PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DI PROVA

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1 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DI PROVA Per eseguire le misurazioni occorrono vari mezzi tecnici: gli strumenti veri e propri, che interagiscono col sistema misurato e ne forniscono il valore, ed i campioni materiali che non possiedono indice di misura ma riproducono valori noti di una grandezza. Tra i primi ricordiamo i calibri ed i micrometri; tra i secondi ricordiamo i blocchetti pianoparalleli ed i calibri a tampone. Come detto in precedenza, la Norma UNI 4546 definisce come Strumento un apparecchio che, posto in interazione con il sistema misurato, fornisce nel suo formato d uscita un indicazione dipendente dal valore del misurando. Quando si deve effettuare una misurazione occorre scegliere, tra quelli a disposizione, lo strumento più adatto, in funzione dell oggetto da misurare e del livello di qualità (precisione) che si vuole ottenere. Perché sia garantita la precisione dello strumento, questo viene a sua volta controllato (tarato) mediante appositi campioni materiali (blocchetti piano-paralleli, dischi di vetro ). I controlli dei pezzi vengono opportunamente distribuiti all interno dei cicli di lavorazione. Di seguito si considerano i principali strumenti di misura veri e propri. Caratteristiche di uno strumento (da UNI 4546) TERMINE PORTATA MASSIMA SENSIBILITÀ ASSOLUTA PRECISIONE PRONTEZZA FEDELTÀ STABILITÀ APPROSSIMAZIONE DEFINIZIONE E la massima grandezza che lo strumento può misurare (es.: i micrometri hanno portata 0 25, ; il micrometro centesimale per esterni 0 25 può misurare al massimo una grandezza di 25 mm). E il rapporto tra lo spostamento dell indice dello strumento ed il corrispondente incremento della grandezza da misurare: S a = l / G Quando lo strumento è molto sensibile, una piccola variazione della grandezza da misurare provoca un grande scostamento dell indice (es.: bilancia, comparatore ) Rappresenta l attitudine di uno strumento a fornire misure col minimo errore. E il tempo che trascorre prima che l indice, muovendosi dalla sua posizione di riposo, raggiunga la definitiva posizione di equilibrio allorché allo strumento stesso viene bruscamente applicata una grandezza (es.: bilancia). E l attitudine di uno strumento a fornire misure di una stessa grandezza poco differenti tra loro, quando vengano eseguite nelle stesse condizioni e a brevi intervalli di tempo. E l attitudine di uno strumento a fornire misure di una stessa grandezza poco differenti tra loro, quando vengano eseguite nelle stesse condizioni e a lunghi intervalli di tempo. E la più piccola frazione di una grandezza, lineare o angolare, che è possibile misurare con uno strumento. Es.: il goniometro diviso in gradi ha l approssimazione di 1, la riga divisa in mm ha l approssimazione di 1 mm. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 1

2 Tipi di misurazione In Metrologia le misurazioni possono essere effettuate i varie maniere: per sostituzione (o comparazione), per compensazione (od opposizione) o con l utilizzo di apparecchiature tarate. Il primo metodo consiste nel confrontare, sull apparecchiatura di misurazione, due grandezze delle quali una è di misura nota (es.: pesata con bilancia a due piatti). La misura per compensazione, molto usata in campo elettrico, si effettua annullando l effetto di una grandezza con un azione di segno opposto, regolabile. Il metodo più usato in Tecnologia (calibri, micrometri ) è quello con strumenti tarati. - Misura con strumenti tarati La grandezza da misurare interagisce con lo strumento di misura, di cui ne causa lo spostamento (corsoi, indici ) dalla posizione iniziale precedentemente fissata con taratura. L entità dello spostamento fornisce il valore della misura. A seconda del segnale di uscita, gli strumenti possono essere analogici o digitali. Nel primo caso l informazione fornita dallo strumento può assumere tutti i valori compresi nell intervallo misurabile; nel secondo caso l informazione rilevata, che varia a gradini, viene visualizzata in forma numerica discreta. La misurazione di una grandezza può essere di due tipi: - Misura diretta: quando si confronta la grandezza da misurare con un altra della stessa specie presa come campione. Per esempio la misura di una lunghezza eseguita con il metro. - Misura indiretta: quando si ricava la misura della grandezza per mezzo di altre, da cui essa dipende, che vengono determinate col metodo diretto. Per esempio la misura della velocità V = s/t [m/s] Misura di una grandezza: il valor medio Come detto in precedenza, per Misura di una grandezza si intende il rapporto esistente tra la grandezza stessa ed un altra della medesima specie presa come unità di misura. È praticamente impossibile conoscere il valore vero di una grandezza, in quanto il valore di essa è legato sia all approssimazione dello strumento impiegato sia agli errori di varia natura che si commettono durante la misurazione. Per questo, si consiglia di ripetere più volte la stessa misurazione e di assumere come valore vero di essa il valore medio L m : L m L1 + L2 = + L + L 3 n L n con = L 1, L 2, L 3 i valori delle singole letture ed n il numero delle misurazioni. Esempio: Siano stati rilevati, col micrometro centesimale, i valori di lettura riportati nella seguente tabella: Numero misurazioni Misura (mm) d 1 23,22 d 2 23,26 Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 2

3 d 3 23,27 d 4 23,31 d 5 23,34 d 6 23,34 d 7 23,35 d 8 23,45 d 9 23,49 d 10 23,50 Il valor medio è dato da: 23, , , , , , , , , ,50 L m = = 23, Arrotondamento, grado di approssimazione e cifre significative Una misura può essere arrotondata per difetto o per eccesso, a seconda che l ultima cifra sia < o 5. Esempio: 25,5263 mm Arrotondato al millesimo: 25,526 mm al centesimo: 25,53 mm al decimo: 25,5 mm all unità: 26 mm Anche gli zeri dopo la virgola (12,0-15,00-20,000), che dal punto di vista matematico non hanno alcun significato, nella metrologia ne acquistano perché indicano il grado di approssimazione dello strumento. Esempio: 10,0 significa che la misura è approssimata al decimo di mm (è possibile quindi verificarla con uno strumento che ha approssimazione decimale); 15,00 significa che la misura è approssimata al centesimo di mm (è possibile quindi verificarla con uno strumento che ha approssimazione centesimale). Se una misura effettuata con uno strumento che ha approssimazione decimale è pari a 10,7 [mm], è errato indicarla con 10,70 [mm], in quanto il suddetto strumento non è in grado di rilevare i centesimi (70). Anche gli zeri, quindi, sono significativi. Le cifre significative sono le cifre di una misura che hanno significato, ovvero tutte quelle che lo strumento utilizzato è in grado di fornire con certezza. Le cifre che vanno considerate, che dipendono dall approssimazione dello strumento utilizzato, sono dette cifre significative. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 3 [ mm]

4 Si definisce gruppo di cifre significative quello che inizia a sinistra con la prima cifra non nulla e finisce a destra con l ultima cifra nota, compreso lo zero. Esempio: 15,00 ha quattro cifre significative 25,7 ha tre cifre significative 25,70 ha quattro cifre significative 0,0380 ha tre cifre significative Vediamo allora come esprimere correttamente i risultati dei calcoli che coinvolgono misure. Vale la seguente regola: Il risultato di somme, sottrazioni e moltiplicazioni o divisioni, deve essere espresso con un numero di cifre decimali pari a quelle della misura che ne ha di meno Supponiamo di voler determinare il valore medio tra le due temperature 35,45 C e 34,3 C. Il risultato fornito dalla calcolatrice è 34,875 C. Tuttavia, la regola suddetta impone di esprimere il risultato con 3 cifre significative (essendo tre le cifre di 34,3). E necessario perciò operare un taglio di cifre immediatamente a destra della terza cifra significativa (l 8), vale a dire: 34,8 (tagliando 75). Il risultato corretto, però, non è 34,8 poiché il valore 7, che è il primo numero dopo l ultima cifra significativa da prendere in considerazione, determina un arrotondamento per eccesso, convertendo l 8 in 9. Il risultato corretto sarà quindi 34,9 C. Vale la seguente regola: Non sono ammessi arrotondamenti a cascata Per chiarire meglio l affermazione facciamo un esempio. Supponiamo di dover esprimere il valore 5,647 con 2 cifre significative. Il taglio deve quindi avvenire in modo che sia: 5,6 (tagliando 47). Si potrebbe pensare di agire nel seguente modo: il 7 arrotonda per eccesso il 4 (che lo precede) a 5 e questo, a sua volta, arrotonda per eccesso il 6 a 7. In questo modo il risultato dell arrotondamento dovrebbe essere 5,7. Però, come detto sopra, questa procedura è errata in quanto, ai fini dell arrotondamento va considerata solo la cifra che segue la posizione del taglio (in questo caso il 4). Poiché il 4 opera un arrotondamento per difetto il risultato corretto sarà: 5,6. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 4

5 ATTREZZATURE COMPLEMENTARI E CAMPIONI MATERIALI I dispositivi per la misura delle grandezze fisiche si possono suddividere in due categorie: strumenti di misura e campioni materiali. Come detto in precedenza, uno strumento di misura è un apparecchio che, posto in interazione con il sistema misurato, fornisce nel suo formato d uscita un indicazione dipendente dal valore del misurando. Un campione materiale è un apparecchio che, durante la sua utilizzazione, riproduce il valore noto della grandezza esaminata. I campioni materiali trattati in questa Unità di Apprendimento sono i blocchetti piano-paralleli, il calibro a tampone, i dischi ottici. Per la metrologia d officina sono necessarie anche attrezzature complementari, come per esempio i piani di riscontro e gli strumenti per tracciare. Piani di riscontro Vengono adoperati in officina come piani di appoggio per svolgere operazioni di tracciatura e di misura; sono piani di riferimento per eseguire varie operazioni di controllo sui pezzi lavorati: planarità, parallelismo, ortogonalità, vari controlli di forma. La forma del piano di riscontro é generalmente rettangolare con rapporto di 2 a 3 tra larghezza e lunghezza, ma é anche diffusa la sezione quadrata di 50 [cm] di lato. Possono essere di diverso materiale: - Piani di ghisa Costruiti in ghisa EN-GJL-250 a struttura fine, esente da soffiature e imperfezioni strutturali, sono provvisti di nervature nella parte inferiore, per impedire le deformazioni, e di tre piedi di appoggio per evitare il barcollamento. Il piano superiore, dopo stagionatura naturale o mediante trattamento termico, viene ricavato per piallatura o per fresatura e poi rifinito mediante raschiettatura a mano (non sono rettificati mediante mole perché i granelli di abrasivo, distaccandosi dalla mola, possono rimanere incastonati nella ghisa e danneggiare i pezzi che verranno appoggiati sul piano). Si ammette una tolleranza di 0,01 [mm]. - Piani di granito o in Diabase (roccia vulcanica) Hanno avuto grande diffusione in questi ultimi tempi perché presentano i seguenti vantaggi: - Elevata durezza e resistenza all usura - Elevata rigidità - Insensibilità alle variazioni di temperatura - Stabilità nel tempo - Inossidabilità - Amagneticità - Piani di acciaio temprato Presentano elevata durezza e resistenza all usura. Vengono lavorati con paste abrasive speciali raggiungendo un alto grado di precisione. Attrezzi che normalmente si appoggiano sui piani di riscontro sono gli strumenti per tracciare, come le squadre e le righe di riscontro (in acciaio al carbonio o al nichel, robuste e Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 5

6 indeformabili, per controllare rispettivamente la planarità, l ortogonalità o gli angoli tra due superfici), i truschini (con base in ghisa e montante che supporta la punta a tracciare, i blocchetti a X ed i prismi a V (di ghisa grigia o in acciaio duro trattato, con superfici rettificate, per facilitare l appoggio dei pezzi), supporti per micrometri e comparatore (normalmente di ghisa). Piano in diabase Nervature del piano di ghisa Squadre di riscontro Blocchetti a X Prismi a V Truschino Supporto per micrometro Supporto per comparatore Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 6

7 Blocchetti piano paralleli: parti Unione dei blocchetti Serie di spessori dei blocchetti piano paralleli Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 7

8 Blocchetti piano-paralleli I blocchetti piano-paralleli, noti con il nome di blocchetti Johansson dal nome del tecnico svedese che li ideò nel 1896, sono blocchetti campione di riscontro, in acciaio ad alto tenore di carbonio, temprato, rinvenuto e poi stabilizzato per eliminare l austenite residua e le tensioni interne. Possono essere anche in acciaio legato con Cr, Mn, Si, V, W oppure in carburo di tungsteno. Hanno forma di parallelepipedo con le due facce opposte perfettamente piane, parallele e levigate. La misura stampigliata sul blocchetto rappresenta la dimensione vera, nominale, la distanza tra le due superfici di misura alla temperatura di 20. I blocchetti piano-paralleli sono strumenti campione, in quanto sono impiegati per la taratura degli strumenti di precisione. Sono normalmente costruiti secondo una serie di spessori variabili da 1 a 100 mm. Una serie molto adoperata è la seguente (Mahr): SERIE SI SPESSORI BLOCCHETTI PIANO PARALLELI (MAHR) 1 1,001 1,002 1,003 1,004 1,005 1,006 1,007 1,008 1,009 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1, Caratteristiche dei blocchetti I blocchetti piano-paralleli devono avere: - planarità delle superfici di misura (0,05 0,25 µm) - parallelismo delle superfici di misura - elevato grado di precisione - elevato grado di finitura (R a = 0,025 µm) - elevata durezza superficiale - elevata resistenza all usura - inalterabilità nel tempo - indilatabilità - Unione dei blocchetti Per ottenere una varietà di spessori, è necessario unire tra di loro i blocchetti. Per fare ciò è necessario strisciare i blocchetti uno sull altro, cominciando da una estremità, e contemporaneamente esercitando una leggera pressione, in modo da impedire che si formi uno strato d aria tra le superfici di misura. Quando è necessario realizzare uno spessore non presente nella serie, costituito da una parte intera e da una frazionaria, è bene formare dapprima la parte frazionaria, iniziando dal blocchetto che fornisce l ultima cifra decimale, aggiungendo via via i blocchetti con i millimetri interi. Esempio: lo spessore da realizzare sia 43,364 [mm]. Composizione della pila di blocchetti: 1, ,060 + parte frazionaria 1,300 = 3, ,000 = parte intera 43,364 Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 8

9 - Classi di precisione La tabella UNI ISO 3650 prevede per i blocchetti piano-paralleli quattro classi di precisione: 00, 0, 1, 2. La tabella seguente si riferisce ai blocchetti aventi lunghezza nominale fino a 150 [mm]. CLASSE ESEMPI D IMPIEGO TOLLERANZA DI PLANARITÀ [µm] 00 Misurazioni di altissima precisione (nei gabinetti scientifici) 0,05 0 Controllo di apparecchi di misurazione di alta precisione 0,10 1 Verifica e taratura di calibri, micrometri ecc. 0,15 2 Controllo dei calibri d officina delle qualità IT6 e IT7 0,25 Dischi di vetro o dischi ottici o specchi di Fresnel Nella pratica, per controllare la planarità, si impiegano i VETRI OTTICI PIANO-PARALLELI costruiti con vetro speciale ad alta trasparenza e tagliati a forma di dischi e con perfetto parallelismo tra le due facce, che sono otticamente piane. L errore massimo di planarità è 0,1 [µm]. I dischi di vetro, ideati nei primi anni del 1800 dal fisico francese Augustin-Jean Fresnel, hanno elevata resistenza all usura e alla scalfitura. Essi vengono appoggiati sulla superficie da controllare e sono quindi illuminati da una sorgente luminosa monocromatica (per esempio la luce gialla di una lampada, avente lunghezza d onda λ = 0,58). Avremo raggi r che penetrano nel vetro, lo attraversano e vengono poi riflessi dalla superficie dell oggetto (Es: blocchetto). Vi sono raggi s che invece vengono riflessi dalla faccia inferiore del vetro stesso. I raggi t uscenti risultano dalla sovrapposizione dei raggi r e s. L intensità luminosa del raggio t dipende dalla differenza dei percorsi di ABC. 1) SE IL VETRO OTTICO E PARALLELO ALL OGGETTO La differenza di percorso tra i due raggi rimane costante. I raggi risultanti t avranno la massima luminosità quando i due raggi componenti raggiungono il punto C in concordanza di fase; i raggi t avranno invece la minima luminosità quando i due raggi componenti raggiungono il punto C in opposizione di fase. λ Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 9

10 In definitiva: se la superficie da controllare è piana e parallela al vetro, quest ultimo risulta illuminato con intensità uniforme, senza frange di interferenza. NON C E ALLORA ERRORE DI PLANARITÀ NE DI PARALLELISMO 2) SE IL VETRO OTTICO E INCLINATO RISPETTO ALL OGGETTO I raggi uscenti risultano ancora dalla sovrapposizione di raggi che hanno percorso cammini diversi, però la differenza di percorso A, B, C è continuamente variabile perché la superficie del vetro si allontana man mano dall oggetto. Di conseguenza i raggi componenti arriveranno nel punto C in concordanza o in opposizione di fase secondo il valore della differenza di percorso. Nel caso di concordanza di fase si avrà la massima intensità luminosa. Nel caso di opposizione di fase si avrà la minima intensità luminosa. IL VETRO OTTICO PRESENTERÀ QUINDI UN ALTERNANZA DI STRISCE CHIARE E DI STRISCE SCURE PARALLELE CHE SONO APPUNTO LE FRANGE DI INTERFERENZA. IL DI FETTO DI PARALLELISMO TRA IL VETRO E LA SUPERFICIE DEL PEZZO VIENE PERCIÒ RILEVATO DALLA FORMAZIONE DELLE FRANGE DI INTERFERENZA. Si forma una frangia di interferenza per ogni variazione di distanza uguale a mezza lunghezza d onda λ (tra vetro e pezzo). Ecco alcune forme caratteristiche assunte dalle frange di interferenza: DIFETTO DI PARALLELISMO SENZA ERRORE DI PLANARITÀ (Superficie piana ma inclinata rispetto al disco) DIFETTO DI PARALLELISMO E DI PLANARITÀ (Superficie convessa ed inclinata) GROSSO DIFETTO DI PARALLELISMO E DI PLANARITÀ (Superficie a botte) Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 10

11 Una serie di quattro dischi di vetro ha spessori: 12,00 / 12,125 / 12,25 / 12,375 [mm]. L analisi planimetrica (cioè la misurazione dello scostamento di planarità) è usata nella verifica dello stato dei piani dei blocchetti piano paralleli o delle facce dell asta mobile e dell incudine dei micrometri. Dal numero e dalla forma delle frange, ottenuta sovrapponendo il disco di vetro ottico alla superficie in esame, è possibile dedurre lo scostamento di planarità. Esempio: Si vuole determinazione lo scostamento (errore) di planarità della superficie di un blocchetto pianoparallelo: 1) si deterge accuratamente il blocchetto con panno di lino o con pelle di daino 2) si appoggia il blocchetto su un piano di riscontro attendendo il tempo sufficiente affinché perda il calore fornito dal contatto delle mani 3) si deterge accuratamente, come il blocchetto, il disco di vetro 4) si appoggia il disco di vetro sulle superfici del blocchetto 5) si orienta il disco, sovrapposto al blocchetto, verso una sorgente luminosa (es.: luce gialla di una lampada) 6) si assesta l appoggio del disco di vetro con delicato movimento di rotazione ed esercitando una leggera pressione fino a che non si nota il minimo numero di frange (se ci sono) 7) si conta il numero n delle frange 8) si ricava il numero di intervalli i = n 1 fra le frange 9) si determina il dislivello massimo dei punti della superficie (errore di planarità) e = λ/2 i dove λ è la lunghezza d onda della luce in [µm]. Si può assumere λ = 0,68 [µm] nel caso della luce solare (colore rosso) o λ = 0,58 [µm] nel caso che la sorgente luminosa sia una lampada a luce gialla. Esempio: Si contino n = 4 frange Si ha: i = n - 1 = 4-1 = 3 intervalli Lo scostamento (errore) di planarità risulta: e = λ/2 i = 0,58/2 3 = 0,29 3 = 0,87 [µm] Nel caso del micrometro non devono apparire più di 4 frange. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 11

12 STRUMENTI COMPARATORI FISSI Al fine di rendere più rapido e semplice il controllo dei pezzi lavorati, soprattutto se prodotti in serie di pezzi uguali, vengono utilizzati gli strumenti comparatori fissi o calibri fissi, i quali consentono il controllo diretto della dimensione e della forma di un pezzo con il metodo del confronto. Gli strumenti comparatori fissi non consentono quindi di misurare una quota qualsiasi di un pezzo, ma offrono la possibilità di stabilire se una data quota è compresa o meno entro il campo di tolleranza ad essa assegnato dal disegno. La caratteristica di questi strumenti è quella di avere ognuno una forma e una dimensione nominale determinate. Sono pertanto in grado di controllare soltanto un pezzo avente quella stessa dimensione e quella forma, Il campo di misura di questi strumenti si riduce quindi a un solo valore (dimensione nominale); più precisamente, ai valori compresi entro un ristretto campo di tolleranza relativo alla dimensione nominale che contraddistingue il calibro. Ovviamente i calibri fissi devono essere costruiti con una precisione superiore a quella richiesta per i pezzi che sono destinati a controllare. Calibri fissi Sono utilizzati per il controllo dimensionale e di forma di alberi, fori, filettature interne ed esterne, conicità ecc., soprattutto di pezzi prodotti in grande serie e realizzati con assegnate tolleranze di lavorazione. 1) Calibri fissi per alberi Nell immagine a lato è un calibro a forchetta, utilizzato per il controllo di elementi esterni. Le forcelle sono stampate, il corpo è in acciaio speciale stabilizzato, le parti calibrate sono cementate e temprate, con finitura finale di lappatura. 2) Calibri fissi per fori I calibri per fori sono previsti per il controllo del diametro di fori cilindrici, ma vengono utilizzati anche per il controllo di quote interne di pezzi a forma prismatica (gole, scanalature, cave). - Calibri differenziali a tampone Sono i calibri più usati per il controllo dei fori lavorati con tolleranze stabilite secondo le norme ISO. Sono costituiti da due corpi cilindrici lisci (tamponi) uniti da un manico centrale. Quando il diametro effettivo del foro da controllare si trova compreso entro il campo di tolleranza previsto dal calibro, il tampone di diametro inferiore (lato PASSA) deve poter penetrare nel foro, mentre il tampone di diametro superiore (lato NON PASSA) non deve poter penetrare nel foro. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 12

13 - Caratteristiche dei calibri a tampone Su ogni calibro a tampone del tipo PASSA e NON PASSA è riportata l indicazione completa della tolleranza ISO alla quale corrisponde il foro da controllare, cioè la dimensione nominale, la qualità di lavorazione, la posizione della tolleranza e gli scostamenti corrispondenti: lo scostamento superiore sul lato NON PASSA, quello inferiore sul lato PASSA. I due lati si distinguono perché: - il tampone del lato NON PASSA è più corto di quello del lato PASSA; - una fascia rossa è riportata sul lato NP; - sono riportate le scritte P (o MIN) sul lato PASSA, e NP (o MAX) sul lato NON PASSA. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 13

14 MISURE GEOMETRICHE Calibro a corsoio STRUMENTI DI MISURA Il calibro a corsoio è lo strumento di misura lineare più impiegato in officina, in quanto consente di effettuare misure di lunghezza esterne, interne e di profondità. A seconda del tipo di calibro, è possibile effettuare misurazioni con l approssimazione di 1/10, 1/20 o 1/50 di mm. Il calibro a corsoio è detto anche calibro a nonio dal nome di colui che l inventò nel 1550, il portoghese P. Nunes. Calibro digitale Calibro a corsoio - Il nonio La caratteristica principale del calibro a corsoio è il nonio, una scala graduata incisa sul corsoio del calibro, che può essere decimale, ventesimale o cinquantesimale. Per comprendere il funzionamento del nonio si fa riferimento al calibro decimale. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 14

15 Parti del calibro Ciascun trattino della graduazione riportata sull asta fissa del calibro rappresenta 1 millimetro. La graduazione incisa sul nonio del corsoio è ottenuta dividendo in dieci parti uguali 9 [mm] della scala fissa. Una graduazione del nonio vale perciò 9/10 di millimetro, cioè 0,9 [mm]. Con il calibro chiuso lo 0 del nonio coincide con lo 0 della scala fissa ed il decimo trattino del nonio coincide col nono trattino della scala fissa. In questa situazione nessuno dei trattini delle graduazioni dell asta fissa e del nonio coincidono. Se si sposta il corsoio in modo che il primo trattino del nonio coincida col primo trattino della scala fissa, l apertura del calibro risulta pari a 0,1 [mm]. Infatti: 1 0,9 = 0,1 [mm]. Questo valore rappresenta l approssimazione dello strumento, cioè la più piccola frazione che lo strumento riesce a rilevare. L approssimazione del nonio è espressa dalla differenza tra l ampiezza di una graduazione della scala dell asta fissa e l ampiezza di una graduazione del nonio: A = U U = 1 9/10 = 1/10 = 0,1 [mm] Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 15

16 Cioè: A = ampiezza di una graduazione della scala fissa / numero delle parti in cui è diviso il nonio. Dimostrazione, con riferimento alla figura: n 1 n U = (n 1) U da cui U ' = U n n 1 nu nu + U Quindi: A = U U = U U = n n U = n Nel caso del nonio decimale si ha: Nel caso del nonio centesimale si ha: Nel caso del nonio cinquantesimale si ha: A = 1 9/10 = 1/10 = 0,1 [mm] A = 1 19/20 = 1/20 = 0,05 [mm] A = 1 49/50 = 1/50 = 0,02 [mm] Essendo le sue graduazioni più piccole di quelle della scala dell asta fissa, questo tipo di nonio è detto diminuito. - Esempi di misura con calibro La misura di una lunghezza, eseguita con nonio, è data dal numero delle divisioni della scala fissa che si trovano alla sinistra dello zero del nonio più una frazione di millimetro indicata dal trattino del nonio che coincide con un trattino della scala fissa. Nella figura a lato lo zero del nonio coincide esattamente con una divisione della scala fissa. La misura è 6,0 [mm] Nella figura a destra lo zero del nonio cade tra due divisioni della scala fissa ed un trattino del nonio coincide con una divisione della scala suddetta. La misura è 7,5 [mm] Nella figura a sinistra due trattini del nonio rimangono compresi tra due divisioni della scala fissa. Si hanno due letture: a) una lettura per difetto: 6,2 [mm] b) una lettura per eccesso: 6,3 [mm] Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 16

17 Per facilitare la lettura, la maggior parte dei calibri sono dotati di un nonio doppio, cioè diviso in 10 tratti su una lunghezza di 19 [mm] anziché di 9 [mm]. Il principio di lettura e l approssimazione non variano. Varia soltanto la visibilità dei tratti incisi sul nonio perché sono più distanziati fra loro, il che facilita la lettura. L approssimazione, nel caso di calibro decimale doppio, è: A = 2 19/20 = (20 19)/10 = 1/10 = 0,1 [mm] Nel caso di calibro con nonio ventesimale doppio, in cui 20 trattini dividono in parti uguali una lunghezza di 39 [mm], l approssimazione è: A = 2 39/20 = 1/20 = 0,05 [mm] Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 17

18 Il calibro a corsoio con nonio è uno degli strumenti di misura più utilizzati nelle officine meccaniche. - Calibro a doppio nonio Il calibro a doppio nonio é uno speciale calibro impiegato per la misura o il controllo dello spessore dei denti degli ingranaggi. È costituito da due calibri cinquantesimali disposti ad angolo retto: uno di essi regola la posizione di una piastra di profondità (detta modulatore ), l altro misura l apertura dei becchi. Disponendo i becchi del calibro e del modulatore alle giuste misure si possono rilevare eventuali errori di costruzione: a) se si riscontra gioco tra i becchi, la ruota deve essere scartata perché il vano è stato eseguito troppo largo; b) se con i becchi a contatto della circonferenza primitiva del dente, il modulatore non risulta tangente alla circonferenza esterna, il vano è ancora troppo stretto e la lavorazione va proseguita. Quindi: il vano è a misura esatta e la ruota supera il collaudo quando la piastra è tangente alla circonferenza esterna e i becchi toccano i fianchi del dente sulla circonferenza primitiva, senza gioco. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 18

19 Micrometro a vite Il micrometro, progettato e costruito dal francese Jean-Louis Palmer, che nel 1848 brevettò l applicazione della vite micrometrica, venne modificato nel 1858 dall ingegnere inglese Sir Joseph Whitworth. Esso utilizza l organo cinematico formato dall accoppiamento vite-madrevite. Esiste una grande varietà di micrometri, utilizzati per misurazioni esterne, misurazioni interne, misurazioni di profondità ecc. Micrometro per esterni Micrometro a tre punte per interni Micrometro digitale Qui si fa riferimento al micrometro centesimale a vite con stativo ad arco, secondo le norme UNI Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 19

20 Nomenclatura I disegni che seguono indicano le varie parti che costituiscono un micrometro. Parti costitutive e requisiti Il micrometro è costituito dalle seguenti parti: - Stativo: ha forma generalmente ad arco, con profondità tale da permettere la misurazione di un cilindro avente diametro uguale alla portata massima di misura del micrometro. Cioè la profondità minima dell arco deve essere uguale a metà della portata massima. - Asta a vite: ha diametro preferibilmente d = 8 [mm], passo della vite = 0,5 [mm]. In condizioni di massima apertura del micrometro, l asta a vite deve sporgere di almeno 3 [mm]. E in acciaio temprato e stabilizzato, resistente all usura e all ossidazione. - Incudine: ha, come l asta a vite, d = 8 [mm], sporgenza = 3 [mm], rugosità = 0,025 [µm], stesso materiale e trattamento dell asta a vite. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 20

21 - Superficie di misura: asta ed incudine, che vanno a contatto con il pezzo da misurare, hanno rugosità R a = 0,025 [µm] e durezza HRC non minore di Tamburo e bussola graduati: hanno incisi 50 tratti con divisione di 0,01 [mm] ; il giuoco tra l estremità conica e la bussola non deve essere maggiore di 0,7 [mm]. Le superfici del tamburo e della bussola devono essere cromate e opache per proteggerle dall ossidazione e migliorare le condizioni di lettura. I tratti della graduazione sia del tamburo sia della bussola devono essere nitidi e larghi non più di 0,1 [mm]; - Frizione: deve essere tale che la forza tra le superfici di misura sia costante e compresa tra 0,5 [kg] e 1 [kg]; - Dispositivo di bloccaggio: è un dispositivo che permette il blocco dell asta. Metodi di verifica - Planarità delle superfici di misura (1 µm, corrispondente a non più di 4 frange): è rilevata disponendo su ogni superficie di misura un disco pian-parallelo di vetro, che consente di rilevare il numero di frange di interferenza che si formano); - Parallelismo delle superfici di misura: è rilevato serrando con il carico dato dalla frizione un disco pian-parallelo di vetro ottico, disposto in modo che sull incudine si formi il numero minimo di frange di interferenza. La somma del numero delle frange di interferenza, che si formano contemporaneamente sulle due superfici di misura, costituisce l errore di parallelismo espresso in frange di interferenza; - Perpendicolarità delle superfici di misura rispetto all asse di rotazione dell asta: è rilevato come per il parallelismo considerando 4 posizioni dell asta a vite ugualmente distribuite su un giro completo, impiegando perciò 4 dischi pian-paralleli di vetro ottico con altezza scalata di una quantità uguale a ¼ del passo della vite; - Errore totale: rappresenta la somma di tutti i possibili errori singoli (dovuti alla filettatura, errori di forma ). La verifica deve essere effettuata alla temperatura di 20 C con l ausilio di blocchetti pian-paralleli di adeguata precisione, misurando con il carico dato dalla frizione una dimensione prefissata e rilevando la differenza algebrica tra l indicazione dello strumento e la dimensione nota. Tale differenza costituisce l errore totale del micrometro nel punto considerato. Devono essere effettuate almeno 10 misurazioni per valori distribuiti in tutto il campo di misura, realizzando diverse posizioni angolari dell asta a vite. - Errore complessivo e: è la differenza algebrica tra il massimo errore positivo e il massimo errore negativo; si può visualizzare mediante un grafico. - Classificazione e tolleranze: i micrometri sono classificati nelle classi di precisione I e II. Per il campo di misura (portata del micrometro) da 0 a 25, considerando la classe di precisione I, l errore complessivo ammesso è ± 4 [µm], l errore di planarità è pari a quattro frange di interferenza, gli errori di parallelismo e di perpendicolarità sono pari a 4 frange di interferenza. Caratteristiche tecniche - Pressione max di serraggio = 1 [kg]; - Campo di misura = 0 25, 25 50, 50 75, ; - Materiale = acciaio ad alto tenore di carbonio trattato, con vite micrometrica in acciaio legato e rettificato (errore sul passo = 0,001 [mm]). L incudine e l asta mobile hanno un diametro di 8 [mm], sono di acciaio resistente all usura e all ossidazione, temprato e stabilizzato, infine rettificato. Lo stativo é di acciaio o di ghisa malleabile. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 21

22 Approssimazione L approssimazione del micrometro è espressa dalla quantità di cui si sposta assialmente la vite quando il lembo graduato ruota di una graduazione. Se P = passo vite micrometrica ed N = numero graduazioni, in un giro completo della bussola la vite si sposta di una quantità uguale al passo. Se la bussola ruota di una divisione, cioè 1/N di giro la vite si scosterà di P/N. Cioé: 1 : P = 1/N : x da cui: x = P/N Quindi: A = P/N L approssimazione del micrometro è quindi il rapporto tra il passo della vite ed il numero di graduazioni sul tamburo graduato. Se P = 0,50 = passo della vite ed N = 50 il numero delle divisioni: A = 0,5/50 = 0,01 [mm] Esempi di misura con micrometro centesimale per esterni Sulla scala fissa della bussola graduata si legge la misura 6,50; sul lembo del tamburo graduato si legge 0,15. Quindi in totale la misura è 6,65 [mm]. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 22

23 Con riferimento alla figura a lato, 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]. Nella figura a destra, 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]. Nella figura a sinistra, 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] Micrometro per interni a tre punte I micrometri per interni sono strumenti a lettura diretta, che rilevano la misura del diametro dei fori passanti o ciechi, sfruttando il principio dell espansione di misura mediante un cono liscio spinto da una vite micrometrica. Sono adatti all impiego in officina, in sala di collaudo e laboratori per i seguenti motivi: 1) precisione elevata delle misure (0,005 mm) 2) indicazione del valore reale indipendentemente dalla sensibilità dell operatore 3) lettura semplice e sicura 4) semplicità d impiego 5) ripetibilità della misura assicurata da una pressione di contatto costante 6) convenienza rispetto ai tamponi fissi, che comportano elevati costi d acquisto, di magazzino e manutenzione. Lo strumento consta sostanzialmente di una testa di misura, di una vite micrometrica e del tamburo di lettura. La testa di misura è costituita da un corpo in cui scorre un cono liscio sulla generatrice del quale sono tenuti appoggiati da molle i tre tasti di misura. La vite micrometrica, in acciaio temprato come la testa di misura, ha passo 0,5 mm. Il tamburo di lettura porta le incisioni dei centesimi e la tacca di riferimento per i millimetri. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 23

24 Micrometro a piattelli Il controllo dello spessore dei denti di un ingranaggio, può essere effettuato mediante il micrometro a piattelli. Esso è un normale micrometro che è però provvisto, come dice il nome, di piattelli nell estremità dell incudine e dell asta mobile. È impiegato nella verifica e nel collaudo di ruote dentate, delle quali controlla lo spessore dei denti e la quota cordale. Il metodo di controllo o metodo Wildhaber consente la verifica dello spessore dei denti ad evolvente di cerchio, curva di cui il profilo del dente costituisce una parte. Micrometro a beccucci Mediante il micrometro a punta e capruggine (o a beccucci) è possibile effettuare il controllo del diametro medio delle filettature. Il micrometro a beccucci ha la stessa forma di un micrometro per esterni, ma é provvisto di una incudine, spostabile assialmente per mezzo di una vite, e di un asta mobile, anch essa spostabile mediante il tipico dispositivo vite-madrevite dei micrometri, entrambe cavi per consentire l alloggiamento dei perni dei beccucci generalmente detti punta e capruggine. La punta, che é conica, va ad alloggiarsi nel vano della filettatura; la capruggine, che ha forma di forcella, si adatta sulla parte piena del filetto. Le dimensioni di punta e capruggine variano a seconda della forma della filettatura (metrica o Whitworth) e, per uno stesso tipo di filettatura, variano in funzione del passo. Una volta inseriti i beccucci nel micrometro e portati a contatto con la filettatura, la lettura sul tamburo graduato del micrometro fornisce direttamente il valore del diametro medio della vite. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 24

25 CONTROLLO DI ANGOLI L unità di misura più usata degli angoli é il grado sessagesimale (novantesima parte dell angolo retto). Tale unità é ammessa dalle Norme ISO e UNI (tabella 10005) anche se non appartiene al Sistema Internazionale, che considera invece il radiante (1 = π/180 rad). Il grado si divide in 60 e ciascun primo in 60. Il controllo degli angoli più comuni (30, 45, 60, 90 e 120 ) viene eseguito per mezzo di squadre fisse. Per gli altri angoli si ricorre ai goniometri universali provvisti di nonio. Goniometro L immagine sotto rappresenta un goniometro universale con lente d ingrandimento per facilitare la lettura degli angoli. Il goniometro universale é costituito da una squadra fissa 6, solidale con una corona circolare graduata 1 girevole attorno ad un disco centrale 3 provvisto di nonio. Il disco 3 é portato da un braccio 7 che può essere fissato al righello scorrevole 4 per mezzo della vite 5. Sulla corona é incisa una scala suddivisa in quattro settori di 90 ; ciascun settore é numerato ogni 10, da zero a 90 ; due settori sono numerati in senso orario e due in senso antiorario. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 25

26 - Nonio doppio e sua approssimazione Il nonio é ottenuto suddividendo 23 della scala principale della corona in 12 parti uguali, a sinistra e a destra dello zero. Ogni graduazione del nonio vale perciò: U = 23 /12 = 1 55 Analogamente a quanto fatto per il calibro, l approssimazione dello strumento risulta quindi: A = 2U - U = 2-23 /12 = 1 /12 = = 5 L approssimazione del goniometro é cioè il rapporto tra l ampiezza di una graduazione della scala fissa sulla corona ed il numero delle parti in cui é diviso il nonio: A = L/n = 1 /12 = 5 La lettura viene eseguita come per i calibri, ricordando però che ogni graduazione del nonio é pari a 5. A seconda della posizione del pezzo rispetto alla squadra, tra l angolo letto sul goniometro e l angolo da misurare sussistono le relazioni indicate in figura. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 26

27 - Materiali Per la costruzione dei goniometri s impiegano acciai speciali, generalmente inossidabili. Le superfici di misura devono essere rettificate. - Impieghi Tra i numerosi impieghi del goniometro universale ricordiamo i seguenti: - misurazione dell angolo di un incastro a coda di rondine - misurazione dell angolo di una punta conica - misurazione dell angolo di un solido prismatico - Esempi di misura con goniometro L ampiezza dell angolo da rilevare é misurata dalla reciproca posizione dell asta collegata allo scorrevole e dell asta collegata al disco fisso. Quando lo zero del nonio coincide con una divisione della corona circolare graduata, il valore dei gradi è intero. L angolo viene letto partendo dalla linea dello zero della corona graduata verso quella dei 90, tenendo presente la direzione di lettura. Nella figura a destra, lo zero del nonio coincide con la 15 a linea della corona graduata. La misura è 15, o meglio, tenendo conto dell approssimazione dello strumento, la misura è pari a Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 27

28 In definitiva, la lettura delle frazioni di grado é effettuata nella parte di nonio che ha la scala concorde con la scala fissa. Quando lo zero del nonio non coincide con una divisione della scala fissa, il valore dell angolo è espresso in gradi e frazioni di grado (dodicesimi di grado, cioè multipli di 5 ). In particolare: a) quando lo zero del nonio si trova a destra dello zero della scala fissa, la lettura viene fatta nella parte destra del nonio; b) quando lo zero del nonio si trova a sinistra dello zero della scala fissa, la lettura viene fatta nella parte sinistra del nonio. Nella figura a lato, il trattino dello zero del nonio si trova a sinistra dello zero della scala fissa, quindi la lettura deve essere fatta nella parte sinistra del nonio. Il trattino dello zero del nonio si trova tra 14 e 15. Il trattino del nonio che coincide con un trattino della scala fissa sulla corona graduata è il 3 e corrisponde a 3 x 15 = 15. Il risultato della misura è quindi Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 28

29 Barra seno semplice E utilizzata per la misurazione o il controllo della conicità, con l ausilio del comparatore a quadrante e dei blocchetti piano paralleli. E formata da un asta prismatica di acciaio temprata e rettificata. La superficie superiore costituisce il piano di appoggio del pezzo. Nella parte inferiore, all estremità, ci sono due rulli cilindrici di eguale diametro aventi una profondità corrispondente alla larghezza della barretta. Nella barra sono praticati alcuni fori che hanno una duplice funzione: 1) conferire alla barra una maggiore indeformabilità 2) facilitare il fissaggio ad eventuali supporti durante l operazione di tracciatura di un dato angolo sul pezzo da lavorare Per misurare o controllare un pezzo conico, si appoggia una estremità della barra seno su un piano di riscontro, mentre il cilindretto dell altra estremità poggia su una pila di blocchetti piano paralleli disposti anch essi sul piano di riscontro. L altezza h della pila di blocchetti va ricercata fino a quando la generatrice superiore del pezzo conico non risulta parallela al piano e quindi l indice del comparatore non si muove. L angolo della conicità si ricava mediante la relazione: dove: sen β = h / L L = 200 mm é l interasse tra i due rulli cilindrici h = l altezza della pila di blocchetti Con le notazioni di figura, in presenza di parallelismo, risulta anche: β = α / 2 L angolo del cono è: α = 2 β. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 29

30 Comparatore I comparatori sono strumenti rivelatori e misuratori di piccolissime deformazioni. Essi sono provvisti di un dispositivo che amplifica i piccoli spostamenti di una punta tastatrice posta a contatto col pezzo da esaminare. Di seguito si considera il comparatore centesimale a quadrante. Tutte le norme relative a tale comparatore ed ai relativi controlli sono insiti nella tabella UNI Impieghi I comparatori a quadrante sono utilizzati per l esecuzione di una vasta gamma di controlli: - controllo del parallelismo tra due assi, tra due piani o tra un asse e un piano (per esempio tra l asse del tornio e le guide del banco); - controllo dell ortogonalità tra due assi, tra due piani o tra un asse e un piano (per esempio tra l asse del mandrino di un trapano e il piano porta-oggetti); - controllo della circolarità e della cilindricità (per esempio di un pezzo eseguito al tornio); - controllo della conicità (per esempio di un pezzo eseguito al tornio). Controllo dell ortogonalità Controllo della circolarità Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 30

31 Controllo della cilindricità Controllo della conicità Controllo della conicità mediante tavola seno, comparatore e blocchetti piano paralleli Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 31

32 Principio di funzionamento L alberino 10 porta-tastatore é disposto secondo un diametro della scatola 1. Il quadrante graduato é solidale ad una ghiera 6, che può ruotare di un certo angolo attorno alla scatola per azzerare lo strumento. L alberino 10 é provvisto di una dentiera che imbocca nel pignone 5 calettato sullo stesso alberino portante la ruota 4: quest ultima ingrana col pistoncino 7 solidale all indice. L appendice del collarino 2, scorrevole nella guida 3 fissata alla scatola, impedisce la rotazione dell alberino. L alberino 10 é mantenuto in basso dalla reazione della molla elicoidale 9, che fornisce la pressione di misura (normalmente di 100 grammi). Lo spostamento assiale dell alberino 10, mettendo in azione il cinematismo, fa ruotare la lancetta che indica direttamente sul quadrante lo spostamento del tastatore. Il cinematismo é proporzionato in modo che, per uno spostamento di 1 mm del tastatore, l indice compie un giro completo. Poiché il quadrante é diviso in 100 parti uguali, ciascuna graduazione corrisponde ad uno spostamento di 0,01 mm del tastatore. Infatti, dalla proporzione: 1 giro di lancetta : 1 mm del tastatore = 1/100 di giro (graduazione) : X tastatore si ricava: X = (1 * 1/100)/1 = 1/100 = 0,01 Per far ciò, il rapporto di trasmissione τ tra il pignoncino 7 solidale all indice e la ruota dentata 4 é di 1:6 e quindi ad un giro completo dell indice (e quindi della ruota 7) la ruota 4 compie una rotazione di 360 /6 = 60. Motrice 4 Z 4, n 4 Condotta 7 Z 7, n 7 Infatti: τ = Z 7 / Z 4 = n 4 / n 7 = 1/6 n 4 : n 7 = 1 : 6 n 4 : 360 = 1 : 6 n 4 = 360/6 = 60 Il pignone 5 azionato dalla dentiera, essendo solidale alla ruota 4, é costretto a ruotare dello stesso angolo. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 32

33 Indicando con r il raggio primitivo del pignone 5, per un angolo di rotazione α in radianti, lo spostamento della dentiera, e quindi dell alberino, sarà: S = α * r L angolo in radianti corrispondente a 60 si ricava dalla proporzione: 360 : 2π = 60 : α da cui: α = (2π * 60) / 360 = π/3 radianti. Lo spostamento dell alberino, per un angolo di 60, sarà quindi: S = π/3 * r Col rapporto di trasmissione adottato, volendo che l indice compia un giro completo per uno spostamento di 1 mm dell alberino, il raggio primitivo del pignone 5 deve essere r = 3/π. MESSA A ZERO La messa a zero delle lancette del quadrante è resa facile e pronta facendo ruotare la ghiera posta all estremità superiore dell asta. Con questa operazione si determina lo spostamento delle lancette stesse rispetto al quadrante, il quale è tenuto bloccato nella posizione normale di lettura (lo zero in alto rimane quindi sempre in alto). CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE I comparatori sono strumenti di grande precisione e affidabilità. Ciò è garantito da: - una accurata scelta dei materiali di ogni singolo componente; - dalle lavorazioni di precisione dei pezzi preposti alla trasmissione della misura; - dai trattamenti termici superficiali più appropriati delle parti sottoposte ad attriti; - dal severo collaudo finale cui sono sottoposti tutti i prodotti finiti. I comparatori rispondono, riguardo alla precisione, alle Norme DIN 878 e ISO 463. Ciò si concreta e si caratterizza in una buona fedeltà di lettura. La fedeltà va intesa come scarto di inversione e cioè differenza fra i valori letti in andata e ritorno dell asta e come ripetibilità ossia capacità di realizzare la misura in diverse condizioni ambientali o di misurazione. CLASSI DI PRECISIONE Le norme UNI 4180 prevedono due classi di precisione: I e II. Classe Ripetibilità Precisione (scostamento totale) in µ per escursioni del sensore in mm di... 0, I II Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano 33