Messschieber und Mikrometerschraubenmessgeräte, Messen ohne Kompromisse
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Messschieber und Mikrometerschraubenmessgeräte, Messen ohne Kompromisse

Jun 13, 2023

Ich brauchte kürzlich ein Temperaturreglermodul, also ging ich zu Banggood, um eines zu bestellen. Während ich stöberte, führte eins zum anderen und ich kaufte eine Mikrometer-Schraublehre. Während Mikrometer aufgrund ihrer hochpräzisen Technik und Konstruktion ziemlich teure Geräte sind, kostete mich dieses Mikrometer nur etwa 8 £ oder knapp 10 $, ganz im Sinne unserer langjährigen Serie, in der wir sehr billige Werkzeuge auf der Suche nach einem Diamanten überprüft haben die raue. Aber was vielleicht noch wichtiger ist: Dies ist auch der Anlass für eine Untersuchung der hochpräzisen Dimensionsmessung. Deshalb habe ich eine Sammlung von Mikrometern und Messschiebern unterschiedlicher Qualität zusammengestellt, und es ist Zeit, einzutauchen und einige sehr kleine Dinge zu messen.

Einige von Ihnen werden Messtechnik-Enthusiasten sein und über eine Reihe der besten verfügbaren Geräte verfügen, aber ich vermute, dass viele von Ihnen das nicht tun werden. Das allgegenwärtige Präzisionsmessgerät in unserer Community scheint der digitale Messschieber zu sein, eine verschiebbare Klemme mit LCD-Anzeige, ein Instrument, das in seiner einfachsten Form für einen sehr geringen Aufwand erhältlich ist. Für die Zwecke dieses Artikels betrachten wir jedoch nicht digitale Geräte, sondern deren analoge Vorläufer. Wenn Sie ein Gefühl für die Messtechnik haben möchten und einige dieser traditionellen Werkzeuge haben möchten, die Eltern an ihre Kinder weitergeben, dann ist es an der Zeit, etwas über den Messschieber und das Mikrometer zu lernen.

Ein Messschieber ist eine verschiebbare Klemme mit Skala, die normalerweise über 150 mm lang ist und über eine Nonius-Skala verfügt, die das Ablesen von Bruchteilen der Skala ermöglicht. Typischerweise verfügt es über zwei Backensätze für Innen- und Außenmessungen und eine ausziehbare Sonde für Tiefenmessungen. Auf dem Körper der Klemme sind Millimeter oder Zoll angegeben, und auf der Gleitbacke befindet sich eine Skala, die in einem konstanten Bruchteil der Hauptskala eingeteilt ist. Dabei handelt es sich um einen mathematischen Trick, der es dem Benutzer ermöglicht, „zehn Millimeter“ in „10,12 mm“ umzuwandeln, indem er entlang der Nonius-Skala arbeitet, bis eine der Abstufungen mit einer Abstufung auf der Hauptskala übereinstimmt, und dann den Bruchteil a ablesen kann Millimeterzahl aus der Nonius-Skala.

Ich habe eine Freundin mit Erfahrung in einem Familienbetrieb, in der Wolframkarbid mit sehr hoher Präzision geschliffen wird. Sie bezeichnet einen Messschieber scherzhaft als „Ratestab“, weil seine Präzision um mehrere Zehnerfaktoren über ihrem Arbeitsbereich liegt, aber die Fähigkeit dazu Das Hinzufügen einer zusätzlichen Ziffer und eines Bruchteils der Präzision einer Ziffer zu einer Millimeteranzeige, abhängig von der betreffenden Nonius-Skala, über den gesamten relativ langen Bereich des Messschiebers macht ihn zu einem wirklich sehr nützlichen Instrument.

Eine Mikrometerschraube ist eine G-Klemme mit Backen in der gebräuchlichsten Form von etwa 25 mm Größe und einem sehr genau kalibrierten Schraubengewinde. Es verfügt über einen Griff mit einer Skala in Millimetern oder Zoll entlang der Länge und einer Bruchskala am Griff, die das Gewinde dreht. Bei der Verwendung wird es auf das zu messende Objekt aufgesetzt und auf der Längenskala die Millimeter und auf der Griffskala die Bruchteile eines Millimeters abgelesen. Ein typisches Mikrometer hat eine Genauigkeit von einem Hundertstel Millimeter oder einem Tausendstel Zoll, aber es gibt Mikrometer, die die beiden Mikrometerskalen mit einer Nonius-Skala um den Schaft des Instruments kombinieren, um darüber hinaus einen zusätzlichen Bruchteil der Präzision einer Ziffer zu erzielen davon. Bei allen Präzisionsmessinstrumenten sollte darauf geachtet werden, dass ihre Kalibrierung erhalten bleibt. Die Mikrometerschraube verfügt an ihrem Ende über eine Ratsche, um beim Anziehen ein konstantes Drehmoment zu gewährleisten. Das Anziehen sollte immer mit dieser Ratsche erfolgen, um das Gewinde vor Verschleiß und Verformung zu schützen.

Ich habe eine Auswahl von beiden zum Vergleich zusammengestellt. In der Messschieber-Ecke befinden sich ein sehr günstiger (ca. 5 £ bzw. 6 $) digitaler Messschieber, ein weiterer sehr günstiger analoger Messschieber aus Kunststoff und mein Messschieber Mitutoyo 530-122. Die beiden ersteren sind meine bevorzugten Schnellmesswerkzeuge. Wenn Sie in einem meiner Hackaday-Stücke eine Produktabmessung sehen, wurde diese an einem davon gemessen. Der Messschieber aus Kunststoff ist seit etwa zwanzig Jahren bei mir und für seinen Kaufpreis von 1 £ (1,50 $ im Jahr 2000) war er wahrscheinlich der beste Wert, den ich je bei einem Werkzeug hatte. Der Mitutoyo ist ihr Einstiegsmodell. Ich glaube mich zu erinnern, dass er mich etwa 30 £ (ungefähr 37 $) gekostet hat, und wenn ich eine Präzisionsmessung benötige, der ich wirklich vertrauen kann, kommt er sofort aus der Verpackung.

Die Kunststoff-Bremssättel sind beide unwesentlich, etwas flexibel und leicht, mit Backen, die nicht ganz über die gesamte Länge zusammentreffen und an denen ein erkennbares leichtes Spiel vorhanden ist. Das digitale Gerät gibt eine Genauigkeit von 0,1 mm an, während das Vernier-Gerät eine Genauigkeit von 0,05 mm angibt, was meiner Meinung nach aufgrund dieser Backen in beiden Fällen optimistisch sein könnte. Es geht jedoch darum, sie anhand ihres Anwendungsfalls und ihrer Kosten zu bewerten. Solange ich sie also als Instrumente verwende, die ich in meiner Schublade herumwühlen kann, um schnelle Millimetermessungen vorzunehmen, anstatt Teile von Kernreaktoren zu bearbeiten, sind sie dafür ausreichend Aufgabe. Im Gegensatz dazu erkennt man sofort, wenn man den Mitutoyo-Messschieber in die Hand nimmt, dass es sich um ein viel hochwertigeres Instrument handelt, da es aus rostfreiem Stahl gefertigt ist und ein viel größeres Gewicht hat. Der überwältigende Eindruck ist von Solidität, die Backen passen perfekt und haben kein erkennbares Spiel, und der Gleitvorgang ist sanft, aber mit einem konstanten leichten Widerstand. Die Genauigkeit beträgt 0,02 mm und ist damit wesentlich glaubwürdiger als die Angabe auf den Kunststoff-Messschiebern.

Wie funktionieren die Bremssättel nach der Untersuchung? Es ist an der Zeit, sie durch Vergleichsmessungen auf Herz und Nieren zu prüfen. Ich habe einige der Gegenstände mitgenommen, die ich zur Hand habe, ein Blatt Druckerpapier und eine blanke Platine für das Abzeichen. Es ist wichtig zu beachten, dass alle Messungen auf dieser Seite das Ergebnis wiederholter Versuche sind, einen konsistenten Messwert sicherzustellen. Bei diesen Instrumenten kann es leicht zu einem schlechten Messwert kommen, indem die Backen über dem zu messenden Objekt falsch ausgerichtet werden.

Die geringere Auflösung des günstigen digitalen Messschiebers fällt sofort auf, denn er löst die Kupferschichten auf einer Leiterplatte mit satten 0,1 mm auf. Es ist eine Überraschung, dass es das 0,1-mm-Blatt Papier als solches nicht auflöst, aber das ist wahrscheinlich ein Fehler, der durch das Spiel in den Backen verursacht wird. Ebenso liefert der Kunststoff-Messschieber einen deutlich anderen Messwert als der Mitutoyo, was wahrscheinlich auch auf die uneinheitliche Ausrichtung seiner Backen zurückzuführen ist.

Mittlerweile habe ich mir neben meinem 8-Pfund-Mikrometer ein paar wesentlich hochwertigere Instrumente ausgeliehen, ein metrisches Modell Mitutoyo 103-137, das für etwa 57 £ (70 $) verkauft wird, und ein altes Imperial-Modell Nr. 964 von Moore & Wright aus den 1960er Jahren. Letzteres wird nicht mehr hergestellt, entspricht aber meiner Meinung nach den aktuellen M&W-Modellen, die über 50 £ (61 $) kosten. Es handelt sich bei beiden um Allzweck-Werkstattmikrometer von 0 – 25 mm/0 – 1″, und ihr Besitzer hat sie sorgfältig gepflegt, sodass sie in sehr gutem Zustand sind.

Das Mikrometer der Marke Daniu für 8 £ ist solide gebaut, mit einem emaillierten gesenkgeschmiedeten Rahmen und einem Mikrometerkopf und einer Ratsche aus bearbeitetem Aluminium. Bei der Bearbeitung ist jedoch nicht alles in Ordnung, da ich einen Lichtstreifen sehen kann, der auf eine unvollständige Ebenheit zwischen den Backen hinweist, wenn sie geschlossen sind, und es ein erkennbares Spiel im Gewinde gibt. Es hat eine Auflösung von 0,01 mm, aber angesichts der nicht ganz flachen Backen und des Spiels im Gewinde wäre ich geneigt, hier einen erheblichen Fehlerbalken hinzuzufügen.

Im Vergleich haben sowohl das Mitutoyo als auch das Moore & Wright sehr ähnliche gesenkgeschmiedete Rahmen und bearbeitete Aluminiumköpfe, aber es wird schnell klar, wo das zusätzliche Geld ausgegeben wurde. Bei beiden Instrumenten ist kein Spiel erkennbar, und ihre Mechanik ist sanft mit einem etwas größeren Widerstand als beim günstigeren Instrument. Die Backenflächen sind auf Hochglanz geläppt und im geschlossenen Zustand ist kein Spalt zwischen den Backen erkennbar.

Um mir die Leistung der Mikrometer anzusehen, habe ich mit jedem noch einmal eine Reihe von Messungen durchgeführt. Das Blatt Papier wurde durch ein Haar aus meinem eigenen Kopf ersetzt, als Hommage an die Unterrichtsstunde in der Grundschule für Ingenieurwesen, in der einem gesagt wurde, dass ein Mikrometer ein menschliches Haar messen kann.

Wir können sofort erkennen, dass Mitutoyo und Moore & Wright ziemlich genau übereinstimmen, während Daniu in einigen Lesarten deutlich voneinander abweicht. Das Spiel im Gewinde und die nicht ganz flachen Backen erschweren konsistente Messwerte, da die Ablesung von der Ausrichtung der Backen und des Gewindes im jeweiligen Abstand abhängt.

Nachdem ich sowohl anständige als auch billige Messschieber und Mikrometer untersucht habe, bin ich zu dem Schluss gekommen, dass ein Instrument von guter Qualität ein sehr billiges übertrifft. Meine Kunststoff-Messschieber eignen sich gut für die schnellen Millimetermessungen, für die ich sie verwende, aber vielleicht nicht für präzisere Arbeiten. Es überrascht nicht, dass ein 8-Pfund-Mikrometer bei der angegebenen Auflösung keine konsistenten Messwerte liefert, bei einer geringeren Präzision jedoch ausreichend wäre. Die wahre Geschichte liegt darin, wie nützlich die Qualitätsinstrumente auch im Zeitalter der digitalen Messtechnik sein können und dass der Einstiegspreis für ein anständiges Gerät vielleicht nicht so hoch ist, wie Sie vielleicht denken.

Es gibt noch einen weiteren Punkt, der etwas frivol ist, mit dem sich aber vermutlich nicht wenige Leser identifizieren werden, und zwar das Gefühl eines Qualitätsinstruments. Es gibt einige Werkzeuge, deren Besitz eine Freude ist, die Ihnen ein Leben lang erhalten bleiben, wenn Sie sich um sie kümmern, und die an Ihre Kinder weitergegeben werden und schließlich als Familienerbstücke an deren Kinder weitergegeben werden. Mit Bedauern gebe ich meine geliehenen Mikrometer ihren Besitzern zurück, und es ist wahrscheinlich, dass ich in Kürze in meinem Leben Platz für eines meiner eigenen schaffen werde. Wenn Sie das verstehen und noch keinen Messschieber oder Mikrometer besitzen, dann sagt mir irgendetwas, dass auch Sie bald das eine oder andere bestellen werden.