Ra ist der arithmetische Mittelwert der Beträge aller Höhenabweichungen des Rauheitsprofils von seiner Mittellinie. Rz ist die Höhe des höchsten Gipfels plus die Tiefe des tiefsten Tals in einem Messabschnitt, gemittelt über die Abschnitte. Kein einzelner Faktor rechnet den einen Wert in den anderen um, weil das Verhältnis von der Form des Profils abhängt und nicht nur von seiner Höhe.
Beide Parameter stehen in ISO 21920-2:2021, die ISO 4287 im Dezember 2021 ersetzt hat. Zeichnungen verweisen weiterhin auf die alten Dokumente, und alt und neu unterscheiden sich in der Mittelung und in der voreingestellten Annahmeregel. Deshalb zählt die Ausgabe.
Was sind Ra und Rz?
Beide Werte entstehen aus dem Rauheitsprofil, also aus der Spur einer Tastspitze oder eines optischen Sensors über die Oberfläche, nachdem Form und Welligkeit herausgefiltert sind. Ra gibt die mittlere Höhe dieser Spur an, Rz ihre Extreme. Ein tiefer Kratzer hebt Rz deutlich und Ra kaum, weil Ra den Kratzer über die ganze Länge mitteilt.
Tabelle 1. Ra, Rz und Rzx in ISO 4287 und ISO 21920-2
| Parameter | Was er beschreibt | ISO 4287:1997 mit ISO 4288 | ISO 21920-2:2021 |
|---|---|---|---|
| Ra | Mittlerer Betrag der Abweichung von der Mittellinie | Je Einzelmessstrecke berechnet, dann Mittel aus fünf | Ein Wert über die Beurteilungslänge |
| Rz | Höchster Gipfel Rp plus tiefstes Tal Rv | Je Einzelmessstrecke, Mittel aus fünf | Je Abschnittslänge, weiter über die Abschnitte gemittelt |
| Rmax, Rzx | Größte einzelne Höhe von Gipfel bis Tal | Rmax | Umbenannt in Rzx |
Quelle: ISO 4288:1996, Abschnitt 4.1.2 (fünf Einzelmessstrecken, gemittelte Parameterschätzung); die Änderungen nach dem Digital-Surf-Leitfaden zu ISO 21920-2. Die Normtexte sind kostenpflichtig.
Auch die Sprache hat sich geändert. Aus der Einzelmessstrecke wird die Abschnittslänge, aus der Anzahl der Einzelmessstrecken die Anzahl der Abschnitte. Fünf Abschnitte je Beurteilungslänge bleiben die Voreinstellung. Digital Surf weist darauf hin, dass die meisten Parameter der ISO 4287 mit leicht anderen Definitionen übernommen wurden, sodass dieselbe Oberfläche nach der neuen Norm einen etwas anderen Wert ergeben kann.
Gilt ISO 4287 noch?
Nein. ISO hat die drei Teile der ISO 21920 am 20.12.2021 veröffentlicht. Teil 2 ersetzt ISO 4287:1997 und die beiden Teile der ISO 13565 für geschichtete Oberflächen. Teil 1 ersetzt ISO 1302:2002, die Norm für das Oberflächenzeichen in der Zeichnung. Teil 3 ersetzt ISO 4288:1996 mit den Regeln für Messbedingungen und den Vergleich mit Grenzwerten. DIN hat Teil 2 und 3 im Dezember 2022 als DIN EN ISO 21920-2 und -3 übernommen und damit DIN EN ISO 4287 und DIN EN ISO 4288 abgelöst.
Stand 30.10.2026: Alle drei Teile sind veröffentlicht, ISO führt sie seit dem 07.10.2025 mit dem Status „zur Überarbeitung“. Komitee-Entwürfe neuer Ausgaben sind als in Arbeit eingetragen; gültiger Text bleiben die Ausgaben von 2021.
Polytec, ein Messtechnikhersteller, schreibt, dass Zeichnungen nach den älteren Normen ihre Gültigkeit nicht verlieren. Praktisch heißt das: Ein Verweis auf ISO 1302 oder ISO 4288 ohne Jahreszahl zeigt auf ein zurückgezogenes Dokument. Schreiben Sie die Ausgabe in die Zeichnung.
Lässt sich Ra in Rz umrechnen?
Nicht mit einem Faktor. Die Normen definieren jeden Parameter für sich und geben keine Umrechnung an. Das Verhältnis folgt aus der Profilform, und für ideale Profile lässt es sich direkt aus den Definitionen ausrechnen.
Tabelle 2. Ra und Rz für ideale Profile (A = Amplitude um die Mittellinie, h = Höhe von Gipfel bis Tal)
| Profil | Ra | Rz | Rz / Ra |
|---|---|---|---|
| Rechteckwelle | A | 2A | 2 |
| Sinuswelle | 2A/π ≈ 0,64A | 2A | ≈ 3,14 |
| Dreieckswelle | A/2 | 2A | 4 |
| Parabelbögen, ideales Drehprofil | ≈ 0,26h | h | ≈ 3,9 |
Quelle: berechnet aus den Definitionen von Ra und Rz in ISO 4287 und ISO 21920-2; beim Bogenfall wird jede Vorschubmarke als Parabel angenommen.
Reale Oberflächen sind keine idealen Profile. Eine geschliffene Fläche mit ein paar Ausbrüchen und eine gefräste Fläche mit regelmäßigem Vorschubmuster können denselben Ra haben und sich bei Rz deutlich unterscheiden. Eine Umrechnungstabelle oder die Regel „mal 4“ beschreibt höchstens einen Mittelwert über viele Teile eines Verfahrens. Als Abnahmekriterium taugt sie nicht. Wenn die Zeichnung Rz verlangt, verlangen Sie Rz; nennt ein Kunde nur Ra, leiten Sie daraus keinen Rz-Grenzwert ab.
Welche Rauheit entsteht beim Drehen?
Die Reihe ISO 21920 legt Parameter und Messregeln fest. Eine Tabelle mit Ra-Werten je Fertigungsverfahren enthält sie nicht. DIN 4766-1:1981-03 führte erreichbare Rz-Werte nach Verfahren und ist zurückgezogen. Aus Handbüchern oder Web-Tabellen zitieren wir deshalb keine Verfahrensbereiche.
Für ein Verfahren lässt sich die Geometrie berechnen. Eine Drehschneide mit Eckenradius r, die pro Umdrehung um f vorschreitet, hinterlässt Bögen der Höhe Rz = f² / (8r) und Ra ≈ 0,032 × f² / r. Das gilt, solange nur der Eckenradius schneidet.
Tabelle 3. Ideales Drehprofil, Eckenradius r = 0,8 mm, in µm
| Vorschub f (mm/U) | Rz | Ra |
|---|---|---|
| 0,05 | 0,39 | 0,10 |
| 0,10 | 1,56 | 0,40 |
| 0,20 | 6,25 | 1,60 |
| 0,30 | 14,06 | 3,61 |
Quelle: berechnet aus der Geometrie der Werkzeugecke, Rz = f² / (8r); der Faktor 0,032 für Ra folgt aus der Integration des Parabelprofils.
Diese Werte beschreiben ein ideales Profil. An realen Teilen kommen Werkzeugverschleiß, Schwingungen und Werkstoffeigenschaften hinzu. Die Formel zeigt trotzdem, wie der Vorschub wirkt: Halbieren Sie ihn, sinken Rz und Ra auf ein Viertel. Der Schritt von Ra 1,6 µm auf Ra 0,4 µm ist auf derselben Wendeschneidplatte ein Vorschubwechsel von 0,2 auf 0,1 mm/U. Ob eine bestimmte Aufspannung den Wert erreicht, klärt eine Messung am Erstmuster. Die Verfahren stehen unter CNC-Drehen und CNC-Fräsen.
Welche Messbedingungen und Annahmeregel gelten?
Zwei Oberflächen, mit unterschiedlichen Filtern gemessen, ergeben unterschiedliche Ra-Werte. ISO 21920-3 legt dafür fünf Einstellklassen Sc1 bis Sc5 fest. Bei Ra und Rz folgt die Klasse aus dem vorgegebenen Grenzwert.
Tabelle 4. Voreinstellungen nach Rauheitsgrenzwert, ISO 21920-3
| Klasse | Grenzwert Ra (µm) | Grenzwert Rz (µm) | Abschnittslänge (mm) | Beurteilungslänge (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Sc1 | bis 0,02 | bis 0,16 | 0,08 | 0,4 |
| Sc2 | über 0,02 bis 0,1 | über 0,16 bis 0,8 | 0,25 | 1,25 |
| Sc3 | über 0,1 bis 2 | über 0,8 bis 16 | 0,8 | 4 |
| Sc4 | über 2 bis 10 | über 16 bis 80 | 2,5 | 12,5 |
| Sc5 | über 10 | über 80 | 8 | 40 |
Quelle: Einstellklassen der ISO 21920-3:2021, wiedergegeben im Polytec-Leitfaden „Roughness evaluation according to ISO 21920“. Fünf Abschnitte je Beurteilungslänge.
Eine Zeichnung mit Ra 1,6 µm liegt in Sc3 und wird über 4 mm ausgewertet. Ra 3,2 µm liegt in Sc4 und braucht 12,5 mm messbare Fläche. Eine kurze Auflagefläche oder eine schmale Nut bietet diese Länge womöglich nicht; dann muss die Zeichnung die gewünschten Einstellungen nennen.
Auch die Annahmeregel hat sich gedreht. ISO 4288:1996, Abschnitt 5.2, wandte auf einen Grenzwert ohne den Index max die 16-%-Regel an: Eine Oberfläche gilt als in Ordnung, wenn höchstens 16 % der Messwerte den oberen Grenzwert überschreiten. Ein Grenzwert mit max, etwa Rz1max, folgte der Max-Regel, bei der kein Wert den Grenzwert überschreiten darf. ISO 21920-1 stellt die Voreinstellung um. CMM Quarterly und Polytec berichten übereinstimmend, dass die Max-Regel gilt, solange die Zeichnung nichts anderes sagt, und dass die 16-%-Regel ausdrücklich verlangt werden muss. Dieselbe Zahl kann auf einer alten und einer neuen Zeichnung daher zwei verschiedene Prüfungen bedeuten.
Wie geben Sie die Rauheit in der Zeichnung an?
Verwenden Sie das Zeichen nach ISO 21920-1 und nennen Sie für jede Funktionsfläche den Parameter, den Grenzwert, die Annahmeregel und, wo die Voreinstellung nicht passt, die Einstellklasse oder den Filter. Eine kurze Prüfliste vor dem Versand einer Zeichnung zur Anfrage:
- Der Parameter ist benannt: Ra für die mittlere Textur, Rz, wo ein einzelner Gipfel oder Kratzer zählt.
- Der Grenzwert ist ein Wert, den eine Messung prüfen kann, in µm, und seine Rolle als obere oder untere Grenze ist klar.
- Die Regel ist genannt, oder die Zeichnung nennt die Normausgabe, damit die Voreinstellung feststeht.
- Die Fläche ist bezeichnet, damit eine Sichtfläche nicht den Grenzwert einer Dichtfläche trägt.
- Merkmale, die für die Beurteilungslänge der Sc-Klasse zu klein sind, tragen eigene Einstellungen.
Rauheitsgrenzwerte gehören zu den übrigen Schriftfeldangaben in der Zeichnungs-Checkliste. Sie stehen neben, nicht in den Allgemeintoleranzen der ISO 2768, die die Oberflächenbeschaffenheit nicht abdecken. Wie Allgemeintoleranz, Passung und Rauheit an einem Teil zusammenspielen, zeigt das Handbuch zu Toleranzen in der CNC-Fertigung. Beschichtungen und Galvanik verändern die endgültige Rauheit noch einmal, siehe Oberflächenbehandlungen für Zerspanungsteile.
Häufige Fragen
- Worin unterscheiden sich Ra und Rz?
- Ra ist der arithmetische Mittelwert der Beträge aller Höhenabweichungen des Rauheitsprofils von seiner Mittellinie. Rz ist die Höhe des höchsten Gipfels plus die Tiefe des tiefsten Tals in einem Abschnitt, gemittelt über die Abschnitte. Ein einzelner Kratzer verändert Rz deutlich und Ra nur wenig.
- Gibt es eine Formel, um Ra in Rz umzurechnen?
- Nein. Weder ISO 4287 noch ISO 21920-2 setzen die beiden Parameter zueinander in Beziehung. Bei einer idealen Rechteckwelle ist Rz das 2-Fache von Ra, bei einer Sinuswelle etwa das 3,14-Fache, bei einer Dreieckswelle das 4-Fache. Braucht die Zeichnung beide Werte, messen Sie beide.
- Gilt ISO 4287 noch?
- Nein. ISO 21920-2:2021 ersetzt ISO 4287:1997, ISO 21920-1:2021 ersetzt ISO 1302:2002 und ISO 21920-3:2021 ersetzt ISO 4288:1996. Stand 30.10.2026 führt ISO alle drei Teile als veröffentlicht und zur Überarbeitung vorgemerkt.
- Bedeutet Ra 1,6 auf einer Zeichnung die 16-%-Regel oder die Max-Regel?
- Nach ISO 4288:1996 galt für einen Grenzwert ohne den Index max die 16-%-Regel. Nach ISO 21920-1 ist die Max-Regel die Voreinstellung, und die 16-%-Regel muss in der Zeichnung stehen. Bei Zeichnungen ohne genannte Ausgabe fragen Sie nach, welche gilt.
- Soll die Zeichnung Ra oder Rz nennen?
- Nennen Sie den Parameter, der zur Funktion passt, und dazu die Annahmeregel. Ra beschreibt die mittlere Textur. Rz reagiert auf einzelne Gipfel und Kratzer und passt daher zu Flächen, auf denen ein Gipfel zählt, etwa einer Dichtfläche.
Quellen
- ISO 21920-2:2021, Oberflächenbeschaffenheit: Profil, Teil 2 (ISO-Katalog, Stufe 90.92 vom 07.10.2025)
- ISO 21920-1:2021, Oberflächenbeschaffenheit: Profil, Teil 1, Angabe der Oberflächenbeschaffenheit (ISO-Katalog)
- ISO 21920-3:2021, Oberflächenbeschaffenheit: Profil, Teil 3, Spezifikationsoperatoren (Datensatz bei Genorma)
- DIN EN ISO 21920-2:2022-12, ersetzt DIN EN ISO 4287:2010-07 (DIN Media)
- DIN EN ISO 21920-3:2022-12, ersetzt DIN EN ISO 4288:1998-04 (DIN Media)
- ISO 21920-1:2021 ersetzt ISO 1302:2002 (SIS, Swedish Standards Institute)
- DIN 4766-1:1981-03, erreichbare Rz-Werte nach Fertigungsverfahren, zurückgezogen (DIN Media)
- Profilparameter nach ISO 4287 (Digital Surf Surface Metrology Guide)
- Parameter nach ISO 21920 und was sich gegenüber ISO 4287 ändert (Digital Surf Surface Metrology Guide)
- Unterschiede zwischen ISO 4287 und ISO 21920 (Digital Surf)
- Rauheitsauswertung nach ISO 21920, Einstellklassen Sc1 bis Sc5 (Polytec-Leitfaden)
- Wandel der Rauheitsnormen: ISO 21920 verstehen und anwenden (CMM Quarterly)
Fragen zu einer Zeichnung? sales@ertas.engineering