KMG-Kalibrierung: Was der Kalibrierschein wirklich belegt

Kalibrieren heisst vergleichen

Jeder Messwert, der unser Labor verlässt, erbt die Qualität der Maschine, auf der er entstanden ist. Deshalb wird jedes Koordinatenmessgerät (KMG) regelmässig kalibriert: Es misst ein Normal, dessen Masse ein unabhängiges Labor zuvor mit deutlich kleinerer Unsicherheit bestimmt hat — und der Vergleich zeigt, wie weit die Maschine von der Wahrheit entfernt ist.

Kalibrieren ist dabei nicht dasselbe wie justieren. Die Kalibrierung stellt fest und dokumentiert; verstellt wird dabei nichts. Erst wenn die festgestellten Abweichungen die Spezifikation verletzen, wird justiert — und danach erneut kalibriert. Das Ergebnis ist ein Kalibrierschein: die dokumentierte Antwort auf die Frage, ob die Maschine hält, was ihr Datenblatt verspricht.

Die Längenmessprüfung nach ISO 10360-2

Kern der Kalibrierung eines taktilen KMG ist die Längenmessabweichung E0 nach SN EN ISO 10360-2. Geprüft wird mit einem kalibrierten Längennormal — bei uns ein Checkmaster mit gestuften, einzeln kalibrierten Prüfstrecken. Das Normal wird in sieben Raumlagen aufgebaut: entlang der vier Raumdiagonalen und entlang der drei Achsen X, Y und Z. In jeder Lage werden fünf Messlängen je dreimal gemessen — 105 Einzelmessungen, verteilt über das ganze Messvolumen.

Zulässig ist die Abweichung, die der Hersteller spezifiziert, angegeben als Formel: Für unsere Crysta Apex S776 gilt E0,MPE = 1.7 + 3·L/1000 µm (L in mm). Kurze Längen dürfen also höchstens rund 1.7 µm abweichen; bei 700 mm Messlänge wächst das zulässige Band auf ±3.8 µm. Diese Längenabhängigkeit hat einen physikalischen Grund: Führungsabweichungen und Temperatureinflüsse wirken über die Länge kumuliert.

Zusätzlich weist der Schein die Wiederholspannweite R0 aus — wie weit die drei Wiederholmessungen derselben Länge auseinanderliegen. Sie zeigt, wie stabil die Maschine misst.

Das Antastverhalten nach ISO 10360-5

Die zweite Prüfung gilt dem Tastsystem. Nach SN EN ISO 10360-5 werden 25 Punkte auf einer kalibrierten Prüfkugel angetastet, verteilt über eine Halbkugel. Daraus entstehen zwei Kennwerte: die Antastabweichung der Form (PForm), also die Streuung der 25 Radien, und die Antastabweichung des Masses (PSize), die Abweichung des gemessenen Kugeldurchmessers vom kalibrierten Wert.

Diese Prüfung deckt genau den Teil ab, den die Längenmessprüfung nicht sieht: das Zusammenspiel von Tastkopf, Taststift und Antastkraft an einer gekrümmten Fläche.

Warum dasselbe Tastsystem im Alltag vor jeder Messung an der Referenzkugel eingemessen wird, haben wir in einem eigenen Beitrag beschrieben: Tastereinmessung — die Messung vor der Messung →

Die Kette dahinter: Rückführung

Ein Kalibrierschein ist nur so gut wie die Normale, mit denen geprüft wurde. Deshalb tragen beide Prüfmittel — Längennormal und Prüfkugel — im Schein ihre eigene Kalibrierschein-Nummer. Ihre Masse sind ihrerseits von einer akkreditierten Stelle bestimmt, deren Normale wiederum an den nationalen Normalen hängen. Diese ununterbrochene Kette bis zur SI-Einheit Meter heisst Rückführung — sie macht Messwerte aus verschiedenen Laboren überhaupt erst vergleichbar.

Zur Kette gehört auch die Temperatur: Kalibriert wird bei Referenzbedingungen, dokumentiert im Schein. Warum jedes Zeichnungsmass bei 20 °C gilt →

Unser Ergebnis aus der letzten Kalibrierung

Kalibriert wird risikobasiert: Das Intervall richtet sich nach Nutzung und Beanspruchung der Maschine. Durchgeführt wird sie durch einen ISO/IEC-17025-akkreditierten Partner, im temperierten Messraum in Wohlen. Dass die Werte deutlich innerhalb der Spezifikation liegen, liegt massgeblich an den beherrschten Umgebungsbedingungen: Eine Maschine kann nur so gut sein wie der Raum, in dem sie steht.

Was die Kalibrierung nicht ist

Der Kalibrierschein belegt die Leistungsfähigkeit der Maschine — er ist nicht die Messunsicherheit Ihres Merkmals. Ob ein bestimmtes Mass an einem bestimmten Bauteil mit ausreichend kleiner Unsicherheit gemessen werden kann, hängt zusätzlich an Messstrategie, Tasterkonfiguration, Spannmittel und Bauteil selbst. Diese aufgabenspezifische Unsicherheit ermitteln wir separat, nach ISO 15530-3 mit kalibrierten Prüfkörpern →

Und zwischen den Kalibrierungen bleibt die Maschine nicht unbeobachtet: Tastereinmessung vor jeder Messung, Kontrollmessungen an kalibrierten Prüfkörpern und Ringvergleiche mit anderen Laboren überwachen den Zustand laufend. Für die Frage, ob ein ganzer Prüfprozess für eine Toleranz geeignet ist, gibt es ein eigenes Werkzeug: die Prüfprozesseignung nach MSA bzw. VDA 5.

Für Sie als Kunde heisst das: Jede taktile Messung bei CSL läuft auf einer Maschine mit gültigem, rückgeführtem Kalibrierschein — und auf Wunsch legen wir ihn Ihrer Dokumentation bei.

Quellen