Guide du micromètre à vis : un instrument de contrôle de haute précision

Pendant de nombreuses années, le micromètre à main basique a évolué pour proposer une vaste variété de configurations de touches et d'électronique numérique. Dans le secteur de la fabrication, le micromètre demeure l'un des instruments de mesure de précision les plus polyvalents et les plus populaires. En effet, il fournit une information dimensionnelle directe, offre une haute résolution et s'adapte si facilement à une multitude d'applications de mesure. C'est pourquoi ce guide a jugé bon de présenter tout ce que vous devez savoir sur le micromètre à vis.

Qu'est-ce qu'un micromètre à vis ?

Un micromètre à vis – également appelé micromètre – est un instrument de mesure de précision doté d'une vis calibrée, principalement utilisé pour mesurer de faibles épaisseurs ou la distance entre deux faces de pièces d'usinage et de construction mécanique. Le micromètre à vis est souvent utilisé aux côtés d'autres dispositifs métrologiques tels que le pied à coulisse à vernier, à cadran et numérique. Il sert également d'outil pour mesurer le diamètre apparent d'un objet microscopique ou d'un corps céleste dans les microscopes ou les télescopes.

Depuis l'apparition du micromètre à vis il y a environ 150 ans, de nombreuses variantes de configurations de touches de contact ont été développées. Cela vise à répondre à un nombre infini d'applications de mesure dans une vaste variété de domaines. Par conséquent, cette diversité d'options de micromètres en a fait un outil de mesure de longueur à main universel dans l'industrie manufacturière.

Il existe une vaste variété de micromètres, notamment, sans s'y limiter :

1. Jeux de micromètres universels – dotés d'enclumes interchangeables, notamment plates, sphériques, cannelées, à disque, à lame, à pointe et à arête de couteau. Le terme micromètre universel désigne les micromètres dotés de composants modulaires, permettant à une seule pièce de fonctionner comme micromètre de profondeur, micromètre extérieur, micromètre à gradins, et bien d'autres. Ils sont surtout connus sous les noms de marque Mul-T-Anvil et Uni-Mike.
2. Micromètre à lames – doté d'un ensemble assorti de touches étroites (lames) permettant de mesurer une gorge étroite de joint torique.
3. Micromètre à diamètre sur flancs – doté d'un ensemble assorti de touches profilées en filetage pour mesurer le diamètre sur flancs des filets de vis
4. Micromètres à limites – dotés de deux broches et de deux enclumes utilisées comme un calibre à mâchoires. L'échantillon à mesurer doit passer par le premier et le second intervalle et doit se situer dans les spécifications. Les deux intervalles reflètent fidèlement les limites supérieure et inférieure de la plage de tolérance.
5. Micromètre d'alésage – ce type de micromètre est doté de trois têtes d'enclume sur une base de micromètre, utilisé pour la mesure des diamètres intérieurs.
6. Micromètre à tubes – doté d'une enclume cylindrique utilisée pour mesurer l'épaisseur des tubes. Son enclume est située perpendiculairement à sa broche

Quelle est la fonction d'un micromètre à vis ?

Le micromètre à vis a une large application dans presque tous les domaines scientifiques, comme l'ingénierie, la fabrication et diverses expériences scientifiques. Il sert à mesurer la valeur d'une vaste variété d'objets avec une grande précision et exactitude. Ainsi, pour mieux comprendre et garantir une utilisation correcte des micromètres à vis, il est indispensable de connaître la fonction de leurs pièces de base. Voici les pièces et la fonction d'un micromètre à vis :

Cadre en U

Cette pièce d'un micromètre est un cadre en forme de C, une pièce rigide dotée de points de maintien pour l'objet à mesurer. La taille du cadre en U dépend de la plage de mesure et augmente à mesure que la plage de mesure s'étend à des tailles plus grandes. La fonction principale du cadre en U est de fournir la structure de base d'un micromètre, sur laquelle l'enclume fixe à une extrémité et la broche mobile coulissent vers l'extérieur ou vers l'intérieur à travers l'autre extrémité du cadre en U.

Vis de réglage du zéro

Il s'agit d'une vis située à l'arrière de l'enclume, utilisée pour ajuster ou corriger l'erreur de zéro du micromètre. Cela permet d'annuler une erreur de zéro si elle est détectée avant la mesure lors du contrôle.

Enclume

L'enclume est une petite pièce cylindrique fixe située à l'extrémité éloignée du cadre en C, qui sert de point de maintien pour la mesure d'échantillons ou d'objets. La plupart des utilisateurs la considèrent comme l'un des points de mesure et de maintien rigides d'un micromètre à vis.

Broche

Il s'agit d'une pièce cylindrique du micromètre montée à travers toutes les autres pièces telles que le contre-écrou, le fourreau et le tambour. Elle est mobile et reliée au rochet. Lorsque le rochet est tourné dans le sens horaire ou antihoraire, la broche coulisse vers l'intérieur ou l'extérieur pour s'ajuster à la dimension de l'échantillon mesuré.

Face de la broche et de l'enclume

La broche et l'enclume possèdent une face et sont situées l'une en face de l'autre. Ce sont les points de mesure du micromètre, conçus de manière à maintenir ensemble l'échantillon ou l'objet à mesurer.

Le contre-écrou

Le mécanisme du micromètre à vis repose sur les filets rectifiés avec précision de la broche. Le contre-écrou est donc conçu pour servir d'écrou fixe à ce mécanisme. La rotation de ce mécanisme dans le contre-écrou du micromètre contrôle le déplacement de la broche.

Fourreau

La fonction principale du fourreau est d'indiquer la lecture en millimètres (mm) dans le cas d'un micromètre métrique. Le fourreau du micromètre est un composant cylindrique de type barillet monté sur la broche. L'échelle principale du micromètre à vis est gravée sur le fourreau.

Tambour

Le tambour est un composant du micromètre et il est monté sur la broche. Une échelle est gravée sur le tambour pour indiquer la valeur de mesure de l'échantillon ou de l'objet à mesurer, en fraction.

Le rochet

Le rochet est un composant à molette moletée utilisé pour faire tourner la broche dans la direction souhaitée pendant le processus de mesure, avec un effet de rochet. L'effet de rochet permet d'éviter de trop serrer le micromètre sur l'échantillon ou l'objet à mesurer. Il contribue également à garantir une force de pression égale pour chaque mesure.

Quels sont les avantages du micromètre ?

Le micromètre est généralement considéré comme un excellent outil de mesure de précision. Comme pour de nombreux outils, le micromètre à vis présente des avantages remarquables. Ces avantages incluent, sans s'y limiter, les suivants :

1. Il fournit une mesure précise : le micromètre à vis est l'un des types d'instruments de mesure les plus précis, rapides et exacts disponibles. Bien qu'il existe en différentes variétés, la plupart des micromètres peuvent mesurer jusqu'à 0,001 mm ou 0,0001 pouce.
2. Il a une large application : en raison de sa simplicité, le micromètre à vis est largement utilisé dans de nombreux secteurs, notamment l'ingénierie mécanique, l'industrie de l'usinage, les industries manufacturières et bien d'autres. Grâce à son utilisation intuitive, les utilisateurs peuvent facilement obtenir des lectures précises avec un minimum de connaissances de cet outil de mesure de précision.
3. Il offre de grandes possibilités : chaque unité et chaque pièce du micromètre à vis est équipée d'éléments spécialisés remplissant des tâches spécifiques. Certaines de ces pièces spécialisées comprennent les embouts de l'enclume et de la broche, qui contribuent à garantir une mesure plus précise selon les besoins des applications de l'utilisateur.
4. Il existe en différents types pour différentes applications : le micromètre existe en une grande variété de types aux applications spécifiques. Pour obtenir une mesure précise d'une distance donnée, les utilisateurs doivent utiliser le micromètre adapté. À défaut, la mesure risque de ne pas être fiable pour le projet. Par exemple, les micromètres à lames servent à mesurer des caractéristiques carénées, notamment des gorges, tandis que les micromètres d'épaisseur de papier mesurent l'épaisseur d'une feuille.
5. Un micromètre est très durable : le micromètre est un outil de mesure durable à longue durée de vie. Il ne nécessite qu'un investissement lors de son achat, après quoi les utilisateurs peuvent en tirer profit au fil du temps, car ils peuvent l'utiliser de multiples fois pour différentes applications.
6. Ils sont économiques : les grands instruments de mesure sont généralement les plus coûteux, tandis que le micromètre à vis est économique pour les utilisateurs qui souhaitent effectuer une large gamme de mesures. En effet, ce micromètre propose des enclumes interchangeables de différentes longueurs, ce qui permet de mesurer différentes dimensions avec un seul cadre.
7. Il fournit une mesure fiable : le micromètre est constitué du mécanisme à rochet/arrêt et de graduations intégrées. Le mécanisme à rochet/arrêt permet d'appliquer une pression uniforme sur le tambour afin d'obtenir des mesures fiables. De plus, le micromètre dispose de graduations intégrées, telles que la graduation du fourreau et les graduations du tambour, ce qui évite d'avoir recours à un mètre ruban et à une règle.

La construction du micromètre à vis

Principe de fonctionnement du micromètre

Le principe de fonctionnement du micromètre à vis repose sur la conversion de petites distances en distances plus grandes, par la mesure de la rotation de la vis. On utilise pour cela le « principe de la vis », qui facilite la lecture de petites distances sur une graduation après les avoir amplifiées.

Pour simplifier encore ce principe de fonctionnement, examinons une vis classique filetée et insérons-la en tournant sa tête. Lors de l'insertion de la vis, le filetage effectue un nombre déterminé de rotations. Chaque rotation de la vis peut être associée à un déplacement axial équivalent, appelé pas de la vis.

Si tous les filets d'une telle vis sont réalisés avec un pas constant connu, la quantité de déplacement axial générée peut être facilement repérée sur une graduation. Le micromètre à vis exploite donc le principe exposé ci-dessus pour mesurer les dimensions d'échantillons et de pièces.

Construction

Un micromètre à vis est constitué d'une structure métallique en forme de « U » reliée à un tube cylindrique creux à l'une des extrémités de l'instrument. À l'intérieur du tube creux se trouve un écrou au filetage uniforme. Dans cet écrou est monté un long axe à face plane. À l'autre extrémité du cadre en forme de « U », exactement du côté opposé à cet écrou, est fixé un axe plus court à face plane. Les faces des deux axes sont situées exactement parallèlement l'une à l'autre.

La structure métallique en forme de « U » constitue le cadre du micromètre à vis. L'axe le plus court est appelé enclume, tandis que l'axe le plus long est appelé broche. La broche se déplace lorsque la tête est actionnée, alors que l'enclume est la partie fixe. L'objet à mesurer se place entre l'enclume et la broche. Le cadre porte à la fois le fourreau et l'enclume. Le fourreau est la pièce qui relie le cadre au tube cylindrique fixe du micromètre à vis, sur lequel est gravée une graduation. Cette graduation est appelée graduation principale de l'instrument.

Le cœur du micromètre à vis est la vis située à l'intérieur du fourreau. La vis permet de convertir les petites dimensions des échantillons en distances mesurables à l'aide de la graduation. L'instrument comporte également la tête ou tambour, qui est l'extrémité du tube cylindrique que l'on peut tourner pour déplacer et ajuster la broche. Le tambour est la partie sur laquelle est affichée la graduation secondaire.

À l'extrémité du tube se trouve le rochet, un dispositif limiteur qui applique une pression en patinant à un couple prédéterminé. Il empêche ainsi la broche d'avancer davantage. S'il existe une grande variété de micromètres pour des applications spécifiques, certains comportent des dispositifs de blocage. Ce dispositif de blocage maintient la graduation sur une mesure précise afin d'éviter toute erreur lors des mesures.

Ainsi, les principales parties d'un micromètre à vis, comme expliqué précédemment, comprennent les éléments suivants :

• Cadre en forme de « U »
• Enclume
• Broche
• Fourreau
• Tambour
• Rochet
• Vis
• Blocage

Comment utiliser un micromètre ?

Les étapes décrites ci-dessous doivent être suivies pour garantir une utilisation correcte d'un micromètre. Ces étapes sont les suivantes :

1. Familiarisez-vous avec l'anatomie de l'instrument. Certains composants sont fixes, d'autres mobiles.
2. Avant de prendre la mesure, nettoyez l'enclume et la broche : cette étape n'est pas indispensable, mais il convient de garder la surface de l'enclume et de la broche propre pour garantir une mesure précise.
3. Tenez l'échantillon à mesurer dans la main gauche et placez-le contre l'enclume. L'enclume peut supporter plus de pression que la broche, puisqu'elle est fixe.
4. Tenez le micromètre dans la main droite, le cadre reposant délicatement sur votre paume. Sur un étau fixe, vous pouvez également fixer le cadre pour libérer vos deux mains pendant la mesure.
5. Faites tourner le rochet du micromètre dans le sens antihoraire : assurez-vous que le zéro du tambour est aligné avec la graduation du fourreau.
6. Tournez jusqu'à ce que la broche soit contre l'objet. Pour ce faire, appliquez une force suffisante et arrêtez après trois clics du tambour.
7. Serrez le contre-écrou pendant que l'objet est maintenu par le micromètre.
8. Retirez délicatement l'objet et veillez à ne pas rayer la surface de la broche ni celle de l'enclume. En effet, la moindre rayure peut affecter la précision de l'appareil.
9. Notez la mesure sur l'échelle principale et sur l'échelle secondaire avant de déverrouiller la broche

Comment lire un micromètre ?

Pour un machiniste, un fabricant, un professionnel de la mécanique ou bien d'autres, une mesure précise et exacte est indispensable à leurs activités quotidiennes. Pour la mesure d'échantillons sphériques et cylindriques, le micromètre extérieur est l'instrument de mesure idéal. Cependant, un micromètre bien étalonné peut sembler difficile à lire, mais avec de la patience et une pratique constante, la mesure avec cet appareil peut devenir une de vos compétences. Voici les étapes pour lire un micromètre à vis :

Le micromètre à vis comporte deux échelles, dont une échelle rotative située sur son composant cylindrique rotatif. On l'appelle aussi échelle circulaire ou secondaire, tandis que l'autre échelle, située sur le fourreau fixe, est appelée échelle principale ou échelle du fourreau.

Généralement, la plus petite graduation est de 0,5 mm sur l'échelle principale, tandis que l'échelle circulaire est divisée en 50 ou 100 parties égales.

Plus petite graduation

La plus petite graduation est la longueur minimale mesurable à l'aide d'un pied à coulisse à vernier.

Le micromètre à vis comporte une broche et une enclume conçues pour se toucher, de sorte que le zéro de l'échelle principale coïncide avec le zéro de l'échelle circulaire. Cependant, si les zéros des deux échelles ne coïncident pas, on dit que le micromètre à vis présente une erreur de zéro. Cette erreur de zéro du micromètre peut être attribuée à l'usure ou à des défauts de fabrication. Généralement, il existe deux types d'erreurs de zéro :

• Erreur de zéro positive

Pour identifier l'erreur positive, le repère zéro de l'échelle circulaire se situe en dessous des repères zéro de l'échelle principale. Pour obtenir l'erreur positive, il faut relever la division de l'échelle circulaire (C.S.R) qui coïncide avec la ligne de l'échelle principale. Ainsi, l'erreur positive est égale au produit de la plus petite graduation du micromètre à vis et du nombre de divisions de l'échelle circulaire coïncidant avec la ligne de l'échelle principale. Pour éviter les erreurs de lecture, cette erreur est soustraite de la lecture globale.

• Erreur de zéro négative

Pour identifier l'erreur négative, le repère zéro de l'échelle circulaire se situe au-dessus des repères zéro de l'échelle principale. Pour obtenir l'erreur négative, il faut relever la division de l'échelle circulaire (C.S.R) qui coïncide avec la ligne de l'échelle principale. Ainsi, l'erreur négative est égale au produit de la plus petite graduation du micromètre à vis et du nombre de divisions de l'échelle circulaire coïncidant avec la ligne de l'échelle principale. Pour éviter les erreurs de lecture, cette erreur est ajoutée à la lecture globale.

Maintenant que vous avez compris le phénomène expliqué ci-dessus, passez à la lecture. Voici les étapes à suivre :

• Placez l'objet à mesurer entre la broche et l'enclume du micromètre à vis
• Relevez la lecture de l'échelle principale affichée juste avant les repères zéro de l'échelle circulaire. Cette lecture est notée M.S.R (lecture de l'échelle principale)
• Relevez le nombre de divisions circulaires (n) qui coïncident avec la ligne de l'échelle principale. La C.S.R (lecture de l'échelle circulaire) = (n) X plus petite graduation
• Pour obtenir la lecture attendue, ajoutez la M.S.R à la C.S.R
• Pour obtenir la lecture finale, soustrayez l'erreur de zéro avec le signe approprié de la lecture obtenue à l'étape quatre ci-dessus

Résumé

Depuis plus de 150 ans, le micromètre a évolué pour répondre aux exigences de tolérances serrées et de production à grande vitesse au point de production dans l'industrie manufacturière.

C'est un appareil utile pour la mesure de précision, avec un fort potentiel dans une vaste gamme d'applications. Le micromètre à vis est très durable, économique et sa mesure est fiable. Envisagez son utilisation pour une mesure plus précise dès aujourd'hui, que ce soit en usinage CNC, en génie mécanique et bien d'autres domaines.