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.
Ra (desviación media aritmética): la distancia media del perfil a su línea media, sin tener en cuenta el signo.
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 (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.
| Parámetro | Qué describe | ¿Sensible a rayas aisladas? | Uso típico en planos |
|---|---|---|---|
| Ra | desviación media respecto a la línea media | apenas | superficies mecanizadas en general, planos de EE. UU. (µin) |
| Rz | media de 5 alturas pico-valle | en parte (1 de 5) | planos europeos, ajustes, superficies de estanqueidad |
| Rt | mayor altura pico-valle en ln | totalmente | superficies 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.
| Ra esperado (µm) | Cut-off λc (mm) | Longitud de evaluación ln (mm) |
|---|---|---|
| 0,006 < Ra ≤ 0,02 | 0,08 | 0,40 |
| 0,02 < Ra ≤ 0,10 | 0,25 | 1,25 |
| 0,10 < Ra ≤ 2,00 | 0,80 | 4,00 |
| 2,00 < Ra ≤ 10,0 | 2,50 | 12,50 |
| 10,0 < Ra ≤ 80,0 | 8,00 | 40,00 |
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:
- Rz (DIN 4768, ISO 4287:1997): la media de cinco alturas pico-valle, como arriba. Esta definición aparece en muchos planos europeos antiguos que se siguen usando; en planos más recientes manda la norma indicada en el plano.
- Rz ISO / altura de diez puntos (ISO 4287:1984, JIS RzJIS): la media de los cinco picos más altos más los cinco valles más profundos dentro de una longitud de muestreo. Es un valor distinto del Rz actual y no se pueden comparar directamente.
- Rmax (DIN 4768): la mayor de las cinco alturas pico-valle (hoy Rz1max). No es lo mismo que Rt, cuyo pico y valle pueden estar en longitudes de muestreo distintas.
- En planos alemanes aparece a menudo „Rautiefe“ (profundidad de rugosidad): en ediciones antiguas de la DIN 4762 (por ejemplo DIN 4762-1:1960) la „Rauhtiefe“ se designaba Rt, y „gemittelte Rautiefe“ significaba Rz. Lo que cuenta es el símbolo del plano.
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:
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.
| Ra (µm) | Ra (µin) | Grado N | Proceso típico |
|---|---|---|---|
| 0,2 | 8 | N4 | rectificado fino, bruñido, lapeado |
| 0,4 | 16 | N5 | rectificado, torneado fino con plaquitas wiper |
| 0,8 | 32 | N6 | torneado de acabado, rectificado: asientos de rodamiento |
| 1,6 | 63 | N7 | torneado de acabado, fresado de acabado |
| 3,2 | 125 | N8 | torneado y fresado normales |
| 6,3 | 250 | N9 | desbaste en torno, aserrado |
| 12,5 | 500 | N10 | desbaste, 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
- 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.
- Altura geométrica de cúspide: hth = 0,20² / (8 × 0,8) = 0,00625 mm = 6,25 µm.
- Ra geométrico: 0,20² / (31,2 × 0,8) = 0,0016 mm = 1,60 µm (63 µin). No cumple la indicación Ra 0,8.
- 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.
- 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
- Convertir el Rz del plano a Ra con un factor fijo y mecanizar a ese Ra. Hay que medir el parámetro que pide el plano.
- Medir con un cut-off incorrecto. Un λc más corto filtra más y da valores menores; uno más largo, mayores.
- Confundir Rz con Rt. Rt nunca es menor que Rz y reacciona a un solo defecto.
- Usar el antiguo Rz ISO de diez puntos de catálogos japoneses o antiguos como si fuera el Rz actual.
- Medir en la dirección equivocada. En piezas torneadas se mide en dirección axial, transversal a las marcas de avance, salvo que el plano diga otra cosa.
- Tomar el valor geométrico de torneado como valor medido. El Ra medido puede diferir bastante; mida una pieza de prueba.
Fuentes y normas
- ISO 21920-2:2021 Especificación geométrica de productos – Calidad superficial: perfil – Términos, definiciones y parámetros. Norma vigente para Ra, Rz y Rt; sustituyó a ISO 4287:1997, que muchos planos siguen citando.
- ISO 21920-3:2021 – Operadores de especificación (sustituyó a ISO 4288:1996, origen de la tabla de cut-off de arriba).
- ISO 21920-1:2021 – Indicación de la calidad superficial (sustituyó a ISO 1302:2002). Los grados N proceden de ediciones antiguas de ISO 1302 (ISO/R 1302:1971) y ya no figuran en la edición de 2002.
- ISO 4287:1997 e ISO 4288:1996 (anuladas) – definiciones y reglas de cut-off que siguen muchos planos y rugosímetros existentes.
- DIN 4768:1990 (anulada) – Rz y Rmax; DIN 4762 (anulada) – términos, incluido Rautiefe.
- Mitutoyo, «Quick Guide to Surface Roughness Measurement» – notas prácticas sobre las definiciones antiguas y nuevas de Rz.
- Fórmulas de torneado: altura geométrica de cúspide de una punta redonda, como en los manuales de los fabricantes de plaquitas y en nuestra calculadora de rugosidad, cómo se comprobó.