Taratura di un Micrometro Centesimale per Esterni

Materie:	Altro
Categoria:	Tecnologia
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Vicenza 8/03/2005
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE
"ALESSANDRO ROSSI"
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LABORATORIO DI TECNOLOGIA
Relazione di Tecnologia
Eseguire la Taratura di un Micrometro Centesimale per Esterni
CLASSE: 3°CMD
ALUNNI: Pacciana Luca.

DOCENTI: Vaccariello Francesco
Barban Mirko
Valutazione:
1. OGGETTO
Eseguire la taratura del micrometro centesimale per esterni in riferimento alle norme UNI 5708 e normative UNI ISO 3650.
2. INTRODUZIONE : NOZIONI TEORICHE SUL MICROMETRO
Costruito per la prima volta dall'inglese Palmer nel 1848 e modificato dieci anni dopo da Sir Joseph Whitworth, il micrometro a vite, o calibro Palmer, è costituito da un arco, o staffa a U, termoisolato, e da un organo di misura costituito da una vite micrometrica di grande precisione con passo di 0,5 mm (per ‘passo’ della vite si intende la misura di avanzamento della vite stessa dopo la rotazione di un giro completo, o meglio la distanza che intercorre tra la cresta di un filetto e quella immediatamente successiva).
Sulla vite, che termina in una parte cilindrica non filettata, è investita una bussola il cui lembo circolare è diviso in cinquanta parti; sulla staffa una contro bussola cilindrica porta una graduazione in millimetri e mezzi millimetri, riferita a una generatrice della stessa. Un nottolino a scatto (o una frizione) permette di serrare la vite in modo che la pressione esercitata sia costante e di valore pari a 105 Pa (1 kg/CM2).

Nella figura qui sopra è visibile l'anello di arresto che blocca l'asta a vite dei micrometro in snodo da tenere fissa la misura sulla quota desiderata o rilevata.
Per usare il micrometro si ruota la bussola agendo sulla parte zigrinata, si completa la chiusura dei beccucci piano-paralleli, tra cui si stringe il pezzo in misura con il nottolino di scatto, e si leggono quindi i millimetri sulla scala rettilinea e le frazioni in centesimo di millimetro sul lembo conico della bussola. Poiché per ogni giro della bussola l'asta avanza di mezzo millimetro, per ogni graduazione l'asta avanzerà di un centesimo di millimetro:
Esistono in commercio vari tipi di micrometro a vite centesimale, costruiti con campi di misura 0-, 25 mm, 25 , 50 mm, 50-, 75 mm, 75 , 100 mm per misure esterne e interne. Nella lettura dello strumento possono presentarsi tre casi:
I. Il tratto della bussola segnato con zero è allineato con la retta di riferimento e l'estremità dei lembo conico collima con una graduazione lineare. Questo tratto fornisce la misura cercata espressa in millimetri o mezzi millimetri.
Misura: 7mm
Misura: 7,20mm
5,16mm < Misura < 5,17mm
2. Un tratto qualsiasi dei lembo conico collima con la generatrice di riferimento e l'orlo dei lembo conico cade nell'intervallo tra due tratti della scala rettilinea (contro bussola). Alla lettura della scala rettilinea in millimetri e mezzi millimetri sono da aggiungere i centesimi di millimetro che sono letti sulla graduazione del lembo conico.
3. Nessun tratto della graduazione dei lembo conico è allineato con la ' generatrice rettilinea di riferimento, trovandosi quest'ultima tra due tratti della graduazione circolare. Si possono effettuare due letture, entrambe inesatte: se si considera il tratto che non ha ancora raggiunto la generatrice di riferimento si ha una lettura per difetto, se si considera invece il tratto che ha oltrepassato la generatrice di riferimento, si ha una lettura per eccesso. La misura reale è compresa tra le due letture: lettura per difetto = 5,16 mm; lettura per eccesso = 5,1 7 mm; approssimazione = 5,17 mm - 5,16 mm = 0,01 mm.

In figura 1 è mostrato un micrometro millesimale; ai beccuccio di sinistra, in grado di traslare longitudinalmente per un piccolo intervallo, è collegato un indice che scorre su una scala, graduata in millesimi di millimetro, posta nella staffa. Dopo aver registrato lo strumento su un valore prefissato, e azzerato l'in- dice mediante la ghiera in prossimità della scala, si possono valutare le differenze tra il valore prefissato e la dimensione dell'oggetto posto tra i beccucci. Due indici limitatori spostabili sulla scala millesimale consentono di controllare se le dimensioni dei pezzi in esame sono comprese nei limiti di tolleranza previsti.
Per misure rapide di spessore, sono utilizzati anche degli strumenti, detti spessimetri in grado di eseguire misure fino a 50 mm, con precisione di 0,02 mm per gli spessimetri analogici e di 0,001 mm per quelli digitali.
3. APPARECCHIATURA UTILIZZATA
Il micrometro a vite è uno strumento a misurazione diretta con il quale è possibile effettuare misure esterne interne e di profondità con approssimazione che può raggiungere anche 0,01 mm, perciò con una precisione notevolmente superiore di quella ottenuta con il calibro a corsoio (0,002 mm o 0,001 mm).
I micrometri sono dotati di un passo (p = 1mm) e di un tamburo graduato avente comunemente 100 divisioni; da questi dati possiamo perciò ricavare l’approssimazione pari a 0,01 mm
Il nonio invece viene costruito tenendo conto di 9 divisioni del “tamburo graduato” e ripetendole sulla bussola suddivise però in 10 parti uguali.
Il micrometro è inoltre adatto a misurazioni di interni, esterni o di profondità relativamente al tipo di micrometro che si decide di usare:
1. Micrometro metrico centesimale per misure di profondità. Con questo micrometro la misurazione viene effettuata rilevando la distanza tra il piano inferiore di una larga base d’appoggio e l’estremità dell’asta mobile collegata alla vite micrometrica. Ogni micrometro di questo tipo dotato di una serie di aste di prolungamento di lunghezza in progressione di 25 mm. La precisione di questi calibri è:
(2,5 + 0,02 × L) µm
dove L è la lunghezza della profondità misurata in mm.
2. Micrometri per interni a tre aste mobili. Sostanzialmente si tratta di un normale micrometro la cui vite micrometrica porta a una estremità un cono filettato il cui spostamento assiale obbliga a spostarsi radialmente tre aste mobili disposte a 120°. Una molla mantiene le tre aste mobili aderenti al cono filettato. Il campo di misura di questi micrometri può variare da un minimo di 6 mm a un massimo di 300 mm. La precisione di misura può arrivare sino a 2 µm. La registrazione di questi strumenti viene effettuata mediante appositi anelli di riscontro.
3. Micrometri con punte speciali. L’industria fornisce diversi tipi di micrometri a punte speciali tra cui micrometri per la misura di materiali teneri o per misurazioni dei diametri delle filettature con punta e capruggine, per misurazioni ancora di diametri delle filettature ma con tre rullini oppure per misurazioni della distanza fra i denti di un ingranaggio.
MICROMETRO: il nostro in particolare era un micrometro di tipo centesimale per misurazioni esclusivamente esterne, costruito secondo le norme UNI-ISO-5708 e avente le seguenti caratteristiche:
- Passo della Vite Micrometrica: 0,5 mm;
- Campo di Misura: compreso tra 50 mm e 75 mm;
BLOCCHETTI JOHANSSON: blocchetti pianoparalleli metallici di riscontro di serie 1 (adatti per l’appunto a tarature di strumenti di misura) che avevano una classe di precisione pari a 1 (secondo la normativa UNI ISO 3650). Di questi si conoscono precisamente le distanze fra le due facce opposte. La distanza fra le facce opposte può essere conosciuta con la precisione di una parte su un milione inoltre è possibile combinare blocchetti di lunghezza diversa semplicemente sovrapponendoli poiché l’accurata lavorazione a cui la superfici sono sottoposte per ottenere una perfetta planarità dà luogo al fenomeno dell’autoaderenza grazie al quale è possibile mantenere perfettamente uniti i blocchetti di riscontro. Possono essere usati anche per il controllo della planarità di superfici metalliche oltre che per la taratura di uno strumento come, ad esempio, il calibro a corsoio;
PIANO DI LAVORO: o piano d’appoggio, indeformabile poiché costruito in granito;
BENZINA AVIO: con cui pulivamo i blocchetti prima di effettuare le misurazioni servendoci di un pennellino;
GRASSO DI VASELLINA: con cui cospargevamo i blocchetti dopo aver compiuto le misurazione;
PINZETTE IN LEGNO E GUANTI DI LATTICE: semplicemente perché non dovevamo toccare i blocchetti con le mani poiché il nostro calore avrebbe potuto causare una dilatazione termica che avrebbe influito negativamente sulla condotta della prova;
4. CONDOTTA DELLA PROVA
Prima di completare la relazione bisogna innanzitutto chiarire i termini di metrologia quali:
- Campo di Misurazione: intervallo limitato dai valori della grandezza tra i quali la misura è ottenuta con la precisione richiesta;
- Sensibilità dello Strumento: rapporto tra un incremento ∆l di escursione dell’indice e il corrispondente incremento ∆G della grandezza misurata in un determinato punto della scala;
- Portata Massima: Valore della grandezza da misurare che corrisponde al limite superiore del campo di misurazione;
- Portata Minima: Valore della grandezza da misurare che corrisponde al limite inferiore del campo di misurazione;
- Stabilità: attitudine dello strumento a fornire misure poco disperse in molte misurazioni della stesa grandezza, effettuate a intervalli di tempo nelle medesime condizioni.
Abbiamo incominciato la prova munendoci di guanti, pinze di legno e blocchetti Johansson. Ci hanno consegnato poi il micrometro centesimale che dovevamo tarare e noi, abbiamo deciso di dividere la portata in 3 parti, sia per comodità, sia perché, agendo in questo modo, otteniamo 3 misure per ogni divisione e possiamo perciò ottenere valori molto più precisi di valore medio, cioè che si avvicinano maggiormente al valore di lettura campione. Abbiamo occupato i nostri posti di lavoro e ci siamo divisi i compiti. Per essere sicuri dell’attendibilità dello strumento, abbiamo verificato a inizio prova,che l’azzeramento fosse corretto bloccandolo completamente. Una volta che il pezzo era stato prelevato dal contenitore e pulito dal grasso di vaselina grazie alla benzina Avio, veniva passato nelle mani dell’operatore il quale, con precisione, doveva effettuare la misura del blocchetto inserendolo tra le facce di misura e l’asta mobile, lasciata scivolare fino al contatto con il blocchetto piano-parallelo, ripetendola per tre volte. Ogni qual volta rilevava una misura la dettava ad un alto incaricato di prendere nota di tutti i valori letti dall’operatore durante l’esperienza. Bisogna ricordare anche che noi ci riferiamo alle normative UNI e perciò specifichiamo che l’esperienza è stata svolta in un luogo chiuso che presentava una temperatura di 22° e ad una pressione pari a quella atmosferica normale. Ci sono state assegnate nove misurazioni relative a nove blocchetti Jhonson scelti e così siamo riusciti a costruire una tabella (riportata di seguito al punto 5. (DATI DELLA PROVA) che riassume tutti i valori rilevati, quelli nominali nonché gli errori percentuali e assoluti medi riscontrati durante la prova:
5. DATI DELLA PROVA, ELABORAZIONE DATI E TABELLE
NUMERO LETTURA
VALORE NOMINALE [mm]
VALORE RILEVATO [mm]
ERRORE ASSOLUTO MEDIO
ERRORE PERCENTUALE [%]
1
52,00
52,01
0,01
0,02
52,01
52,01
2
55,00
55,02
0,02
0,04
55,02
55,01
3
58,00
58,01
0,01
0,02
58,01
58,01
4
60,00
60,01
0,01
0,02
60,01
60,01
5
64,00
64,01
0,01
0,02
64,01
64,01
6
66,00
66,01
0,01
0,02
66,01
66,01
7
68,00
68,01
0,01
0,02
68,01
68,01
8
70,00
70,01
0,01
0,01
70,01
70,01
9
73,00
73,02
0,02
0,03
73,01
73,02
Durante l’esperienza abbiamo riscontrato alcuni errori che abbiamo, innanzitutto calcolato e poi con i quali abbiamo potuto trarre le nostre conclusioni più o meno favorevoli sulla corretta taratura del micrometro centesimale utilizzato. Gli errori calcolati sono stati:
- l’Errore Assoluto: differenza algebrica tra la media di numerose misure della stessa grandezza, ottenute utilizzando lo strumento nelle medesime condizioni, e il valore vero di essa e calcolato con la formula matematica:
Eam = (ΣL) / n° [mm]
Dove ΣL indica la sommatoria dei valori rilevati dallo strumento e n° il numero di letture eseguite.
- l’Errore Relativo: rapporto dimensionale tra l’errore assoluto e il valore vero della grandezza misurata e si ottiene dalla formula:
Er = Eam / G
Dove Eam indica l’errore assoluto medio e G indica il valore effettivo della misura.
- l’Errore Percentuale: equivale all’errore relativo semplicemente moltiplicato per cento:
E% = Er × 100
6. CONCLUSIONI
Osservando i dati raccolti nella tabella relativi al calibro centesimale per esterni il quale presentava campo di misura compreso tra 50 mm e 75 mm, posso affermare che l’esperienza è stata svolta con successo poiché non sono stati riscontrati errori notevoli che avrebbero potuto compromettere l’esito. Le imprecisioni di cui parlo possono essere causati da una poca attenzione dell’operatore che, non leggendo correttamente i valori sul micrometro centesimale, causa un tipico errore di parallasse. Ma molti sbagli, comunque, possono essere compiuti anche dallo stesso strumento di misura come ad esempio l’errore riscontrato nel serraggio: difatti l’indice del tamburo si serrava con uno scostamento di ben 0,01 mm. Concludo così, ribadendo che l’esperienza è stata conclusa con discreto successo nonostante l’incontro dell’errore strumentale che ci ha portato ad avere un costante errore di disturbo (alterazione della grandezza, provocata dallo strumento in determinate condizioni di impiego).