Comparatore a leva e a stelo: come si usano nelle verifiche geometriche
In breve
Il comparatore a stelo ha corsa lunga, da 10 mm in su, e va montato perpendicolare alla superficie: è quello delle misure di altezza, parallelismo e planarità sul piano di riscontro. Quello a leva ha corsa cortissima, da 0,2 a 1 mm, ma entra ovunque: si usa per centrare un pezzo al tornio, allineare una morsa e controllare l’oscillazione.
L’errore più comune è l’angolo. Il tastatore a leva va tenuto parallelo alla superficie: se lavora inclinato legge più del reale, e la lettura va moltiplicata per il coseno dell’angolo. A 30° si legge il 15% in più, a 60° il doppio.
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Un albero che non gira dritto, una morsa non parallela alla tavola, una faccia che non è piana: sono errori di pochi centesimi, invisibili a occhio e al calibro. Per vederli serve il comparatore, che non misura una dimensione ma uno scostamento, cioè quanto la superficie si sposta rispetto al punto in cui l’hai azzerato.
Cosa si sta controllando, parallelismo, planarità o oscillazione, lo dicono le tolleranze geometriche ISO 1101; come si legge la scala è spiegato nella guida al comparatore centesimale.
Video: come si monta e si usa un comparatore.
Le due famiglie: a stelo e a leva
Sembrano due versioni dello stesso strumento, ma funzionano in modo diverso e servono a cose diverse.
Comparatore a stelo
L’asta scorre in una guida e, con cremagliera e ingranaggi, fa girare la lancetta. La corsa è lunga: 10 mm nei modelli più comuni, di più in quelli dedicati. Va montato con l’asta perpendicolare alla superficie ed è lo strumento delle misure di altezza, dei controlli di parallelismo sul piano di riscontro e delle deformazioni.
Su un pezzo che gira, l’asta segue la superficie solo se ha il tempo di farlo: per controllare un’oscillazione il pezzo si gira lentamente, a mano.
Comparatore a leva
Qui il movimento arriva alla lancetta da un tastatore che oscilla su un fulcro. La corsa è cortissima, da 0,2 a 1 mm a seconda della divisione, ma la testina piccola entra quasi ovunque: in un foro, contro la ganascia di una morsa, sul diametro di un pezzo nel mandrino. È lo strumento dei centraggi e del controllo dell’oscillazione. Il suo punto debole è l’errore del coseno.
L’errore del coseno
Il comparatore misura lo spostamento nella direzione in cui lavora. Quello a stelo va quindi montato con l’asta a 90° rispetto alla superficie; quello a leva con il tastatore parallelo alla superficie, così che la punta si muova perpendicolare a essa.
Se il tastatore è inclinato di un angolo θ, la lettura è più alta del reale e va corretta così[1]:
misura reale = lettura × cos θ
| Angolo θ | cos θ | Se leggi 0,10 mm, in realtà sono |
|---|---|---|
| 10° | 0,985 | 0,098 mm |
| 20° | 0,940 | 0,094 mm |
| 30° | 0,866 | 0,087 mm |
| 45° | 0,707 | 0,071 mm |
| 60° | 0,500 | 0,050 mm |
Fino a 10° l’errore resta sotto il 2% e in officina si trascura. A 30° la lettura è già più alta del 15% circa, a 60° è il doppio del reale. In un foro profondo o contro uno spallamento non sempre si riesce a tenere il tastatore parallelo: in quei casi si stima l’angolo e si corregge la lettura. L’errore va sempre nella stessa direzione e fa sembrare il difetto più grande di quello che è.
Isteresi e supporto: perché la lancetta non torna a zero
Azzeri, premi sul pezzo, rilasci, e la lancetta si ferma qualche micron più in là. Le cause possibili sono due: lo strumento o il supporto.
Isteresi dello strumento
Ingranaggi, perni e molle hanno sempre un minimo di gioco e di attrito, quindi la lettura cambia leggermente a seconda che la punta salga o scenda. Per controllarla, azzera, solleva la punta e lasciala tornare lentamente, poi ripeti lasciandola scattare. Su un buon centesimale la differenza resta di pochi micron; se lo zero si sposta in modo evidente, lo strumento va pulito o revisionato.
Rigidità del supporto
Spesso la colpa non è del comparatore ma di chi lo tiene. Un braccio lungo e sottile flette sotto la spinta della molla e sotto il proprio peso, e quella flessione finisce nella lettura. Quindi braccio più corto e robusto possibile, snodi ben serrati e base magnetica appoggiata su una superficie pulita e piana: se la base dondola, dondola anche la misura.
Tre verifiche comuni
1. Centrare un pezzo sul tornio
Con il mandrino a quattro griffe indipendenti si porta il pezzo a girare entro la tolleranza che serve, spesso un paio di centesimi.
- Serra il pezzo e appoggia il comparatore, meglio a leva, sul diametro esterno.
- Gira il mandrino a mano e trova il punto più alto, dove la lancetta inverte il senso.
- Allenta la griffa opposta e stringi quella sul punto alto, fino a recuperare metà della differenza letta: l’oscillazione è il doppio dello spostamento del centro.
- Ripeti con le altre due griffe e continua finché l’oscillazione totale rientra nella tolleranza.
2. Allineare la morsa sulla fresatrice
- Fissa il comparatore a leva al mandrino e mettilo a contatto con la ganascia fissa, a un’estremità. Azzera.
- Sposta la tavola in X fino all’altra estremità della ganascia e leggi.
- Con i bulloni appena allentati, batti la morsa con un mazzuolo di plastica finché la lettura resta uguale su tutta la corsa.
- Serra i bulloni e ricontrolla: durante il serraggio la morsa può spostarsi.
3. Controllare parallelismo e planarità
- Appoggia il pezzo su un piano di riscontro.
- Monta il comparatore su un truschino o su un supporto che scorre sul piano.
- Azzera su un punto della faccia superiore ed esplorala tutta.
La differenza tra lettura massima e minima è il parallelismo rispetto alla faccia appoggiata, non la planarità. Per la planarità il pezzo va messo su tre supporti regolabili e livellato prima di esplorare la superficie.
Analogico o digitale
L’analogico mostra la tendenza: mentre giri il pezzo vedi la lancetta oscillare e capisci subito dove sta il punto alto e di quanto. Va letto stando di fronte alla scala, per evitare l’errore di parallasse.
Il digitale dà il numero, spesso al millesimo. Molti modelli hanno le funzioni di massimo e minimo, comode per trovare il punto di inversione, e l’uscita dati per i report. Sulle variazioni veloci, però, le cifre cambiano troppo in fretta per essere lette.
In breve: analogico per centraggi e controlli di oscillazione, digitale per le misure da registrare o quando serve il millesimo.
Manutenzione: l’asta non si lubrifica
Quando l’asta scorre male viene la tentazione di spruzzarci sopra un lubrificante. È proprio quello da evitare: l’olio trattiene la polvere e alla lunga l’asta si blocca. Si pulisce con un panno e alcol isopropilico; se non basta, il comparatore va revisionato.
Gli strumenti di questa guida
- Comparatore a leva: per centraggi, morse e oscillazione
- Comparatore centesimale a stelo: per altezze e parallelismo sul piano
- Base magnetica snodata: meglio un braccio corto e rigido
- Truschino porta comparatore: per scorrere sul piano di riscontro
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Domande frequenti
Posso usare il comparatore a leva per misurare una profondità?
Meglio di no. La corsa è troppo corta e l’arco descritto dalla punta falsa la misura lineare se lo spostamento è ampio. Usa un calibro di profondità o un comparatore a stelo con base piatta.
Perché la lancetta non torna a zero quando faccio un giro completo?
Di solito è il supporto: una base magnetica o uno snodo non serrati bene, oppure il pezzo che si è mosso. Se il problema resta con supporto e pezzo fermi, controlla l’isteresi del comparatore.
Qual è la differenza tra divisione e risoluzione?
Nei comparatori analogici, la divisione è la distanza tra due tacche (es. 0,01 mm). La risoluzione è la più piccola differenza che riesci a stimare (es. metà tacca, 0,005 mm). Nei digitali conta la risoluzione, cioè l’ultima cifra del display.
In pratica
Il comparatore è affidabile solo se è piazzato bene: base rigida, precarico leggero, stelo perpendicolare alla superficie o, per quello a leva, tastatore il più possibile parallelo. Se la leva lavora inclinata, la lettura va corretta con il coseno dell’angolo: a 30° la lettura va moltiplicata per 0,87, cioè ridotta di circa il 13%.
Le basi di lettura sono nella guida al comparatore centesimale; gli altri strumenti nella guida agli strumenti di misura.
Fonti
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