Micrómetros

Micrómetros Introducción

Uno de los instrumentos que se utiliza con mayor frecuencia en la industria metalmecánica es el micrómetro. El concepto de medir un objeto utilizando una rosca de tornillo se remonta a la era de james watt, cuyo micrómetro, inventado en 1772, dada las lecturas de 1/100 de pulg en la primera caratula y 1/256 de pulg en la segunda (fig.9.1). Durante el siglo pasado se logro el siglo pasado se logro que el micrómetro diera lecturas de .001pulg y se completo diseño básico. El principio del micrómetro incorporado en estos modelos iniciales esta a un intacto, y es utilizado en varios tipos de micrómetros modernos. Avances de la tecnología de manufactura mejoraron el diseño y la aplicación del micrómetro, así como el mecanismo de lectura. Desde cerca de 1950 los husillos de los micrómetros se rectifican después de endurecerlos, reemplazando así los iniciales métodos de torneados. Al mismo tiempo, empezó a utilizarse el carburo para topes de medición. Con el rápido desarrollo en circuitos integrados y pantallas de cristal líquido en los 70años entraron al mercado en los micrómetros digitales y electrónicos. Actualmente los topes de carbura se están sustituyendo por los de cerámica, y los micrómetros que utilizan un haz de luz laser ya dificultan establecer una definición genera de lo que es el micrómetro. PRINCIPIO DEL MICROMETRO

El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el movimiento lineal del husillo. El desplazamiento este lo amplifica la rotación del tornillo y el diámetro del tambor. Las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo (fig. 9.2) A. B. C. D. E. F. G. H. I. J.

Tope de medición Arco Freno del husillo Tuerca Arillo de ajuste Cilindro Husillo con tope Tornillo Tambor Trinquete

En la figura 9.3 suponga que el husillo es desplazado una distancia x desde los puntos a hasta los b cuando el tornillo gira un ángulo a. denominado r al radio del tambor, cualquier punto sobre la circunferencia se moverá la distancia dada por r . A [radio x ángulo (en radianes ) giro ]. Cuando el husillo es desplazado una distancia que es igual al paso de los hilos del tornillo, p, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. Estas relaciones pueden expresarse mediantes las siguientes formulas.          

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Por lo tanto 

 

Donde: X= del husillo (mm) P= paso de hilos del tornillo (mm) a= ángulo de giro del tornillo (radianes) r= radio del tambor (mm) Los micrómetros estándar tiene un tornillo con paso de 0.5 mm y su tambor esta graduada en 50 divisiones alrededor de la circunferencia. Sustituyendo p=0.5 y a/2  =1/50 en la formula (1) obtenemos el valor de graduación del tambor como sigue: Legibilidad = 0.5 X

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Los micrómetros de pulgadas tiene un tornillo de 40 hilos por pulgada y paso de .25 pulg (fig. 9.4) Es imperativo que antes de utilizar un micrómetro se verifique que este indique cero cuando esté cerrado adecuadamente. A continuación se proporciona un ejemplo de cómo ajustar el cero utilizando un micrómetro de exteriores con rango de 0 a 25 mm. 1. Limpie las caras de medición del husillo y del tope fijo con un pedazo de gamuza o tela limpia, libre de hilachas.

2. Aplique una fuerza de medición entre las caras de medición del husillo y del tope fijo dando vuelta al trinquete, y asegúrese de que la línea cero del tambor coincida con la línea de referencia en el punto cero. Si las líneas no coinciden, entonces ajuste el cero de la siguiente manera: A. Cuando el error está entre +/-0.01mm (fig.9.5). 1. Fije el husillo 2. Coloque la llave de ajuste en el agujero localizado detrás del cilindro y gire este de acuerdo con la desviación observada has que la línea de referencia del cilindro coincida con la línea cero del tambor. B. Cuando el error es mayor que +/-0.01mm (fig.9.6). 1. Fije el husillo. 2. Afloje el trinquete con la llave de ajuste. 3. Jale el tambor hacia el trinquete para inducir una pequeña tención entre tambor y husillo (que los espera). 4. Haga coincidir la línea cero del tambor con la línea de referencia del cilindro. 5. Aprieta completamente el trinquete con la llave de ajuste. 6. Una desviación más pequeña puede corregirse mediante el procedimiento descrito en el inciso A. Lectura del micrómetro

Para el micrómetro estándar en milímetro nos referimos alas figuras 9.7 y9.8. Para lecturas en micrómetros (µm) 1. Tome la lectura hasta la centésima de milímetro en la misma forma que en el ejemplo anterior. Cuando la línea central del cilindro queda entre las dos líneas del temblor, la cantidad desconocida se lee utilizando la escala del vernier marcada sobre el cilindro. 2. El vernier sobre el cilindro proporciona lecturas con incrementos de 0.001mm (1µm). 3. Para leer el vernier, encuentre cual línea sobre la escala de este coincide coincide con la línea sobre el tambor y tome la lectura del numero indicando ala izquierda de la escala vernier, nunca tome el numero del tambor. a) Lectura sobre el cilindro 4.0 b) Línea entre el 4 y el borde del tambor 0.5 c) Línea del tambor que ha pasado la línea del cilindro 0.49 d) Línea de vernier coincidiendo con un a del tambor 0.004 Para el micrómetro en pulgadas nos referimos alas figuras 9.9 y 9.10.

Para la lectura en milésima de pulgadas primero tome la lectura del cilindro (observa que cada graduación corresponde a 0.25 de pulg) y luego la del tambor, sume las dos para obtener la lectura total. Para el ejemplo mostrando en la figura 9.9. 1. Note que el tambor se ha detenido en un punto mas alla del 2 sobre el cilindro y que indica .200 de pulg. 2. Note que la línea adicional es visible entre la graduación con el 2 y el borde del tambor y que indica .025 de pulg. 3. La línea numerada 1 sobre el tambor coincide con la línea central del husillo, lo que significa .001 de pulg adicional. Así: a) Lectura sobre el cilindro .200 b) Línea entre el 2 y el borde del tambor .025 c) Línea del tambor coincidiendo a la línea central del cilindro .001 .0002 Lectura total .2262 pulg

Aun cuando no se cuente con la escala vernier sobre el cilindro, conviene estimar la lectura del tercer digito decima, en el caso de milímetros, o el cuarto digito decimal, en el caso de pulgadas, imaginando la distancia entre dos línea es consecutivas del tambor divida en diez partes (véase fig. 9.11). Partes del micrómetro estándar de exterior 

El micrómetro estándar de exteriores consiste de arco, husillos, topes, cilindros exterior e interior, tambor, trinquete y freno. Enseguida se describe estas partes del micrómetro. Arco

Una gran de variedad de diseños, tamaños y materiales están disponibles para los arcos de un micrómetro estándar de exteriores. Los materiales para los arcos incluyen hierro fundido, hierro forjado, fundición de aleación ligera, acero, etc. Los arcos generalmente están construidos de metal solido, pero los micrómetros grandes pueden tener arcos tubulares. Algunos micrómetros estándar de exterior tiene una cubierta de aislante térmico para protegerlo del calor generado por las manos del operador. Desde un punto de vista funcional, los arcos de los micrómetros deben satisfacer los siguientes requerimientos: Estabilidad a largo plazo 

 

Alta rigidez Livianos (especialmente para micrómetros de gran tamaño)

Sin un micrómetro es demasiado pesado, la exactitud de la medición resultara afectada; los datos de la medición pueden diferir en varias posiciones de medición y también puede influir el peso del micrómetro mismo. Topes de medición

El diámetro de los topes de medición es típicamente 6.35 mm en micrómetro de hasta 300mm de tamaño, y de 8mm en los mayores. El carburo es el de mayor frecuencia se utiliza para fabricar los topes de medición, mientras que el acero de herramientas endurecido es utilizado en los topes de medición sin superficies planas. Ajuste de las partes roscadas

El ajuste de las partes roscadas en un micrómetro de los factores mas importantes para determinar la exactitud de la medición. Los requerimientos básicos para el ajuste adecuado son los siguientes:   

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Exactitud y uniformidad en el paso de la rosca Concentridad entre las partes roscadas y las no roscadas Juego apropiado en roscas en las direcciones radial y axial para a asegurar un movimiento suave. Resistencia al desgaste

Con el objeto de asegurar un ajuste apropiado de las roscas sobre el recorrido total, el diámetro de paso de la rosca interna debe ser ajustable. También la condición de ajuste no deberá perderse aunque las roscas están desgastadas después de un largo periodo de uso. Sujeción del tambor 

Existen también diversos métodos para sujetar el tambor. El más común es fijarlo al husillo utilizando un asiento cónico y mediante el tornillo de fijación del trinquete.

El cilindro se ajusta sobre el cilindro interior y puede girarse para ajustar el punto cero mediante un agujero y una llave de nariz.

Dispositivo de fuerza constante

Con el objeto de minimizar la variación de las lecturas, la medición debe realizarse con la misma fuerza que fue tan utilizada para fijar desde el punto cero. Para facilitar esto, un dispositivo de fuerza constante denominado trinquete se utiliza en muchos micrómetros. Cuando la fuerza de medición excede ese límite, los trinquetes dentro de la perilla giran y se deslizan inútilmente emitiendo un sonido. Girar la perilla en sentido anti horario impide que a ya deslizamiento entre los trinquetes, ya que los dientes de los sobre los flacos agudos (véase fig. 9.14). Otro tipo de dispositivo de fuerza constante es el den fricción, el cual un resorte de tención (fig. 9.15)

La tabla muestra las fuerzas necesarias para ambos mecanismos; que dependen también del rango de medición. rango 0-100mm 100-300mm 300-1000mm

trinquete 400-600 g 500-700 g 700-1000g

fricción 800-1000 g 800-1000 g

Cuando la pieza esta fija, por ejemplo montada con mordaza en un torno, el micrómetro puede sujetarse por el arco con una mano y girar con la otra el trinquete hasta que este suene y después tomar la lectura. Freno

El freno inmoviliza el husillo contra el cilindro interior, y es utilizado para ajustar el punto cero, como se describió antes, o cuando la lectura no puede tomarse con la pieza mantenida entre los topes de medición. Los frenos pueden clasificarse en dos tipos: el tipo palanca y el tipo anillo. En el primero el husillo es inmovilizado directamente mediante un tornillo o indirectamente por medio de una leve. En el segundo tipo de husillo se inmoviliza mediante un anillo roscado.