J'ai eu besoin d'un module de contrôle de température récemment, alors je suis allé chez Banggood pour en commander un. Au fur et à mesure, je me suis retrouvé à naviguer, une chose en entraînant une autre, et j'ai acheté une jauge à vis micrométrique. Bien que les micromètres soient des appareils assez chers, reflétant leur ingénierie et leur construction de haute précision, ce micromètre ne m'a coûté que 8 £, soit un peu moins de 10 $, certainement dans l'esprit de notre longue série de tests d'outils très bon marché à la recherche d'un diamant dans le brut. Mais peut-être plus important encore, c'est aussi le signal pour un examen des mesures dimensionnelles de haute précision. J'ai donc assemblé une collection de micromètres et de pieds à coulisse de qualité variable, et il est temps de plonger et de mesurer de très petites choses.

Certains d'entre vous seront des passionnés de métrologie avec une gamme des meilleurs appareils disponibles, mais je suppose que beaucoup d'entre vous ne le feront pas. L'appareil de mesure de précision omniprésent dans notre communauté semble être le pied à coulisse numérique, une pince coulissante avec un écran LCD, un instrument qui peut être utilisé dans sa forme la plus élémentaire pour une très petite dépense. Pour les besoins de cet article, nous ne regardons pas les appareils numériques mais leurs précurseurs analogiques. Si vous voulez avoir une idée de la métrologie et que vous aimeriez certains de ces outils patrimoniaux que les parents transmettent à leurs enfants, il est temps d'apprendre quelque chose sur le pied à coulisse et le micromètre.

La métrologie traditionnelle à l'ère numérique

La fin commerciale d'un pied à coulisse Vernier. L'échelle de Vernier se trouve sur la partie inférieure de la mâchoire coulissante.
La fin commerciale d'un pied à coulisse Vernier. L'échelle de Vernier se trouve sur la partie inférieure de la mâchoire coulissante.

Un pied à coulisse Vernier est une pince coulissante graduée mesurant généralement plus de 150 mm de long, avec une échelle Vernier qui permet la lecture des fractions de sa graduation. Il aura généralement deux jeux de mâchoires pour les mesures internes et externes, et une sonde extensible pour les mesures de profondeur. Sur le corps de la pince se trouvent les millimètres ou pouces, et sur la mâchoire coulissante se trouve une échelle graduée dans une fraction constante de l'échelle principale. C'est une astuce mathématique qui permet à l'utilisateur de transformer "dix millimètres et un peu" en "10,12 mm", en travaillant le long de l'échelle de Vernier jusqu'à ce qu'une des gradations s'aligne avec une gradation sur l'échelle principale et en lisant la fraction d'un figure millimétrique de l'échelle de Vernier.

J'ai un ami avec une expérience dans une entreprise familiale qui meulait du carbure de tungstène avec une très haute précision, qui se réfère en plaisantant à un pied à coulisse comme "le bâton à deviner" parce que sa précision est de plusieurs facteurs de dix au-dessus de sa zone de travail, mais la capacité de ajouter un chiffre supplémentaire et une fraction de la précision d'un chiffre à une lecture millimétrique en fonction de l'échelle de Vernier en question sur toute la plage relativement longue de l'étrier en fait un instrument très utile.

L'échelle micrométrique sur l'arbre de la jauge.
L'échelle micrométrique sur l'arbre de la jauge.

Un micromètre est une pince en G avec des mâchoires dans sa forme la plus courante d'environ 25 mm et avec un filetage calibré très précisément. Il a une poignée avec une échelle en millimètres ou en pouces sur sa longueur et une échelle fractionnaire sur la poignée qui tourne le fil. Son utilisation consiste à le fermer sur l'élément à mesurer, à lire les millimètres de l'échelle de longueur et les fractions de millimètre de l'échelle de la poignée. Un micromètre typique a une précision d'un centième de millimètre ou d'un millième de pouce, mais il existe des micromètres qui combinent les deux échelles micrométriques avec une échelle Vernier autour de la tige de l'instrument pour donner une fraction supplémentaire de la précision d'un chiffre sur le dessus de ça. Tous les instruments de métrologie de précision doivent être pris en charge pour préserver leur étalonnage, et le micromètre a un cliquet à son extrémité pour assurer un couple constant lorsqu'il est serré. Il doit toujours être serré à l'aide de ce cliquet, pour protéger le fil de l'usure et de la distorsion.

Vernier Caliper Shootout

La sélection d'étriers à tester. Gauche: étrier Vernier en plastique inférieur à 1 £, centre: étrier Vernier Mitutoyo 530-122, droite: étrier numérique bon marché.
La sélection d'étriers à tester. Gauche: étrier Vernier en plastique inférieur à 1 £, centre: étrier Vernier Mitutoyo 530-122, droite: étrier numérique bon marché.

J'ai rassemblé une sélection des deux pour comparaison. Dans le coin de l'étrier se trouvent un étrier numérique très bon marché (environ 5 £ ou 6 $), un autre étrier Vernier analogique en plastique très bon marché et mon étrier Vernier Mitutoyo 530-122. Les deux premiers sont mes outils de mesure rapides de choix, lorsque vous voyez une dimension de produit dans l'une de mes pièces Hackaday, elle aura été mesurée sur l'un d'eux. L'étrier Vernier en plastique est avec moi depuis une vingtaine d'années, pour son prix d'achat de 1 £ (1,50 $ en 2000), il s'agit probablement des meilleures valeurs que j'ai jamais eues dans un outil. Le Mitutoyo est leur modèle d'entrée de gamme, je semble me souvenir qu'il m'a coûté environ 30 £ (environ 37 $), et il sort de sa boîte lorsque j'ai besoin d'une mesure de précision à laquelle je peux vraiment faire confiance.

Les étriers en plastique sont à la fois insignifiants, étant légèrement flexibles et légers, avec des mâchoires qui ne se rencontrent pas tout à fait sur toute leur longueur et qui ont un léger jeu perceptible sur elles. Le numérique revendique une précision de 0,1 mm tandis que le Vernier revendique une précision de 0,05 mm, ce qui, je l'imagine, pourrait être optimiste dans les deux cas en raison de ces mâchoires. Il s'agit de les évaluer en fonction de leur cas d'utilisation et de leur coût, donc tant que je les utilise comme des instruments qui peuvent frapper dans mon tiroir pour prendre des mesures millimétriques rapides plutôt que d'usiner des pièces de réacteurs nucléaires, alors ils sont adéquats pour cela tâche. En revanche, il est immédiatement évident lors de la prise de l'étrier Mitutoyo qu'il s'agit d'un instrument de bien meilleure qualité, étant usiné en acier inoxydable, il a un poids beaucoup plus substantiel. L'impression écrasante est celle de la solidité, les mâchoires se rencontrent parfaitement et n'ont pas de jeu perceptible, et l'action de glissement est lisse mais avec une légère résistance constante. Il a une précision de 0,02 mm, ce qui est beaucoup plus crédible que la figure sur les étriers en plastique.

Après avoir examiné les étriers, comment fonctionnent-ils? Il est temps de les mettre à l'épreuve par des mesures comparatives. J’ai pris quelques-uns des articles que j’ai en main, une feuille de papier d’imprimante et un PCB à badge nu. Il est important de noter que toutes les mesures sur cette page sont le résultat d'essais répétés pour assurer une lecture cohérente, avec ces instruments, il est facile de garantir une mauvaise lecture en désalignant les mâchoires sur l'élément à mesurer.

Épaisseur de papierPCB (2 faces cuivre)PCB (pas de cuivre)
Pied à coulisse numérique pas cher0,0 mm1,6 mm1,5 mm
Pied à coulisse en plastique0,1 mm1,55 mm1,40 mm
Mitutoyo0,1 mm1,60 mm1,56 mm

Tout de suite, la résolution inférieure de l'étrier numérique bon marché devient évidente, car elle résout les couches de cuivre sur un PCB pour un énorme 0,1 mm. Il est surprenant que cela ne résout pas la feuille de papier de 0,1 mm en tant que telle, mais cela est probablement une erreur induite par le jeu dans les mâchoires. De même, l'étrier en plastique Vernier donne une lecture significativement différente de celle du Mitutoyo, probablement également en raison de la rencontre irrégulière de ses mâchoires.

Tir au micromètre

La sélection des micromètres sur test. Gauche: Moore & Wright n ° 964, centre: Mitutoyo 103-137, droite: Daniu 8 micromètres.

Pendant ce temps, à part mon micromètre de 8 £, j'ai emprunté quelques instruments de qualité considérablement supérieure, un modèle métrique Mitutoyo 103-137 qui se vend environ 57 £ (70 $) et un modèle impérial vintage des années 1960 Moore & Wright No. 964. Ce dernier n'est plus fabriqué, mais je pense qu'il est équivalent aux modèles M&W actuels coûtant plus de 50 £ (61 $). Ils sont tous les deux des micromètres d'atelier à usage général de 0 – 25 mm / 0 – 1 ", et leur propriétaire a pris soin d'eux afin qu'ils soient en très bon état.

Le micromètre de 8 £ de la marque Daniu est de construction substantielle, avec un cadre forgé peint en émail et une tête de micromètre et un cliquet en aluminium usiné. Cependant, tout ne va pas bien dans son usinage, car je peux voir un ruban de lumière indiquant une planéité imparfaite entre ses mâchoires lorsqu'elles sont fermées, et il y a un jeu perceptible dans son fil. Il a une résolution de 0,01 mm, mais étant donné les mâchoires pas entièrement plates et le jeu dans le fil, je serais enclin à ajouter une barre d'erreur importante à cela.

Vous ne devriez PAS pouvoir voir la lumière entre les mâchoires d'une jauge à vis micrométrique fermée!
Vous devriez NE PAS être capable de voir la lumière entre les mâchoires d'une jauge à vis micrométrique fermée!

En comparaison, le Mitutoyo et le Moore & Wright ont des cadres forgés et des têtes en aluminium usinés très similaires, mais il devient vite évident où l'argent supplémentaire a été dépensé. Il n'y a pas de jeu perceptible dans les deux instruments, et leur action est fluide avec une résistance légèrement supérieure à celle moins chère. Les faces de leurs mâchoires ont été recouvertes d'une finition miroir, et il n'y a pas d'espace visible entre les mâchoires lorsqu'elles sont fermées.

En regardant les performances des micromètres, j'ai encore une fois effectué une série de mesures avec chacun. La feuille de papier a été remplacée par un cheveu arraché à ma propre tête, en hommage à cette leçon d'école primaire d'ingénierie où l'on vous dit qu'un micromètre peut mesurer un cheveu humain.

Cheveux humainsPCB (2 faces cuivre)PCB (pas de cuivre)
Daniu0,02 mm1,59 mm1,54 mm
Mitutoyo0,065 mm*1,62 mm1,55 mm
M&W0,0025 ″* (0,0635 mm)0,064 ″ (1,625 mm)0,061 ″ (1,549 mm)
* La précision supplémentaire de 0,5 vient du fait de juger la lecture à mi-chemin entre deux points.

Tout de suite, nous pouvons voir que le Mitutoyo et Moore & Wright sont assez proches les uns des autres, tandis que le Daniu diffère considérablement sur certaines lectures. Le jeu dans le fil et les mâchoires pas entièrement plates rend difficile une lecture cohérente, car la lecture dépend de l'alignement des mâchoires et du fil à la distance en question.

Obtenir ce que vous avez payé

Après avoir examiné à la fois des étriers et des micromètres Vernier décents et bon marché, j'ai établi qu'un instrument de qualité décente bat un instrument très bon marché. Mes pieds à coulisse en plastique sont parfaits pour les mesures millimétriques rapides pour lesquelles je les utilise, mais peut-être pas pour un travail plus précis. Sans surprise, un micromètre de 8 £ ne fournit pas de lectures cohérentes à sa résolution revendiquée, mais serait suffisant avec une précision inférieure d'un chiffre. La vraie histoire réside dans l'utilité des instruments de qualité, même à l'ère de la métrologie numérique, et que le prix de départ pour un instrument décent n'est peut-être pas aussi élevé que vous ne le pensez.

Il y a aussi un autre point qui est un peu frivole mais avec lequel je soupçonne que plus d'un lecteur s'identifiera, et c'est le ressentir d'un instrument de qualité. Il y a des outils que c'est un plaisir de posséder, ceux qui restent avec vous toute votre vie si vous en prenez soin et qui sont transmis à vos enfants et éventuellement comme héritage familial aux leurs. C'est avec regret que je rends mes micromètres empruntés à leurs propriétaires, et il est probable que je vais faire de la place pour l'un des miens dans ma vie avant trop longtemps. Si vous comprenez cela et que vous ne possédez pas encore un pied à coulisse Vernier ou un micromètre, alors quelque chose me dit que vous pouvez également commander l'un ou l'autre très bientôt.

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