Micrometri
• Micrometri per esterni
Il micrómetro (o calibro Palmer) è uno strumento di misura in grado di misurare lunghezze con una
accuratezza fino al millesimo di millimetro. In particolare questo strumento è destinato a misure di spessore
e diametri esterni di barre, fili, sfere o comunque generiche misure di lunghezze su quote "esterne" di un
pezzo. Rispetto al calibro, il micrometro è più complicato da usare e ma è più preciso nella misura. Il
principio di funzionamento è basato sull'avanzamento di una vite che spinge un cilindro mobile contro uno
fisso, tra cui viene posto l'oggetto da misurare. Una scala graduata solidale alla vite è suddivisa in tacche, in
modo che si possano apprezzare le frazioni di passo della vite stessa. Se per esempio la vite avanza di un
millimetro ad ogni giro e la scala è suddivisa in cento parti, la precisione dello strumento sarà di un
centesimo di millimetro. Una seconda scala solidale all'albero fisso rispetto alla vite consente di determinare
i multipli di passo e quindi la misura macroscopica.
Sebbene il "calibro Palmer" è propriamente adatto a misure di "esterni", esistono versioni di micrometri adatti
per altre misure, come diametri interni e profondità di fori.
Caratteristiche metrologiche
I comuni micrometri presentano campi di misura piuttosto corti (tipicamente 25 mm) e raramente grandi
aperture, ottenibili però solamente con particolari limitazioni (vedi sotto "generalità strutturali").
Normalmente i micrometri montano una vite con passo di mezzo millimetro e la scala della bussola graduata
in cinquanta parti, pertanto la risoluzione tipica della della misura è 0,01 mm. Strutturando gli strumenti in
maniera diversa, si possono raggiungere risoluzioni di 0,002 mm per strumenti meccanici e di 0,01-0,001
mm per strumenti elettronici.
Incidenza della forza di serraggio
Il serraggio di un oggetto con un dispositivo a vite può produrre forze di compressione notevoli. In un uso
scorretto, un micrometro può provocare:
■
danneggiamento dell'oggetto da misurare;
■
danneggiamento dello strumento di misura;
■
variazioni delle dimensioni dell'oggetto da misurare, e conseguentemente errori nella misura.
Per evitare questi accadimenti i micrometri sono dotati di limitatori di coppia comunemente chiamati frizioni
Struttura di un micrometro per esterni
Il micrometro è costituito essenzialmente da un arco (frame) di acciaio fucinato o di ghisa, alle cui estremità
sono situati due cilindretti coassiali, uno fisso (incudine - anvil) e uno mobile (asta di misurazione spindle). L'incudine viene fissata in modo solidale all'arco. All'altro capo dell'arco è fissata coassialmente
una controbussola (sleeve), filettata internamente, nella quale viene imboccata l'asta di misurazione,
anch'essa filettata. All'estremità esterna dell'asta di misurazione è fissato un tamburo (thimble), anch'esso
coassiale, e graduato sul bordo interno. Agendo sul tamburo, si può avvitare l'asta di misurazione sulla
controbussola, e così avvicinare la sua estremità interna all'incudine, al limite, arrivando a battuta.
Ad ogni giro di tamburo, corrisponde un avvicinamento o un allontanamento pari al passo della vite.
Normalmente, i micrometri vengono realizzati con filettature passo 0,5 mm, pertanto ogni giro avvicina o
allontana l'asta all'incudine di questa misura. Una scala graduata realizzata all'esterno della controbussola
(scala fissa), permette (utilizzando come indice il bordo interno del tamburo) di leggere i millimetri d'apertura
del micrometro. Nel caso di un micrometro con passo vite "0,5", la scala presenterà gradazioni di 0,5 mm.
La rotazione del tamburo di una frazione di giro, corrisponde ad uno spostamento di pari frazione del passo
vite. La scala realizzata sul bordo interno del tamburo, permette (utilizzando come indice la scala fissa) di
leggere le frazioni di giro, e di conseguenza spostamenti più piccoli del passo vite. Normalmente, la
graduazione sul tamburo conta 50 divisioni, realizzando così una scala con una risoluzione da 0,01 mm (nel
caso di passo vite 0,5).
Uso del micrometro per esterni
Per utilizzare lo strumento:
1.
collocare il pezzo da misurare tra i rebbi (le estremità libere dell'incudine e dell'asta), avendo cura di
pulire eventuali detriti che falserebbero la misura;
2.
avvitare il tamburo utilizzando il nottolino (o la ghiera) della frizione (che impedisce di applicare un
momento torcente eccessivo) fino al 'serraggio';
3.
leggere sulla scala fissa la componente maggiore, in genere i millimetri o mezzi millimetri, e sulla
scala del tamburo le frazioni centesimali.
Quando necessita effettuare misure impegnative (per numero o per accuratezza), torna utile l'utilizzo di basi
per micrometri, che, mantenendo lo strumento bloccato, lascia libere le mani per manovrare comodamente
l'oggetto da misurare e il tamburo del micrometro.
Azzeramento del micrometro
Con l'utilizzo, lo zero della graduazione può non corrispondere alla battuta tra i due rebbi. La cosa è
facilmente verificabile, pulendo accuratamente i rebbi, e andando a serraggio senza interporre nulla. Qualora
ci si trovasse di fronte ad un micrometro ad ampia apertura, viene normalmente fornito un calibro fisso
(referenza), di dimensione nominale pari alla misura inferiore del campo di misura. Qualora lo strumento
risulti starato, si può calibrare agendo fisicamente sul micrometro. Spesso, il micrometro viene fornito di
chiavi adatte allo scopo. Le modalità per attuare questa operazione dipende da come sono costruiti i
micrometri. Normalmente si può effettuare in due modi:
1.
variando la posizione relativa tra tamburo e asta. In questi casi il tamburo è avvitato sull'asta, e
bloccato da una ghiera. Sbloccando la ghiera si può avvitare (o svitare) il tamburo fino a riazzerare
la sua gradazione.
2.
variando la posizione della controbussola (conseguentemente la scala fissa) rispetto al corpo. In
questo caso è la controbussola che può essere avvitata o svitata rispetto al corpo del micrometro.
Qualunque metodologia si debba usare per la calibrazione, è necessario preventivamente:
1.
serrare i rebbi usando la frizione (eventualmente usando la relativa referenza).
2.
bloccare l'asta con il freno.
Micrometri digitali
Come per i calibri, di recente sono stati introdotti micrometri a visualizzazione digitale. In questo tipo di
micrometri, sul corpo viene montato un indicatore elettronico digitale che rileva lo spostamento dell'asta di
misurazione. I display, alimentati da comuni batterie a bottone, sono normalmente realizzati con una
risoluzione 0,001 mm. Come per i calibri, gli indicatori possono disporre di numerose funzioni:
■
azzeramento della lettura in un punto arbitrario;
■
settaggio arbitrario di una quota;
■
collegamento seriale con un PC, per poter automatizzare le misure.
Generalità strutturali
La realizzazione di grandi micrometri presenta alcuni problemi comuni:
■
difficoltà nella realizzazione di lunghe ed accurate filettature micrometriche;
■
difficoltà nella realizzazione di corpi di grande dimensione, precisi, rigidi e termicamente stabili;
■
peso elevato;
■
scarsa praticità nella movimentazione di lunghe viti.
Pertanto i micrometri presentano campi di misura piuttosto corti (tipicamente 25 mm) e raramente superano
aperture di 400 mm. Comuni sono le serie con campi di misura 0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm, 75-100 mm.
Per aggirare queste difficoltà, esistono anche micrometri che dispongono di aste intercambiabili di diversa
lunghezza, che pur avendo sempre corse di 25 mm, permettono di fare misure da 0 a 150 mm, e oltre.
Nei micrometri è sempre presente un dispositivo di bloccaggio (freno - lock-nut) che blocca l'asta rispetto al
corpo. Si aziona tramite un anello o una levetta, e funziona applicando una forte frizione sull'asta di
misurazione. Generalmente utilizzato per trasformare il micrometro in calibro fisso, ha la sua ragione
d'esistenza nell'operazione d'azzeramento del micrometro. Nota: l'utilizzo come calibro fisso, e/o del freno
per 'bloccare' la misura è improprio, e può comportare all'usura eccessiva dei rebbi.
Un altro dispositivo sempre presente è la frizione. Come già descritto, il suo uso è indispensabile per
prevenire danneggiamenti e/o misure errate. Generalmente assume la forma di una ghiera zigrinata o di un
nottolino montati sul tamburo, che scatta quando la forza applicata supera 1 kg forza, impedendo al tamburo
di continuare a muoversi. Costruttivamente viene realizzata con una dentiera disinnestabile, una vera
frizione o con un salterello a molla.
I tamburi e le controbussole sono normalmente realizzate in acciaio inossidabile, con superfici satinate o
cromate, per evitare abbagliamenti durante la lettura delle scale.
Per assicurare una lettura corretta, i rebbi vengono spianatia specchio (lappati); inoltre il materiale viene
indurito con trattamenti superficiali, onde ridurne l'usura.
• Micrometri di profondità
I micrometri di profondità sono una variante del micrometro Palmer, strutturati per rilevare la profondità di
una cava o un gradino.
I micrometri di profondità (vedi foto) hanno il dispositivo di lettura identico ai micrometri per esterni, ma sono
privi di arco e incudine. Dispongono invece di un corpo con una superficie rettificata perpendicolare all'asse
dell'asta (ponticello). Questa fa da piano di riferimento della scala e da punto d'appoggio, da posizionare e
portare a "battuta":
■
a - sul piano di riferimento a cavallo della cava;
■
b - sul piano di riferimento presso l'orlo dello scalino.
In breve, si utilizza in questo modo:
1.
si ritrae il più possibile l'asta di misurazione;
2.
si poggia la superficie del ponticello sulla superficie esterna di riferimento della cava;
3.
ci si assicura che l'asta sia oltre il bordo della superficie, sopra la cava di cui misurare la profondità;
4.
agendo sulla bussola si fa calare l'asta fino alla prossimità del fondo;
5.
agendo sulla frizione si manda a contatto il rebbio sul fondo della cava;
6.
si blocca l'asta con il freno;
7.
infine si effettua la misura.
• Micrometri per interni
I micrometri per interni sono un'altra variante del micrometro Palmer, strutturati per misurare una larghezza
di un "interno" pezzo, o più comunemente un diametro di un foro.
Anche questi micrometri hanno il dispositivo di lettura identico a quello descritto per i micrometri per esterni,
ma differiscono per il sistema di rilievo quote. Privi di arco e incudine, il corpo è costituito da un cilindro
coassiale alla controbussola del dispositivo di lettura. All'interno, un'asta comanda dei palpatori che
fuoriescono radialmente rispetto all'asse dello strumento. I palpatori possono essere dei cilindretti piani, dei
cilindretti raggiati o delle semisfere. Per le particolarità costruttive di questi tipi di micrometri, il loro campo di
misura è in genere molto piccolo.
I micrometri per interni si suddividono essenzialmente in
1.
micrometri a 2 punti, dotati di due palpatori distribuiti radialmente a 180° di distanza, necessari per
la misurazione di quote interne su cave o fori non cilindrici;
2.
micrometri a 3 punti, dotati di tre palpatori distribuiti a 120° di distanza, utili per l'ottimale centraggio
in cave cilindriche, ma inutili per cave di forme differenti.