Calibradores Vernier y calibres de tornillo micrométrico, midiendo sin concesiones

Necesitaba un módulo controlador de temperatura recientemente, así que fui a Banggood para pedir uno. Mientras uno me encontraba curioseando, una cosa llevó a la otra, y compré un calibre de tornillo micrométrico. Si bien los micrómetros son dispositivos bastante caros, lo que refleja su ingeniería y construcción de alta precisión, este micrómetro me costó sólo alrededor de £8, o poco menos de $10, definitivamente en el espíritu de nuestra serie de larga duración de revisión de herramientas muy baratas en busca de un diamante en el aspero. Pero quizás lo más importante es que esta es también la señal para un examen de la medición dimensional de alta precisión. Así que he reunido una colección de micrómetros y calibradores a vernier de diferente calidad, y es hora de sumergirme y medir algunas cosas muy pequeñas.

Algunos de ustedes serán entusiastas de la metrología y tendrán una variedad de los mejores dispositivos disponibles, pero supongo que muchos de ustedes no. El omnipresente dispositivo de medición de precisión en nuestra comunidad parece ser el calibrador digital, una pinza deslizante con una pantalla LCD, un instrumento que se puede conseguir en su forma más básica por un desembolso muy pequeño. Sin embargo, a los efectos de este artículo no nos centraremos en los dispositivos digitales sino en sus precursores analógicos. Si desea tener una idea de la metrología y desea algunas de esas herramientas tradicionales que los padres transmiten a sus hijos, entonces es hora de aprender algo sobre el pie de rey y el micrómetro.

Un pie de rey es una abrazadera deslizante graduada generalmente de más de 150 mm de largo, con una escala Vernier que permite la lectura de fracciones de su graduación. Por lo general, tendrá dos juegos de mandíbulas para mediciones internas y externas, y una sonda extensible para mediciones de profundidad. En el cuerpo de la abrazadera están los milímetros o pulgadas, y en la mordaza deslizante hay una escala graduada en una fracción constante de la escala principal. Es un truco matemático que permite al usuario convertir “diez y un poco milímetros” en “10,12 mm”, trabajando a lo largo de la escala Vernier hasta que una de las gradaciones se alinee con una gradación en la escala principal, y leyendo la fracción de un cifra milimétrica de la escala Vernier.

Tengo una amiga con experiencia en una empresa familiar que muele carburo de tungsteno con una precisión muy alta y que, de hecho, se refiere en broma a un pie de rey como "la vara de adivinar" porque su precisión está varios factores de diez por encima de su zona de trabajo, pero la capacidad de agregar un dígito adicional y una fracción de la precisión de un dígito a una lectura milimétrica dependiendo de la escala Vernier en cuestión en todo el rango relativamente largo del calibrador lo convierte en un instrumento muy útil.

Un micrómetro es una abrazadera G con mandíbulas en su forma más común de alrededor de 25 mm de tamaño y con una rosca de tornillo calibrada con mucha precisión. Tiene un mango con una escala en milímetros o pulgadas a lo largo de su longitud y una escala fraccionaria en el mango que gira el hilo. Su uso consiste en cerrarlo sobre el elemento a medir, leer los milímetros en la escala de longitud y las fracciones de milímetro en la escala del mango. Un micrómetro típico tiene una precisión de una centésima de milímetro o una milésima de pulgada, pero hay micrómetros que combinan las dos escalas micrométricas con una escala Vernier alrededor del eje del instrumento para dar una fracción adicional de la precisión de un dígito en la parte superior. de eso. Todos los instrumentos de metrología de precisión deben cuidarse para preservar su calibración, y el micrómetro tiene un trinquete en su extremo para asegurar un par constante cuando se aprieta. Siempre se debe apretar con este trinquete, para proteger la rosca del desgaste y la deformación.

He reunido una selección de ambos para comparar. En la esquina de las pinzas hay una pinza digital muy barata (alrededor de £ 5 o $ 6), otra pinza Vernier analógica de plástico muy barata y mi pinza Vernier Mitutoyo 530-122. Las dos primeras son mis herramientas de medición rápida preferidas; cuando vea la dimensión de un producto en una de mis piezas de La-Tecnologia, se habrá medido en una de ellas. El calibrador Vernier de plástico ha estado conmigo durante unos veinte años; por su precio de compra de £ 1 ($ 1,50 en 2000), ha sido probablemente el mejor valor que he tenido en una herramienta. El Mitutoyo es su modelo básico, creo recordar que me costó alrededor de £30 (alrededor de $37) y viene listo para usar cuando necesito una medición de precisión en la que realmente pueda confiar.

Las pinzas de plástico son insignificantes, ligeramente flexibles y ligeras, con mordazas que no se juntan en toda su longitud y que presentan un ligero juego perceptible. El digital afirma una precisión de 0,1 mm, mientras que el Vernier afirma una precisión de 0,05 mm, lo que imagino que podría ser optimista en ambos casos debido a esas mandíbulas. Sin embargo, se trata de evaluarlos en función de su caso de uso y costo, de modo que mientras los use como instrumentos que puedan andar por mi cajón para tomar mediciones milimétricas rápidas en lugar de mecanizar piezas de reactores nucleares, entonces son adecuados para eso. tarea. Por el contrario, al coger el calibrador Mitutoyo, resulta inmediatamente evidente que es un instrumento de mucha mayor calidad, ya que al estar fabricado en acero inoxidable tiene un peso mucho mayor. La abrumadora impresión es de solidez, las mordazas encajan perfectamente y no tienen juego perceptible, y el movimiento de deslizamiento es suave pero con una ligera resistencia constante. Tiene una precisión de 0,02 mm, que es mucho más creíble que la cifra de los calibradores de plástico.

Habiendo examinado las pinzas, ¿cómo funcionan? Es hora de ponerlos a prueba mediante mediciones comparativas. Tomé algunos de los elementos que tengo a mano, una hoja de papel para impresora y una placa PCB desnuda. Es importante tener en cuenta que todas las mediciones en esta página son el resultado de intentos repetidos para garantizar una lectura consistente; con estos instrumentos es fácil asegurar una lectura deficiente al desalinear las mandíbulas sobre el elemento a medir.

Inmediatamente, la resolución más baja del calibrador digital barato se vuelve obvia, ya que resuelve las capas de cobre en una PCB en la friolera de 0,1 mm. Es una sorpresa que no resuelva la hoja de papel de 0,1 mm como tal, pero es probable que se trate de un error inducido por el juego de las mandíbulas. Del mismo modo, el pie de rey de plástico da una lectura significativamente diferente del Mitutoyo, probablemente también debido a la inconsistencia de sus mandíbulas.

Mientras tanto, aparte de mi micrómetro de £ 8, tomé prestados un par de instrumentos de calidad considerablemente mayor, un modelo métrico Mitutoyo 103-137 que se vende por alrededor de £ 57 ($ 70) y un modelo imperial Moore & Wright No. 964 antiguo de los años 60. Este último ya no se fabrica, pero creo que es equivalente a los modelos actuales de M&W que cuestan más de £50 ($61). Ambos son micrómetros de taller de uso general de 0 – 25 mm/0 – 1 ″ y su propietario los ha cuidado para que estén en muy buenas condiciones.

El micrómetro de £ 8 de la marca Daniu está sustancialmente construido, con un marco forjado pintado con esmalte y una cabeza micrométrica y un trinquete de aluminio mecanizado. Sin embargo, no todo está bien en su mecanizado, ya que puedo ver un rayo de luz que indica una planitud imperfecta entre sus mandíbulas cuando están cerradas, y hay un juego perceptible en su hilo. Tiene una resolución de 0,01 mm, pero dadas las mandíbulas no del todo planas y el juego en la rosca, me inclinaría a añadir una barra de error significativa a esto.

En comparación, tanto el Mitutoyo como el Moore & Wright tienen marcos forjados y cabezales de aluminio mecanizados muy similares, pero pronto se hace evidente dónde se ha gastado el dinero extra. No hay juego perceptible en ninguno de los instrumentos y su acción es suave con una resistencia ligeramente mayor que la del más barato. Las caras de sus mandíbulas han sido lapeadas hasta obtener un acabado de espejo y no hay ningún espacio perceptible entre las mandíbulas cuando están cerradas.

Al observar el rendimiento de los micrómetros, volví a realizar una serie de mediciones con cada uno. La hoja de papel ha sido reemplazada por un cabello arrancado de mi propia cabeza, en homenaje a esa lección en la escuela primaria de ingeniería cuando te dicen que un micrómetro puede medir un cabello humano.

De inmediato podemos ver que Mitutoyo y Moore & Wright están bastante de acuerdo entre sí, mientras que Daniu difiere significativamente en algunas lecturas. El juego del hilo y las mordazas no totalmente planas dificultan las lecturas consistentes, ya que la lectura depende de la alineación de las mordazas y del hilo a la distancia en cuestión.

Después de examinar calibradores Vernier y micrómetros tanto decentes como baratos, he establecido que un instrumento de calidad decente supera a uno muy barato. Mis calibradores de plástico están bien para las mediciones milimétricas rápidas para las que los uso, pero tal vez no para trabajos de mayor precisión. Como era de esperar, un micrómetro de £ 8 no ofrece lecturas consistentes con la resolución declarada, pero sería adecuado con una precisión menor de un dígito. La verdadera historia está en lo útiles que pueden ser los instrumentos de calidad incluso en la era de la metrología digital, y en que el precio inicial de uno decente quizás no sea tan alto como podría pensarse.

También hay otro punto que es un poco frívolo pero con el que sospecho que más de unos pocos lectores se identificarán, y es la sensación de un instrumento de calidad. Hay algunas herramientas que es un placer poseer, aquellas que permanecen contigo de por vida si las cuidas y que se transmiten a tus hijos y, eventualmente, como reliquias familiares para los suyos. Con gran pesar devuelvo mis micrómetros prestados a sus dueños, y es probable que pronto haga espacio para uno propio en mi vida. Si comprende esto y aún no posee un pie de rey o un micrómetro, entonces algo me dice que usted también podría pedir uno u otro muy pronto.