Messen & Prüfen.
Messuhr, Form und Lage, Prüfprotokoll.

Die Messuhr

Die Messuhr misst keinen Durchmesser, sondern einen Weg: Der Messbolzen wird verschoben, Zahnstange und Zahnräder übersetzen den Weg auf den Zeiger. Ein Teilstrich = 0,01 mm, eine Umdrehung = 1 mm, Messbereich meist 10 mm. Der kleine Zeiger zählt die Umdrehungen, der Skalenring lässt sich zum Nullen drehen.

Vorspannung und Nullen

Vor dem Messen wird der Bolzen etwa 1 mm eingedrückt (Vorspannung) – sonst könnte der Zeiger bei kleineren Werten nicht folgen. Dann dreht man den Skalenring, bis die 0 unter dem großen Zeiger steht: Ab jetzt zeigt die Uhr Abweichungen von dieser Stelle. Eingedrückter Bolzen = Zeiger im Uhrzeigersinn = Plus.

Die Messuhr vergleicht also immer: Werkstück gegen Nullpunkt, Stelle gegen Stelle, Istmaß gegen Einstellmaß (Endmaß, Einstellring).

Rundlauf messen

Die Welle liegt mit ihrem Bezugsdurchmesser in Prismen (oder zwischen Spitzen), die Messuhr tastet oben an. Welle langsam drehen und höchsten und tiefsten Zeigerstand beobachten: Rundlauf = größter − kleinster Wert. Dieser Wert wird mit dem Toleranzrahmen auf der Zeichnung verglichen.

• Messbolzen senkrecht zur Oberfläche – schräg angesetzt zeigt er zu viel (Kosinusfehler: Istwert = Anzeige × cos α).
• Stativ fest, Messplatte und Prismen sauber.
• Ganze Umdrehung, nicht nur ein Stück.

Messuhr im Stativ auf der Messplatte

Für die Parallelität steht die Uhr im Stativ auf der Messplatte, das Werkstück liegt mit der Bezugsfläche darauf. Du schiebst das Stativ über das Werkstück: Die Anzeige zeigt, wie stark die Oberseite von der Messplatte abweicht. Größter − kleinster Wert = Parallelitätsabweichung.

Ebenheit hat keinen Bezug: Dafür richtet man die Fläche auf drei Auflagen (Stellschrauben) ein, bis drei Punkte 0 zeigen, und fährt dann ab – die Messplatte ist nur Hilfsreferenz.

Typische Fehler

• Nicht genullt oder beim Nullen den Ring verdreht – alle Werte falsch.
• Keine Vorspannung – die Uhr kann nicht ins Minus.
• Bolzen nicht senkrecht, Stativ nicht fest – der Zeiger „wandert“.
• Vorzeichen verwechselt – die Welle ist nicht kleiner, sondern größer.
• Nur ein Teil der Umdrehung gemessen – der tiefste Punkt fehlt.

Ablesen von Messschieber und Bügelmessschraube übst du in der Messmittel-Werkbank; Innenmessung und Grenzlehren in der Vertiefung.

Warum Form- und Lagetoleranzen?

Ein Maß kann stimmen und das Teil trotzdem unbrauchbar sein: Eine Welle mit Ø20 h6 kann krumm sein, eine Auflagefläche mit richtiger Dicke kann hohl sein. Maßtoleranzen begrenzen nur Größen. Formtoleranzen begrenzen die Gestalt eines Elements, Lagetoleranzen seine Lage zu einem anderen Element – dem Bezug.

Der Toleranzrahmen

Form- und Lagetoleranzen stehen in einem rechteckigen Rahmen mit zwei oder mehr Feldern: Symbol · Toleranzwert · Bezug (bis zu drei Bezüge). Ein Ø vor dem Wert macht aus der Toleranzzone einen Zylinder (bei Achsen). Der Bezug ist mit einem Bezugsdreieck und Großbuchstaben am Element markiert; mehrere Bezüge (A B) gelten in dieser Reihenfolge. Eingerahmte Maße (im Rechteck) sind theoretisch genaue Maße ohne eigene Toleranz – die Toleranz steckt im Toleranzrahmen.

Form: ohne Bezug

Geradheit, Ebenheit, Rundheit, Zylindrizität sowie Profil einer Linie/Fläche (Profil auch mit Bezug möglich) beschreiben ein Element für sich. Die Toleranzzone ist ein Abstand zweier Geraden, Ebenen, Kreise oder Zylinder. Gemessen wird mit Haarlineal und Lichtspalt (grob), Messplatte und Messuhr (Ebenheit), Prisma und Messuhr (Dreipunktmessung – der Ausschlag hängt von Prismenwinkel und Form ab, ein Oval kann im 60°-Prisma unsichtbar bleiben) oder Rundheitsmessgerät (Rundheit).

Lage: Richtung, Ort, Lauf

• Richtung: Parallelität, Rechtwinkligkeit, Neigung – wie ist das Element zum Bezug ausgerichtet?
• Ort: Position, Koaxialität, Symmetrie – wo liegt es zum Bezug?
• Lauf: Rundlauf, Planlauf, Gesamtlauf – was zeigt die Messuhr beim Drehen um die Bezugsachse?

Rundlauf enthält Rundheit und Versatz zur Bezugsachse: Eine perfekt runde, aber exzentrische Welle hat Rundlauf = 2 × Exzentrizität.

Messen in der Werkstatt

Die meisten Form- und Lagetoleranzen prüfst du mit Messplatte, Prismen, Winkel, Messuhr oder Feinzeiger. Zuerst den Bezug aufnehmen (auflegen, einspannen, ausrichten), dann das tolerierte Element abfahren. Positionen von Bohrbildern misst das Koordinatenmessgerät; dort rechnet man die Abweichung aus X und Y nach Pythagoras und vergleicht den doppelten Abstand mit Ø t.

Vom Prüfplan zum Prüfprotokoll

Der Prüfplan sagt, was wie womit und wie oft geprüft wird. Das Prüfprotokoll hält fest, was dabei herauskam: Merkmal, Grenzmaße, Prüfmittel (mit Kennung), Istwert, Entscheidung, Datum, Prüfer, Zeichnungsstand. Eine zweite Person muss die Prüfung damit nachvollziehen können. Mehr in Prüfplan und Dokumentation.

Grenzmaße zuerst

Bevor du misst, rechnest du jedes Merkmal in Grenzmaße um: Toleranzklassen aus der ISO-286-Tabelle (h6 bei 20 mm: 0/−13 µm), Maße ohne Angabe aus der Allgemeintoleranz im Schriftfeld (ISO 2768-m: über 6 bis 30 mm ±0,2, über 30 bis 120 mm ±0,3 – Ø30 gehört also noch zu ±0,2). Form- und Lagetoleranzen stehen direkt im Rahmen. Den Rechenweg übst du im Passungen-Lernweg.

Prüfmittel: die 1:10-Regel

Die Messunsicherheit bzw. Fehlergrenze des Prüfmittels – nicht sein Anzeigeschritt – soll höchstens ein Zehntel der Toleranz betragen. 13 µm Toleranz → rund 1 µm: Das schafft eine Bügelmessschraube 0,001 nur knapp, sicher entscheidet die Grenzrachenlehre. ±0,2 (T = 0,4) → 0,04: digitaler Messschieber (Anzeige 0,01, Fehlergrenze typisch ±0,02 bis ±0,03 mm). ±0,3 (T = 0,6) → 0,06: auch der Messschieber 0,05 (Fehlergrenze etwa ±0,05 mm) reicht. Das ist eine Faustregel („goldene Regel der Messtechnik“), keine Norm – im Betrieb gilt die Prüfmittelanweisung. Ein zu grobes Prüfmittel liefert Zahlen, aber keine Entscheidung – der wahre Wert kann ebenso außerhalb liegen.

Istwert, Entscheidung, Grenzfall

Istwert innerhalb der Grenzmaße → IO, außerhalb → NIO. Ein Merkmal NIO macht das Teil NIO – die Toleranz hat die Konstruktion festgelegt. Liegt der Istwert nahe an der Grenze, entscheidet die Messunsicherheit: Im Zweifel mit einem genaueren Mittel nachmessen. Zu viel Material ist nacharbeitbar, zu wenig meist Ausschuss.

Nach der Prüfung

NIO-Teile werden gekennzeichnet und gesperrt; über Nacharbeit oder Ausschuss entscheidet die zuständige Stelle, die Entscheidung wird dokumentiert. Treten gleiche Abweichungen gehäuft auf (alle Längen zu groß), ist das ein systematischer Fehler in der Fertigung – das Protokoll ist der Hinweis für die Ursachenanalyse (Ursachen finden).