Lehrdorne, Lehrringe und Sonderlehren

Lehrdorne, Lehrringe und Sonderlehren sind Maßprüfmittel mit festen Grenzmaßen, die zur Gut/Schlecht-Prüfung (GO/NOGO) von Bohrungen, Wellen, Nuten, Eisenbahnprofilen und speziellen Geometrien eingesetzt werden. Anders als Messgeräte im eigentlichen Sinn liefern sie keinen Zahlenwert des Maßes, sondern prüfen, ob das Werkstück innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegt, und ermöglichen so eine schnelle, wiederholbare und von der Einschätzung des Bedieners unabhängige Prüfung. Bei Serienprüfungen und bei der Wareneingangsprüfung genormter Bauteile sind sie unersetzlich.

Wichtigste Bauarten

Lehrdorne sind Präzisionszylinder (aus gehärtetem Stahl oder Wolframcarbid) mit zwei Enden unterschiedlichen Durchmessers: das Gutende entspricht der unteren Toleranzgrenze (das Werkstück muss durchgehen), das Schlechtende der oberen Grenze (es darf nicht durchgehen). Sie dienen der Prüfung von Bohrungen. Lehrringe erfüllen die umgekehrte Funktion an den Außendurchmessern von Wellen und Zapfen: das Gutende muss aufgehen, das Schlechtende nicht. Gewindelehren in Gut/Schlecht-Ausführung prüfen die Konformität von Innen- und Außengewinden nach genormten Profilen. Darüber hinaus gibt es Sonderlehren für Eisenbahnprofile (feste Lichtraumschablonen), für Nuten, für Durchgangsstärken (Fühlerlehren) und für Rohrgewinde.

Toleranzen und Klassen

Die Toleranzen von Lehrdornen und Lehrringen sind in ISO 1938-1 und ISO 1938-2 festgelegt: die Fertigungstoleranz der Lehre beträgt einen Bruchteil (5-10 %) der Toleranz des zu prüfenden Werkstücks, damit der Verschleiß der Lehre die Annahme des Werkstücks nicht beeinträchtigt. Die Klassen sehen Gut- und Schlechtlehren mit den Genauigkeitsstufen „Type 1“ oder „Type 2“ je nach Prüfschärfe vor. Gewindelehren folgen ISO 1502 für metrische ISO-Gewinde. Regelmäßige Kalibrierung und Verschleißprüfung sind unerlässlich.

Anwendungen

Lehrdorne und Lehrringe werden in der Serienfertigung mechanischer Bauteile (Wellen, Zahnräder, Zapfen, Buchsen), in der fertigungsnahen Qualitätsprüfung, bei der Wareneingangsprüfung und bei der regelmäßigen Prüfung von Werkzeugen eingesetzt. Gut/Schlecht-Gewindelehren sind bei der Prüfung von Schrauben, Muttern, Stehbolzen und Verschraubungen weit verbreitet. Sonderlehren für Eisenbahnprofile (zum Beispiel für die Prüfung von Eisenbahnrädern und des Rad-Schiene-Kontakts) werden von eigenen Normen der Bahnbranche gefordert.

Normen und Kalibrierung

Die wichtigsten Referenznormen sind ISO 1938 (glatte zylindrische Lehren), ISO 1502 (metrische Gewinde) und ANSI/ASME B89.1.6 (angelsächsische Systeme). Die Kalibrierung der Lehren erfolgt auf einem KMG oder mit hochgenauen Messschrauben nach ISO 17025, mit Prüfung der Ebenheit der Flächen, des Wirkdurchmessers, der Rechtwinkligkeit und der Oberflächenrauheit. Die regelmäßige Kalibrierung ist kritisch, denn eine verschlissene Lehre nimmt Werkstücke außerhalb der Toleranz an.

Auswahlkriterien

Die Auswahl richtet sich nach der zu prüfenden Geometrie (Bohrung, Welle, Gewinde, Profil), nach der Nenntoleranz des Werkstücks, nach der geforderten Genauigkeitsklasse, nach der Einsatzhäufigkeit (Lehren aus Wolframcarbid halten länger, kosten jedoch mehr) und nach dem Bedarf an zertifizierten Lehren mit Kalibrierzeugnis. Bei hohen Stückzahlen ist es zweckmäßig, redundante Lehren vorzuhalten, damit Wechsel und regelmäßige Kalibrierung ohne Unterbrechung der Prüfung möglich sind.

Der Einsatz von Gut/Schlecht-Lehren ist Teil einer statistischen Prozesslenkung: Prüfhäufigkeit, Stichprobenumfang und Annahmekriterien werden durch Stichprobenpläne (UNI ISO 2859) festgelegt, die die Prüfqualität und den Prüfaufwand gegeneinander abwägen.