Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Feinmess- und Oberflächenprüfverfahren

Feinmessen im Werkzeugbau: Endmaße, Sinuslineal, Koordinatenmessgerät, optischer Soll-Ist-Vergleich und Rauheitsmessung im Tastschnitt.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Formgebende Flächen eines Werkzeugs bestimmen das Maß jedes späteren Teils. Deshalb misst der Werkzeugbau in Mikrometern. Grundlage sind Parallelendmaße, die angesprengt zu Kombinationen zusammengesetzt werden und als Normal für Feinzeiger, Sinuslineal und Messgeräte dienen. Mit dem Sinuslineal prüft man Winkel und Schrägen: Die Endmaßhöhe unter der einen Rolle ergibt sich aus Rollenabstand und Sinus des Winkels. Alle Maße gelten bei 20 °C, gemessen wird im klimatisierten Messraum nach dem Temperaturausgleich.

Lage, Form und Maß komplexer Einsätze misst das Koordinatenmessgerät. Vor der Messung wird der Taster an der Referenzkugel eingemessen, danach das Werkstückkoordinatensystem nach dem Verfahren 3-2-1 oder über Bohrungen ausgerichtet. Die Software korrigiert den Tasterradius und wertet Merkmale nach dem Prüfplan aus. Freiformflächen werden heute oft optisch mit Streifenlicht erfasst und als Farbbild mit dem CAD-Modell verglichen; spiegelnde Flächen brauchen dazu ein dünnes Mattierungsspray.

Die Oberflächengüte prüft man im Tastschnittverfahren nach DIN EN ISO 21920. Eine Diamantspitze tastet das Profil ab, ein Filter mit der Grenzwellenlänge λc trennt Welligkeit und Rauheit, daraus folgen Kenngrößen wie Ra und Rz. Polierte Kavitäten misst man berührungslos mit Interferometer oder Konfokalmikroskop, weil die Tastspitze Spuren hinterlassen kann. Erodierte Sichtflächen werden oft mit Vergleichsmustern nach VDI 3400 beurteilt.

Das solltest du dir merken

Maße gelten bei 20 °C; Werkstücke erst nach dem Temperaturausgleich messen.
Am Sinuslineal ist die Endmaßhöhe gleich Rollenabstand mal Sinus des Winkels.
Taster immer vor dem Ausrichten an der Referenzkugel einmessen.
Als Standardzuordnung gilt für Ra über 0,1 µm bis 2 µm λc = 0,8 mm mit 4 mm Messstrecke, sofern die Zeichnung nichts anderes vorgibt.
Polierte Flächen optisch nur mattiert messen und die Schichtdicke beachten.

Formeln

Endmaßhöhe am Sinuslineal: $h = L \cdot sin α$; $h$ Endmaßhöhe in mm, $L$ Rollenabstand in mm, $α$ Prüfwinkel
Nutbreite aus Tastkugel-Mittelpunkten: $b = a + d_{K}$; $b$ Innenmaß in mm, $a$ Abstand der Kugelmittelpunkte in mm, $d_{K}$ Tastkugeldurchmesser in mm

Typische Fehler in der Prüfung

Beim Innenmaß den Kugeldurchmesser abgezogen statt addiert.
Ein frisch geschliffenes Teil sofort gemessen; die Wärmedehnung frisst die Toleranz.
Am Tastschnittgerät eine zu kleine Grenzwellenlänge gewählt, Ra fällt zu klein aus.
Endmaßkombination aus vielen dünnen Endmaßen gebaut; jede Fuge vergrößert die Abweichung.

Tipps aus der Werkstatt

Erst temperieren, dann messen: Ein 300 mm langer Stahleinsatz wächst je Kelvin um rund 3,5 µm. Am Koordinatenmessgerät gilt beim Innenmaß Kugelmittelpunkte plus Kugeldurchmesser, beim Außenmaß minus. Den Taster immer vor dem Ausrichten einmessen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Feinmess- und Oberflächenprüfverfahren“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 9 (Herstellen von formgebenden Werkzeugoberflächen); DIN EN ISO 21920. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.