Der Messschieber, als eines der am häufigsten verwendeten Messwerkzeuge im Bereich der mechanischen Fertigung, ist einfach
zu bedienen und wird häufig bei der Außendurchmessermessung eingesetzt. Er hat jedoch immer noch viele inhärente technische Einschränkungen.
Mit den steigenden Präzisionsanforderungen in der modernen Fertigung sind die Nachteile der Messschiebermessung des Außendurchmessers immer deutlicher geworden und beeinträchtigen die Genauigkeit und
Zuverlässigkeit der Messergebnisse. Die Messgenauigkeit eines Standard-Nonius-Messschiebers beträgt ±0,02
Millimeter, während die eines digitalen Messschiebers ±0,01 erreichen kannMillimeter. In der tatsächlichen Anwendung wird er jedoch durch mehrere Faktoren wie Bedienungsfähigkeiten, Umwelt
Bedingungen und Eigenschaften des Werkstücks beeinflusst,
und der tatsächliche Messfehler übersteigt oft den theoretischenGenauigkeitsbereich.I. Der grundlegende Grund für die Einschränkung der Messgenauigkeit
1. Menschliche Bedienungsfehler sind der Hauptnachteil bei der Verwendung von Messschiebern zur Messung des Außendurchmessers.
Die Kontrolle
derMesskraft beeinflusst die Genauigkeit der Messergebnisse direkt. Die Standard-Messkraft
sollte innerhalb des Bereichs von 8-12 Newton kontrolliert werden, aber es ist schwierig, eine konstante Messkraft
im tatsächlichenBetrieb aufrechtzuerhalten. Eine Änderung der Messkraft um 1 Newton kann zu
einem Messfehler von 0,005-0,01 Millimetern führen.Besonders bei der Messung von dünnwandigen Teilen oder weichen
Materialien kann eine übermäßige Messkraft dazu führen, dass sich das Werkstück verformt, was die Messgenauigkeit ernsthaft beeinträchtigt.
2. Ablesefehler sind inhärente technische Mängel des Nonius-Messschiebers. Die Subjektivität der menschlichen Augen beim Ablesen der
Skalenlinien führt zu inkonsistenten Messergebnissen. Der kleinste Ablesewert des Nonius-Prinzips beträgt 0,02
Millimeter, aber das tatsächliche Ablesen wird durch Faktoren wie Lichtverhältnisse, Beobachtungs-Winkel und die
Sehkraft des Bedieners beeinflusst. Die Ablesedifferenz für die gleiche Größe durch verschiedene Bediener kann bis zu
0,03 - 0,05 Millimeter betragen.Diese Art von menschlichem Ablesefehler ist bei präzisen Messungen inakzeptabel.3. Die Einschränkung des Kontaktbereichs führt zu einer unzureichenden Repräsentativität der Messergebnisse.
Der Kontaktbereich
zwischen den Messschieberbacken und dem Werkstück beträgt in der Regel nur wenige Quadratmillimeter. Bei Werkstücken mit hoher Oberflächen
rauheit oder lokalen Defekten kann eine geringfügige Änderung der Position der Kontakt-Punkte zu unterschiedlichen Mess-
Ergebnissen führen. Der wahre Rundheitsfehler und der Elliptizitätsfehler von kreisförmigen Querschnittswerkstücken können durch eine Einzelpunktmessung nicht genau widergespiegelt werden.
Mehrpunktmessung ist erforderlich, um zuverlässige geometrische Parameter zu erhalten.II. Der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Messgenauigkeit
1. Temperaturveränderungen sind ein wichtiger Umweltfaktor, der die Genauigkeit der Messschiebermessungen beeinflusst. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Metallmaterialien bewirkt, dass sich die Abmessungen
mit der Temperatur ändern. Der lineare
Ausdehnungskoeffizient von Stahl beträgt etwa 11×10^-6/℃. Eine Temperatur
Änderung von 10℃ führt zu einer Änderung von 0,011 mm in
einer 100 mm Abmessung.Schwankungen in der Werkstatt Umgebungstemperatur, Übertragung der Temperatur der Bedienerhand,
und RestWärme von der Werkstückbearbeitung können sich alle auf die Genauigkeit der Messergebnisse auswirken.2. Feuchtigkeit und Schadstoffe haben einen negativen Einfluss auf die Messgenauigkeit des Messschiebers, insbesondere in rauenProduktionsumgebungen. Metallbearbeitungsflüssigkeiten und Kühlflüssigkeiten verbleiben auf der Oberfläche des Werkstücks und bilden einen Flüssigkeitsfilm, der den tatsächlichen Kontaktzustand und die Messreferenz verändert. Die Dicke des Oberflächenölfilms, die von
0,01 bis 0,05 Millimeter reicht, wird direkt auf das Messergebnis aufaddiert.
Um genaue Mess-
Daten zu erhalten, muss die Werkstückoberfläche
gründlich gereinigt werden.3. Vibrationen und Stöße können die Präzisionsmessungen stören. Am Produktionsstandort können der Betrieb von MaschinenWerkzeugen und die Bewegung schwerer Geräte Vibrationen erzeugen.
Als Handmesswerkzeug sind Messschieberbesonders empfindlich gegenüber Vibrationen.Wenn die Vibrationsamplitude 0,02 Millimeter überschreitet, wirkt sich dies
erheblich auf die Stabilität des Ablesens aus.
Während des Messvorgangs werden auch die Erschütterungen der Hand des Bedieners auf das
Messergebnis übertragen, was die Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Messung beeinträchtigt.III. Einschränkungen der Werkstückmerkmale auf die Messergebnisse1. Erhebliche Unterschiede in der Oberflächenqualität beeinflussen die Zuverlässigkeit der Messschiebermessungen. Die Spitzen
und Täler auf einer rauen Oberfläche verursachen Unsicherheiten in den Kontaktpunkten. Wenn die Oberflächenrauheit Ra 1,6 Mikrometer überschreitet,
erhöht die Zufälligkeit der mikroskopischen geometrischen Form auf der Oberfläche die Streuung der Messergebnisse.
Der Messfehler für raue Oberflächen wie
Gussflächen, Schmiedeflächen und Schweißflächen kann ±0,1 Millimeter erreichen und damit die
Nenn-Genauigkeit des Messschiebers weit übersteigen.2. Die Komplexität der geometrischen Form des Werkstücks schränkt den Anwendungsbereich des Messschiebers ein.
Nicht-Standard-geometrische Formen können nicht genau gemessen werden. Werkstücke mit elliptischen
Querschnitten, polygonalen Querschnitten, und unregelmäßigen Querschnitten erfordern spezielle Mess-Methoden und Geräte.
Der Messschieber kann nur lokale Abmessungen messen, aber die geometrische Genauigkeit nicht umfassend bewerten.
Für Teile mit hohen geometrischen Genauigkeitsanforderungen ist die Repräsentativität der Messschiebermessergebnisse unzureichend.
3. Die Härte und die elastischen Eigenschaften der Materialien beeinflussen die Stabilität der Messergebnisse. Weiche Materialien
unterliegen unter der Einwirkung der Messkraft einer elastischen oder plastischen Verformung. Die Messung von Materialien wieAluminiumlegierung, Kunststoff und Gummi erfordert eine besondere Kontrolle
der Messkraft. Für Materialien mit einer Härte unter HB100 kann der Messfehler
±0,05 Millimeter überschreiten.Die Rückpralleigenschaften von hoch
elastischen Materialien bewirken, dass sich die
Messergebnisse im Laufe der Zeit ändern, wodurch die Wiederholbarkeit der Messdaten beeinträchtigt wird.IV. Einschränkungen des Messbereichs und der Flexibilität
1. Der Messbereich wird durch die strukturellen Abmessungen des Messschiebers eingeschränkt und kann große Werkstücke, die über den Bereich hinausgehen, nicht messen. Der maximale Messbereich von Standard-Messschiebern beträgt in der Regel 150-300 Millimeter. Für die Messung des Außendurchmessers großer Werkstücke sind spezielle großformatige
Messschieber oder andere Mess-Methoden erforderlich.Die Abmessungen von Sonderpositionen wie Innendurchmessern von tiefen Löchern, Bodendurchmessern
von Sacklöchern und Breiten von Nuten können mit gewöhnlichen Messschiebern nicht direkt
gemessen werden.
2. Einschränkungen bei Messwinkeln und -positionen beeinträchtigen die Machbarkeit der Messung bestimmter Werkstücke. Messschieber müssen
senkrecht zur zu messenden Oberfläche stehen, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Bei komplex geformten Werkstücken können einige
Teile möglicherweise nicht genau durch die Messschieber positioniert werden.Ein Messwinkel, der um 5 Grad von der
vertikalen Richtung abweicht, führt zu einem Kosinusfehler von etwa 0,4 %.
Die Messung von Teilen unter Montagebedingungen ist oft durch den Platz begrenzt und kann die idealen Messbedingungen nicht erreichen.
3. Die unzureichende dynamische Messfähigkeit schränkt den Einsatz von Messschiebern in der automatisierten Produktion ein,
was die Realisierung von Online-Messungen und Echtzeitüberwachung verhindert. Die moderne Fertigung benötigt eine schnelle
Erkennung und Rückmeldung. Messschieber haben jedoch langsame Messgeschwindigkeiten und erfordern manuelle Bedienung,
und erfüllen somit nicht die Produktionsrhythmusanforderungen für hohe Effizienz. Automatisierte Produktionslinien benötigen integrierte Messsysteme.
Die manuelle Natur der Messschieber wird zu einem Engpassfür die Produktionseffizienz.
