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Rugosidad Ra, Rz y Rt explicada

Qué miden los tres parámetros de rugosidad más usados, cómo se leen en un mismo perfil y cómo conseguir en torneado una indicación de plano como Ra 0,8 µm.

Ra, Rz y Rt se calculan a partir del mismo perfil medido, pero responden a preguntas distintas. Ra es una media y oculta las rayas aisladas, Rz promedia cinco alturas pico-valle y Rt es la altura total del perfil de rugosidad dentro de la longitud de evaluación. Esta guía explica cómo se define cada uno, cómo se relacionan, qué errores llevan a rechazar piezas y cómo estimar el acabado de una pieza torneada antes de mecanizarla.

TorqueMath · comprobado con las normas indicadas abajo y los casos de prueba de la calculadora · Actualizado

Un perfil, tres valores

Un rugosímetro de palpador recorre la superficie a lo largo de una línea y registra la altura z del perfil. La ondulación se elimina con un filtro de longitud de onda de corte λc (cut-off) y lo que queda es el perfil de rugosidad. Según ISO 4287:1997 e ISO 4288:1996, la longitud de evaluación habitual son cinco longitudes de muestreo lr (cada una igual a λc), salvo que se especifique otra cosa. La serie ISO 21920 usa en parte otras reglas de evaluación y especificación; las definiciones y tablas siguientes se refieren expresamente al sistema anterior, que siguen la mayoría de los planos y rugosímetros en uso.

¿Qué norma? La ISO 21920 (2021) ha sustituido a ISO 4287, ISO 4288 e ISO 1302 y cambia algunos valores por defecto y símbolos de plano, así que compruebe a qué norma se refieren su plano y su instrumento.

- - línea mediaRz1longitud de muestreo lrRz2longitud de muestreo lrRz3longitud de muestreo lrRz4longitud de muestreo lrRz5longitud de muestreo lrRtlongitud de evaluación ln = 5 × lrRa = media de las desviaciones sombreadas |z| respecto a la línea mediaRz = (Rz1 + Rz2 + Rz3 + Rz4 + Rz5) / 5 · Rt = pico más alto a valle más profundo en ln
Figura 1. El perfil de rugosidad en cinco longitudes de muestreo. Ra es la media de las desviaciones sombreadas respecto a la línea media, cada Rzi es la altura pico-valle dentro de una longitud de muestreo, Rz es su media y Rt va del pico más alto al valle más profundo en toda la longitud de evaluación.
Ra = (1/ln) · ∫ |z(x)| dx

Ra (desviación media aritmética): la distancia media del perfil a su línea media, sin tener en cuenta el signo.

Rz = (Rz1 + Rz2 + Rz3 + Rz4 + Rz5) / 5

Rz (altura máxima del perfil, promediada): en cada longitud de muestreo se suma el pico más alto y el valle más profundo, y se promedian los cinco valores.

Rt = pico máximo + valle máximo en ln

Rt (altura total del perfil): el pico más alto más el valle más profundo dentro de la longitud de evaluación especificada, por lo que siempre Rt ≥ Rz. No es un máximo de toda la superficie de la pieza.

Cómo reaccionan los tres valores

Como Ra es una media, una superficie con una raya profunda y otra sin ella pueden tener valores de Ra parecidos, según el ancho y la profundidad de la raya. Rz detecta la raya en una de sus cinco longitudes de muestreo y Rt la muestra completa. Por eso las superficies de estanqueidad y de rodadura se especifican a menudo con Rz o Rt (o ambos) y las superficies mecanizadas en general con Ra.

Comparación de Ra, Rz y Rt
ParámetroQué describe¿Sensible a rayas aisladas?Uso típico en planos
Radesviación media respecto a la línea mediaapenassuperficies mecanizadas en general, planos de EE. UU. (µin)
Rzmedia de 5 alturas pico-valleen parte (1 de 5)planos europeos, ajustes, superficies de estanqueidad
Rtmayor altura pico-valle en lntotalmentesuperficies de estanqueidad, superficies de rodadura críticas

No existe una conversión exacta de Ra a Rz. La relación depende de la forma del perfil. En superficies torneadas Rz suele ser de 4 a 7 veces Ra; en superficies rectificadas o bruñidas la relación es otra. Use las tablas de conversión solo como orientación y mida el parámetro que pide el plano.

Cut-off y longitud de evaluación

La misma superficie da valores distintos con otro cut-off λc, así que el cut-off forma parte del resultado. Para perfiles no periódicos (rectificados, lapeados, electroerosionados) la ISO 4288 elige λc según el Ra esperado; para perfiles periódicos como los torneados, según la separación de las marcas de avance (RSm). Salvo que el plano indique otra cosa, la longitud de evaluación es 5 × λc.

Selección histórica del cut-off para perfiles no periódicos (ISO 4288:1996)
Ra esperado (µm)Cut-off λc (mm)Longitud de evaluación ln (mm)
0,006 < Ra ≤ 0,020,080,40
0,02 < Ra ≤ 0,100,251,25
0,10 < Ra ≤ 2,000,804,00
2,00 < Ra ≤ 10,02,5012,50
10,0 < Ra ≤ 80,08,0040,00

Los perfiles periódicos siguen otros criterios de selección; la ISO 21920-3 usa un sistema de especificación distinto.

Nombres antiguos: Rz DIN, Rz ISO y Rmax

Los planos y catálogos antiguos usan nombres que parecen iguales pero no lo son:

Predecir el acabado en torneado

En torneado, el radio de punta r de la plaquita deja un arco por cada vuelta, separados por el avance f. Para una punta circular idealizada esto da una altura geométrica de cúspide que crece con el cuadrado del avance y disminuye con el radio de punta:

rpunta de la plaquita (una vuelta después)f avance por vueltahthEn cada vuelta el radio de punta deja un arco; los arcos se cortan en picos.hth ≈ f² / (8·r) · Ra,geo ≈ f² / (31,2·r)no a escala: altura exagerada
Figura 2. Marcas de avance de una punta de plaquita circular idealizada. Con la mitad de avance f la altura geométrica baja a una cuarta parte; con el doble de radio r, a la mitad.
hth ≈ f² / (8·r) Ra,geo ≈ f² / (31,2·r)

f en mm/vuelta, r en mm; multiplique por 1000 para obtener µm. Son valores geométricos para un filo circular ideal, no parámetros de rugosidad medidos según ISO: no incluyen el filtrado, la forma real del filo, las vibraciones ni la deformación del material, así que los valores medidos pueden diferir bastante.

Grados de rugosidad históricos N4–N10 de ediciones antiguas de ISO 1302, con procesos típicos no vinculantes
Ra (µm)Ra (µin)Grado NProceso típico
0,28N4rectificado fino, bruñido, lapeado
0,416N5rectificado, torneado fino con plaquitas wiper
0,832N6torneado de acabado, rectificado: asientos de rodamiento
1,663N7torneado de acabado, fresado de acabado
3,2125N8torneado y fresado normales
6,3250N9desbaste en torno, aserrado
12,5500N10desbaste, oxicorte

Los rangos por proceso son típicos, no límites: una buena máquina con herramienta afilada consigue más, una herramienta desgastada menos.

Ejemplo resuelto: tornear un asiento de eje a Ra 0,8 µm con una plaquita CNMG 120408

  1. El código de la plaquita termina en 08, así que el radio de punta es r = 0,8 mm. Se parte de un avance de acabado habitual f = 0,20 mm/vuelta.
  2. Altura geométrica de cúspide: hth = 0,20² / (8 × 0,8) = 0,00625 mm = 6,25 µm.
  3. Ra geométrico: 0,20² / (31,2 × 0,8) = 0,0016 mm = 1,60 µm (63 µin). No cumple la indicación Ra 0,8.
  4. Avance para el objetivo en el modelo geométrico simplificado: f = √(31,2 · r · Ra) = √(31,2 × 0,8 × 0,0008) = 0,141 mm/vuelta, que da Ra,geo ≈ 0,8 µm.
  5. El Ra medido puede diferir bastante según el material, la geometría de la herramienta, el desgaste, las vibraciones y las condiciones de medida, así que este avance es solo un valor de partida. Una plaquita wiper puede permitir avances mayores con buen acabado; deciden los datos del fabricante y la medición en una pieza de prueba.

Empiece con unos 0,14 mm/vuelta con una plaquita R0,8 (modelo geométrico), mecanice una pieza de prueba y mídala con el cut-off del plano. Ajuste el avance, o use una plaquita wiper según los datos del fabricante, a partir de esa medición.

Errores frecuentes

Fuentes y normas

Calcule el avance para su plaquitaIntroduzca el radio de punta y el avance, o el Ra del plano, y obtenga el acabado teórico y el esperado, el avance necesario y el grado N.
Abrir la calculadora →

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre Ra y Rz?

Ra es la media aritmética de las desviaciones del perfil respecto a la línea media. Rz es la media de cinco alturas pico-valle, una por longitud de muestreo. Ra es estable y oculta rayas aisladas; Rz muestra los extremos. En superficies torneadas Rz suele ser de 4 a 7 veces Ra, pero no hay una conversión exacta.

¿Rt es lo mismo que Rz?

No. Rt es la mayor altura pico-valle en toda la longitud de evaluación y Rz la media de las cinco alturas parciales. Rt siempre es al menos igual a Rz. Una raya profunda aislada entra completa en Rt, mientras que en Rz se promedia con otras cuatro longitudes de muestreo.

¿Cómo convierto Ra en Rz?

Solo de forma aproximada. Para superficies torneadas Rz ≈ 4 a 7 × Ra es una regla práctica habitual, así que Ra 1,6 µm equivale más o menos a Rz 6,3 a 10 µm. Si el requisito es vinculante, mida Rz directamente.

¿Qué cut-off debo usar?

El que indique el plano. Si no lo indica, la ISO 4288 lo elige según el Ra esperado en perfiles no periódicos (0,8 mm para Ra 0,1 a 2 µm) y según la separación de marcas en perfiles periódicos como los torneados. La longitud de evaluación suele ser cinco cut-offs.

¿Qué avance da Ra 1,6 con un radio de punta de 0,8 mm?

En el modelo geométrico simplificado f = √(31,2 × 0,8 × 0,0016) ≈ 0,20 mm/vuelta. Tómelo como valor de partida y compruebe el acabado en una pieza de prueba, o calcúlelo para su plaquita en la calculadora de rugosidad.