Guida al micrometro a vite: uno strumento di ispezione ad alta precisione

Nel corso degli anni, il micrometro manuale di base si è evoluto fino a offrire un'ampia varietà di configurazioni della punta e di elettronica digitale. Nel settore manifatturiero, il micrometro resta ancora oggi uno degli strumenti di misura di precisione più versatili e diffusi. Questo perché fornisce informazioni dimensionali dirette, garantisce un'elevata risoluzione e si adatta con estrema facilità a una vasta gamma di applicazioni di misura. Questa guida intende pertanto presentare tutto ciò che occorre sapere sul micrometro a vite.

Che cos'è il micrometro a vite?

Il micrometro a vite – noto anche semplicemente come micrometro – è uno strumento di misura di precisione dotato di una vite calibrata, utilizzato principalmente per misurare piccoli spessori o la distanza tra due facce di parti lavorate meccanicamente e componenti di ingegneria meccanica. Il micrometro a vite viene spesso impiegato insieme ad altri dispositivi metrologici come calibri a verniero, a quadrante e digitali. Trova inoltre impiego come strumento per misurare il diametro apparente di un oggetto microscopico o di un corpo celeste nei microscopi o nei telescopi.

Dalla nascita del micrometro a vite, circa 150 anni fa, sono state sviluppate numerose varianti di configurazioni alternative dei punti di contatto. Ciò è stato fatto per soddisfare un numero infinito di applicazioni di misura in svariati settori. Di conseguenza, questa varietà di opzioni ha reso il micrometro uno strumento manuale universale per la misura della lunghezza nel settore manifatturiero.

Esistono numerose varietà di micrometri, tra cui, a titolo esemplificativo e non esaustivo:

1. Set di micrometri universali – dotati di incudini intercambiabili, tra cui piane, sferiche, a scanalatura, a disco, a lama, a punta e a tagliente. Il termine micrometro universale indica i micrometri dotati di componenti modulari che consentono a un unico strumento di funzionare come micrometro per profondità, per esterni, per gradini e molto altro. Sono per lo più noti con i nomi commerciali Mul-T-Anvil e Uni-Mike.
2. Micrometro a lama – dotato di una serie abbinata di punte strette (lame) che consentono la misura di una stretta scanalatura per O-ring.
3. Micrometro per diametro primitivo – dotato di una serie abbinata di punte sagomate a filettatura per la misura del diametro primitivo delle filettature
4. Micrometri a limite – dotati di due mandrini e due incudini utilizzati come un calibro a forcella. Il pezzo da misurare deve passare attraverso il primo e il secondo spazio e deve rientrare nelle specifiche. I due spazi rappresentano un riflesso accurato del limite superiore e inferiore dell'intervallo di tolleranza.
5. Micrometro per interni – questo tipo di micrometro è dotato di tre teste con incudine su una base micrometrica e trova applicazione nella misura dei diametri interni.
6. Micrometro per tubi – dotato di un'incudine cilindrica utilizzata per misurare lo spessore dei tubi. La sua incudine è disposta perpendicolarmente al mandrino

Qual è la funzione di un micrometro a vite?

Il micrometro a vite trova ampia applicazione in quasi tutti i campi della scienza, come nell'ingegneria, nella produzione e in diversi esperimenti scientifici. Viene utilizzato per misurare il valore di una vasta gamma di oggetti con elevata precisione e accuratezza. Pertanto, per una migliore comprensione e per garantire un uso corretto dei micrometri a vite, è indispensabile conoscere la funzione delle sue parti fondamentali. Ecco le parti e le funzioni di un micrometro a vite:

Telaio a U

Questa parte del micrometro è un telaio a forma di C, un elemento rigido che presenta i punti di appoggio per l'oggetto da misurare. Le dimensioni del telaio a U dipendono dall'intervallo di misura e aumentano man mano che l'intervallo di misura si estende a dimensioni maggiori. La funzione principale del telaio a U è fornire la struttura di base del micrometro, sulla quale l'incudine fissa a un'estremità e il mandrino mobile scorrono verso l'esterno o verso l'interno attraverso l'altra estremità del telaio a U.

Vite di azzeramento

Si tratta di una vite situata all'estremità posteriore dell'incudine, utilizzata per regolare o correggere l'errore di zero del micrometro. Ciò consente di annullare un eventuale errore di zero rilevato prima della misura durante la prova.

Incudine

L'incudine è un piccolo componente cilindrico fisso situato all'estremità opposta del telaio a C, che funge da punto di appoggio per la misurazione di campioni o oggetti. La maggior parte degli utenti la considera uno dei punti rigidi di misurazione e appoggio di un micrometro a vite.

Fuso

Si tratta di un componente cilindrico del micrometro montato attraverso tutte le altre parti, come il dado di bloccaggio, la ghiera e il tamburo. È mobile e collegato al cricchetto. Ruotando il cricchetto in senso orario o antiorario, il fuso scorre verso l'interno o verso l'esterno per adattarsi alla misura del campione.

Fuso e faccia dell'incudine

Il fuso e l'incudine hanno una faccia e sono situati uno di fronte all'altro. Sono i punti di misurazione del micrometro e sono costruiti in modo da trattenere insieme il campione o l'oggetto da misurare per la misurazione.

Il dado di bloccaggio

Il meccanismo del micrometro a vite si basa sulle filettature rettificate di precisione del fuso. Di conseguenza, il dado di bloccaggio è realizzato per funzionare come dado fisso per questo meccanismo. La rotazione di questo meccanismo nel dado di bloccaggio del micrometro controlla il movimento del fuso.

Ghiera

La funzione principale della ghiera è l'indicazione della lettura in millimetri (mm) nel caso di un micrometro imperiale. La ghiera del micrometro è un componente cilindrico a forma di barile montato sul fuso. La scala principale del micrometro a vite è incisa sulla ghiera.

Tamburo

Il tamburo è un componente del micrometro ed è montato sul fuso. Sul tamburo è incisa una scala che mostra il valore di misurazione del campione o dell'oggetto da misurare in frazioni.

Il cricchetto

Il cricchetto è un componente a presa zigrinata per il pollice, utilizzato per ruotare il fuso nella direzione desiderata durante il processo di misurazione, dotato di azione a cricchetto. L'azione a cricchetto serve a evitare un serraggio eccessivo del micrometro sul campione o sull'oggetto da misurare. Inoltre, contribuisce a garantire una forza di pressione uniforme in ogni misurazione.

Quali sono i vantaggi del micrometro?

Il micrometro è generalmente considerato uno strumento di misurazione di precisione eccellente. Come per una vasta gamma di strumenti, il micrometro a vite presenta vantaggi notevoli. I vantaggi includono, senza limitarsi a questi:

1. Fornisce misurazioni accurate: il micrometro a vite è uno dei tipi di dispositivi di misurazione più precisi, rapidi e accurati disponibili. Pur esistendo in diverse varietà, la maggior parte dei micrometri può misurare fino a 0,001 mm o 0,0001 pollici.
2. Ha un'ampia applicazione: grazie alla sua semplicità, il micrometro a vite è ampiamente utilizzato in una vasta gamma di settori, tra cui l'ingegneria meccanica, l'industria della lavorazione meccanica, le industrie manifatturiere e molte altre. Grazie alle sue operazioni intuitive, gli utenti possono ottenere facilmente letture accurate con una minima conoscenza di questo strumento di misurazione di precisione.
3. Offre grandi potenzialità: ogni unità e componente del micrometro a vite è dotato di attrezzature specializzate che svolgono compiti specifici. Alcuni dei componenti specializzati includono le punte dell'incudine e del fuso, che contribuiscono a garantire una misurazione più precisa in base alle esigenze delle applicazioni degli utenti.
4. Esiste in diversi tipi per diverse applicazioni: il micrometro esiste in una vasta gamma di tipi con applicazioni specifiche. Per ottenere una misurazione accurata di una particolare distanza, gli utenti devono attenersi al micrometro giusto per la misurazione. In caso contrario, tale misurazione potrebbe non essere affidabile per il progetto. Ad esempio, i micrometri a lama sono adatti a misurare caratteristiche schermate, comprese le scanalature, mentre i micrometri per spessore della carta misurano lo spessore di un foglio di carta.
5. Il micrometro è altamente durevole: il micrometro è uno strumento di misurazione durevole con una lunga durata. Richiede un investimento solo al momento dell'acquisto e, successivamente, gli utenti possono trarne vantaggio nel tempo. Questo perché gli utenti possono utilizzare lo strumento più volte e per diverse applicazioni
6. Sono convenienti: i grandi strumenti di misurazione sono generalmente più costosi, mentre il micrometro a vite è conveniente per gli utenti che desiderano effettuare un'ampia gamma di misurazioni. Questo perché questo micrometro offre incudini intercambiabili di diverse lunghezze che consentono di misurare diverse dimensioni utilizzando un unico telaio.
7. Fornisce misurazioni affidabili: il micrometro è costituito dal meccanismo a cricchetto con avanzamento/arresto e da scale integrate. Il meccanismo a cricchetto con avanzamento/arresto consente di applicare una pressione uniforme al tamburo per ottenere misurazioni affidabili. Inoltre, il micrometro presenta scale integrate, come la scala del manicotto e le scale del tamburo, che aiutano a evitare l'uso di metro a nastro e righello.

La costruzione del calibro a vite micrometrica

Principio di funzionamento del micrometro

Il principio di funzionamento del calibro a vite micrometrica si basa sulla conversione di piccole distanze in distanze maggiori misurando la rotazione della vite. Ciò avviene utilizzando il "principio della vite" per facilitare la lettura di distanze più piccole su una scala dopo averle amplificate.

Per semplificare ulteriormente il principio di funzionamento, esaminiamo una tipica vite filettata e inseriamola ruotandone la testa. Durante l'inserimento della vite, la filettatura ruota un numero specifico di volte. Ogni rotazione della vite può essere correlata a un movimento assiale equivalente, denominato passo o avanzamento della vite.

Se tutte le filettature di tale vite sono realizzate con un passo costante noto, la quantità di movimento assiale generabile può essere facilmente rilevata su una scala. Di conseguenza, il calibro a vite micrometrica utilizza il principio sopra illustrato per misurare le dimensioni di campioni e componenti.

Costruzione

Un calibro a vite micrometrica è costituito da una struttura metallica a forma di "U" collegata a un tubo cilindrico cavo a un'estremità dello strumento. All'interno del tubo cavo si trova la madrevite filettata uniformemente. In questa madrevite è inserito un lungo perno con faccia piana. Inoltre, sull'altra estremità della struttura a "U", esattamente sul lato opposto di questa madrevite, è fissato un perno più piccolo con faccia piana. Le facce dei due perni sono disposte esattamente parallele tra loro.

La struttura metallica a forma di "U" è denominata corpo del calibro a vite micrometrica. Il perno più piccolo è denominato incudine, mentre il perno più lungo è denominato mandrino. Il mandrino si muove quando la testa viene spostata, mentre l'incudine è la parte fissa. L'oggetto da misurare va collocato tra l'incudine e il mandrino. Il corpo sostiene sia il manicotto sia l'incudine. Il manicotto o bussola è la parte che collega il corpo al tubo cilindrico non mobile del calibro a vite micrometrica, su cui è incisa una scala. Questa scala è denominata scala principale dello strumento.

Il cuore del calibro a vite micrometrica è la vite situata all'interno del manicotto. La vite consente di convertire piccole dimensioni dei campioni in distanze misurabili tramite la scala. Lo strumento presenta inoltre la testa o tamburo, ovvero l'estremità del tubo cilindrico che può essere ruotata per spostare e regolare il mandrino. Il tamburo è la parte su cui è riportata la scala secondaria.

All'estremità del tubo si trova il cricchetto, un dispositivo limitatore che applica pressione slittando a una coppia predeterminata. Di conseguenza, impedisce al mandrino di avanzare ulteriormente. Sebbene esistano numerose varietà di micrometri per applicazioni specifiche, alcuni sono dotati di dispositivi di bloccaggio. Questo dispositivo di bloccaggio mantiene la scala su una misurazione specifica per prevenire qualsiasi tipo di errore durante le misurazioni.

Pertanto, le parti principali di un calibro a vite micrometrica, come illustrato in precedenza, includono quanto segue:

• Corpo a forma di "U"
• Incudine
• Fuso
• Ghiera
• Tamburo
• Cricchetto
• Vite
• Blocco

Come si usa un micrometro?

Per garantire un uso corretto del micrometro è necessario seguire i passaggi indicati di seguito. I passaggi includono quanto segue:

1. Familiarizzi con l'anatomia dello strumento. Alcuni componenti sono fissi, altri mobili.
2. Prima di effettuare la misurazione, pulisca l'incudine e il mandrino: questo passaggio non è necessario, ma è opportuno mantenere pulita la superficie dell'incudine e del mandrino per garantire una misurazione precisa
3. Tenga il campione da misurare nella mano sinistra e lo appoggi contro l'incudine. L'incudine può sopportare una pressione maggiore rispetto al mandrino, poiché è fissa.
4. Tenga il micrometro nella mano destra mentre il corpo poggia delicatamente sul palmo. Su una morsa fissa, può anche fissare il corpo per avere entrambe le mani libere durante il processo di misurazione
5. Ruoti il cricchetto del micrometro in senso antiorario: si assicuri che lo zero sul tamburo sia allineato con la scala sul manicotto
6. Lo ruoti finché il mandrino non è a contatto con l'oggetto. Per ottenere ciò, applichi una forza sufficiente e si fermi dopo tre scatti del tamburo.
7. Blocchi il controdado mentre l'oggetto è trattenuto dal micrometro.
8. Estrarre con cautela l'oggetto e assicurarsi che né la superficie del fuso né quella dell'incudine siano graffiate. Questo perché il minimo graffio può compromettere la precisione dello strumento.
9. Annotare la misurazione sia sulla scala principale sia su quella secondaria prima di sbloccare il fuso

Come si legge un micrometro?

Per un operatore di macchine utensili, un produttore, un professionista del settore motoristico e molti altri, una misurazione precisa e accurata è indispensabile nelle attività quotidiane. Per la misurazione di campioni sferici e cilindrici, il micrometro per esterni è lo strumento di misura ideale. Tuttavia, un micrometro ben calibrato può sembrare difficile da leggere, ma con pazienza e pratica costante la misurazione con questo strumento può diventare parte delle proprie competenze. Di seguito sono riportati i passaggi per la lettura di un micrometro a vite:

Il micrometro a vite presenta due scale, tra cui una scala rotante situata sul componente cilindrico rotante. È anche chiamata scala circolare o secondaria, mentre l'altra scala, situata sul manicotto fisso, è chiamata scala principale o scala del manicotto.

Generalmente, la sensibilità è di 0,5 mm sulla scala principale, mentre la scala circolare è suddivisa in 50 o 100 parti uguali.

Sensibilità

La sensibilità è la lunghezza minima misurabile con il calibro a corsoio.

Il micrometro a vite presenta un fuso e un'incudine realizzati per toccarsi, in modo che lo zero della scala principale coincida con lo zero della scala circolare. Tuttavia, se gli zeri delle due scale non coincidono, si dice che il micrometro a vite presenta un errore di zero. Questo errore di zero del micrometro può essere attribuito a usura o difetti di fabbricazione. Generalmente esistono due tipi di errore di zero:

• Errore di zero positivo

Per identificare l'errore positivo, il segno dello zero della scala circolare si trova sotto i segni dello zero della scala principale. Per ottenere l'errore positivo occorre annotare la divisione della lettura della scala circolare (C.S.R) che coincide con la linea della scala principale. Pertanto, l'errore positivo è pari al prodotto della sensibilità del micrometro a vite per il numero di divisioni della scala circolare che coincidono con la linea della scala principale. Per evitare errori nella lettura, questo errore viene sottratto dalla lettura complessiva.

• Errore di zero negativo

Per identificare l'errore negativo, il segno dello zero della scala circolare si trova sopra i segni dello zero della scala principale. Per ottenere l'errore negativo occorre annotare la divisione della scala circolare (C.S.R) che coincide con la linea della scala principale. Pertanto, l'errore negativo è pari al prodotto della sensibilità del micrometro a vite per il numero di divisioni della scala circolare che coincidono con la linea della scala principale. Per evitare errori nella lettura, questo errore viene aggiunto alla lettura complessiva.

Ora che il fenomeno sopra descritto è chiaro, si proceda con la lettura. Di seguito sono riportati i passaggi:

• Collocare l'oggetto da misurare tra il fuso e l'incudine del micrometro a vite
• Annotare la lettura della scala principale visualizzata appena prima dei segni dello zero della scala circolare. Questa lettura è indicata con M.S.R (lettura della scala principale)
• Annotare il numero di divisioni circolari (n) che coincidono con la linea della scala principale. La C.S.R (lettura della scala circolare) = (n) X sensibilità
• Per ottenere la lettura attesa, sommare la M.S.R alla C.S.R
• Per ottenere la lettura finale, sottrarre dalla lettura ottenuta al punto quattro l'errore di zero con il segno appropriato

Riepilogo

Da oltre 150 anni il micrometro si è evoluto per rispondere alle esigenze di tolleranze strette e produzione ad alta velocità nel punto di produzione del settore manifatturiero.

È stato uno strumento utile per la misurazione di precisione, con grandi potenzialità in una vasta gamma di applicazioni. Il micrometro a vite è estremamente durevole, conveniente e la sua misurazione è affidabile. Ne consideri l'utilizzo per misurazioni più precise già da oggi, sia nella lavorazione CNC, nell'ingegneria meccanica e in molti altri settori.