Was ist Kalibrierungstoleranz?

Festlegen der Fähigkeiten eines Geräts und wie es kalibriert wird

Hier bei der Metal Cutting Corporation ist die Kalibrierungstoleranz ein weiterer wichtiger Aspekt der Qualitätskontrolle und unseres Qualitätsmanagementsystems (QMS)

Denken Sie daran, dass bei der Instrumentenkalibrierung ein Messgerät mit einem genauen, akzeptierten, bekannten Standard verglichen wird, um die Genauigkeit des zu kalibrierenden Geräts zu korrelieren, anzupassen und zu dokumentieren. Die Kalibriertoleranz ist die maximal akzeptable Abweichung zwischen dem bekannten Standard und dem kalibrierten Gerät.

Bei Metal Cutting basiert die Kalibrierung der Geräte, die wir zum Messen von Teilen verwenden, wann immer möglich auf NIST-Standards. Wie wir zum Beispiel in The Quandaries of Calibration Standards sprechen, verwenden wir NIST-rückverfolgbare Stifte, um Datenpunkte für die Kalibrierung unserer Lasermikrometer festzulegen.

Die Kalibrierungstoleranz ist jedoch variabel und hängt nicht nur vom zu kalibrierenden Gerät ab, sondern auch davon, was mit diesem Gerät gemessen werden soll.

Der Schlüssel zur Kalibrierungstoleranz

Was bedeutet das? Schauen wir uns zur Veranschaulichung die Lasermikrometer an, die wir bei Metal Cutting verwenden.

Jedes hat einen Bereich, in dem es funktioniert, und jedes Gerät selbst hat seine eigene Toleranz. Da wir jedoch normalerweise in einem engeren Bereich messen, kalibrieren wir eher in dem engeren Bereich, in dem wir arbeiten, als in dem breiteren Bereich, den ein Mikrometer messen kann.

Beispielsweise kann ein Gerät Durchmesser von 0,010 Zoll bis 0,250 Zoll (0,254 mm bis 6,35 mm) messen, aber wir interessieren uns für einen Bereich von 0,020 Zoll bis 0,100 Zoll (0,508–2,54 mm). Daher würden wir Stiftlehren in diesem engeren Bereich verwenden und diese Bibliothek verwenden, um die Kalibrierung des Geräts einzustellen.

Ein interessantes Phänomen bei der Herstellung ist, dass je größer der Durchmesser ist, desto schwieriger ist es, eine engere Toleranz einzuhalten. So hätte beispielsweise ein auf drei Dezimalstellen kalibriertes Messgerät der Klasse XXX für einen Durchmesser von 1,0 Zoll (25,4 mm) eine Toleranz von ±0,000010 Zoll (0,000254 mm); aber für einen Durchmesser von 10,0 (254 mm) würde die Toleranz des gleichen Messgeräts der Klasse XXX ±0,000050 Zoll (0,00127 mm) betragen.

Typischerweise arbeitet Metal Cutting mit Durchmessern von 0,004 Zoll bis 0,067 Zoll (0,102–1,702 mm), während unsere Geräte in der Lage sind, viel größere Durchmesser zu messen. Da die Kalibrierungstoleranz jedoch auch von der Leistungsfähigkeit des Instruments abhängt, müssen Sie, wenn ein Gerät nur bis ±0,000020 Zoll (0,000508 mm) messen kann, natürlich innerhalb dieses Bereichs kalibrieren.

Daher ist der Schlüssel zur Kalibrierungstoleranz, sicherzustellen, dass Sie sowohl angeben, was das Gerät leisten kann, als auch den Bereich, auf den es kalibriert wird.

Kalibrierungstoleranz vs. Prozesstoleranz

Neben der Kalibrierungstoleranz berücksichtigen wir auch die Toleranz, auf die wir ein Teil während des Produktionsprozesses schneiden.

Als Faustregel gilt, dass die Kalibrierungstoleranz immer enger sein muss als die Prozesstoleranz, wobei im Wesentlichen die bewährte 10-zu-1-Regel angewendet wird.

Wenn also beispielsweise die Toleranz, die wir für unseren Prozess einhalten müssen, ±0,001″ (0,0254 mm) beträgt, dann würden wir ein Lasermikrometer mit einer Kalibrierungstoleranz von ±0,00010″ (0,00254 mm) verwenden. Und die Toleranz des Klasse-XXX-Stifts, der zum Kalibrieren des Mikrometers verwendet wird, hätte noch enger sein müssen!

Durch Dritte zertifizierte Kalibrierungstoleranz

Bei Metal Cutting senden wir regelmäßig unsere NIST-rückführbaren Prüfstifte zur Kalibrierung an ein unabhängiges ISO-zertifiziertes Labor. Dies geschieht, um sicherzustellen, dass die Pins innerhalb der Spezifikationen liegen, und um ihre Funktionalität zu maximieren.

Zum Beispiel versenden wir unsere XXX-Stifte zur Kalibrierung innerhalb dessen, was ein XXX-Messgerät normalerweise misst – das heißt, eine Kalibrierungstoleranz von ±0,000020″ (0,000508 mm).

ISO-zertifizierte A2LA-Labore verfügen über eine Ausrüstung, die um eine Größenordnung besser ist als die, die sie zertifizieren. Obwohl die Metallzerspanung über sehr präzise Geräte im Haus verfügt, haben wir nicht die Möglichkeiten, auf ein Niveau von beispielsweise 0,0000001 Zoll (0,00000254 mm) zu kalibrieren.

Darüber hinaus müssen Sie bei diesem hohen Maß an Präzision auch die Auswirkungen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten berücksichtigen, wodurch Messungen unter denselben streng kontrollierten Temperatur-, Feuchtigkeits-, Luftdruck- und anderen strengen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden müssen.

Daher verlassen wir uns bei der Kalibrierung unserer Prüfstifte auf ISO-zertifizierte Drittkalibrierhäuser. Dadurch wird wiederum sichergestellt, dass unsere internen Geräte mit Werkzeugen kalibriert werden, die über die richtigen Fähigkeiten und Toleranzen verfügen.

Während die Kalibriertoleranz in ISO 9001:2015 nicht spezifiziert ist, gibt Abschnitt 7 der neuesten ISO-Normen Empfehlungen für die Auswahl, Wartung und Kalibrierung rückführbarer Messgeräte.

(Nebenbemerkung:Obwohl die Metal Cutting Corporation selbst kein ISO-zertifiziertes Kalibrierhaus ist, sind wir nach den ISO 9001:2015-Standards für Qualitätsmanagement und Risikominderung zertifiziert.)

Abwägen der Kalibrierungstoleranz

Während sich die Kalibrierungstoleranz oft auf Abmessungen bezieht, kann sie sich in unserer Welt auch auf das Gewicht beziehen. Denn obwohl die Kunden von Metal Cutting keine Teile mit einem diskreten Gewicht verlangen, sind unsere Teile so klein und werden in so großen Mengen hergestellt, dass wir Teile oft nach Gewicht zählen.

Anstatt Zehntausende von unglaublich kleinen Teilen einzeln zu zählen, verwenden wir stattdessen das Gewicht von 100 oder 1.000 Teilen als Referenz für eine genaue Zählwaage. Daher schicken wir unsere Gewichtsstandards routinemäßig zur Kalibrierung an ein zertifiziertes Labor.

Dadurch können wir die Gewichte dann intern verwenden, um unsere Waagen zum Zählen von Teilen zu kalibrieren. Unsere hauseigene Ausrüstung umfasst mehrere Waagen mit unterschiedlichen Kapazitäten und unterschiedlichen Toleranzen für unsere Welt der winzigen Teile, die von Gramm bis zu Bruchteilen eines Milligramms reichen.

Kritisch für die Präzisionsfertigung

Das Verständnis der Gerätefähigkeiten und Toleranzen ist für eine erfolgreiche Präzisionsfertigung von entscheidender Bedeutung. Hier bei der Metal Cutting Corporation, wo wir jeden Tag Tausende von kleinen Metallteilen herstellen, helfen uns unsere Qualitätskontrollstandards und unser festes Verständnis von Kalibrierungstoleranzen sicherzustellen, dass wir qualitativ hochwertige Teile liefern, die den Kundenspezifikationen entsprechen.