl lässt sich auf ein Niveau polieren, das ein weicher oder einschlussreicher nie erreicht.

Beide geben eine Formoberfläche darüber an, wie sie entstanden ist, und nicht nur über eine Zahl. SPI, das zwölfstufige System des amerikanischen Kunststoffverbands, ordnet seine Stufen vier Familien zu: Diamantpolieren, Schleifpapier, Schleifstein und Trockenstrahlen. VDI 3400 ist das europäische System für funkenerodierte Flächen, nummeriert von 0 bis 45 in Dreierschritten.

Die SPI-Familien überlappen auf der Rauheitsskala mit Absicht. A-3 und B-1 decken dasselbe Ra ab, ebenso B-3 und C-1 — dieselbe Rauheit, einmal durch Polieren und einmal durch Papier erreicht, oder durch Papier und Stein. Austauschbar sind sie nicht: Die polierte Fläche ist glänzend und ohne Vorzugsrichtung, die geschliffene trägt eine schwache Richtung, und das Formteil zeigt den Unterschied auf den ersten Blick.

VDI 3400 ist eine Reihe und keine Liste. Sein Ra verdoppelt sich alle sechs Referenznummern, was eine Struktur berechenbar eine Stufe gröber oder feiner machen lässt — einer der Gründe, warum Erodier- und Strukturbetriebe darin arbeiten statt in Rauheitswerten.

Weil beide Systeme über Ra indiziert sind, lässt sich jeder hier eingegebene Wert an beiden ablesen, und der Umrechner zeigt beide. Was er nicht tut, ist eine SPI-Stufe in eine VDI-Nummer zu übersetzen: Das sind nicht dieselben Flächenarten, auch dort nicht, wo ihre Ra-Werte zusammenfallen.

Drei Dinge zugleich: wie das Teil aussieht, wie leicht es aus der Form kommt und wie es sich danach verhält.

Das Aussehen ist das Offensichtliche. Eine polierte Kavität gibt Glanz, eine gesteinte Matt, eine gestrahlte Struktur. Je feiner die Politur, desto ehrlicher meldet die Fläche alles, was darunter liegt — eine Spiegelfläche zeigt Bindenähte, Einfallstellen und Stahlfehler, die eine matte Fläche verborgen hätte.

Die Entformung überrascht die meisten. Eine spiegelpolierte Wand ist nicht die am leichtesten entformende; bei weichem oder klebrigem Material kann sie die schwierigste sein, weil der Kontakt nahezu vollflächig ist und keine Luft dahinterkommt. Eine fein gestrahlte Struktur entformt aus genau diesem Grund oft leichter. Was immer hilft, ist, die Fläche in Entformungsrichtung zu bearbeiten: eine Bearbeitungsspur quer zur Auswerferrichtung ist eine mechanische Sperre.

Struktur wirkt außerdem auf die Entformungsschräge. Eine tiefe Struktur an einer Seitenwand braucht mehr Schräge als eine glatte, sonst schleift das Teil beim Auswerfen und schabt die Struktur von der Wand mit ab. Strukturanbieter veröffentlichen zu jeder Strukturtiefe eine empfohlene Schräge, und die liest man besser, bevor die Wandwinkel festgezurrt sind.

Die Kenngröße nennen, nicht nur eine Zahl. Ra 0,8 ist eine Angabe; 0,8 neben einem Haken ist eine Einladung zum Streit darüber, welche Kenngröße gemeint war. Wenn neben dem Mittelwert auch der Extremwert zählt, kommt eine zweite Forderung dazu — ein Rz-Grenzwert unter dem Ra-Grenzwert.

Sagen, wo sie gilt. Eine allgemeine Rauheitsforderung vererbt sich auf das ganze Teil, solange sie nicht an einer bestimmten Fläche steht, und ein Formeinsatz will fast nie überall dasselbe: Formfläche, Trennfläche und Plattenrückseite haben nichts miteinander gemein.

Für eine Formfläche gehört das Oberflächensystem dazu, nicht nur die Rauheit. Eine SPI-Stufe oder eine VDI-Referenznummer sagt dem Formenbau, wie er dorthin kommt — ein Ra-Wert allein tut das nicht. Wo das Aussehen der Punkt ist, schlägt ein körperliches Musterplättchen jede Zahl: Zwei Betriebe können dasselbe Ra treffen und zwei Flächen abliefern, die nicht zusammenpassen.

Und ins Schriftfeld gehört, nach welcher Ausgabe die Zeichnung arbeitet. Das Zeichen hat mehrere Ausgaben der Normen dahinter überlebt, und die Vorgaberegel hinter einem allein stehenden Wert war nicht immer dieselbe.