Tecnologie Meccaniche di Processo e di Prodotti 1 PDF

TECNOLOGIE MECCANICHE DI PROCESSO E DI PRODOTTI 1 1.1 Cos’è la metrologia la costruzione di un pezzo meccanico consiste in una serie ordinata di operazioni che devono essere verificate con strumenti appositi scelti in base al pezzo. la metrologia è la scienza che si occupa delle misurazioni e delle...

TECNOLOGIE MECCANICHE DI PROCESSO E DI PRODOTTI 1 1.1 Cos’è la metrologia la costruzione di un pezzo meccanico consiste in una serie ordinata di operazioni che devono essere verificate con strumenti appositi scelti in base al pezzo. la metrologia è la scienza che si occupa delle misurazioni e delle loro applicazioni. per essere comprensibile ci devono essere regole comuni, comprese e accettate da tutti. inoltre, complice la globalizzazione, sono necessarie anche caratteristiche standard. 1.2 unificazione e standardizzazione del prodotto Nel 1921 in Italia nasce l'unim emanato dall'ente preposto uni. Nel 14 ottobre 1946 25 paesi deliberano l’ISO (International organization for standardization). Oltre a semplificare e unificare i prodotti utensili analizzano l'affidabilità la sicurezza è molto altro. Normazione= l'attività che consente nell’elaborazione di documenti tecnici che forniscono riferimenti certi agli operatori Norma= specifica tecnica approvata da un organo riconosciuto a svolgere un'attività come la norma internazionale ISO, la norma Europea EN o la norma Nazionale UNI. Le norme che forniscono le caratteristiche di un prodotto devono avere la consensualità, democraticità, trasparenza e volontarietà e soggetti coinvolti. Riguardo alla tutela del lavoratore e dell'ambiente quelle parti diventano leggi e sono obbligatorie applicarle. In Italia si applica all'UNI ogni membro europeo deve applicare l’ EN e qui in Italia diventa UNI EN. poi ancora gli ISO che possono essere applicati in tutte le nazioni nel caso italiano diventa UNI ISO oppure Uni EN ISO. 1.3 il sistema internazionale delle unità di misura Disporre un sistema di misura unico è essenziale e le caratteristiche che servono sono: risultare riproducibili, stabili nel tempo, riconosciuti in ambito internazionale ed avere la possibilità di derivare tutte le altre unità di misura. Da queste basi nasce il sistema internazionale SI, a cui non hanno aderito gli States, la Liberia ed il Myanmar. Il sistema internazionale si basa su sette grandezze: il metro il chilogrammo il secondo l'unità di corrente elettrica ampere (A) l'unità di temperatura kelvin (K) la quantità di sostanza (mol) l'intensità luminosa candela (cd) unità supplementari: unità angolo piano radiante (rad) unità di angolo solido steradiante (sr) unità derivate:  Velocità m/s velocità angolare rad/s forza newton N momento di una forza Nm pressione/tensione pascal (Pa) lavoro energia calore Joule (J) Potenza watt W Per comodità si usa il fattore moltiplicativo per indicare a un valore o troppo grande o troppo piccolo.dal più grande al più piccolo: yotta zetta exa peta tera giga mega chilo etto deca deci centi milli micro nano pico femto atto zepto yocto 1.4 metrologia Una misura è un'informazione relativa a un particolare oggetto o ambiente caratterizzato da tre enti: un numero, un’unità di misura, un'incertezza associata ( detta anche tolleranza). nell'eseguire la misurazione si ottiene il misurando ovvero il risultato dell'operazione che comprende il confronto di una grandezza con un campione di riferimento 52,2mm ± 0,1mm Nel campione misurato ci stanno 52,2 volte un blocco da 1 mm con un'incertezza di 0,1 mm. incertezza si basa su che strumento di misura stiamo utilizzando (metro e più o meno 1mm). la misurazione è l'insieme di operazioni materiali che si eseguono per determinare la misura di una grandezza. i dispositivi di misurazione possono essere: campioni, ovvero blocchetti di riscontro paralleli tamponi passano passa strumenti, come calibro,micrometro, truschino il formato d'uscita di uno strumento di misura e il modo in cui venne presentata la misurazione. Essa può essere analogica o digitale. Una misurazione deve essere accompagnata da un grado di incertezza per conoscere il grado di attendibilità. Ci sono due tipi di errori che possono capitare nella misurazione errori sistematici ed errori accidentali. gli errori sistematici sono dovuti dall'uso di strumenti di pessima qualità oppure tarati mare. in generale ricadono in questa categoria qualunque fattore esterno. Dentro gli errori sistemici è incluso l'errore assoluto, ovvero la differenza tra il valore che si otterrebbe se lo strumento fosse precisissimo e quello che abbiamo nella realtà. ricade in questa categoria l'errore di deriva, ovvero quando dopo top tempo l'indice di misura si sposta verso la posizione di riposo. Gli errori accidentali sono quelli provocati da cause occasionali come la misurazione scorretta o la lettura sbagliata della misurazione inclusi in questa categoria Leroy forte di parallasse ovvero quando si misura una profondità ma il calibro non è perfettamente parallelo. La qualità aumenta con l'aumentare delle cifre significative e quindi con la riduzione dell'incertezza. le cifre significative sono le informazioni non trascurabili. Questo passaggio è importante perché in base alla misurazione che si vuole fare bisogna scegliere lo strumento con l'incertezza strumentale adatta. 1.5 Tolleranze di lavorazione: generalità Dimensioni nominali: le dimensioni assegnate nel disegno di un pezzo non possono mai essere rispettate con precisione assoluta. Fattori che influenzano la precisione: Usura dell'utensile. Vibrazioni della macchina durante la lavorazione. Deformazioni termiche causate dalla temperatura (materiali si dilatano o si restringono). Montaggio impreciso dell'attrezzatura. Effetto sulla superficie del pezzo: La qualità della superficie dipende dai solchi lasciati dall'utensile. Maggiore è la precisione, più ci si avvicina al piano geometrico ideale. Variazioni dimensionali: inevitabili durante la lavorazione, possono essere più o meno sensibili a seconda dei fattori in gioco. Impatto sul montaggio: le tolleranze sono fondamentali per permettere il corretto accoppiamento tra i vari componenti meccanici. Accoppiamenti tra parti: L'accoppiamento tra due parti può essere eseguito in due modi principali: 1) Ricorrere all’aggiustaggio: - Consiste nel lavorare pezzi con dimensioni approssimative. - Al momento del montaggio, si fanno delle lavorazioni aggiuntive per adattare perfettamente i pezzi. Vantaggi: si ottengono risultati migliori, anche se richiede più tempo e una maggiore quantità di manodopera specializzata. 2) Fissare dimensioni limite: - Le dimensioni vengono stabilite in modo da assicurare l'intercambiabilità dei pezzi senza operazioni aggiuntive. - Si selezionano pezzi prodotti con tolleranze definite, eliminando la necessità di modifiche durante il montaggio. Vantaggi: velocizza la produzione e permette di montare i pezzi in tempi e luoghi diversi. Tolleranze dimensionali: Quota: è il numero che esprime il valore di una lunghezza indicata sul disegno. Dimensione nominale: è il valore teorico di una data dimensione. Dimensioni limite: sono le dimensioni massime e minime ammissibili entro cui deve rientrare la dimensione effettiva del pezzo. Dimensione massima: è il valore limite più grande accettabile. Dimensione minima: è il valore limite più piccolo accettabile. La differenza tra la dimensione massima e minima definisce la tolleranza: è il campo entro il quale devono essere comprese le dimensioni reali affinché il pezzo sia considerato conforme. Questi concetti sono fondamentali per comprendere come si stabiliscono le tolleranze durante la progettazione e produzione meccanica, garantendo che i pezzi funzionino correttamente all'interno degli accoppiamenti. Dimensione nominale: È la dimensione teorica o progettata di un pezzo. Dimensione massima e minima: Sono i limiti entro cui la dimensione reale di un pezzo può variare. Scostamento: È la differenza tra la dimensione reale e quella nominale. Può essere positivo (se la dimensione reale è maggiore) o negativo (se è minore). Scostamento superiore e inferiore: Sono rispettivamente la differenza tra la dimensione massima e la nominale, e tra la minima e la nominale. Linea dello zero: È una linea di riferimento che corrisponde alla dimensione nominale. Tolleranza: È la differenza tra la dimensione massima e quella minima. Definisce l'ampiezza dell'errore ammissibile. Zona di tolleranza: È la fascia compresa tra la dimensione massima e quella minima. Rappresenta l'intervallo entro il quale la dimensione reale deve rientrare. Scostamento Fondamentale e Tolleranze Scostamento Fondamentale: È un valore che definisce la posizione della zona di tolleranza rispetto alla linea dello zero (che rappresenta la dimensione nominale). Tolleranze: Indicano l'intervallo entro cui può variare una dimensione. Possono essere: ○ Unilaterali: Quando tutti gli scostamenti sono dallo stesso lato della linea dello zero. ○ Bilaterali: Quando gli scostamenti sono sia sopra che sotto la linea dello zero. Accoppiamenti Albero-Foro Accoppiamento Libero: Quando, indipendentemente dalle dimensioni effettive dell'albero e del foro entro le loro tolleranze, il foro è sempre più grande dell'albero. ○ Gioco: La differenza tra la dimensione massima del foro e la dimensione minima dell'albero. ○ Gioco Massimo: Si ha quando il foro è al massimo e l'albero al minimo. ○ Gioco Minimo: Si ha quando il foro è al minimo e l'albero al massimo. Accoppiamento stabile: L'albero ha sempre una dimensione maggiore del foro, creando un'interferenza. Questo tipo di accoppiamento è utilizzato quando si desidera un collegamento fisso e resistente. Accoppiamento incerto: In questo caso, a seconda delle dimensioni effettive, può esserci sia un gioco (l'albero è più piccolo del foro) sia un'interferenza. Questo tipo di accoppiamento offre una certa flessibilità nella produzione. Accoppiamento generalizzato: Questo concetto estende il principio degli accoppiamenti albero-foro ad altri elementi meccanici, come cave e linguette, mostrando come le tolleranze e gli accoppiamenti influenzino anche la funzionalità di questi componenti. Concetti chiave Tolleranze: Definiscono l'intervallo entro cui può variare una dimensione. Gioco: È la differenza tra la dimensione massima del foro e la dimensione minima dell'albero. Interferenza: Si ha quando la dimensione minima dell'albero è maggiore della dimensione massima del foro.  Accoppiamento: Descrive il modo in cui due elementi si relazionano tra loro in base alle loro tolleranze. Importanza degli accoppiamenti La scelta del tipo di accoppiamento è fondamentale nella progettazione meccanica, in quanto influisce su: Funzionalità: Un accoppiamento troppo stretto può causare difficoltà di montaggio o grippaggio, mentre un accoppiamento troppo lasco può portare a vibrazioni o gioco eccessivo. Precisione: Le tolleranze strette garantiscono una maggiore precisione dimensionale e un migliore allineamento dei componenti. Costo: Tolleranze più strette richiedono lavorazioni più precise e quindi costi maggiori. Durata: Un accoppiamento corretto contribuisce ad aumentare la durata di vita del componente. Applicazioni pratiche Gli accoppiamenti albero-foro trovano applicazione in numerosi settori industriali, tra cui: Meccanica: Cuscinetti, alberi a camme, ingranaggi. Automobilistica: Motori, trasmissioni. Aeronautica: Motori, strutture. Cos'è il Sistema ISO di tolleranze e accoppiamenti? È un sistema standardizzato a livello internazionale che definisce le tolleranze dimensionali dei componenti meccanici, garantendo l'intercambiabilità dei pezzi prodotti da diversi produttori. In altre parole, questo sistema assicura che due pezzi prodotti in luoghi diversi, ma progettati secondo le stesse norme ISO, possano essere assemblati senza problemi. Componenti di una dimensione con tolleranza nel sistema ISO: Dimensione nominale: È il valore teorico della dimensione, indicato in millimetri. Posizione della tolleranza: Indicata da una lettera (maiuscola per i fori, minuscola per gli alberi), definisce la posizione della zona di tolleranza rispetto alla linea dello zero (dimensione nominale). Qualità della tolleranza: Espressa da un numero, indica il grado di precisione richiesto per la lavorazione. Posizione della tolleranza: Scostamento fondamentale: È la distanza tra la linea dello zero e uno dei limiti della zona di tolleranza (superiore o inferiore). Scostamenti: Sono le distanze tra i limiti della zona di tolleranza e la linea dello zero. Possono essere positivi (verso il valore massimo) o negativi (verso il valore minimo).  Zona di tolleranza: È l'intervallo entro il quale può variare la dimensione reale di un pezzo. Perché è importante la posizione della tolleranza? La posizione della tolleranza determina il tipo di accoppiamento tra due pezzi: Accoppiamento libero: Quando c'è sempre un gioco tra le parti. Accoppiamento interferenziale: Quando c'è sempre un'interferenza tra le parti. Accoppiamento incerto: Quando può esserci sia gioco che interferenza a seconda delle dimensioni reali dei pezzi. A cosa serve il sistema ISO? Intercambiabilità: Garantisce che pezzi prodotti in luoghi diversi possano essere assemblati senza problemi. Qualità: Definisce i livelli di precisione richiesti per le lavorazioni. Standardizzazione: Fornisce un linguaggio comune per la comunicazione tecnica. Efficienza: Riduce i costi di produzione e migliora la qualità dei prodotti. Qualità della tolleranza: Indica il grado di precisione con cui un componente deve essere lavorato. Più basso è il numero della qualità, maggiore è la precisione richiesta. Il sistema ISO definisce 19 qualità, da IT01 (la più precisa) a IT17 (la meno precisa). Sistemi di accoppiamento: ○ Albero base: Un sistema in cui si combina un foro con diverse zone di tolleranza con un albero in posizione h (con scostamento superiore sulla linea dello zero). Questo sistema permette di ottenere diversi tipi di accoppiamenti (mobili, incerti, stabili) variando solo il foro. ○ Foro base: Analogo all'albero base, ma si fissa un foro in una determinata posizione e si variano gli alberi per ottenere diversi tipi di accoppiamenti. Approfondimenti Perché sono importanti le qualità della tolleranza? La qualità della tolleranza determina la precisione con cui un pezzo deve essere lavorato e quindi influenza la sua funzionalità e il costo di produzione. Pezzi che richiedono una precisione elevata (ad esempio, componenti di strumenti di misura) avranno una qualità di tolleranza bassa (IT01, IT02), mentre pezzi meno critici (ad esempio, componenti strutturali) potranno avere una qualità di tolleranza più alta (IT15, IT16). Qual è la differenza tra albero base e foro base? Sia il sistema albero base che quello foro base servono a standardizzare gli accoppiamenti. La differenza sta nell'elemento che viene fissato: nell'albero base si fissa l'albero, mentre nel foro base si fissa il foro. La scelta del sistema dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione. Come si sceglie la qualità della tolleranza e il sistema di accoppiamento? La scelta della qualità della tolleranza e del sistema di accoppiamento dipende da diversi fattori, tra cui:  ○ Funzione del componente: Componenti che devono garantire un accoppiamento preciso e stabile richiederanno una qualità di tolleranza bassa e un accoppiamento interferenziale. ○ Materiali: Materiali più duri o soggetti a usura richiedono tolleranze più strette. ○ Condizioni di esercizio: Temperature elevate, vibrazioni o carichi elevati possono influenzare l'accoppiamento nel tempo. ○ Costi: Tolleranze più strette richiedono lavorazioni più precise e quindi costi maggiori. Tolleranze geometriche: forma e posizione Tolleranze di forma: Definiscono la deviazione ammissibile di una forma ideale (retta, piano, circonferenza, ecc.) rispetto alla forma reale. Tolleranze di posizione: Definiscono la deviazione ammissibile della posizione di un elemento geometrico rispetto ad un altro elemento o ad un riferimento. Simboli e rappresentazione La tabella 1.5 fornisce una panoramica dei simboli unificati utilizzati per indicare le diverse tolleranze geometriche. Ad esempio: Rettilineità: Indica la deviazione massima di una linea rispetto ad una linea retta ideale. Planarità: Indica la deviazione massima di una superficie rispetto ad un piano ideale. Cilindricità: Indica la deviazione massima di una superficie cilindrica rispetto ad un cilindro ideale. Parallelismo: Indica la deviazione massima tra due elementi lineari o superficiali rispetto ad una condizione di parallelismo. Perpendicolarità: Indica la deviazione massima tra due elementi lineari o superficiali rispetto ad una condizione di perpendicolarità. Come si rappresentano le tolleranze geometriche sui disegni tecnici? Le tolleranze geometriche vengono rappresentate all'interno di un riquadro diviso in due o tre caselle (figura 1.26). Prima casella: Contiene il simbolo della tolleranza. Seconda casella: Contiene il valore numerico della tolleranza. Terza casella (opzionale): Contiene le lettere che indicano i riferimenti. Esempi: Figura 1.28: La superficie esterna di un foro deve essere parallela ad un piano di riferimento con una tolleranza di 0,01 mm. Figura 1.29: Il profilo di un disco deve essere compreso in una corona circolare di 0,03 mm di larghezza. Importanza delle tolleranze geometriche Le tolleranze geometriche sono fondamentali per garantire la funzionalità e l'intercambiabilità dei componenti meccanici. Ad esempio, una tolleranza di planarità troppo ampia su una superficie di appoggio può causare un gioco eccessivo e compromettere la stabilità di un assemblaggio. Cos'è la rugosità? La rugosità è la misura delle irregolarità presenti sulla superficie di un materiale, causate dal processo di lavorazione. Queste irregolarità possono influenzare significativamente il comportamento di un componente, ad esempio: Resistenza all'usura: Una superficie più ruvida può usurarsi più rapidamente. Aderenza: Una superficie ruvida può favorire o impedire l'adesione di altre sostanze. Aspetto estetico: La rugosità influenza l'aspetto visivo di un componente. Funzionamento di accoppiamenti: La rugosità può influenzare il gioco o l'interferenza tra due componenti in accoppiamento. Come si misura la rugosità? La rugosità viene misurata attraverso un profilometro, uno strumento che traccia il profilo della superficie e calcola i parametri caratteristici della rugosità. I parametri più comuni sono: Ra: Rugosità media aritmetica: è il valore medio assoluto delle deviazioni del profilo reale rispetto al profilo medio. Rz: Altezza totale delle irregolarità: è la somma delle distanze assolute tra i picchi più alti e le valli più profonde del profilo all'interno di una lunghezza di base specificata. Perché è importante la rugosità? La rugosità è un parametro fondamentale nella progettazione meccanica poiché: Influenza il funzionamento dei componenti: Una rugosità eccessiva può causare usura prematura, vibrazioni, giochi indesiderati o difficoltà di lubrificazione. Incide sulla durata dei componenti: Una superficie più liscia può aumentare la durata di vita di un componente. Influenza le proprietà superficiali: La rugosità può influenzare l'adesione, la resistenza alla corrosione e altre proprietà superficiali. Normative e standard La valutazione della rugosità è regolata da norme internazionali, come le norme ISO. Queste norme definiscono i parametri di rugosità, i metodi di misura e i simboli utilizzati per indicare la rugosità sui disegni tecnici. Rappresentazione grafica della rugosità La rugosità viene rappresentata sui disegni tecnici attraverso un simbolo specifico e un valore numerico che indica il parametro di rugosità scelto. La rugosità è un parametro fondamentale da considerare nella progettazione meccanica, insieme alle tolleranze dimensionali e geometriche. Una corretta gestione della rugosità permette di ottimizzare le prestazioni dei componenti, aumentare la loro durata e ridurre i costi di produzione. Comprendere il concetto di rugosità media aritmetica (Ra) La rugosità media aritmetica (Ra) è un parametro fondamentale per quantificare l'irregolarità di una superficie. Rappresenta il valore medio delle deviazioni assolute del profilo reale rispetto al profilo medio di una superficie, all'interno di una lunghezza di base specificata. In altre parole, ci dà una misura della "rugosità media" di una superficie. Come si calcola Ra? 1. Determinazione del profilo medio: Si traccia una linea media sul profilo reale in modo tale che le aree sopra e sotto la linea siano uguali.  2. Misurazione delle deviazioni: Si misurano le distanze tra la linea media e i punti del profilo reale. 3. Calcolo delle aree: Si calcolano le aree delle piccole porzioni comprese tra il profilo reale e la linea media. 4. Calcolo di Ra: Si somma il valore assoluto di tutte queste aree e si divide per la lunghezza del tratto di misura. Formula: Dove: Ra: Rugosità media aritmetica a₁, a₂, a₃,... an: Aree delle piccole porzioni comprese tra il profilo reale e la linea media L: Lunghezza del tratto di misura Interpretazione del risultato Un valore basso di Ra indica una superficie più liscia. Un valore alto di Ra indica una superficie più ruvida. Importanza di Ra nella progettazione Controllo della qualità: Il valore di Ra è un parametro fondamentale per il controllo di qualità delle lavorazioni superficiali. Scelta del processo di lavorazione: A seconda del valore di Ra richiesto, si sceglierà un processo di lavorazione più o meno preciso (es. rettifica, lucidatura). Funzionamento dei componenti: La rugosità influisce su aspetti come l'usura, l'attrito, l'adesione e la tenuta. Costo di produzione: Una rugosità più bassa richiede generalmente lavorazioni più precise e quindi costi più elevati. La tabella 1.6: Rugosità e costi di lavorazione La tabella 1.6 mostra chiaramente la correlazione tra la rugosità e i costi di lavorazione. Una rugosità più bassa implica costi di produzione più elevati. È quindi fondamentale specificare un valore di rugosità necessario e sufficiente per garantire il corretto funzionamento del componente, evitando costi eccessivi. La rugosità è un parametro fondamentale nella progettazione meccanica che influenza direttamente le prestazioni e la durata dei componenti. La comprensione del concetto di rugosità media aritmetica e dei metodi per misurarla è essenziale per garantire la qualità dei prodotti industriali. 1.6 Campioni di Misura I campioni di misura sono strumenti di riferimento fondamentali nelle attività di misurazione. Sono utilizzati per: Verificare la precisione di altri strumenti di misura. Calibrare strumenti di misura, assicurando che forniscano letture accurate. Stabilire un riferimento dimensionale preciso. Caratteristiche principali dei campioni di misura:  Materiali: Solitamente realizzati in materiali stabili e resistenti all'usura come acciaio o ceramica. Precisione: Disponibili in diverse classi di precisione, dalla più alta (classe 00) per misure estremamente precise, alla classe 2 per applicazioni generiche. Forma: Spesso sono parallelepipedi con due facce piane e parallele, ma possono assumere altre forme a seconda dell'utilizzo specifico. Utilizzo: I campioni di misura vengono utilizzati singolarmente o in combinazione per ottenere la dimensione desiderata. Ad esempio, accostando più blocchetti si può ottenere una lunghezza totale maggiore. La scelta del campione di misura e dello strumento di misura è fondamentale per ottenere risultati accurati. È importante considerare la precisione richiesta, la forma del pezzo e il tipo di misurazione da effettuare. 1.7 Strumenti di Misura Gli strumenti di misura sono i dispositivi utilizzati per determinare le dimensioni di un oggetto. La scelta dello strumento dipende da: Grandezza da misurare: Lunghezza, diametro, profondità, ecc. Precisione richiesta: La precisione dello strumento deve essere adeguata alla tolleranza dimensionale richiesta. Forma del pezzo: Lo strumento deve essere adatto alla forma del pezzo da misurare. Tipi di strumenti di misura: Strumenti a lettura diretta: ○ Calibri: Sono strumenti semplici e versatili, disponibili in diverse versioni (a corsoio, analogici, digitali). ○ Micrometri: Offrono una maggiore precisione rispetto ai calibri e sono utilizzati per misure più precise. Strumenti a lettura differenziale: ○ Comparatori: Confrontano una dimensione con un campione di riferimento, amplificando le piccole differenze. Strumenti di controllo fissi: ○ Calibri passa-non passa: Verificano se una dimensione rientra entro un intervallo tollerato. Criteri di scelta dello strumento: Precisione: Lo strumento deve garantire la precisione richiesta dalla misurazione. Facilità d'uso: Lo strumento deve essere semplice da utilizzare e da interpretare. Costo: Il costo dello strumento deve essere proporzionato alle esigenze. L'utilizzo corretto degli strumenti di misura garantisce la qualità dei prodotti e la conformità ai requisiti specificati. Cos'è un calibro a corsoio? Il calibro a corsoio è uno strumento di misurazione a lettura diretta ampiamente utilizzato nell'industria meccanica e in molti altri settori. Serve per misurare con precisione dimensioni lineari, sia interne che esterne, di oggetti. Come funziona? Il calibro è costituito da un corpo fisso graduato e da un corsoio mobile. Misurando la distanza tra il becco fisso e quello mobile, è possibile determinare la dimensione dell'oggetto da misurare. Parti principali del calibro a corsoio: 1. Corpo fisso con asta sulla quale sono incise due scale graduate: 1.1 scala in millimetri; 1.2 scala in pollici. 2. Parte mobile, o corsoio, scorrevole sull'asta graduata e sul quale sono riportate due scale graduate (nonio): 2.1 nonio in millimetri; 2.2 nonio in pollici. 3. Becco grande dell'asta graduata. 4. Becco grande del cursore scorrevole. 5. Becco piccolo dell'asta graduata. 6. Becco piccolo del cursore. 7. Asta mobile. 8. Superficie di riferimento 9. Blocco a frizione del cursore (freno) per mantenere la misura rilevata. 10. Indice dello zero (zero) di riferimento. Tipi di misurazioni con il calibro a corsoio: Misurazioni esterne: Si utilizzano i becchi grandi per misurare lo spessore di un oggetto. Misurazioni interne: Si utilizzano i becchi piccoli per misurare la distanza interna di un oggetto. Misurazioni di profondità: Si utilizza l'asta mobile per misurare la profondità di un foro o di una cavità. Vantaggi del calibro a corsoio: Versatilità: Può essere utilizzato per diverse tipologie di misurazioni. Facilità d'uso: È uno strumento semplice da utilizzare. Precisione: Offre una buona precisione per molte applicazioni. Costo: È uno strumento relativamente economico. Limiti del calibro a corsoio: Precisione limitata: Per misure estremamente precise, sono necessari strumenti più sofisticati. Errore umano: La precisione della misura può essere influenzata dall'operatore. Difficoltà di accesso: Per misurare cavità interne molto piccole o raggiunti difficili, il calibro potrebbe non essere lo strumento più adatto. Il calibro a corsoio è uno strumento fondamentale nella cassetta degli attrezzi di ogni tecnico o appassionato di meccanica. La sua versatilità, facilità d'uso e costo contenuto lo rendono uno strumento indispensabile per effettuare misurazioni lineari con una buona precisione. Come leggere il calibro a corsoio 1. Scala principale (corpo fisso): Indica la misura in millimetri (o pollici). La lettura si effettua allineando lo zero del nonio con la tacca desiderata sulla scala principale. 2. Nonio: È una scala graduata più piccola che scorre sul corpo fisso. Serve per leggere le frazioni di millimetro. La precisione del nonio dipende dalla sua suddivisione: ○ Nonio ventesimale: Suddiviso in 20 parti, permette di leggere fino a 0,05 mm. ○ Nonio cinquantesimale: Suddiviso in 50 parti, permette di leggere fino a 0,02 mm. 3. Procedimento di lettura: Parte intera: Si legge sulla scala principale, allineando lo zero del nonio.  Parte decimale: Si trova la tacca del nonio che coincide perfettamente con una tacca della scala principale. La posizione di questa tacca sulla scala del nonio indica la parte decimale della misura. Perché è importante la precisione del nonio? La precisione del nonio determina la risoluzione della misurazione. Un nonio ventesimale permette di leggere fino a 0,05 mm, mentre un nonio cinquantesimale offre una precisione di 0,02 mm. La scelta del nonio dipende dalla precisione richiesta dall'applicazione. Consigli per una lettura accurata: Illuminazione: Assicurarsi di avere una buona illuminazione per leggere chiaramente le scale. Posizione: Tenere il calibro parallelo alla superficie da misurare. Pressione: Applicare una pressione moderata sui becchi per evitare di deformare l'oggetto o di causare errori di misura. Calibrazione: Verificare periodicamente la taratura del calibro utilizzando un campione di misura. La lettura del calibro a corsoio richiede un po' di pratica, ma è un'operazione fondamentale per effettuare misure precise. Comprendendo il funzionamento della scala principale e del nonio, e seguendo i passaggi corretti, è possibile ottenere risultati affidabili. Oltre al classico calibro a corsoio con nonio, esistono diverse varianti che offrono funzionalità e precisioni superiori. Vediamo nel dettaglio alcune delle tipologie più comuni. Calibro a Corsoio a Quadrante Caratteristiche: Sostituisce il nonio con un quadrante graduato e una lancetta, simile a un orologio. Vantaggi: Lettura più intuitiva rispetto al nonio, ideale per chi ha difficoltà con le frazioni di millimetro. Precisione: Offre una precisione di 0,02-0,05 mm, superiore a molti calibri con nonio. Calibro a Corsoio Digitale Caratteristiche: Utilizza un display digitale per visualizzare direttamente la misura. Vantaggi: ○ Lettura semplice: La misura è visualizzata in modo chiaro e diretto. ○ Precisione: Offre una precisione molto elevata, spesso fino a 0,01 mm. ○ Funzionalità aggiuntive: Molti modelli dispongono di funzioni come lo zero automatico, la conversione da millimetri a pollici e la possibilità di collegarsi a un computer. Varianti: ○ Con display sul corsoio: Il display è integrato nel corsoio. ○ Con scala digitale sul corpo fisso: Oltre al display, è presente una scala graduata per un controllo visivo. Calibri a Corsoio Speciali Calibro digitale per misure di profondità: Utilizzato per misurare la profondità di fori o cavità. Calibro a doppio corsoio con nonio: Utilizzato per misurare l'interasse tra due fori. Quando Utilizzare Quale Tipo di Calibro? Calibro a nonio: Ideale per applicazioni generali dove non è richiesta una precisione estrema. Calibro a quadrante: Adatto per chi preferisce una lettura più intuitiva e ha bisogno di una precisione moderata. Calibro digitale: Ideale per applicazioni che richiedono la massima precisione, per misure ripetute e per la registrazione dei dati. La scelta del calibro dipende dalle seguenti fattori: Precisione richiesta: A seconda della tolleranza dimensionale. Tipo di misura: Esterna, interna, profondità, interasse. Frequenza d'uso: Per un uso occasionale, un calibro a nonio può essere sufficiente. Per un uso intensivo, un calibro digitale potrebbe essere più conveniente. Budget: I calibri digitali sono generalmente più costosi. L'evoluzione dei calibri a corsoio ha portato alla creazione di strumenti sempre più precisi e facili da utilizzare. La scelta del calibro giusto dipende dalle specifiche esigenze dell'applicazione. Funzionamento di base Il micrometro è uno strumento di misurazione di precisione utilizzato per determinare con grande accuratezza le dimensioni di oggetti. A differenza del calibro a corsoio, il micrometro offre una risoluzione molto più elevata, permettendo di misurare con incrementi di pochi millesimi di millimetro. Il principio di funzionamento si basa su una vite micrometrica, ovvero una vite a passo molto fine che avanza di una quantità precisa ad ogni rotazione del tamburo graduato. Questo movimento traslazionale dell'asta mobile permette di misurare con grande precisione la distanza tra l'incudine fissa e l'asta mobile. Componenti principali del micrometro 1) Corpo principale: Struttura a forma di arco che sostiene i componenti del micrometro. 2) Incudine fissa: Superficie piana su cui appoggiare l'oggetto da misurare. 3) Asta mobile: Collegata al tamburo graduato, si muove avanti e indietro in base alla rotazione del tamburo. 4) Bussola graduata: Indica la parte intera della misura. 5) Madrevite: Filettatura interna che permette all'asta mobile di muoversi. 6) Tamburo graduato: Suddiviso in parti uguali, permette di leggere la parte decimale della misura. 7) Nottolino di frizione: Limita la forza di serraggio per evitare danni allo strumento e al pezzo. 8) Dispositivo di blocco: Fissa l'asta mobile in posizione di misura. Lettura del micrometro La lettura del micrometro avviene combinando la lettura della bussola graduata (parte intera) e del tamburo graduato (parte decimale). La precisione della misura dipende dalla suddivisione del tamburo: un tamburo diviso in 50 parti permette di leggere fino a 0,01 mm. Vantaggi del micrometro Alta precisione: Permette di misurare con una precisione molto elevata. Versatilità: Può essere utilizzato per misurare dimensioni interne, esterne e profondità. Ripetibilità: Le misure sono altamente ripetibili se lo strumento è ben calibrato e utilizzato correttamente. Limiti del micrometro Campo di misura limitato: Ogni micrometro ha un campo di misura specifico (es. 0-25 mm, 25-50 mm). Sensibilità alla forza di serraggio: Una forza eccessiva può danneggiare lo strumento o il pezzo da misurare. Costo: I micrometri sono generalmente più costosi dei calibri a corsoio. Applicazioni I micrometri sono ampiamente utilizzati in svariati settori, tra cui: Meccanica di precisione: Per la produzione di componenti con tolleranze molto strette. Metrologia: Per la calibrazione di altri strumenti di misura. Controllo qualità: Per verificare la conformità dei prodotti ai requisiti dimensionali. il micrometro è uno strumento indispensabile per chi ha bisogno di effettuare misurazioni estremamente precise. La sua accuratezza e versatilità lo rendono uno strumento di riferimento in molti settori industriali. Importanza della linea di riferimento: Questa linea sulla bussola indica quando si deve aggiungere 0,5 mm alla misura letta sul tamburo. Quando il bordo del tamburo supera questa linea, significa che si è completato mezzo giro e bisogna aggiungere 0,5 mm. Precisione della misura: La precisione dipende dalla suddivisione del tamburo. Un tamburo diviso in 50 parti permette di leggere fino a 0,01 mm. Lettura combinata: La misura finale si ottiene sommando la lettura sulla bussola (parte intera) e quella sul tamburo (parte decimale). Esempi pratici più dettagliati Esempio 1: Bussola: Indica un valore compreso tra 32 e 33 mm.  Tamburo: Lo zero del tamburo coincide con una tacca sulla bussola. Lettura: La misura è esattamente 32 mm. Esempio 2: Bussola: Indica un valore compreso tra 25 e 30 mm. Tamburo: Lo zero del tamburo non coincide esattamente con una tacca sulla bussola, ma si trova a metà tra due tacche. Lettura: La misura è 25 mm (lettura sulla bussola) + 0,5 mm (mezzo giro del tamburo) = 25,5 mm. Esempio 3: Bussola: Indica un valore compreso tra 32 e 33 mm. Tamburo: Lo zero del tamburo non coincide esattamente con una tacca sulla bussola, ma si trova oltre la metà tra due tacche. Lettura: La misura è 32 mm (lettura sulla bussola) + 0,5 mm (mezzo giro del tamburo) + 0,25 mm (lettura sul tamburo) = 32,75 mm. Suggerimenti per una lettura accurata Illuminazione: Assicurarsi di avere una buona illuminazione per leggere chiaramente le scale. Posizione: Tenere il micrometro perpendicolare alla superficie da misurare. Pressione: Applicare una pressione moderata per evitare di danneggiare il pezzo o lo strumento. Calibrazione: Verificare periodicamente la taratura del micrometro. La lettura del micrometro può sembrare complessa all'inizio, ma con un po' di pratica diventa molto intuitiva. Comprendendo il funzionamento delle diverse parti e seguendo i passaggi corretti, è possibile effettuare misurazioni estremamente precise. Micrometri digitali: un'evoluzione tecnologica Il micrometro digitale rappresenta un significativo avanzamento rispetto al tradizionale micrometro analogico. L'introduzione della visualizzazione digitale della misura ha portato numerosi vantaggi, tra cui: Lettura semplificata: La misura viene visualizzata direttamente su un display, eliminando la necessità di interpretare scale graduale e nonio. Maggiore precisione: Molti modelli digitali offrono una precisione di misura superiore rispetto agli analogici, raggiungendo anche il millesimo di millimetro. Funzionalità aggiuntive: Oltre alla misurazione, i micrometri digitali possono offrire funzioni come la conversione di unità di misura, lo zero automatico, la memorizzazione delle misure e la connessione a computer per l'analisi dei dati. Tipi di micrometri digitali Micrometri digitali per misure esterne: Simili ai micrometri analogici, ma con un display digitale al posto del nonio. Micrometri digitali di profondità: Utilizzati per misurare la profondità di fori o cavità. Possono essere analogici o digitali. Micrometri digitali per misure interne: Utilizzati per misurare diametri interni. Possono avere due o tre tastatori espandibili per adattarsi a diverse dimensioni. Vantaggi dei micrometri digitali rispetto agli analogici Minor possibilità di errore di lettura: La lettura digitale elimina l'errore umano legato all'interpretazione delle scale. Maggiore velocità di misura: La lettura digitale è più rapida, aumentando l'efficienza nelle operazioni di misurazione. Maggiore versatilità: Molti modelli offrono funzioni aggiuntive che li rendono adatti a una vasta gamma di applicazioni. Applicazioni dei micrometri digitali I micrometri digitali trovano applicazione in numerosi settori industriali, tra cui: Meccanica di precisione: Per la produzione di componenti con tolleranze molto strette. Metrologia: Per la calibrazione di altri strumenti di misura. Controllo qualità: Per verificare la conformità dei prodotti ai requisiti dimensionali. Ricerca e sviluppo: Per lo sviluppo di nuovi prodotti e materiali. L'avvento dei micrometri digitali ha rivoluzionato il modo in cui vengono effettuate le misurazioni di precisione. Grazie alla loro semplicità d'uso, alla maggiore precisione e alle numerose funzionalità aggiuntive, i micrometri digitali sono diventati lo strumento di misura preferito in molti settori industriali. I micrometri per interni sono strumenti specifici progettati per misurare diametri interni di fori o cavità. La loro caratteristica distintiva è la presenza di due o più tastatori che si estendono radialmente dal corpo principale. Questi tastatori vengono posizionati all'interno del foro da misurare e, in base alla loro apertura, si determina il diametro. Modelli a due tastatori: Utilizzati per misure in fori cilindrici o non cilindrici, i tastatori sono posizionati a 180° l'uno rispetto all'altro. Modelli a tre tastatori: Offrono una maggiore precisione e stabilità nelle misure su fori cilindrici, grazie ai tastatori posizionati a 120°. Vantaggi: Versatilità: Possono misurare una vasta gamma di diametri interni. Precisione: Offrono una buona precisione, soprattutto i modelli a tre tastatori. Facilità d'uso: Sono relativamente semplici da utilizzare. Comparatori I comparatori sono strumenti utilizzati per effettuare misure differenziali. Invece di fornire una misura assoluta, confrontano una dimensione con un campione di riferimento noto. Questo permette di rilevare piccole variazioni dimensionali con grande precisione. Componenti principali: Asta cilindrica mobile con tastatore: Entra in contatto con il pezzo da misurare. Bussola di guida: Guida il movimento dell'asta. Corpo fisso o stativo: Supporta il meccanismo. Quadrante a orologio: Visualizza la misura. Indice di lettura: Indica il valore misurato sulla scala.  Indici regolabili: Definiscono il campo di tolleranza. Principio di funzionamento: Quando il tastatore viene messo a contatto con il pezzo da misurare, l'asta si sposta. Questo movimento viene amplificato da un sistema di leve e ingranaggi, e la lancetta sul quadrante indica la variazione rispetto al valore di riferimento. Vantaggi: Alta precisione: Possono rilevare variazioni dimensionali molto piccole. Versatilità: Possono essere utilizzati per misurare diverse grandezze (lineari, angolari). Rapidità: Le misure possono essere effettuate rapidamente. Applicazioni Micrometri per interni: Controllo dimensionale di pezzi meccanici, misurazione di fori ciechi, verifica di tolleranze. Comparatori: Controllo qualità, misurazione di usura, allineamento di componenti, comparazione di campioni. Sia i micrometri per interni che i comparatori sono strumenti di misura di precisione fondamentali in molti settori industriali. La scelta dello strumento dipende dalle specifiche esigenze dell'applicazione: Micrometri per interni: Ideali per misure di diametri interni. Comparatori: Adatti per misure differenziali e controlli di precisione. Comparatori: Un'analisi più approfondita Vantaggi della misura differenziale: ○ Sensibilità: I comparatori sono estremamente sensibili alle piccole variazioni dimensionali, permettendo di rilevare difetti che altri strumenti potrebbero non individuare.  ○ Flessibilità: Possono essere utilizzati per misurare diverse caratteristiche geometriche, come la planarità, la cilindricità e la perpendicolarità. ○ Rapidità: Le misure possono essere effettuate rapidamente, rendendoli ideali per il controllo di grandi lotti di pezzi. Tipi di comparatori: ○ Meccanici: Utilizzano un sistema meccanico di amplificazione per visualizzare la misura su un quadrante. ○ Digitali: Utilizzano sensori elettronici e un display digitale per visualizzare la misura. Offrono una maggiore precisione e facilità di lettura. Applicazioni specifiche: ○ Controllo di usura: Per misurare l'usura di utensili da taglio o di componenti soggetti a usura. ○ Controllo di allineamento: Per verificare l'allineamento di alberi e cuscinetti. ○ Controllo di forma: Per verificare la planarità, la cilindricità e altre caratteristiche geometriche di un pezzo. Calibri fissi: Strumenti semplici ed efficaci Principio di funzionamento: ○ Sono costituiti da due elementi: un elemento "passa" con una dimensione leggermente inferiore alla tolleranza massima e un elemento "non passa" con una dimensione leggermente superiore alla tolleranza minima.  ○ Se il pezzo da controllare entra nel calibro "passa" ma non in quello "non passa", significa che è conforme alle tolleranze. Vantaggi: ○ Facilità d'uso: Sono molto semplici da utilizzare, anche da operatori non specializzati. ○ Rapidità: Permettono di effettuare controlli molto rapidi. ○ Economicità: Sono generalmente meno costosi rispetto ad altri strumenti di misura. Limiti: ○ Flessibilità limitata: Sono progettati per controllare una sola dimensione o un range di dimensioni molto ristretto. ome funzionano i calibri fissi? Principio di "passa" e "non passa": Il concetto fondamentale è semplice: il pezzo da controllare deve passare attraverso il lato "passa" del calibro, ma non attraverso il lato "non passa". Le dimensioni di questi due lati sono definite in base alle tolleranze consentite per il pezzo. Tolleranze: Le tolleranze definiscono il range di dimensioni accettabili per un componente. Ad esempio, se un albero deve avere un diametro di 20 mm con una tolleranza di ±0,01 mm, il lato "passa" del calibro avrà un diametro di 20 mm e il lato "non passa" di 20,01 mm. Tipi di calibri fissi: Esistono vari tipi di calibri fissi, ciascuno progettato per controllare specifiche caratteristiche geometriche, come diametri interni, esterni, spessori e filettature. Vantaggi dei calibri fissi Semplicità d'uso: Anche operatori non specializzati possono facilmente utilizzare i calibri fissi. Rapidità: I controlli possono essere effettuati molto rapidamente. Economicità: Sono generalmente più economici rispetto ad altri strumenti di misura. Precisione: Quando utilizzati correttamente, garantiscono una precisione adeguata per molti tipi di controlli. Limiti dei calibri fissi Flessibilità limitata: Ogni calibro è progettato per controllare una specifica dimensione o un range di dimensioni molto ristretto. Costo di produzione: La produzione di un calibro fisso può essere costosa, specialmente per tolleranze molto strette. Applicazioni dei calibri fissi Controllo di qualità: Vengono utilizzati per verificare la conformità dei pezzi prodotti rispetto ai disegni tecnici. Produzione in serie: Sono ideali per controlli rapidi durante la produzione di grandi quantità di pezzi.  Settori industriali: Trovano applicazione in numerosi settori, dalla meccanica alla automotive. Esempi di calibri fissi e loro applicazioni Calibro a forchetta: Utilizzato per controllare diametri esterni di alberi. Calibro a tampone: Utilizzato per controllare diametri interni di fori. Calibro a spessore: Utilizzato per controllare spessori di lamiere o distanze tra due superfici. Calibro filettato: Utilizzato per controllare filettature. Ampliando l'analisi Potremmo approfondire i seguenti aspetti: Materiali utilizzati per la costruzione dei calibri fissi: Acciaio temprato, carburo, ceramica. Metodi di calibrazione dei calibri fissi: Come garantire che le dimensioni dei calibri siano precise. Normative e standard relativi ai calibri fissi: Ad esempio, le norme ISO. Confronto tra calibri fissi e altri strumenti di misura: Comparatori, micrometri. L'importanza della manutenzione dei calibri fissi.