So messen Sie große IDs und ODs

Oct 05, 2023

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Stellen Sie sich vor, Ihre Aufgabe für diese Woche besteht darin, eine Handwerkzeug-Messlösung für einen großen Rotor mit einem Innendurchmesser von fast 400 mm zu entwickeln. Angesichts der Größe und des großen Durchmessers ist es unwahrscheinlich, dass das Teil für eine In-Prozess-Prüfung zu einem Messgerät oder gar einem KMG gebracht werden kann. Stattdessen muss der Durchmesser am Herstellungsort gemessen werden. Zur Überprüfung des großen Durchmessers könnte man typischerweise eine verstellbare Bohrungslehre oder einen Innenstabmikrometer verwenden. Dieses Teil weist jedoch in der Mitte des zu prüfenden Durchmessers eine Nabe auf und stellt ein Hindernis dar.

Wie bei jeder Durchmessermessung gibt es mehrere mögliche Lösungen, die in der Regel toleranzbasiert sind. Sobald sich ein Durchmesser dieser Größe nähert, sind die Toleranzen relativ gering, was mehrere mögliche Optionen bietet. Es gibt sogar Lösungen für einen großen Präzisionsdurchmesser. In diesem Artikel wird der Umfang der Messgeräte untersucht, die das Potenzial haben, diese Anforderung zu lösen.

Die Backen großer digitaler Messschieber ermöglichen das Messen von Innendurchmessern und bieten gleichzeitig eine Referenzfläche, die es dem Messschieber ermöglicht, im rechten Winkel zum Innendurchmesser zu sitzen.

Ein großer digitaler Messschieber könnte in Betracht gezogen werden, wenn der Durchmesser bis zum Rand des Teils reicht. Bremssättel über 300 mm verfügen in der Regel über Backen, in die speziell für diesen Zweck ein Satz Kontakte mit Außenradius eingearbeitet ist. Tatsächlich verfügt der Radius auch über eine Schulter, die es den Backen ermöglicht, im Durchmesser auf der Fläche zu sitzen, um die Messung auszurichten und dem Benutzer eine einfachere Ausrichtung zu ermöglichen.

Da es sich um ein Zweipunkt-Messsystem handelt – und obwohl die Schulter an der Backe als Referenz für die Einstellung der Messtiefe dient – ​​erfordert diese ganze Familie von Handwerkzeugen besondere Fähigkeiten des Bedieners. Denn um den wahren Durchmesser zu ermitteln, muss das Messgerät durch den Durchmesser schwenken und nach dem größten Wert für den Innendurchmesser suchen. Normalerweise wird der Referenzkontakt an Ort und Stelle gehalten, während der empfindliche Kontakt (mit etwas Kraft durch den Bediener) gegen den Teiledurchmesser und den beobachteten Wert gehalten wird.

Einige Innen-/Außenmessgeräte im Messschieber-Stil ermöglichen die gleichzeitige Verwendung von zwei Backensätzen, sodass mit einem Aufbau zwei verschiedene Messungen durchgeführt werden können.

Wenn der Durchmesser nicht an der Kante liegt und tiefer in die Bohrung hinein oder sogar in eine Nut innerhalb des Durchmessers gemessen werden muss, kann ein universeller Innen-/Außen-Messschieber eine Möglichkeit sein, diese Messung durchzuführen. Diese Arten von Messgeräten verwenden einen sattelförmigen Balken oder eine lange Schiene. Beim Innen-/Außen-Messgerät im Messschieber-Stil sind die festen und empfindlichen Backen mit einer ganzen Reihe von Optionen austauschbar, um das Messgerät genau auf die Messaufgabe abzustimmen. Darüber hinaus ist möglicherweise eine Halterung verfügbar, um einen weiteren Satz Backen oben und unten am empfindlichen und messenden Schlitten anzubringen. Dadurch kann der Messschieber einen Innen- und Außendurchmesser mit einem einzigen Setup prüfen.

Im Grunde handelt es sich hierbei um große digitale Spezialmessschieber, die bei dieser Art der Prüfung einige Vorteile bieten. Da es sich bei Messschiebern um Messinstrumente handelt, ist die Referenz in die Waage integriert und es sind keine externen Master erforderlich. Aber auch weil es sich um Messschieber handelt, sind die digitalen Auflösungen (typischerweise 0,01 mm/0,0005 Zoll) über den großen Bereich normalerweise nicht für höhere Genauigkeitsanforderungen geeignet. Kombinieren Sie dies mit der Bedienerkompetenz, die für die Suche nach dem Durchmesser auf einer beweglichen Skala erforderlich ist. und die Fehlerwahrscheinlichkeit ist ziemlich groß. Da sie andererseits ein spezielles Master für die gemessene Größe erfordern und einen extrem großen Messbereich haben, stellt Vielseitigkeit ein wertvolles Merkmal dar. Daher bieten diese digitalen und ID/OD-Messschieber Folgendes Guter Wert beim Schruppen eines Durchmessers oder bei allgemeinen Inspektionsanforderungen.

Bei ID/OD-Messschiebern und Komparatoren muss der Benutzer das Messgerät durch den Durchmesser „schwingen“ und beim Messen des ID nach dem größten Messwert suchen.

Das gleiche Zwei-Punkt-Konzept kann verwendet werden, um die nächste „bessere“ Ebene der Prüfung des großen Durchmessers zu erreichen, jedoch auf eine Vergleichsversion des Handwerkzeugs übertragen. Anstatt die Skala wie beim Messschieber in das Messgerät zu integrieren, wird ein externer Master verwendet, um den gemessenen Durchmesser zu vergleichen. Hierbei handelt es sich nicht mehr um eine direkte Größenmessung, sondern vielmehr um einen Vergleich, um festzustellen, ob das Teil größer oder kleiner als das Einstellmodell ist. Dieses vergleichbare Handgerät verfügt über einen begrenzten Messbereich, kann jedoch über einen kurzen Messbereich eine höhere Auflösung und eine sehr gute Genauigkeit bieten.

Viele Messgeräte haben Kapazitäten von 25 mm bis über 1.000 mm. Abhängig von der Größe können sie zwischen 100 mm und 400 mm verstellbar sein. Bei einigen Spurweiten können Schienen unterschiedlicher Länge ausgetauscht werden, sodass der Einstellbereich praktisch unbegrenzt ist. Da zahlreiche austauschbare Backen und Kontakte verfügbar sind, können Innen-/Außen-Universal-Bohrungsmessgeräte an eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden, einschließlich Nuten, Kegeln, Zylindern und hinter blinden Schultern versenkten Merkmalen.

Wie der digitale oder ID/OD-Messschieber muss auch die ID/OD-Messlehre durch die Bohrung geschwenkt oder geschwenkt werden, um den wahren Durchmesser zu ermitteln. Allerdings bieten diese Messgeräte gegenüber der Version mit Messschieber einen Vorteil, da sie über einen federbelasteten empfindlichen Kontakt verfügen. Der Bediener muss mit dem Messschieber den Referenzkontakt auf den Durchmesser halten. Während der Benutzer dann Kraft auf den Messkontakt ausübt und gleichzeitig über den Durchmesser fährt, sucht er nach den Maximalwerten. Um das Ergebnis zu erzielen, ist viel Handkoordination erforderlich. Mit seinem federbelasteten empfindlichen Kontakt vereinfacht der ID/OD-Komparator diese Messung für den Benutzer erheblich.

Üben Sie ausreichend Kraft sowohl nach unten als auch gegen den ID-Referenzarm aus, um den Referenzkontakt zu verriegeln.

Heben Sie den empfindlichen Kontakt leicht an, um die nach unten gerichteten Kräfte zu reduzieren, sodass der Messdruck des Messgeräts bei der Suche nach dem Durchmesser leicht den höchsten Punkt finden kann.

Genau wie bei der Messschieberversion des universellen Innen-/Außenmessgeräts ermöglichen austauschbare Backen und Kontakte eine Vielzahl von Messanwendungen. Die meisten austauschbaren Backen verfügen über einen in die Backe integrierten Tiefenanschlag oder einen zusätzlichen einstellbaren Anschlag, um die Tiefe des Messkontakts einzustellen. Dieser Anschlag nimmt bei der Messung einen Bewegungsgrad ein und erleichtert so die Ausrichtung für den Bediener. Obwohl vom Bediener noch einige Techniken erforderlich sind, fungiert der Kontakt auf der Referenzseite des Messgeräts als Referenz, und der Höhenanschlag legt die Tiefe fest – also eine Zweipunkt-Positionsreferenz. Auf der Messseite, mit dem empfindlichen Kontakt, wirkt die Messkraft, aber durch das Gewicht des Messgeräts wird auch Reibung auf den Tiefenmesser ausgeübt. Da es sich um große Messgeräte handelt, kann das Gewicht des Messgeräts größer sein als die Messkraft des empfindlichen Kontakts. Daher muss der Bediener sicherstellen, dass der Referenzkontakt sicher sitzt, während er den Innendurchmesser auf Durchmesser überprüft, aber gleichzeitig die empfindliche Backe ganz leicht anheben, um den Druck vom Tiefenanschlag zu nehmen, so dass er die Funktion des empfindlichen Kontakts nicht beeinträchtigt . Dies ist für den Bediener kein sehr schwieriger Vorgang, aber für die Leistung der Messung von entscheidender Bedeutung.

Gemeinsame Backen können für einfache flache Innendurchmesser (mit Radiuskontakt) und ähnliche Kontakte, jedoch mit Abflachungen für Außendurchmesserprüfungen, verwendet werden. Es gibt ähnliche Backen, die eine Tiefe von 100 mm oder mehr mit austauschbaren Innen-/Außenkontakten ermöglichen, um tiefer in die Bohrung zu gelangen. Für Messgeräte mit einer Tiefenkapazität von mehr als 100 mm sind spezielle Verstrebungen oder schwerere Kontakte erforderlich, um die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten. Die Kontakte sind in der Regel nach hinten verjüngt, um genaue Punkt-zu-Punkt-Messungen zu gewährleisten. An der Backe sind verstellbare Anschläge angebracht, um den Messschritt einzustellen und so zur Stabilisierung des Messgeräts beizutragen. Diese sind besonders nützlich, wenn es sich bei der ID um eine Nut oder einen Schlitz innerhalb der ID handelt, und ermöglichen eine präzise, ​​wiederholbare Positionierung der Kontakte oder des Benutzers.

Hochleistungs-Digitalanzeigen reduzieren Bedienfehler und Leistung erheblich durch Funktionen wie dynamische Max-Messwerte, hohe Auflösung und analoge/digitale Anzeige sowie drahtlose Konnektivität.

Da die gemessenen Durchmesser meist groß sind, sind Messuhren mit einer Auflösung von 0,0001" oder 0,0005" typisch. Für Anwendungen, die eine höhere Auflösung oder Datenausgabe erfordern, können Indikatoren mit höherer Auflösung, digitale Indikatoren oder sogar elektronische Wandler ersetzt werden. Da es sich bei dem Innen-/Außendurchmesser-Messgerät um ein Vergleichsinstrument handelt, verfügt es über einen großen Einstellbereich, in der Regel jedoch über einen sehr kurzen tatsächlichen Messbereich. Aus diesem Grund verwenden diese Messgeräte eher einen digitalen Komparator als einen digitalen Anzeiger. Darüber hinaus verfügen ihre elektronischen Anzeigen über integrierte dynamische Speicher, die die Möglichkeit bieten, den „Min“- oder „Max“-Wert während des Sweeps automatisch zu erfassen. Dies ist ein bevorzugtes Mittel, um Bedienerfehler zu reduzieren und die Ergebnisse durch die höhere Auflösung und Genauigkeit des Komparators erheblich zu verbessern.

Ein zertifizierter Hauptring ist höchstwahrscheinlich die beste Möglichkeit, ein Innen-/Außendurchmesser-Vergleichsmessgerät einzustellen.

Mit dem Messschieber oder dem ID/OD-Universal-Messschieber kann es möglich sein, einen Nullpunkt festzulegen, indem die Kontakte aneinander berührt werden, da die „Referenz“ im Messschieber eingebaut ist. Allerdings weist diese eingebaute Skala bei Messschiebern mit großer Reichweite Fehler auf, die sich über den gesamten Messbereich anhäufen. Aufgrund dieser Fehler oder weil die Anwendung keinen Bezug zu den Kontakten herstellen kann, ist ein externer Standard erforderlich.

Die Verwendung eines Außenmikrometers ist möglicherweise die schnellste und verfügbarste Methode für die kleinsten Größen, es gibt jedoch Probleme mit der Genauigkeit dieses Aufbaus. Mikrometer weisen inhärente Fehler auf, die auf das Messgerät übertragen werden können. Ein weiteres wichtiges Thema ist die genaue Lokalisierung und Ausrichtung der sphärischen Messpunkte des Messgeräts auf den Kontakten des Mikrometers. Diese Einrichtungsmethode ist zwar leicht verfügbar und kostengünstig, bietet aber wahrscheinlich die geringste Genauigkeit, die mit der Teiletoleranz verglichen werden muss, um festzustellen, welcher Anteil durch inhärente Fehler verbraucht wird.

Die beste Methode zum Einstellen des einstellbaren Bohrungsmaßes ist die Verwendung eines Hauptrings oder einer Einstellscheibe. Dadurch wird die tatsächliche Messung dupliziert und es können Master für die spezifische Teilegröße angefertigt werden. Die meisten Innen-/Außen-Universalmessgeräte verfügen über eine flache Oberfläche an den Backen, die es ermöglicht, das Messgerät selbsttragend auf dem Hauptring zu platzieren und einzustellen. Bei dieser Methode wird der Ring auf eine Granitoberfläche gelegt, das Innen-/Außen-Universalmessgerät wird in den Ring eingesetzt, der ihn stützt, und der empfindliche Kontakt wird eingestellt, bis die Anzeige Null anzeigt. Es ist sogar möglich, einen Lehrring zu verwenden, der nicht genau dem Nennmaß entspricht, da der Versatz in den Satz des Digitalanzeigers übernommen werden kann, solange sich der Master im Bereich des empfindlichen Kontakts befindet. Ein Lehrring wird zum Einstellen sich wiederholender Größen bevorzugt oder wenn ein einstellbarer Bohrungslehre für eine bestimmte Größe vorgesehen ist. Der Nachteil dieser Methode sind die potenziellen Kosten. Ringe können teuer sein, und die Gesamtkosten können unerschwinglich sein, wenn für jede der vielen Größen in der Werkstatt ein Ring benötigt wird. Der Durchmesser ist eine kostengünstige Möglichkeit, mit minimalen Investitionen eine große Auswahl an Messgeräten einzustellen.

Eine Vorrichtung zur universellen Längeneinstellung, die Endmaße zur Einstellung des Durchmessers verwendet, ist eine wirtschaftliche Möglichkeit, eine Vielzahl von Messgeräten mit minimalen Investitionen einzustellen.

Durch die Verwendung einer Endmaßeinheit in einer Klemme mit Backen an beiden Enden erhalten Sie außerdem ein hochpräzises Referenzmuster. Dies kann die bevorzugte Methode sein, wenn mehrere Größen erforderlich sind und Flexibilität von entscheidender Bedeutung ist. Endmaßblöcke sind der grundlegendste Referenzstandard. Sie sind leicht verfügbar und bieten eine hohe Genauigkeit. Der einzige Nachteil ist die Zeit, die benötigt wird, um den Endmaßstapel auf die Nenngröße zusammenzubauen. Da nur ein einziger Stapel verwendet wird, gibt es außerdem keinen Nachweis dafür, dass beim Zusammenbau des Stapels keine Auswringfehler gemacht wurden. Auch wenn diese geringfügig sind, können sie die Leistung des Messgeräts beeinträchtigen.

Bei der Einstellung eines Messgeräts auf seine Nenngröße ist Vorsicht geboten. Die Einrichtung des Master- oder Endmaßblocks ist von entscheidender Bedeutung. Das heißt, sie müssen sauber und frei von Schmutz sein. Außerdem müssen sie, ebenso wie das Messgerät, temperaturstabil sein.

Sobald der Referenzkontakt auf die gewünschte Größe eingestellt ist, sollte die Feststellschraube festgezogen werden und das Messgerät erneut auf Nullpunkt und Wiederholbarkeit getestet werden. Wenn sich nichts geändert hat, ziehen Sie die Feststellschraube weiter fest, bis sie einrastet. Überprüfen Sie dann die Wiederholgenauigkeit erneut, bis Sie sicher sind, dass das Messgerät genau funktioniert.

Das Messen großer Innen- und Außendurchmesser am Herstellungsort wird immer eine Herausforderung sein. In vielen Fällen nimmt mit zunehmenden Durchmessern die Toleranz zu, was die Verwendung von Messschiebern und vergleichenden Innen-/Außenmessungen ermöglicht, wie hier beschrieben. Sollte der große Durchmesser eine Toleranz aufweisen, die über den Rahmen der Handwerkzeuge hinausgeht, ist möglicherweise ein spezieller variabler Feststopfen oder Ringlehre erforderlich.

George Schuetz ist Direktor für Präzisionsmessgeräte bei Mahr Inc. Für weitere Informationen rufen Sie (401) 784-3392 an, senden Sie eine E-Mail an [email protected] oder [email protected] und besuchen Sie www.mahr.com.