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MAHR GMBH - AUSGABE 1/09/99

PerthometerOberflächen-Kenngrößen

Neue NormenDIN EN ISO / ASME


Inhalt

AllgemeinesGeometrische ProduktspezifikationDefinitionenProfilfilterPt ProfiltiefeWahl der GrenzwellenlängeWt WellentiefeRa, Rq MittenrauhwerteRz, Rmax RauhtiefeRsk, Rku

Rp Glättungstiefe, Rv

R3z GrundrauhtiefeRmr, tp MaterialanteilRk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2

Rsm, R∆∆∆∆∆q

RPc Spitzenzahl


Wirkliche Oberfläche (Werkstückoberfläche) trennt einenKörper von seiner Umgebung. (DIN EN ISO 4287)

Tastschnittverfahren ist eine meßtechnische Methode zurzweidimensionalen Erfassung einer Oberfläche: Eine Vor-schubeinrichtung bewegt ein Tastsystem mit konstanter Ge-schwindigkeit horizontal über die Oberfläche. (DIN EN ISO3274)

Ertastetes Profil ist das nach dem Tastschnittverfahren er-faßte Hüllprofil der wirklichen Oberfläche. Es enthält als wich-tigste Gestaltabweichungen: Formabweichungen, Welligkeitund Rauheit. (DIN EN ISO 3274, DIN 4760)

Kenngrößen werden, falls nicht anders angegeben, an einerEinzelmeßstrecke definiert. Ergebnisse werden als Mittel-werte aus mehreren Einzelmeßstrecken berechnet. FürRauheitskenngrößen sind fünf Einzelmeßstrecken Standard.Bei Kennkurven und zugehörigen Kennwerten (z.B. Material-anteil) werden die Meßdaten der Gesamtmeßstrecke zugrun-de gelegt. (DIN EN ISO 4288)

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Geometrische Produktspezifikation (GPS) umfaßt kon-zeptionell verschiedene Arten von Normen, die geometri-sche Eigenschaften eines Produktes in Konstruktion, Ferti-gung, Prüfung, Qualitätssicherung usw. beschreiben.

Im GPS-Matrix-Modell werden in den Zeilen Normenkettenfür die verschiedenen Merkmale wie z.B. Maß, Abstand, Form-merkmale, Rauheit, Welligkeit usw. gebildet.Die Spalten (= Kettenglieder) sind:1. Zeichnungsangaben (DIN EN ISO 1302)2. Theoretische Definitionen (DIN EN ISO 4287, 11562,

12085 und 13565)3. Definition der Kenngrößen (DIN EN ISO 4288, 11562,

12085 und 13565)4. Ermittlung der Abweichungen (DIN EN ISO 4288

und 12085)5. Anforderungen an die Meßeinrichtungen (DIN EN

ISO 3274, 11562)6. Kalibrieranforderungen (DIN EN ISO 5436, 12179)

Für OberflächenOberflächenOberflächenOberflächenOberflächen-----KenngrößenKenngrößenKenngrößenKenngrößenKenngrößen sind die wichtigstenNormen in () angegeben.

Geometrische Produktspezifikation(GPS)ISO/TR 14638, DIN V 32950

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Taststrecke lt ist die Strecke, die das Tastsystem zur Erfas-sung des ertasteten Profils insgesamt zurücklegt. Sie ist dieSumme aus Vorlaufstrecke, Gesamtmeßstrecke ln und Nach-laufstrecke.

Grenzwellenlänge λλλλλc eines Profilfilters legt fest, welche Wel-lenlängen der Rauheit und welche der Welligkeit zugeord-net werden.

Einzelmeßstrecke lr für die Rauheit ist ein Teil der Taststreckelt mit der Länge der Grenzwellenlänge λc.Die Einzelmeßstrecke lp bzw. lw für das P-Profil bzw. W-Profilist gleich der Meßstrecke und ist die Bezugsstrecke für dieAuswertung.

(Gesamt-)Meßstrecke ln ist derjenige Teil der Taststrecke,der ausgewertet wird. Sie umfaßt im Standardfall fürRauheitsauswertung fünf aneinandergereihte Einzel-meßstrecken lr .

Vorlaufstrecke dient zum Einschwingen der Filter.

Nachlaufstrecke dient zum Ausschwingen der Filter.

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Profilfilter

DIN EN ISO 11562, ASME B46.1Profilfilter trennen ein Profil in langwellige und kurzwelligeAnteile. Das λc-Profilfilter definiert den Übergang von derRauheit zur Welligkeit.Mittellinie entsteht bei einem phasenkorrekten Filter, indemfür jede Stelle des Profils ein gewichteter Mittelwert gebil-det wird.Gewichtsfunktion gibt für jede Profilstelle an, mit welchemBewertungsfaktor die benachbarten Profilpunkte in dieMittelwertbildung eingehen (Gaußsche Glockenkurve).R-Profil (Rauheitsprofil) ist die Abweichung des Primär-profils von der Mittellinie des λc-Profilfilters. Bei der Darstel-lung des Rauheitsprofils ist die Mittellinie die Nullinie.

Mittellinie

ertastetes Profil

Gewichtsfunktion

lr

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Pt Profiltiefe

DIN EN ISO 4287

Pt

P-Profil

Bezugsstrecke

Profiltiefe Pt (= Gesamthöhe des P-Profils) ist die Summeaus der Höhe der größten Profilspitze und der Tiefe des größ-ten Profiltals des P-Profils innerhalb der Meßstrecke.Die Länge der Bezugsstrecke ist anzugeben.

P-Profil (Primärprofil) entsteht aus dem ertasteten Profil• durch Beseitigung der Nennform nach der Methode der

kleinsten Summe der Abweichungsquadrate auf der Linieder vorgegebenen Form, z.B. einer Regressionsgeraden und

• durch Abtrennung sehr kurzer Wellenlängen, die nicht indie Auswertung einbezogen werden, mit dem λs-Profilfilter.Durch die kurzwellige Grenzwellenlänge λs wird die Ver-gleichbarkeit wesentlich verbessert. (DIN EN ISO 3274)

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> 0,013 bis0,04

> 0,04 bis0,13

> 0,13 bis0,4

> 0,4 bis 1,3

> 1,3 bis 4

Wahl der GrenzwellenlängeDIN EN ISO 4288, ASME B46.1

AperiodischeProfile

Grenz-wellen-länge(Cutoff)

Einzel-/Gesamt-meß-strecke

PeriodischeProfile

RillenbreiteRSm (mm)

Rz(µm)

Ra(µm)

λλλλλc(mm)

lr / ln(mm)

bis 0,1

> 0,1 bis0,5

> 0,5 bis10

> 10 bis50

> 50 bis200

bis 0,02

> 0,02bis 0,1

> 0,1 bis2

> 2 bis10

> 10 bis80

0,08

0,25

0,8

2,5

8

0,08 /0,4

0,25 /1,25

0,8 /4

2,5 /12,5

8 / 40

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Wt Wellentiefe

DIN EN ISO 4287, ASME B46.1

W-Profil

ln

Wt

Wellentiefe Wt (= Gesamthöhe des W-Profils) ist die Sum-me aus der Höhe der größten Profilspitze und der Tiefe desgrößten Profiltals des W-Profils innerhalb der Meßstrecke.

Die Länge der Meßstrecke ln (= Bezugsstrecke) ist anzuge-ben.

W-Profil (Welligkeitsprofil) ist die mittlere Linie, die durchdas λc-Profilfilter aus dem P-Profil erzeugt wird. Darin sinddie langwelligen Anteile, die der Form zuzuordnen sind, nichtenthalten.

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Ra, Rq Mittenrauhwerte

DIN EN ISO 4287, ASME B46.1Mittenrauhwert Ra ist der arithmetische Mittelwert der Be-träge aller Profilwerte des Rauheitsprofils.

Rl

Z x dxa

l

= ∫1

0

( )

Mittenrauhwert Rq ist der quadratische Mittelwert allerProfilwerte des Rauheitsprofils.

( )Rl

Z x dxq

l

= ∫1

0

2

Z(x) = Profilwerte des Rauheitsprofils.

Für Ra werden auch die Bezeichnungen AA und CLA verwendet, für Rq dieBezeichnung RMS.

RqZ Ra

X

Mittellinie


lnl r

(=Rmax ) Rz5Rz4Rz3Rz2Rz1

Einzelrauhtiefe Rzi ist die Summe aus der Höhe der größtenProfilspitze und der Tiefe des größten Profiltals des Rauheits-profils innerhalb einer Einzelmeßstrecke.Rauhtiefe Rz ist der arithmetische Mittelwert der Einzelrauh-tiefen Rzi aufeinanderfolgender Einzelmeßstrecken:

Die Rz -Definition entspricht der Definition in DIN 4768:1990. Die früher inISO 4287:1984 enthaltene Zehnpunkthöhe Rz ist gestrichen worden, eben-so das Kurzzeichen Ry.Maximale Rauhtiefe Rmax ist die größte Einzelrauhtiefe in-nerhalb der Gesamtmeßstrecke. (vgl. DIN EN ISO 4288; Rmax ent-spricht Rz1max)

Rz, Rmax Rauhtiefe


1nRz = (Rz1 + Rz2 + ... + Rzn)

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Rsk, Rku

DIN EN ISO 4287, ASME B46.1Schiefe Rsk (Skewness) ist ein Maß für die Unsymmetrie derAmplitudendichtekurve. Eine negative Schiefe kennzeichneteine Oberfläche mit gutem Tragverhalten.

( )RR l

Z x dxskq

l

= ∫1 1

30

3

Steilheit Rku (Kurtosis) ist ein Maß für die Steilheit derAmplitudendichtekurve. Bei normalverteilten Profilwerten istRku = 3.

( )RR l

Z x dxkuq

l

= ∫1 1

40

4

Die Kenngrößen Schiefe und Steilheit werden stark von ein-zelnen Spitzen und Tälern beeinflußt, wodurch ihre prakti-sche Bedeutung reduziert wird.

Rsk < 0

Rsk = 0

Rsk > 0

Rku < 3

Rku = 3

Rku > 3


Rp Glättungstiefe, Rv


R

R

R

p

zi

v

lr

Rp ist die Höhe der größten Profilspitze des Rauheitsprofilsinnerhalb einer Einzelmeßstrecke.

Nach älterer Definition wird für den Mittelwert Rp aus meh-reren Einzelmeßstrecken auch die Bezeichnung Rpm verwen-det.

Rv ist die Tiefe des größten Profiltals des R-Profils innerhalbeiner Einzelmeßstrecke. Für Rv wurde auch das KurzzeichenRm verwendet.

Die Summe Rp + Rv ist die Einzelrauhtiefe Rzi.

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R3z Grundrauhtiefe

Nach Werknorm DB N 31007 (1983)

ln

lr

R3z1 R3z2 R3z3 R3z4 R3z5

Einzelrauhtiefe R3zi ist der senkrechte Abstand der dritt-höchsten Profilspitze vom drittiefsten Profiltal des Rauheits-profils innerhalb einer Einzelmeßstrecke.Grundrauhtiefe R3z ist der Mittelwert aus den Einzelrauh-tiefen R3zi fünf aufeinanderfolgender Einzelmeßstrecken lr.

R3z = (R3z1+ R3z2 + R3z3 + R3z4 + R3z5)

Profilspitze und Profiltal müssen sowohl eine vertikale alsauch eine horizontale Mindestgröße überschreiten.

15

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ln0 20 40 60 80 100 %

Abbott-Kurve

...Ln

Cref

Schnittlinie

mr R

Materialanteil

Bezugslinie cL1 L2

(c)

Rmr, tp Materialanteil

DIN EN ISO 4287, ASME B46.1Materialanteil Rmr (früher Traganteil tp) ist das in Prozentangegebene Verhältnis von materialerfüllter Länge zurGesamtmeßstrecke ln im Schnittniveau c.

Rmr = (L1 + L2 + ... + Ln) 100 [%]

Schnittniveau c ist der Abstand der ausgewerteten Schnitt-linie zur gewählten Bezugslinie cref.

Materialanteilkurve (Abbott-Kurve) gibt den Materialan-teil Rmr in Abhängigkeit vom Schnittniveau c an.

Die Materialanteilauswertung kann auch am P- oderW-Profil erfolgen (Pmr bzw. Wmr).

1ln

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ln

R

R

R

pk

k

vk

0 20 40 60 80 100 %

Abbott-Kurve

Ausgleichsgerade

Mr1 Mr2

Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2

DIN EN ISO 13565-1 und -2Ein Sonderfilterverfahren mit Riefenunterdrückung ergibt dasRauheitsprofil nach 13565-1. Eine spezielle Ausgleichsgeradean der Abbott-Kurve teilt diese in drei Bereiche, aus denendie Kenngrößen nach 13565-2 ermittelt werden:

Kernrauhtiefe Rk ist die Tiefe des Rauheitskernprofils.

Reduzierte Spitzenhöhe Rpk ist die gemittelte Höhe der ausdem Kernbereich herausragenden Spitzen.

Reduzierte Riefentiefe Rvk ist die gemittelte Tiefe der ausdem Kernbereich herausragenden Riefen.

Mr1 und Mr2 bezeichnen den kleinsten und den größtenMaterialanteil des Rauheitskernprofils.

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l

Sm1Z Sm2 Smn

n

Rsm, R∆∆∆∆∆q


Rn

Ssmi

n

mi==∑1

1

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Mittlere Rillenbreite Rsm ist der arithmetische Mittelwertder Breiten der Profilelemente des Rauheitsprofils.

Ein Profilelement ist eine Profiler-hebung mit einer benachbartenVertiefung. Eine ältere Bezeichnung der

Kenngröße Rsm ist Ar.

Mittlere Profilsteigung R∆∆∆∆∆q ist der quadratische Mittelwertder lokalen Profilsteigungen des Rauheitsprofils.

( )Rl

dzdx

dxq

l

∆ = ∫1 2

0

Die lokalen Profilsteigungen werden über eine Glättungs-funktion berechnet, um den Einfluß von Rauschen zu redu-zieren.


RPc Spitzenzahl

prEN 10049, ASME B46.1

RPc

HSC

2c

**

**

**

*** *

1c

Spitzenzahl RPc ist die Anzahl Profilelemente (s. Rsm) procm, die das eingestellte obere Schnittniveau c1 überschrei-ten und nachfolgend das untere c2 unterschreiten.

Neben der Spitzenzahl RPc wird gelegentlich die KenngrößeHSC (High spot count) verwendet:

HSC ist die Anzahl Profilspitzen pro cm, die das eingestellteSchnittniveau c1 überschreiten.

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Änderungen an unseren Erzeug-nissen, besonders aufgrundtechnischer Verbesserungen undWeiterentwicklungen, müssen wiruns vorbehalten.Alle Abbildungen undZahlenangaben usw. sind daherohne Gewähr.

Wiedergegeben mit Erlaubnis desDIN Deutsches Institut für Normunge. V. Maßgebend für das Anwendender Norm ist deren Fassung mit demneusten Ausgabedatum, die bei derBeuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße6, 10787 Berlin, erhältlich ist.

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