Grundlagen der Oberflächenmesstechnik und Rauheit

Funktionsbereiche von Oberflächen

Die Einteilung der Oberflächen erfolgt nach ihrer Funktion:

• Funktionsbereiche: Flächen, die unmittelbar für das Funktionieren der Maschine relevant sind (z. B. Kontaktflächen oder Gleitflächen).
• Stützflächen: Die zugrunde liegenden oder tragenden Flächen.
• Freie Oberflächen: Flächen ohne spezielle mechanische Funktion.

Arten von Mängeln

• Makrogeometrische Mängel: Form- und Positionsabweichungen (z. B. Planheit) sowie Welligkeit (periodisch, > 1 mm).
• Mikrogeometrische Mängel: Rauheit, Rillen und Riefen (zufällig, < 1 mm).

Begriffsdefinitionen

• Theoretische Fläche: Die in den Zeichnungen entworfene Fläche.
• Reale Fläche: Zustand vor dem Bearbeitungsprozess.
• Nutzfläche: Zustand nach der Bearbeitung.
• Geometrisches Profil: Design in der Ebene.
• Reales Profil: Das Profil am Werkstück.
• Ist-Profil: Profil nach der Bearbeitung.

Profilparameter

• Zp (Profilspitzenhöhe): Höhe des Kamms zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schnittpunkten mit der x-Achse.
• Zv (Profiltaltiefe): Tiefe des Tals.
• Zt (Profilhöhe): Gesamthöhe eines Profilabschnitts (Zt = Zp + Zv).

Bewertungslängen und Rauheitskenngrößen

Die Bezugslänge (L) ist die Länge des Profils zur Beurteilung der geometrischen Rauheit. Die Messstrecke (lm) ist die Länge, die zur Qualitätsbestimmung der Oberfläche herangezogen wird.

• Rp: Höhe des Grates auf der Bezugslänge.
• Rm: Tiefe des Tals auf der Bezugslänge.
• Ry: Summe aus beiden Werten.
• Ra: Arithmetischer Mittelwert der Abstände der absoluten Werte des Rauheitsprofils zur Mittellinie.
• Rz: Mittelwert der Abstände zwischen den 5 höchsten Gipfeln und den 5 tiefsten Tälern (z1 + z2 + z3 + z4 + z5 / 5).
• Rmax: Maximaler Rauheitswert innerhalb der Messstrecke.
• Rt: Höhenunterschied zwischen dem höchsten Gipfel und dem tiefsten Tal über die gesamte Messstrecke.
• Rp (gemittelt): Summe der höchsten Gipfel jeder Bezugslänge, geteilt durch die Anzahl der Bezugslängen.
• Pi: Höchster Gipfel in der gesamten Messstrecke.

Traganteil und Auflagefläche

• Tragfläche: Die Fläche, die nach dem Entfernen der Unregelmäßigkeiten verbleibt.
• Auflagefläche: Verhältnis zwischen Tragfläche und einer glatten 100%-Fläche.

Komponenten der Rauheitsmessung

• Vorschubeinheit: Bewegt die Sonde mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie über die zu messende Oberfläche.
• Induktiver Sensor: Wandelt vertikale Bewegungen in Spannungssignale um.
• Piezoelektrischer Sensor: Ähnliche Funktion wie induktive Sensoren, jedoch mit anderem Mechanismus.
• Optischer Sensor: Nutzt Lichtreflexion zur Erfassung der Oberflächenstruktur.
• Tastspitze: Definiert durch einen spezifischen Konuswinkel.
• Taster: Überträgt die vertikalen Schwingungen als Signal.
• Verstärker: Verstärkt das Messsignal.
• Analog-Digital-Wandler: Wandelt analoge Signale in digitale Daten um.
• Profilschreiber: Hält den Kontakt zum Profil, um die Sonde präzise zu führen.