An eine Achse lässt sich kein Messschieber anlegen – und das ist das kleinere Problem

Diese Seite gibt keine Messtechnik an. Wir haben das Teil nicht, wir haben keine eigenen Messungen, und der Thread enthält bereits 137 Meinungen zu Vorrichtungen. Was wir beitragen können, ist die Ebene, auf der die Norm steht: welche Art von Maß ein Mittenabstand ist und warum das zuständige Dokument über seine gesamte Länge darlegt, dass die übliche Schreibweise die falsche ist.

Größenmaß und Abstand sind verschiedene Dinge

Die Norm trennt zwei Begriffe, die im Alltag ineinanderfließen. Abschnitt 3.2 definiert das Längengrößenmaß als „Maß in Längeneinheiten, das ein Geometrieelement von linearer Größe kennzeichnet“. Abschnitt 3.4 definiert den Abstand als „Maß zwischen zwei Geometrieelementen, die nicht als Geometrieelement von linearer Größe betrachtet werden“.

Die anschließende Anmerkung ist für die Frage entscheidend: „Ein Abstand kann zwischen zwei integralen Geometrieelementen, einem integralen und einem abgeleiteten Geometrieelement oder zwei abgeleiteten Geometrieelementen bestehen.“ Drei Fälle, und der dritte ist der Fall aus dem Forumsbeitrag.

Ein integrales Geometrieelement ist eine Oberfläche, etwas, das ein Taster berühren kann. Ein abgeleitetes ist es nicht. Diese Website hat diese Lesart aus einem anderen Dokument gewonnen, als sie untersuchte, warum eine Allgemeintoleranz die Lage einer Bohrung nicht festlegen kann, und es lohnt sich zu wiederholen, dass die Lesart unsere ist: Keine der beiden Normen sagt ausdrücklich, dass die Achse einer Bohrung ein abgeleitetes Geometrieelement ist. Was ISO 14405-2 sagt, ist, dass ein Abstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen bestehen kann und dass ein solcher Abstand kein Größenmaß ist.

Der Messschieber misst also die falsche Kategorie, bevor er schlecht misst. Er ist ein Instrument für Zweipunktmaße, und am Teil gibt es kein Punktepaar, dessen Abstand der Mittenabstand wäre.

Warum die Norm das mehrdeutig nennt

Die Einleitung nennt den Grund in einem Satz, und er hat mit Messgeräten gar nichts zu tun.

Zwei Bohrungen in einem realen Teil sind keine idealen Zylinder, und ihre Achsen sind nicht parallel. Der Abstand zwischen ihnen ist daher keine einzelne Zahl, die nur gefunden werden muss; er hängt davon ab, an welcher Stelle der Bohrungen man hinsieht und wie man eine Achse in eine unvollkommene Bohrung legt. Die Mehrdeutigkeit steckt in der Spezifikation, nicht im Instrument, und deshalb beseitigt ein besserer Messschieber sie nicht.

Die Norm sagt klar, dass der Ausweg eng ist. „Diese Spezifikationsunsicherheit lässt sich nur bei Geometrieelementen von linearer Größe vermeiden“, die nach ISO 14405-1 oder ISO 14405-3 toleriert sind. „Für alle anderen Maße sollten geometrische Spezifikationen verwendet werden.“ Abschnitt 4 formuliert es als Anforderung statt als Rat: Für die Fälle in Tabelle 1 müssen geometrische Spezifikationen verwendet werden.

Und die Mehrdeutigkeit verschwindet auch nicht, wenn man die Toleranz weglässt und das Schriftfeld übernehmen lässt. Der Anwendungsbereich nennt Allgemeintoleranzen ausdrücklich: Die Mehrdeutigkeit gilt für „Einzeltoleranzen und Allgemeintoleranzen, z. B. nach ISO 2768-1“. Das ist die verbliebene Hälfte jener Norm, die diese Website betrachtet hat, als sich die andere Hälfte als zurückgezogen herausstellte.

Elf Zeilen, und eine verweist ins Leere

Tabelle 1 trägt den Titel Arten von Maßen, die keine Größenmaße sind, und sie ist eine Bestandsaufnahme. Jede Art von Maß, das kein Größenmaß ist, erhält eine Zeile: wie viele Geometrieelemente beteiligt sind und ob sie integral oder abgeleitet sind, eine Bezeichnung der Maßart und einen Verweis auf den Unterabschnitt, der sie behandelt.

Nach unserer Zählung sind es elf Zeilen. Zehn davon verweisen irgendwohin. Die elfte ist der Winkelabstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen, und in ihrer Verweisspalte steht ein Gedankenstrich.

Der Mittenabstand zweier Gewindebohrungen ist die vierte Zeile oben: ein Längenabstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen, behandelt in Abschnitt 7.4. Abschnitt 7.4 liegt außerhalb der kostenlosen Vorschau, die wir gelesen haben; sie endet auf Druckseite 5 von 22. Diese Seite kann daher nicht zeigen, wie die empfohlene Angabe aussieht, und versucht es auch nicht. Sagen kann sie, dass dieser Fall einen Unterabschnitt hat, die Winkelvariante desselben Falls dagegen nicht.

Was der Abschnitt über Einheiten stillschweigend voraussetzt

Abschnitt 5 ist drei Zeilen lang und enthält eine bemerkenswerte Asymmetrie. Für Längenmaße ist die Standardeinheit der Millimeter, und „bei einem Längenmaß wird die Einheit nicht angegeben; sie ist impliziert“. Für Winkelmaße ist die Standardeinheit das Grad, und die Einheit muss angegeben werden, für den Nennwert ebenso wie für das Toleranzgrenzmaß. Jede andere Einheit ist im oder neben dem Schriftfeld anzugeben.

Eine Zahl ohne Einheit auf einer Zeichnung ist also standardmäßig eine Länge in Millimetern, und eine Zahl ohne Einheit, die ein Winkel sein sollte, ist keine gültige Angabe. Das ist eine kleine Regel, aber sie gehört zur selben Familie wie alles andere hier: Die Zeichnung ist eine Sprache mit Voreinstellungen, und die Voreinstellungen stehen irgendwo geschrieben.

Abschnitt 4 fügt eine weitere Voreinstellung hinzu, die leicht verloren geht. Toleranzen auf Zeichnungen des Maschinenbaus sind unabhängige Anforderungen ohne Beziehung zu anderen Anforderungen an dieselben Geometrieelemente, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Norm nennt zwei Dinge, die etwas anderes angeben: CZ aus ISO 1101 und die Maximum-Material-Anforderung aus ISO 2692. Wir haben keine der beiden gelesen und erklären hier keine davon.

Zwei Ausgaben, und was die erste ersetzt hat

Die erste Ausgabe von 2011 trug den Titel Dimensions other than linear sizes. Die zweite Ausgabe von 2018 heißt Dimensions other than linear or angular sizes. Das Vorwort nennt die Änderungen: die Aufnahme der Winkelgrößenmaße entsprechend ISO 14405-3, Klarstellungen zur Spezifikationsunsicherheit und eine Aktualisierung der normativen Verweisungen.

Interessanter ist eine Zeile im Vorwort der älteren Ausgabe: „Diese erste Ausgabe von ISO 14405-2 annulliert und ersetzt ISO 406:1987.“ (sinngemäß übersetzt) Das Dokument, das heute auf 22 Seiten erklärt, dass Plus-minus-Tolerierung mehrdeutig ist, trat an die Stelle des Dokuments, das früher lehrte, wie man Plus-minus-Toleranzen in eine Zeichnung schreibt.

Das ist die ganze Geschichte dieses Themenwinkels in einem Satz. Die alte Schreibweise wurde nicht verboten. Dasselbe Komitee hat an derselben Stelle der Nummerierung eine Anleitung durch eine Erklärung ersetzt, wann diese Anleitung keine definierte Bedeutung hat.

Zurück zu den zwei M3-Bohrungen

Die Forumsfrage galt der Technik, und die Antworten zur Technik sind nicht falsch. Jemand muss den Halter bauen. Die Norm ordnet aber neu, wozu die Messung dient.

• Der Mittenabstand ist ein Abstand, kein Größenmaß; kein Instrument für Größenmaße erreicht ihn direkt
• Als Plus-minus geschrieben ist die Anforderung am realen Teil mehrdeutig, weil reale Bohrungen Form- und Winkelabweichungen haben. Das ist eine Eigenschaft der Spezifikation, nicht des Messschiebers
• Auch eine Allgemeintoleranz behebt die Mehrdeutigkeit nicht. Der Anwendungsbereich nennt ISO 2768-1 als einen der Fälle, für die sie gilt
• Die Antwort der Norm lautet, stattdessen geometrisch zu spezifizieren, und für die Fälle in ihrer Tabelle sagt sie „muss“ statt „sollte“

Nichts davon sagt jemandem, wie man einen Messschieber hält. Es erklärt aber, warum zwei sorgfältige Personen am selben Bohrungspaar zwei verschiedene Zahlen messen und beide recht haben können. Die Uneinigkeit steckt in der Zeichnung, und sie war schon da, bevor einer von beiden ein Instrument in die Hand nahm.

Was daraus folgt

• Ein Größenmaß kennzeichnet ein Geometrieelement von linearer Größe. Ein Abstand besteht zwischen zwei Elementen, die keines sind. Verschiedene Begriffe, verschiedene Normen
• Ein Abstand kann integral zu integral, integral zu abgeleitet oder abgeleitet zu abgeleitet sein. Zwei Bohrungsachsen sind der dritte Fall
• Für jedes Maß, das kein Größenmaß ist, ist eine Plus-minus-Toleranz am realen Werkstück mehrdeutig, und die Norm empfiehlt sie nicht
• Der Grund sind Form- und Winkelabweichungen, die jedes reale Teil hat. Ein besseres Instrument beseitigt sie nicht
• Allgemeintoleranzen retten das nicht; der Anwendungsbereich nennt sie
• Tabelle 1 hat elf Zeilen, und eine davon hat keine Einzelheiten: der Winkelabstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen
• Die erste Ausgabe dieser Norm ersetzte ISO 406:1987, das Dokument darüber, wie man Plus-minus-Toleranzen schreibt
• Wir zeigen keine geometrische Angabe. Der Unterabschnitt für den Fall abgeleitet zu abgeleitet liegt außerhalb der kostenlosen Vorschau

Gefragt war, wie man genau misst. Das Dokument, dem dieses Maß gehört, beantwortet zuerst eine Frage, die niemand gestellt hat: ob das Gemessene überhaupt einen einzigen Wert hat. An einem realen Teil mit zwei realen Bohrungen, auf die übliche Weise bemaßt, hat es keinen.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 6: Dokumentation. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Warum ist ein Mittenabstand kein Größenmaß?

ISO 14405-2 definiert ein Längengrößenmaß als Maß, das ein Geometrieelement von linearer Größe kennzeichnet, und einen Abstand als Maß zwischen zwei Geometrieelementen, die nicht als Geometrieelement von linearer Größe gelten. Ein Mittenabstand besteht zwischen zwei Achsen, die keine solchen Elemente sind; er fällt also in die zweite Kategorie, für die andere Regeln gelten.

Kann ein Messschieber den Abstand zwischen zwei Bohrungsmitten messen?

Nicht direkt, denn am Teil gibt es kein Punktepaar, dessen Abstand dieser Abstand wäre. Diese Seite gibt keine Messtechnik an. Wichtiger ist der Punkt der Norm, dass die Anforderung selbst am realen Werkstück mehrdeutig ist; ein besseres Instrument entscheidet sie nicht.

Warum nennt die Norm eine Plus-minus-Toleranz mehrdeutig?

Laut Einleitung machen die an allen realen Werkstücken vorhandenen Form- und Winkelabweichungen diese Anforderungen mehrdeutig. Reale Bohrungen sind keine idealen Zylinder und ihre Achsen nicht parallel; der Abstand hängt davon ab, wie man eine Achse einpasst und an welcher Stelle der Bohrung man hinsieht.

Gilt das nur für Einzeltoleranzen?

Nein. Laut Anwendungsbereich gilt die Mehrdeutigkeit für Einzeltoleranzen und für Allgemeintoleranzen, zum Beispiel nach ISO 2768-1. Die Toleranz dem Schriftfeld zu überlassen, beseitigt die Mehrdeutigkeit nicht.

Was soll man nach der Norm stattdessen tun?

Geometrische Spezifikationen verwenden. Die Einleitung sagt, sie sollten für alle Maße außer Größenmaßen verwendet werden, und Abschnitt 4 sagt, sie müssen für die in Tabelle 1 dargestellten Fälle verwendet werden. Wir zeigen keine Beispielangabe, weil der Unterabschnitt zum Abstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen außerhalb der gelesenen kostenlosen Vorschau liegt.

Was steht in Tabelle 1?

Eine Bestandsaufnahme der Maße, die keine Größenmaße sind, nach unserer Zählung elf Zeilen: Radius, Bogenlänge, vier Arten von Längenabstand, Fasenhöhe und -winkel, Kantenradius und drei Arten von Winkelabstand. Jede Zeile verweist auf den zuständigen Unterabschnitt, bis auf eine.

Welche Zeile hat keine Einzelheiten?

Der Winkelabstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen. In seiner Verweisspalte steht ein Gedankenstrich. Der Längenabstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen, also der Fall des Mittenabstands, verweist auf Abschnitt 7.4.

Braucht eine Zahl auf der Zeichnung eine Einheit?

Für ein Längenmaß ist die Standardeinheit der Millimeter, und laut Abschnitt 5 wird die Einheit nicht angegeben, sie ist impliziert. Für ein Winkelmaß ist die Standardeinheit das Grad, und die Einheit muss angegeben werden, für den Nennwert ebenso wie für das Toleranzgrenzmaß. Jede andere Einheit ist im oder neben dem Schriftfeld anzugeben.

Was hat diese Norm ersetzt?

Laut Vorwort der ersten Ausgabe von 2011 annulliert und ersetzt sie ISO 406:1987. Die zweite Ausgabe von 2018 ersetzte die von 2011, nahm die Winkelgrößenmaße entsprechend ISO 14405-3 auf und präzisierte die Behandlung der Spezifikationsunsicherheit.

Quellen

• ISO 14405-2:2018, Geometrische Produktspezifikation (GPS), Dimensionelle Tolerierung, Teil 2, Maße außer Längen- und Winkelgrößenmaßen. Zweite Ausgabe, 22 Seiten, ISO/TC 213. Vorwort, Einleitung, Abschnitte 1 bis 6 und Tabelle 1 aus der öffentlich zugänglichen Vorschau gelesen
• ISO 14405-2:2011, die zurückgezogene erste Ausgabe, hier nur zum Vergleich von Titel und Vorwort verwendet
• r/3Dprinting, wo eine Frage zum Messen zwischen zwei M3-Gewindebohrungen 137 Antworten erhielt

Beide Ausgaben wurden aus den öffentlich zugänglichen Vorschauen gelesen, die bis Druckseite 5 eines 22-seitigen Dokuments reichen, also etwa ein Viertel davon. Die Abschnitte 7.3 und 7.4, die den Abstand zwischen einem integralen und einem abgeleiteten sowie zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen behandeln, die Abschnitte 7.5 bis 7.7, Abschnitt 8 und beide Anhänge liegen außerhalb der Vorschau. Auf dieser Seite wird kein Beispiel einer geometrischen Spezifikation gezeigt, und es sollte keines daraus abgeleitet werden. Die Katalogangaben wurden im Browser von der ISO-eigenen Seite abgelesen: zweite Ausgabe, Dezember 2018, 22 Seiten, ISO/TC 213, ICS 17.040.10, veröffentlicht im Stadium 90.93 und 2024 bestätigt, Nachfolgerin der zurückgezogenen ersten Ausgabe von 2011. Diese Seite gibt keine Messtechnik und keine Vorrichtungsempfehlung an. Wir haben das Teil auf dem Forumsfoto nicht, haben keine eigenen Messungen vorgenommen und nennen weder Druckerhersteller noch Modell. Folgendes ist unsere eigene Zählung oder Lesart, keine Aussage der Norm: die Zählung von elf Zeilen in Tabelle 1 und die Beobachtung, dass genau eine davon einen Gedankenstrich in der Verweisspalte hat, sowie die Rechnung, dass die Vorschau etwa ein Viertel des Dokuments abdeckt. Dass die Achse einer Bohrung ein abgeleitetes Geometrieelement ist, ist eine Lesart, die diese Website aus einer anderen Norm gewonnen hat, und wird hier als Lesart wiederholt, nicht als Aussage von ISO 14405-2, die nur sagt, dass ein Abstand zwischen zwei abgeleiteten Geometrieelementen bestehen kann. ISO 14405-1, ISO 14405-3, ISO 1101, ISO 2692, ISO 8015, ISO 8062-3, ISO 2768-1, die Reihe ISO 17450 und ISO 406 werden von dieser Norm zitiert und wurden nicht gelesen; CZ und die Maximum-Material-Anforderung werden von der Norm genannt und hier nicht erklärt. Tabelle 1 und Abschnitt 4 wurden an gerenderten Bildern der Druckseiten geprüft, nicht an extrahiertem Text. Wir haben den Forumsbeitrag gelesen, nicht die Antworten darauf.