Ratgeber
Messschrauben zählen zu den wichtigsten Instrumenten in der Fertigungsindustrie. Mit ihrer Hilfe können Außen- oder Innendurchmesser von Wellen, Bolzen oder Rohren gemessen werden, um sie schnell und zuverlässig auf Maßhaltigkeit zu überprüfen. Was für Ausführungen von Messschrauben es gibt, worauf beim Umgang zu achten ist und welche Kriterien beim Kauf eine Rolle spielen, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Messschrauben, auch Mikrometer oder Mikrometerschrauben genannt, sind Präzisionsmessgeräte, die hauptsächlich zur Innen- und Außenmessung von zylindrischen oder runden Werkstücken wie Wellen, Bolzen, Rohren oder auch Bohrungen zum Einsatz kommen. Sie ermöglichen es, produzierte Teile und Werkstücke schnell und zuverlässig auf vorgegebene Maße zu überprüfen, und zählen daher zu den wichtigsten Instrumenten in der Fertigungstechnik, Metallverarbeitung und im Maschinenbau.
Abhängig von der jeweiligen Messaufgabe werden im Wesentlichen zwei Ausführungen von Messschrauben differenziert: Bügelmessschrauben und Innenmessschrauben. Während Bügelmessschrauben der Bestimmung von Außendurchmessern dienen, finden Innenmessschrauben – der Name sagt es bereits – für die Bestimmung von Innendurchmessern Verwendung. Daneben gibt es eine Reihe von spezialisierten Formen, die besonderen Aufgaben oder Anwendungsszenarien vorbehalten sind. Dazu zählen Einbaumessschrauben, die in Messvorrichtungen und Voreinstellgeräte eingebaut werden, oder auch Tiefenmessschrauben, mit deren Hilfe die Tiefe einer Bohrung oder eines Absatzes bestimmt werden kann.
Mikrometerschrauben bestehen aus einer feststehenden Messfläche und einer beweglichen Messfläche, die im Fall von Bügelmessschrauben durch einen Bügel miteinander verbunden sind. Die feststehende Messfläche wird Amboss genannt und ist die Stelle, an die das Messobjekt zu Beginn der Messung angelegt wird. Bei der beweglichen Messfläche handelt es sich um eine Messspindel, die über ein Feingewinde verstellt wird. Liegt das Messobjekt am Amboss an, wird das Gewinde mithilfe einer Rändelschraube zugedreht, so dass sich die Messspindel zum Objekt hinbewegt. Das macht man so lange, bis das Messobjekt zwischen Amboss und Spindel festgeklemmt ist.
Jede Umdrehung entspricht einem Maß, so dass der Abstand zwischen den Messflächen als konkreter Messwert angezeigt werden kann. In dem Zusammenhang kommen zwei Skalen ins Spiel: die feststehende Skalenhülse und die drehbare Skalentrommel. Die Skalenhülse zeigt den Messwert in Millimetern oder Zoll an, während die Trommel als Feinskala fungiert und Werte in Hundertsteln Millimetern (0,01 mm) liefert. Ist ein Nonius vorhanden, können sogar Tausendstel Millimeter (0,001 mm) abgelesen werden.
Die Anwendung einer Messschraube bedarf Übung und Erfahrung. Eine wesentliche Rolle spielen der richtige Anpressdruck und die korrekte Positionierung der Messspindel in Bezug auf das Messobjekt. Der Anpressdruck hat Auswirkungen auf die Messung. Ist er zu hoch, kann das zur Folge haben, dass sich das Messobjekt oder die Messschraube verformt. Um das zu verhindern, sind Messschrauben mit einer Ratsche ausgestattet, mit deren Hilfe die Einstellschraube des Feingewindes gedreht wird. Auf diese Weise ist ein gleichbleibender Anpressdruck sichergestellt, was wiederum exakte und reproduzierbare Messungen ermöglicht. Mithilfe einer Feststellschraube lässt sich die Messspindel arretieren, sobald sie die richtige Position unter dem gewünschten Anpressdruck erreicht hat. Dadurch kann sie beim Messen und Ablesen nicht verrutschen.
Das Ablesen analoger Messschrauben ist nicht ganz unkompliziert. Zum einen gilt es, Parallaxenfehler zu vermeiden, zum anderen muss man wissen, in welchem Verhältnis die beiden Skalen zueinander stehen und wie sich der Messwert errechnet.
Ein entscheidender Faktor dabei ist die Steigung des Feingewindes. Üblicherweise beträgt die Gewindesteigung 0,5 mm. Die bewegliche Skalentrommel ist in 50 Teilstriche unterteilt. Jeder Teilstrich entspricht also 0,01 mm (0,5 geteilt durch 50). Um nun den Messwert zu ermitteln, liest man zuerst die Angaben auf der Skalenhülse ab – und zwar die ganzen Millimeter (Teilstriche oberhalb der Bezugslinie) und die halben Millimeter (Teilstriche unterhalb der Bezugslinie). Danach liest man auf der beweglichen Skalentrommel die Hundertstel Millimeter ab und rechnet diese zum ersten Wert dazu. Die Summe entspricht dann dem finalen Messwert.
Da die Bezugslinie der Skalenhülse und die Skala auf der Skalentrommel nicht auf einer Ebene liegen, kann es beim Ablesen zu Parallaxenfehlern kommen. Damit das nicht passiert, ist es wichtig, beim Ablesen genau senkrecht bzw. im rechten Winkel auf die Bezugslinie zu schauen. Nimmt man einen anderen Blickwinkel ein, kommt es zu einer scheinbaren Verschiebung zwischen den Teilstrichen, was letztlich zu einem verfälschten Messergebnis führt. Es gibt aber auch analoge Mikrometerschrauben, die eine parallaxenfreie Ablesung ermöglichen. Hier befinden sich die Bezugslinie der Skalenhülse und die Skalentrommel auf einer Ebene. Das geht jedoch mit einem höheren Konstruktionsaufwand einher, der sich im Preis bemerkbar macht. So sind parallaxenfreie Mikrometer in der Anschaffung teurer als konventionelle Mikrometer. Sie kosten fast genauso viel wie digitale Messschrauben, deren digitale Anzeige von Hause aus keine Parallaxenfehler zulässt und die Ablesung der Messwerte noch komfortabler gestaltet.
Beim Kauf von Messschrauben ist zunächst zu überlegen, welche Ausführung sich für die Messaufgabe am besten eignet. Für die Messung von Außendurchmessern runder oder zylindrischer Prüfobjekte sind Bügelmessschrauben quasi alternativlos. Geht es hingegen darum, den Innendurchmesser von Bohrlöchern zu bestimmen, sind Innenmessschrauben das Mittel der Wahl. Sie sind wiederum nicht geeignet, um Rundheit zu messen. Innenmessschrauben können als Zweipunkt- oder Dreipunkt-Innenmessschrauben realisiert sein. Dreipunkt-Innenmessschrauben bieten drei Messpunkte und eignen sich gut für die Messung von Bohrungen, deren Innenflächen nicht ganz gleichmäßig sind. Zweipunkt-Innenmessschrauben arbeiten dagegen nur mit zwei Messpunkten. Demzufolge kann es passieren, dass sie bei ungleichmäßigen Bohrungen ungenaue Messwerte liefern.
Ist der richtige Messschraubentyp definiert, gilt es auf den Messbereich und die Messauflösung zu achten. Der Messbereich muss für die Größe der Messobjekte ausgelegt sein, damit überhaupt valide Messungen durchgeführt werden können. Um perspektivisch auf der sicheren Seite zu sein, empfiehlt es sich, den Messbereich nicht zu knapp, sondern lieber etwas großzügiger zu kalkulieren. Die Messauflösung gibt Aufschluss darüber, bis zu welcher Nachkommastelle der Messwert ermittelt werden kann. Üblich sind Auflösungen im Hundertstelbereich (0,01 mm), es gibt aber auch Messschrauben, die eine Ablesung im Tausendstelbereich (0,001 mm) ermöglichen. Wie exakt eine Messschraube arbeitet, also wie nah der gemessene Wert dem Ist-Wert kommt, wird mit der Messgenauigkeit angegeben. Diese ist für Aufgaben, die hohe Präzision und sehr zuverlässige Messergebnisse erfordern, von besonderer Bedeutung.
Ein weiteres Kriterium beim Kauf ist, ob eine metrische oder zöllige Skalenteilung gewünscht ist. Digitale Modelle bieten mitunter die Möglichkeit, zwischen beiden Systemen umzuschalten, was je nach Anwendung durchaus praktisch sein kann. Ob eine Messschraube digital oder analog ausgeführt sein soll, ist eine Frage, die sich grundsätzlich stellt. Digitale Mikrometer sind meist mit höheren Anschaffungskosten verbunden und empfindlicher als analoge Messgeräte. Außerdem benötigt das digitale Display eine Stromversorgung für den Betrieb. Analoge Mikrometer sind dahingehend die wirtschaftlichere Lösung, erfordern aber Expertise, wenn es um das korrekte Ablesen geht.
Des Weiteren sind die individuelle Ausstattung von Messschrauben und Zusatzfeatures in den Blick zu nehmen. So sollten Bügelmessschrauben unbedingt einen isolierten Bügel aufweisen. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass sich der Rahmen und die Messflächen (beides besteht üblicherweise aus Metall) durch die Handwärme ausdehnt, was zu verfälschten Messergebnissen führen kann. In manchen Messschrauben ist zudem eine Messuhr integriert, die Toleranzabweichungen vom Standardmaß anzeigt. So lässt sich schneller erfassen, ob ein Prüfobjekt maßhaltig ist oder nicht. Vorteilhaft ist es, wenn Messschrauben mithilfe von Zubehör erweitert oder auf spezifische Anwendungen optimiert werden können. Viel Flexibilität bieten Messschrauben mit auswechselbaren Einsätzen, die je nach Messaufgabe mit einem geeigneten Messeinsatz bestückt werden können.
Die Nullpunkteinstellung ist ein wichtiger Schritt, um mit Mikrometern präzise Messungen durchführen zu können. Dabei wird die Messschraube so justiert, dass ihre Anzeige auf Null steht, wenn die Messflächen vollständig geschlossen sind und sich kein Messobjekt dazwischen befindet. Um das zu erreichen, kann bei analogen Messschrauben die Skalenhülse mithilfe eines Einstellwerkzeugs verdreht werden. Digitale Mikrometer sind zu diesem Zweck mit einer Null-Taste ausgestattet. Durch die Einstellung des Nullpunkts wird sichergestellt, dass die Messschraube korrekt kalibriert ist.
Was ist besser: digitale Bügelmessschrauben oder analoge Bügelmessschrauben mit parallaxenfreier Ablesung?
Digitale Bügelmessschrauben und parallaxenfreie analoge Bügelmessschrauben liegen preislich nicht weit auseinander. Da stellt sich zurecht die Frage, ob man nicht lieber gleich zu einer digitalen Bügelmessschraube greifen soll, bei der Parallaxenfehler ohnehin nicht auftreten können und die dank digitalem Display einfacher abzulesen ist. Nichtsdestoweniger haben die analogen Pendants durchaus ihre Vorteile. Da sie keine elektronischen Bauteile enthalten, sind sie robuster gegenüber Außeneinwirkungen und nicht anfällig für Defekte und Verschleiß. Das resultiert in einem geringen Wartungsaufwand und einer langen Haltbarkeit.
Können Dreipunkt-Innen-Messschrauben zum Messen konischer Bohrungen verwendet werden?
Ja. Möglich ist das, weil die Innen-Messschrauben drei Messpunkte nutzen, die sich gleichmäßig an den Umfang der Bohrung anlegen. Auf diese Weise können auch die Innendurchmesser konischer Bohrungen gemessen werden.
Was ist der Vorteil von Messschrauben im Vergleich zu Messschiebern und ähnlichen Messmitteln?
Als Längenmessgeräte können Messschieber und Messschrauben prinzipiell für die gleichen Anwendungen genutzt werden. Allerdings sind Bügelmessschrauben aufgrund ihres Designs besser für das Messen runder oder zylindrischer Objekte geeignet und liefern in dem Zusammenhang die präziseren Ergebnisse.
Was ist bei der Integration von Einbaumessschrauben zu beachten?
Einbaumessschrauben werden üblicherweise fest in Maschinen, Vorrichtungen oder Prüfstanden integriert, um kontinuierliche und wiederholte Messungen von Werkstücken oder Bauteilen durchzuführen. Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen können deren Genauigkeit und Präzision jedoch beeinträchtigen. Kommt es zu thermischer Ausdehnung infolge von Hitzeentwicklung, kann das verfälschte Messergebnisse zur Folge haben. Daher ist auf eine kontrollierte Installationsumgebung zu achten.
Für welche Anwendungen sind Präzisions-Bügelmessschrauben besonders geeignet?
Präzisions-Bügelmessschrauben eignen sich besonders für Prüfmessungen in der Qualitätssicherung und in der Präzisionsfertigung, wo es auf eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen ankommt.
Gibt es Messschrauben zum Prüfen von Gewinden?
Ja, mithilfe von Gewinde-Messschrauben können Gewindeparameter wie die Gewindesteigung oder Gewindetiefe gemessen werden.