Parallelendmaße: Ansprengen, Nennmaß und Längenvergleich

Thema: Messtechnik & Qualität

Endmaße helfen beim Einstellen, Vergleichen und Kalibrieren von Messmitteln. Aus dem Aufdruck „20 mm“ wird aber kein fehlerfreies Naturmaß. Für die konkrete Aufgabe zählen der bekannte Zustand, die Längenabweichung, die Unsicherheit und die Bedingungen der Anwendung. Der Unterschied zwischen Kalibrieren und Justieren bleibt auch beim Einsatz eines Endmaßes bestehen.

Ein Maß aus vier Endmaßen zusammensetzen

Gesucht sind im folgenden Rechenbeispiel nominell 27,255 mm. Eine mögliche Kombination lautet 20 mm + 5 mm + 1,25 mm + 1,005 mm. Das setzt voraus, dass diese Größen im vorhandenen Satz enthalten und für die Anwendung geeignet sind. Die Rechnung beschreibt zunächst nur die Summe der Nennmaße.

Was beim Ansprengen passiert

Ansprengen verbindet sehr glatte, saubere Messflächen durch enges Zusammenfügen mit einer geeigneten Gleitbewegung. Die Verbindung ist kein Magneteffekt. Die dünne Zwischenschicht und die Oberflächen spielen eine Rolle; das NPL untersucht gerade die Veränderlichkeit dieser Schicht als messtechnischen Einfluss. Die genaue Handhabung richtet sich nach dem Hersteller und dem Endmaßmaterial.

Mitutoyo beschreibt im Handbuch Reinigung, Prüfung der Messflächen, Ansprengen und Temperaturausgleich. Beschädigte Flächen sind kein Fall für improvisiertes Schleifen. Ein scheinbar geschlossener Stapel darf nicht allein deshalb als richtig gelten, weil er zusammenhält. Ebenso verändert eine Vielzahl von Fügestellen den praktischen Aufbau; möglichst wenige passend gewählte Blöcke vereinfachen die Handhabung.

Nennmaß und kalibrierte Länge auseinanderhalten

Angenommen, die vier zugeordneten Längenabweichungen betragen im eigenen Zahlenbeispiel +0,10 µm, −0,05 µm, +0,02 µm und +0,03 µm. Ihre Summe ist +0,10 µm. Unter den hier idealisierten Bedingungen ergibt sich daraus 27,25510 mm. Das ist eine Rechenübung, keine Angabe zur Qualität eines käuflichen Satzes.

Die Unsicherheit wird nicht durch das Anhängen weiterer Dezimalstellen kleiner. Für einen realen Stapel müssen unter anderem Kalibrierdaten, Zusammenhänge zwischen den Eingangsgrößen und die Anwendung berücksichtigt werden. Unsicherheiten werden deshalb nicht ohne begründetes Modell wie vorzeichenbehaftete Längenkorrekturen addiert.

Temperatur wirkt auf Block und Werkstück

Längenangaben beziehen sich in der dimensionalen Messtechnik üblicherweise auf 20 °C. Das NIST-Handbuch behandelt die Wärmeausdehnung ausführlich. Gleiche Raumtemperatur bedeutet noch nicht, dass ein eben angefasstes Endmaß und ein warmes Werkstück bereits dieselbe Temperatur haben. Unterschiedliche Materialien können sich außerdem unterschiedlich ausdehnen.

Eigenes Beispiel mit ausdrücklich angenommener Ausdehnungszahl: Bei 100 mm Länge, 11,5 × 10⁻⁶/K und 5 K Temperaturdifferenz ergibt α · L · ΔT eine Längenänderung von 0,00575 mm. Dieser Wert ist keine pauschale Eigenschaft aller Endmaße. Er zeigt, weshalb der Temperaturzustand bei kleinen Toleranzen nicht nebensächlich ist.

Ein sinnvoller Einsatz in der Werkstatt

• Die benötigte Länge und Messaufgabe vor der Kombination festlegen.
• Nennmaß, Identifikation und verfügbare Kalibrierdaten der Blöcke notieren.
• Flächenzustand, Sauberkeit und Temperaturausgleich beachten.
• Den Stapel nur mit dafür geeigneter Messkraft und Auflage verwenden.
• Nach Gebrauch nach Herstelleranleitung trennen, reinigen und lagern.

Für einen Höhenvergleich auf der Messplatte gehört die gesamte Kombination ins Messprotokoll. Meine BF 20 habe ich selbst auf CNC umgerüstet; die genannten Stapel und Werte sind davon unabhängige Lehrbeispiele. Sie dokumentieren keine Messmittelausstattung meiner Werkstatt.