Kontur oder Rauheit: zwei Messaufgaben, ein Prinzip
Konturmessung und Rauheitsmessung beantworten verschiedene Fragen. Die Kontur beschreibt die Form eines Werkstücks im Schnitt: Radien, Winkel, Abstände, Stufen, Geradheit. Die Rauheit beschreibt die Mikrotopografie der Oberfläche – die feinen Riefen und Spitzen, die Drehen, Schleifen oder Honen hinterlassen. Eine Welle kann also maßlich und in der Form einwandfrei sein und trotzdem eine zu raue Lauffläche haben, oder umgekehrt.
Beide Messungen arbeiten taktil im Tastschnittverfahren: Eine Tastspitze fährt in einer Linie über das Werkstück, das Messsystem zeichnet ihre Auslenkung auf, und die Software berechnet daraus das Profil. Der Unterschied liegt in Tastspitze, Messbereich, Filterung und Auswertung. Für die Kontur zählt ein großer vertikaler Messbereich, damit Stufen und Radien vollständig erfasst werden; für die Rauheit zählen eine feine Spitze und eine hohe Auflösung im Nanometerbereich.
Kombinierte Geräte erfassen beides in einer Aufspannung. Das spart Umrüstzeit und vermeidet, dass Bezüge zwischen zwei Aufspannungen verloren gehen.
Welche Merkmale sich im Tastschnitt prüfen lassen
Im Konturschnitt setzt die Software Hilfselemente wie Geraden, Kreise und Punkte in das gemessene Profil und berechnet daraus die Zeichnungsmaße. An einem Lagerring sind das etwa Laufbahnradius, Schulterhöhe und Abstände; an einer Welle Einstiche, Fasen, Absätze und Übergangsradien; an Gewinden und Kugelumlaufspindeln Flankenwinkel und Profilform.
- Radius und Kreismittelpunkt, etwa an Laufbahnen oder Übergängen
- Winkel und Flankenwinkel, etwa an Fasen und Gewindeprofilen
- Abstände und Stufenhöhen zwischen Absätzen, Schultern und Einstichen
- Geradheit einer Mantellinie oder Dichtfläche
- Soll-Ist-Vergleich gegen eine CAD-Kontur
- Rauheitskennwerte wie Ra, Rz und Rq auf Funktionsflächen
Aufspannen und Ausrichten
Ein Großteil der Messunsicherheit entsteht vor dem ersten Antasten. Das Werkstück muss so gespannt sein, dass es sich während der Messung nicht bewegt, und so liegen, dass die Tastspitze genau durch den Schnitt fährt, den die Zeichnung meint. Bei rotationssymmetrischen Teilen ist das die Mantellinie durch die Achse: Läuft der Schnitt seitlich daneben, erscheinen Radien und Durchmesserstufen verfälscht.
Die Spannmittel richten sich nach der Geometrie. Ringe und kurze Teile kommen in den Schraubstock, Wellen und Bolzen in ein Prisma, flache Teile in eine Spannvorrichtung. Alle sitzen auf einem Kreuztisch, mit dem das Teil quer zur Messrichtung verschoben und – je nach Ausführung – gedreht oder geneigt wird, bis der Scheitel unter der Tastspitze liegt. Die SJ-Geräte stehen dafür auf einer Granitplatte; die SJ5700 bietet zusätzlich eine automatische Werkstückpositionierung.
Bewährt hat sich ein kurzer Vorab-Scan: Zeigt das Profil einer Mantellinie eine Schräge, ist das Teil nicht parallel zur Messachse ausgerichtet. Kleine Neigungen gleicht die Software rechnerisch aus, größere korrigiert man besser mechanisch, damit der Messbereich des Tasters nicht unnötig verbraucht wird.
Taster wählen und steile Flanken messen
Die Tastspitze bestimmt, welche Konturen überhaupt erreichbar sind. Schlanke, lange Tastarme kommen in Einstiche und Bohrungen, Spitzen mit kleinem Kegelwinkel folgen engen Radien. Für tiefe Bohrungen, steile Flanken oder Hindernisse im Messweg gibt es bei der SJ-Serie Spezialtaster.
Wie steil eine Flanke sein darf, gibt der Hersteller für die SJ5718 und die SJ5700E mit 77° steigend und 88° fallend an. Steigende Flanken sind kritischer, weil die Spitze gegen die Wand gedrückt wird. Liegt eine Flanke nahe an der Grenze, hilft es, das Teil zu wenden und in Gegenrichtung zu messen oder es auf dem Kreuztisch leicht zu neigen.
Auch die Messkraft spielt mit: Bei der SJ5718 ist sie für die Konturmessung laut Datenblatt fest auf 30 mN justiert (tasterabhängig). Grundsätzlich gilt: Eine niedrige Kraft schont empfindliche Oberflächen, eine höhere hält den Kontakt an steilen Flanken. Stößt der Taster an, stoppt der Kollisionsschutz den Scan.
Rauheit messen: Taster, Filter, Kennwerte
Für die Rauheit kommt ein eigener Rauheitstaster mit feiner Diamantspitze zum Einsatz, häufig als kufenloses System: Die Bezugslinie liefert dann die Geradführung des Vorschubs, nicht eine Kufe, die auf der Oberfläche mitläuft. So bleiben auch Welligkeit und Form im Primärprofil erhalten. Bei der SJ5718 umfasst der Messbereich des Rauheitstasters ±400 µm (optional ±1000 µm), der Ra-Bereich 0,1–64 µm.
Aus dem gemessenen Primärprofil trennt ein Filter die kurzwellige Rauheit von der langwelligen Welligkeit. Die Grenze setzt die Grenzwellenlänge λc, die nach Normvorgabe zum erwarteten Rauheitsniveau passen muss und mit der Gesamtmessstrecke zusammenhängt. Die SJ5718 bietet 2RC-, Gauß- und phasenkorrekte Filter.
Ausgewertet wird nach DIN EN ISO 4287 und 4288 sowie nach der neueren DIN EN ISO 21920. Die Software Surf & Rough X berechnet neben Ra und Rz unter anderem Rq, Rp, Rv, Rt, Rsk, Rku, RSm und Rmr. Welcher Kennwert gilt, steht auf der Zeichnung; Ra allein sagt wenig über einzelne tiefe Riefen, die Rz deutlicher zeigt. Im Zweifel klärt man Filter, Grenzwellenlänge und Messstrecke vorab mit dem Kunden, damit beide Seiten vergleichbar messen.
Serienmessung im CNC-Modus und CAD-Vergleich
Für wiederkehrende Teile lohnt ein Messprogramm. Im CNC-Modus legt man einmal fest, wo der Taster ansetzt, welche Strecke er fährt und welche Elemente die Software auswertet. Danach genügt ein Tastendruck: Die Maschine fährt das Teil ab, bewertet jedes Merkmal anhand der hinterlegten Toleranzen als OK oder NG und erzeugt den Bericht. Die SJ5718 bietet dazu SPC-Auswertung und den Export nach Word und Excel.
Für Freiformkonturen, etwa an Werkzeugen oder Formteilen, importiert die Software die Soll-Kontur als DXF und vergleicht sie mit dem gemessenen Profil. Abweichungen erscheinen farbig und gehen in den Bericht ein. Das ersetzt in vielen Fällen das Auswerten einzelner Radien und Winkel.
Welches SJ-Modell für welche Aufgabe
Die Auswahl hängt an drei Fragen: Wird nur Kontur, nur Rauheit oder beides gemessen? Wie lang ist die längste Kontur am Stück? Und wie groß sind die Werkstücke? Die SJ5700E ist der Einstieg für reine Konturmessung; wer später Rauheit braucht, rüstet zur SJ5700E Ultra mit Rauheitsmesskopf auf. Die SJ5718 gibt es als Kontur-, Rauheits- oder Kombigerät für Messlängen bis 100 mm. Die SJ5730-200 misst Kontur und Rauheit über 200 mm, die SJ5700 bietet einen erweiterten Traversierbereich für größere Teile.
Die Übersicht stützt sich auf die Herstellerangaben; alle Modelle stellt die Seite Kontur- und Rauheitsmessgeräte im Detail vor.
| Modell | Messaufgabe | Messlänge X | Kennwerte laut Hersteller | Passt zu |
|---|---|---|---|---|
| SJ5700E | Kontur; Rauheit nur als Upgrade SJ5700E Ultra | 0–100 mm | Kontur Z1 ±30 mm, Auflösung 0,001 µm, Winkel ≤ ±1′, Flanken 77° / 88° | Einstieg: Radien, Winkel, Abstände, Soll-Ist-Vergleich |
| SJ5718 | SJ5718-P Kontur, SJ5718-R Rauheit, SJ5718-PR beides | 0–100 mm | Kontur X ±(0,6 + 0,02 L) µm; Ra 0,1–64 µm; Messkraft Kontur 30 mN | kompakte Teile wie Lager, Gewindeteile, Gehäuse; Serie im CNC-Modus |
| SJ5730-200 | Kontur und Rauheit kombiniert | 200 mm Traversierbereich | Nanometer-Auflösung, Ra, Rz, Rq, automatische Traversierung | längere Konturen und Rauheit in einer Aufspannung |
| SJ5700 | Kontur und Rauheit | erweiterter Traversierbereich | hochauflösende Sensorik, automatische Werkstückpositionierung | größere Werkstücke, Form- und Oberflächenanalyse |
Praxistipps für reproduzierbare Ergebnisse
Die meisten Streuungen im Messraum haben einfache Ursachen. Diese Punkte lohnen sich vor jeder Messreihe:
- Werkstück und Tastspitze reinigen – Späne, Öl und Staub erscheinen im Profil als Spitzen.
- Spannung prüfen: Das Teil darf beim Antasten nicht federn oder kippen.
- Schnittlage festlegen und dokumentieren, damit die nächste Messung denselben Schnitt trifft.
- Tastspitze regelmäßig auf Verschleiß und Beschädigung prüfen; eine abgenutzte Spitze verfälscht Radien und Rauheit.
- Filter, Grenzwellenlänge und Messstrecke im Messprogramm speichern statt sie jedes Mal neu einzustellen.
- Für feine Rauheitsmessungen auf eine ruhige, schwingungsarme Aufstellung achten.