Appunti - Principio di funzionamento del calibro a cursore e del calibro Palmer ( Micrometro) - Fisica PDF

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PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL CALIBRO A CURSORE E DEL CALIBRO PALMER (MICROMETRO) ...

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CALIBRO A CURSORE (o A CORSOIO) Il calibro a cursore è uno strumento realizzato in acciaio inossidabile ben lavorato meccanicamente e costituito da un regolo (fisso) sul quale può scorrere un cursore detto nonio (fig.1).

FIGURA 1 Con il calibro si possono misurare: 1. Le dimensioni esterne, a, di un oggetto posto tra le ganasce A 2. Le dimensioni interne, b, per mezzo delle ganasce B 3. La distanza, c, tra due livelli di un oggetto (ad esempio, la profondità di una cavità) individuata dalla parte esterna del regolo, C, e dall’estremo di un’asticella solidale con il cursore, D. Le misure vengono lette su una scala millimetrata incisa sul regolo (R) in combinazione con una lettura sulla scala incisa sul nonio (N). La graduazione incisa sul nonio è formata generalmente da 10, 20 o 50 segmenti uguali; la distanza tra il primo e l'ultimo tratto del nonio è uguale alla lunghezza corrispondente a 9, 19, 49 intervalli del regolo a seconda che il nonio sia decimale, ventesimale, cinquantesimale, cioè a seconda che esso sia suddiviso in 10, 20, 50 parti uguali. In figura 2 è rappresentato il caso di un calibro decimale. Ciascun trattino della graduazione riportata sul regolo rappresenta 1 millimetro. La graduazione incisa sul nonio del cursore è ottenuta dividendo in dieci parti uguali 9 mm del regolo. Un intervallo della graduazione del nonio vale perciò 9/10 di millimetro, cioè 0,9 mm.

FIGURA 2 Con il calibro chiuso lo 0 del nonio coincide con lo 0 del regolo (lo zero del nonio costituisce quindi l'indice dello strumento) ed il decimo trattino del nonio coincide col nono trattino del regolo. In questa situazione nessuno dei trattini delle graduazioni del regolo e del nonio coincidono. La più piccola frazione δ che lo strumento riesce a misurare è data dalla differenza tra l’ampiezza di una graduazione della scala del regolo e l’ampiezza di una graduazione del nonio. DIMOSTRAZIONE Con riferimento alla fig.3, se si indica con a la lunghezza di un intervallo della graduazione del regolo, con b la lunghezza di un intervallo della graduazione incisa sul nonio ed n il numero di intervalli del nonio, in base a quanto si è detto si ha che : (n-1) a = n b Da cui b = [(n-1)/n] a.

Quindi più piccola frazione δ che lo strumento riesce a rilevare è dato da δ = a - b = a- [(n-1)/n] a = a/n In altre parole: δ = ampiezza della graduazione della scala fissa / numero delle parti in cui è diviso il nonio. Se a= 1 mm, allora: - nel caso del nonio decimale δ = 1/10 = 0,1 [mm] - nel caso del nonio centesimale δ = 1/20 = 0,05 [mm] - nel caso del nonio cinquantesimale si ha: δ = 1/50 = 0,02 [mm]

FIGURA 3 La misura di una lunghezza, eseguita col il calibro, è data dal numero delle divisioni del regolo che si trovano alla sinistra dello zero del nonio più una frazione di millimetro indicata dal trattino del nonio che coincide con un trattino del regolo. Nel caso riportato in figura 3, l'indice del nonio, come ben si vede, è situato tra i tratti 25 (il 2 sulla scala corrisponde a 20 mm) e 26 della graduazione del regolo ed evidentemente, una lettura precisa non può prescindere dalla valutazione della frazione di intervallo della graduazione del regolo corrispondente alla lunghezza del segmento AD. Per poter apprezzare questa lunghezza bisogna cercare quel tratto del cursore che è più prossimo degli altri ad un tratto della scala fissa del regolo: nel caso della figura esso è il tratto 7 che, senza grande errore, si può ritenere coincidente con il tratto 31 del regolo (punto B della fig.3). Pertanto possiamo dire che AD = AB - DB Ora poiché AB = 7a, mentre DB =7b = 7 (9/10) a, essendo il nonio in figura 3 decimale, si ha: AD = 7a - 7 (9/10) a = (7/10) a perciò se a = 1 mm, AD = 7/10 mm e la lunghezza da misurare risulterà di 25.7 mm = (25 + 0.7) mm. Analizzando il significato della precedente relazione ottenuta operativamente per AD, si può generalizzare affermando che: Il numeratore della frazione di a corrispondente alla lunghezza del segmento AD è il numero d'ordine del tratto del nonio coincidente con un tratto della graduazione del regolo, mentre il denominatore della suddetta frazione rappresenta il numero complessivo dei segmenti in cui è suddiviso il nonio. ESEMPIO DI LETTURA CORRETTA (CALIBRO VENTESIMALE)

ESEMPIO DI LETTURA NON CORRETTA (CALIBRO VENTESIMALE)

MICROMETRO (o CALIBRO PALMER) Il micrometro, detto anche calibro palmer dal nome del suo ideatore, è uno strumento che serve per misurare spessori o diametri con precisione maggiore del calibro a cursore, fino a un centesimo di millimetro( 0,01 mm).

FIGURA 4 Lo strumento (figura 4) è costituito da: - un telaio ad arco, sul quale di solito sono riportati i valori della portata e della precisione. - un'incudine fissa; un'asta mobile; - un dispositivo di bloccaggio dell'asta: una bussola graduata nella quale si trova la vite micrometrica; - un tamburo graduato, dove, nella parte conica, è situata la scala graduata; - un dispositivo di arresto (frizione). La vite micrometrica si sposta insieme al tamburo graduato. La filettatura della vite micrometrica ha un passo di 0.5 mm. Ciò significa che, a ogni giro completo della vite, il tamburo graduato si sposta in senso assiale di 0.5 mm. Questo spostamento si misura sulle scale della bussola graduata. La parte conica del tamburo, a sua volta, ha una scala suddivisa in 50 parti. Uno spostamento assiale di 0.5 mm del tamburo, corrisponde a 50 trattini della sua scala. Di conseguenza una rotazione del tamburo pari alla distanza tra due trattini consecutivi, equivale a uno spostamento dell'asta di: 0.5 mm : 50 = 0.01 mm Quindi l'approssimazione del micrometro è di 1/100 di mm.

Prima di usare il palmer è necessario verificare lo zero dello strumento, cioè controllare che quando l’incudine) e lo stelo sono a contatto lo zero sulla scala madrevite coincida con lo zero del nonio del tamburo. Se lo strumento non è azzerato se ne dovrà tener conto nelle misurazioni successive. L’oggetto di cui si vuole determinare lo spessore si pone tra l’incudine e lo stelo mobile. Poiché la lettura dipende dalla pressione esercitata dalla vite sull’oggetto così serrato, per eliminare le variazioni di tale pressione si fa uso di un dispositivo di arresto tramite un bottone posto sulla testa della vite; questa quindi deve essere ruotata solo tramite tale bottone. Quando sull’oggetto da misurare si è raggiunta la giusta pressione, il bottone ruota liberamente senza più agire sulla vite. Lo spessore misurato è dato dal numero di millimetri e mezzi millimetri che si leggono sulla scala lineare, aumentato del numero di centesimi di millimetro che si leggono sulla scala circolare in corrispondenza dell’asse della scala lineare che fa da indice. Affinché durante la lettura il manicotto non si sposti, un dispositivo di bloccaggio impedisce alla vite qualsiasi movimento.

ESEMPI DI MISURA CON MICROMETRO CENTESIMALE

FIGURA 5 Con riferimento alla figura 5, il bordo del tamburo graduato coincide esattamente con un trattino della scala fissa e lo zero del lembo è allineato con la linea di fede. La misura è 2,50 mm.

FIGURA 6 Nella figura 6, il lembo del tamburo graduato scopre nettamente un trattino della scala fissa sulla bussola graduata ed una divisione del lembo è allineata con la linea di fede. La lettura sulla scala fissa è 2,50 mm; la lettura sul lembo graduato è 0,35. Quindi la misura è in totale 2,85 mm.

FIGURA 7 Nella figura 7, il lembo del tamburo graduato scopre un trattino della scala fissa sulla bussola graduata e la linea di fede rimane compresa fra due trattini del lembo graduato. La lettura per difetto è: 3,50 + 0,28 = 3,78 mm. La lettura per eccesso è: 3,50 + 0,29 = 3,79 mm....