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Capítulo 10 – Micrômetros – Volnei Andersson – junho de 2007 Página � PAGE �1� de � NUMPAGES �19�
10. MICRÔMETROS
10.1 INTRODUÇÃO
	Os paquímetros são instrumentos de medição de comprimentos muito versáteis, com os quais podem ser medidas peças de dimensões até aproximadamente 2000 mm e com leituras de 0,02 mm, ou até 0,01 mm, quando realizadas com auxílio de relógio ou digitais. Os problemas de mecânica de precisão requerem instrumentos de medição que permitam leituras de 0,001 mm e, para esta exigência, não se encontram paquímetros comerciais.
	Para atender tal exigência, o instrumento disponível no mercado é o micrômetro. Este instrumento, além de permitir leituras mais finas, tem a vantagem adicional de obedecer ao princípio de ABBE e assim pode apresentar erros de leitura menores e conseqüentemente é um instrumento de melhor qualidade. Por outro lado, tem custo superior a um paquímetro e a sua faixa de medição geralmente é limitada a uma amplitude de 25 mm, por razões de obter-se a melhor qualidade. Para medir comprimentos da mesma ordem de grandeza dos paquímetros, ou até bem maiores, são usados jogos de micrômetros ou dispositivos específicos que permitem alterar as faixas de medição, sempre com a mesma amplitude.
	Outro aspecto a considerar é que não existem micrômetros quadrimensionais, como ocorre com os paquímetros universais. Os micrômetros comerciais são fabricados em modelos próprios ou específicos, basicamente para atender aos problemas de medições externas, medições internas e medições de profundidade.
 
10.2 DESCRIÇÃO (NOMENCLATURA)
	Os micrômetros são instrumentos de medição com os quais obtêm-se leituras com valores mínimos de 10 (m ou até de 1(m. O seu nome advém justamente da capacidade de possibilitar leituras de tal ordem de grandeza.
	A invenção do micrômetro é creditada ao francês JEAN LOUIS PALMER que, em 07 de setembro de 1848, requereu uma patente de um instrumento que permitia leituras de comprimentos de centésimos de mm, de uma maneira simples. Ao longo dos anos, tal instrumento foi aperfeiçoado e atualmente é conhecido como micrômetro. Na bibliografia escrita em francês, é denominado de Palmer, em homenagem ao seu inventor. 
	Na figura 10.1, representa-se um micrômetro externo simples com a indicação do nome de suas principais partes constituintes. O arco é a parte normalmente segura pelo operador e parcialmente coberta por um material isolante térmico, para diminuir a transmissão do calor das mãos. A haste fixa é montada solidária ao arco, bem como o cilindro, também conhecido como bainha. Em oposição e alinhada com a haste fixa, está a haste móvel que é movida conforme se gire a catraca (ou em seu lugar, quando for o caso, o dispositivo de fricção). No cilindro, está gravada uma escala com valor de divisão de 0,5 mm e com amplitude de 25 mm. O valor de 0,5 mm corresponde à distância entre os traços adjacentes de duas escalas milimétricas defasadas de 0,5 mm, uma acima e a outra abaixo da linha axial de referência. As leituras nessa escala são efetuadas usando como indicador a borda do tambor. O tambor é movido pela catraca e solidário à haste móvel, e a sua escala serve para efetuar as leituras fracionárias. A trava, ao ser acionada, impede (ou livra) o movimento da haste móvel e do tambor. Quando as faces de medição se tocarem, ou quando uma peça for colocada entre elas, o mecanismo da catraca emite um som característico que indica o limite da força de medição aplicada.
Figura 10.1 – Micrômetro externo simples: denominação das suas partes.
10.3 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO E LEITURA
10.3.1 	Micrômetro simples
	Na figura 10.2, mostra-se um micrômetro simples, com cortes parciais, de modo a exibir as partes internas importantes para explicar o seu princípio de funcionamento. Observa-se que o cilindro é solidário ao arco e dentro dele está fixada, por interferência, a bucha interna que tem uma rosca interna de passo p e na extremidade uma rosca externa, onde está montada uma porca de ajuste. A porca de ajuste serve para regular a folga entre a bucha interna e o fuso. O ajuste é possível porque as roscas da porca e da extremidade da bucha são levemente cônicas. Quando a trava do micrômetro estiver livre, é possível mover o fuso e o tambor, acionando a catraca, porque o parafuso desta aperta a extremidade cônica do fuso contra o tambor. Assim, ao girar a catraca de uma volta, o fuso e o tambor deslocam-se em um valor igual ao comprimento do passo p das roscas do fuso e da bucha interna.
	
figura 10.2 – Micrômetro externo simples: partes internas.
Na maioria dos micrômetros, o passo do fuso é de 0,5 mm, mas existem micrômetros especiais com passo de 1 mm. A escala na bainha tem valor de divisão igual ao passo da rosca do fuso. As leituras desta escala são efetuadas usando como referência a borda do tambor. As frações do valor da divisão da escala da bainha são lidas na escala gravada no tambor. Então, supondo que a escala do tambor tenha n divisões, o valor t destas é determinado por 
 (10.1)
As escalas gravadas no tambor dos micrômetros simples, com passo p = 0,5 mm, são divididas em 50 partes e, portanto, têm valor de divisão de 0,01 mm. Nos micrômetros com passo p = 1 mm, o tambor é dividido em 100 partes iguais e o valor de cada divisão também é de 0,01 mm. 
	A leitura de um comprimento medido com um micrômetro simples, cuja divisão da escala do tambor é de 0,01 mm, efetua-se primeiro na bainha, usando como indicador a borda do tambor, e a leitura fracionária adicional é lida na escala do tambor, usando como indicador a linha de referência gravada na bainha. Na figura 10.3, mostra-se um exemplo de leitura. Na bainha lê-se 15,5 mm e no tambor 0,07(3) mm. Portanto, a leitura do comprimento medido é 15,573 mm. A parcela de 0,003 mm foi obtida por interpolação visual e contribui significativamente para a incerteza do resultado pois, caso fossem efetuadas outras leituras do comprimento medido, provavelmente não se repetiria. 
	Para diminuir as incertezas de interpolações na escala do tambor, os micrômetros simples podem ter escalas auxiliares (nônio) gravadas na bainha. O valor A de divisão de escala desses nônios é determinado por 
 (10.2)
 onde t é o valor da divisão da escala do tambor e N o número de divisões do nônio. Na figura 10.4, mostra-se um exemplo de leitura num micrômetro com nônio de 10 divisões (A=0,001 mm).
Figura 10.3 – Leitura na escala de um micrômetro simples: 15,573 mm.
Figura 10.4 – Leitura na escala de um micrômetro com nônio: 15,528 mm.
	Num procedimento de medição, o movimento rotativo do fuso, em contato com a peça, causará desgaste da sua superfície de medição. Para diminuir este efeito, as pontas são construídas de metal duro. Outra solução encontrada pelos fabricantes foi a construção de micrômetros com fusos não rotativos. Esta solução permitiu construir o tambor em duas partes: uma com movimento só de translação e outra de rotação e translação. Na parte rotativa está gravada a escala do tambor e na parte não rotativa está gravado o nônio. Essas duas escalas posicionam-se entre si de modo a estarem numa mesma superfície cilíndrica, ou seja, na mesma altura e portanto com leituras livres do erro de paralaxe. Quando a catraca (ou fricção) for acionada, as partes se movimentam juntas, mas só gira aquela que tem a escala do tambor. 
10.3.2 Micrômetro com relógio
	Os micrômetros com relógios comparadores têm como característica construtiva peculiar o movimento da haste fixa (batente). Esse movimento é transmitido para o relógio comparador, permitindo as leituras diferenciais. Os fabricantes oferecem duas formas construtivas de micrômetros com relógio comparador: relógio embutido no arco (figura10.5) e relógio montado no batente (figura 10.6).
 
Figura 10.5 – Micrômetro com relógio embutido.
Figura 10.6 – Micrômetro com relógio montado no batente.
	Um detalhe construtivo a ser destacado nestes micrômetros é a ausência de catraca ou fricção. O momento de efetuar uma leitura de modo tradicional é obtido quando o ponteiro do relógio indicar zero. Mas a utilização mais importante é no controle dimensional de peças, quando o micrômetro atua como um calibre passa-não-passa. Para isso, coloca-se a medida nominal nas escalas da bainha e do tambor, fixa-se o fuso com a trava e os indicadores do relógio são regulados nas posições dos afastamentos correspondentes à tolerância desejada. Para uma medição diferencial, fixa-se a leitura de referência nas escalas da bainha e tambor, recua-se o batente (ou apalpador do relógio) e coloca-se a peça em posição de medição. Após a liberação do batente, ou do apalpador, efetua-se a leitura diferencial no relógio.
	O relógio do micrômetro da figura 10.5 tem faixa de medição limitada, devido ao seu princípio construtivo que se baseia na amplificação por meio de alavancas e engrenagens. Já no micrômetro da figura 10.6, o relógio tem uma faixa de medição bem mais ampla e pode ser substituído, inclusive por transdutores de deslocamento com sinal de saída elétrico, como é o caso dos LVDTs.
10.3.3 Micrômetro digital
	A indicação de leituras digitais em micrômetros foi inicialmente usada na forma de um dispositivo contador mecânico embutido no arco. Mas este tipo de contador praticamente não é mais oferecido pelos fabricantes que preferem substituí-lo pelos contadores baseados em princípios elétrico-eletrônicos. Os princípios elétrico-eletrônicos usados são o indutivo (inductosyn) e o capacitivo. Em comparação aos paquímetros digitais, nota-se que a unidade eletrônica é fixa e o circuito impresso principal move-se com o fuso.
	Na figura 10.7, representa-se um micrômetro digital com contador elétrico-eletrônico que oferece as seguintes características:
mudança de unidade (mm/in) por simples toque de um botão;
botão para retenção de uma leitura;
possibilidade de zerar a escala em qualquer posição;
possibilidade de reter a leitura e retornar ao zero;
botão de pré-ajuste para leitura em qualquer posição;
possibilidade de estabelecer limites de tolerância para o controle dimensional;
conector para saída de dados a serem processados em computador.
Figura 10.7 – Micrômetro digital externo. 
10.4 TIPOS E CARACTERÍSTICAS
10.4.1 Tipos de micrômetros
	No item anterior, foram apresentados quatro tipos de escalas atualmente usadas para indicação de leituras em micrômetros: escalas na bainha e no tambor, escalas na bainha e no tambor e com nônio na bainha, escalas na bainha e no tambor e relógio comparador, e escala digital. Essas escalas podem ser encontradas nas mais variadas formas de micrômetros e adequadas à vasta gama de aplicações na metrologia dimensional.
	Com base nas aplicações, a seguir apresenta-se uma classificação de tipos de micrômetros com alguns comentários elucidativos.
Micrômetros externos comuns. Os micrômetros representados nas figuras 10.1, 10.5, 10.6 e 10.7 são micrômetros externos comuns. Os oferecidos pelos fabricantes apresentam poucas variações, que se diferenciam pela forma do arco (arcos em forma de semicírculos ou em forma de U, arcos de estrutura tubular ou arcos furados para diminuir o peso) ou por terem hastes fixas intercambiáveis que servem para a mudança das faixas de medição num mesmo arco. É possível encontrar micrômetros externos para medir diâmetros até 2000 mm.
Micrômetros externos especiais. Os micrômetros externos especiais se distinguem dos externos comuns principalmente pelo tipo de aplicações a que se destinam. A conseqüente característica física que os distingue entre si é a forma das superfícies de medição, mas a forma do arco também apresenta certas diferenças. A relação seguinte constitui uma amostra representativa da variedade de micrômetros externos especiais oferecidos pelos fabricantes:
micrômetro com leitura em Braile,
micrômetro com hastes finas (diâmetro de 2 mm, 3mm ou 5 mm),
micrômetros com hastes de pontas cônicas,
micrômetro para espessura de tubos,
micrômetro com haste fixa em V,
micrômetro com ponta esférica da haste fixa,
micrômetro com pontas para medir diâmetro primitivo de roscas de parafusos,
micrômetro com ponta de medição em forma de lâmina (fuso não rotativo),
micrômetro para medir a corda W sobre k dentes de engrenagens (pontas de medição tipo disco),
micrômetro com arco profundo para medir espessura de chapas,
micrômetro com arco raso para posições de difícil acesso,
micrômetro para medição de rebarbas de latas,
micrômetro para medir entalhes internos,
micrômetro tipo passa-não-passa (com dois fusos montados num mesmo arco),
micrômetro para medir espessura de papel,
micrômetro para medir diâmetros de arames e de esferas,
micrômetro tipo paquímetro.
Cabeçotes micrométricos. São micrômetros externos comuns com a particularidade de não possuírem arco e conseqüentemente também não possuírem haste fixa (ou batente). Os cabeçotes micrométricos são empregados em outros sistemas especializados de medição como em máquinas operatrizes, escalas de microscópios de projeção, e dispositivos calibradores. Os fabricantes fornecem a maioria deles com escalas gravadas na bainha e no tambor, com leitura mínima de 0,01 mm ou 0,001 mm, tendo fuso rotativo ou não, mas também podem ser encontrados cabeçotes com escala digital.
Micrômetros de bancada. São constituídos essencialmente de cabeçotes micrométricos montados em estruturas de base rígida, que substituem um arco, tendo batente fixo ou móvel. São usados em medições de precisão em que a peça tem de ser levada ao medidor. A peça a medir é colocada sobre uma mesa ajustável na altura e posicionada adequadamente entre as pontas de medição, de modo que permaneça apoiada em três pontos. 
Micrômetros internos. Existem dois tipos de micrômetros internos: os do tipo tubular ou de duas pontas e os de três pontas de contato. Os micrômetros tubulares têm o formato assemelhado aos cabeçotes micrométricos, mas com uma das pontas, a da haste móvel, de forma esférica e, em posição oposta, na extremidade do tambor, a outra ponta, também de forma esférica. Eles não apresentam catraca e, para medir diâmetros internos, são introduzidos integralmente no furo ou rasgo, havendo por isso uma limitação do diâmetro mínimo que pode ser medido (em geral de 50 mm). Diâmetros maiores podem ser medidos montando hastes de extensão no cabeçote mínimo e assim alcançam-se medidas até 12000 mm. Os micrômetros de três pontas têm uma forma que se pode assemelhar aos cabeçotes micrométricos, mas no lugar da ponta da haste móvel estão três braços a 120o situados num plano perpendicular à haste móvel. Quando a catraca for movida, um mecanismo interno de rosca cônica move os apalpadores dos braços até o contato com a superfície cilíndrica interna cujo diâmetro se deseja medir. Eles são usados exclusivamente para medir diâmetros de furos cilíndricos desde 3,5 mm. Em igualdade de condições de medição, os micrômetros de dois pontos de contato proporcionam resultados de medição com menores incertezas.
Micrômetros de profundidade. A figura 10.8 apresenta o esboço de um típico micrômetro de profundidade. Micrômetros com escala digital também são fornecidos pelos fabricantes. Eles podem ser adquiridos com faixas de medição fixas, ou extensíveis mediante jogos de hastes intercambiáveis de profundidades que alcançam comprimentos até 300 mm. 
Figura 10.8 – Micrômetro de profundidade.
10.4.2 Características metrológicas
	As principais características metrológicas apresentadas pelos fabricantes, nas suas publicações de divulgação técnica, são as seguintes: faixa de medição, máxima força de medição, resolução, valor dedivisão de escala, erro máximo de leitura e erros máximos de planeza e de paralelismo das faces de medição. Nas tabelas 10.1 e 10.2, são apresentadas algumas dessas características.
Tabela 10.1 – Características metrológicas de micrômetros externos comuns comerciais, com escalas gravadas na bainha e tambor.
	Faixa de medição
(mm)
	Valor divisão de escala (mm)
	Erro máximo de leitura (*)
(mm)
	0 – 25
	0,01
0,001
	±0,002
±0,002
	25 – 50
	0,01
0,001
	±0,002
±0,002
	50 – 75
	0,01
0,001
	±0,002
±0,002
	75 – 100
	0,01
0,001
	±0,003
±0,003
	100 – 125
	0,01
	±0,003
	125 – 150
	0,01
	±0,003
	150 – 175
	0,01
	±0,003
	175 – 200
	0,01
	±0,003
	200 – 225
	0,01
	±0,004
	225 – 250
	0,01
	±0,004
	250 – 275
	0,01
	±0,004
	275 – 300
	0,01
	±0,004
(*): nos catálogos de alguns fabricantes consta o termo exatidão, por exemplo, na forma (0,002 mm que foi aqui interpretado como erro máximo de leitura.
Tabela 10.2 - Características metrológicas de micrômetros internos tubulares, com escalas gravadas na bainha e tambor (valores de divisão de escala de 0,01 mm e 0,001 mm).
	Faixa de medição 
(mm)
	Erro máximo de leitura(*)
(mm)
	50 – 75
	±0,003
	75 – 100
	±0,004
	100 – 125
	±0,004
	125 – 150
	±0,004
	150 – 175
	±0,005
	175 – 200
	±0,005
	200 - 225
	±0,005
	225 - 250
	±0,006
	250 – 275
	±0,006
	275 – 300
	±0,006
(*): nos catálogos de alguns fabricantes consta o termo exatidão, por exemplo, na forma (0,002 mm que foi aqui interpretado como erro máximo de leitura.
	Micrômetros comuns geralmente têm desvios de planeza inferiores a 0,6 (m e desvios de paralelismo inferiores a 7 (m. Nos micrômetros digitais, é mais apropriado denominar as leituras mínimas de resolução e que normalmente têm valor de 0,001 mm. Os fabricantes costumam divulgar que a força exercida sobre uma peça sob medição, com a catraca acionada, é no máximo de 10N. 
 
10.4.3 Características construtivas
	O elemento mais importante de um micrômetro, o fuso, é produzido de aço liga, com rosca endurecida (da ordem de 63 HRC), temperada, estabilizada e retificada com precisão, sob condições de temperatura controlada, e tendo tolerâncias dimensionais extremamente estreitas.
	As superfícies de medição devem resistir ao desgaste abrasivo e conseqüentemente são construídas de materiais endurecidos como aço temperado, metal duro (carboneto de tungstênio) ou até mesmo de diamante industrial. Os micrômetros com superfícies de medição de metal duro são os mais encontrados. O acabamento das superfícies de medição é espelhado devido ao processo de polimento ou lapidação. Geralmente o diâmetro das hastes de medição é de 8 mm, mas podem ser usados diâmetros menores, principalmente em micrômetros especiais.
	Os arcos dos micrômetros têm formato de U para facilitar a medição de peças cilíndricas e a base do U apresenta maior rigidez flexional para diminuir as deformações causadas pela ação da força de medição. Eles podem ser construídos de ferro maleável ou de aço. Alguns arcos são vazados ou têm nervuras, para diminuir o peso e mantendo elevada rigidez.
	As superfícies do cilindro e do tambor geralmente são cromadas para aumentar a resistência ao desgaste por ataque de agentes químicos como suor, óleos e outros produtos corrosivos. Para evitar a reflexão de luz, ao efetuar as leituras, as superfícies cromadas devem ser opacas e não brilhantes. Existem micrômetros de aço inoxidável com acabamento acetinado que evita reflexos luminosos e, além disso, são resistentes à ferrugem e manchas. Recomenda-se usá-los em ambientes operacionais adversos. 
	O cilindro e o tambor são usinados com tolerâncias dimensionais estreitas e formas cilíndricas tendo desvios de concentricidade pequenos, a fim de resultarem fácil rotação do tambor e leituras com diminutas chances de erros de paralaxe. A constância e a nitidez dos traços das escalas do cilindro e do tambor devem ser obtidas por processos de gravação de elevada precisão, para facilitar as leituras. Alguns fabricantes apresentam a escala do cilindro com traços inclinados para melhorar a visualização das leituras. Assim, é possível distinguir mais facilmente os traços referentes aos milímetros daqueles referentes aos meio-milímetros, pois o tambor não oculta o traço duvidoso. 
10.4.4 Acessórios e dispositivos auxiliares
	Os acessórios de micrômetros são de diversos tipos, ao considerar as possibilidades de aplicação, principalmente dos micrômetros especiais. A seguir são comentados resumidamente os acessórios mais comuns aos micrômetros externos.
Estojo. O mais comum é um recipiente de madeira ou de material plástico. Em geral ele serve para guardar um micrômetro, o padrão de zeragem, a chave de ajuste e as buchas de guia para padrão de zeragem. 
Padrão de zeragem. É uma haste cilíndrica de comprimento igual ao limite mínimo da faixa de medição de micrômetros externos. Para micrômetros internos, usam-se blocos padrão de comprimento, adequadamente montados, ou anéis padrão. Estes são obrigatórios para micrômetros de três pontos de contato.
Chave de ajuste. É uma chave tipo barra plana com extremidades curvas, tendo um pino em cada uma, que se ajustam a superfícies cilíndricas. Ela serve para girar a porca de ajuste e também soltar a catraca no caso de ajuste do zero.
Buchas de guia para padrão de zeragem. São duas peças de formato cilíndrico, com espessura delgada, tendo extremidades guias para facilitar o posicionamento axial dos padrões de zeragem entre as hastes dos micrômetros externos. 
Suporte para micrômetro externo. São dispositivos usados quando as peças a medir forem pequenas e se tornar mais prático fixar o micrômetro. No procedimento de medição, a peça é segura na mão e levada ao micrômetro. O suporte tem um botão de aperto manual que fixa o arco do micrômetro. Com esse dispositivo, converte-se um micrômetro externo em um robusto micrômetro de bancada. 
Pegadores isolantes térmicos. São peças flexíveis portáteis e isolantes térmicas, com as quais recomenda-se segurar o arco de um micrômetro para diminuir a influência do calor das mãos nos resultados de medição.
Acessórios de micrômetros digitais. Normalmente são constituídos de cabo de conexão a uma unidade processadora ou computador, adaptador de hardware, disco com software de adaptação e aplicativo, e uma bateria de 3 V.
10.5 QUALIDADE DOS MICRÔMETROS
10.5.1 Causas de erros
	As causas de erros, nos resultados de medição com micrômetros, ou fontes de incertezas, como preferem alguns autores, são devidas aos fatores a seguir apresentados.
Erros do passo da rosca do fuso. A rosca do fuso é a característica geométrica mais importante para a qualidade de um micrômetro. Os erros do passo influem diretamente nos resultados de medição, pois as frações lidas no tambor correspondem a frações do comprimento do passo.
Qualidade dos traços das escalas. Os traços devem ser suficientemente finos, uniformes, visíveis e gravados com certa profundidade. A deficiência dessas características causa erros de leituras principalmente quando se usam nônios. 
Erro de divisão de escala. Os erros da falta de uniformidade das escalas gravadas na bainha, principalmente, são importantes porque o valor de cada divisão da escala é o mesmo do seu comprimento. Nas escalas digitais, esse erro refere-se ao passo dos condutores impressos indutivos ou capacitivos.
Paralaxe. Como as escalas da bainha e do tambor não estão num mesmo plano, o erro de paralaxe (leituras variam conforme a posição de visão do observador) está presente nos micrômetros com catraca. Nos micrômetros com fricção e que têm nônio, esse erro é reduzido porque a escala do tambor e o nônio estão num mesmo plano.
Força de medição excessiva. A força de medição excessiva força a rosca do fuso e deforma o arco além do permitido, indicando leituraserrôneas.
Variação de temperatura. Esta é uma causa de erro presente na maioria dos instrumentos de medição, tanto por influência de dilatação térmica quanto por variação de propriedades físicas em componentes eletro-eletrônicos. As variações térmicas podem ser avaliadas analiticamente, mas convém diminuir seus efeitos usando isolantes térmicos, montando os micrômetros em suportes e principalmente afastando-os de fontes de calor como os raios solares.
Desvios de planeza e paralelismo das superfícies de medição. A haste móvel em geral gira e, dependendo do comprimento sendo medido, as posições relativas entre as faces de medição podem apresentar contatos diferentes com as superfícies das peças, ocasionando erros de leitura. Em palavras técnicas, significa que a superfície de medição da haste móvel pode apresentar desvios de batida axial.
Erro do zero. Quando as superfícies de medição se tocarem, ou estiver sendo medido o padrão de zeragem, deve ocorrer o alinhamento dos traços indicadores de zero na bainha e no tambor. Se isso não ocorrer, a diferença é o erro do zero que representa um erro sistemático e, portanto, pode ser descontado nas leituras. Este erro também pode ser praticamente anulado, efetuando um cuidadoso ajuste do tambor. Nos micrômetros digitais, o ajuste (zeragem) é obtido simplesmente apertando uma tecla eletrônica. 
Achatamento localizado. Na medição de peças cilíndricas ou esféricas, os contatos teóricos com as superfícies de medição são respectivamente linhas ou pontos. Devido à força de medição, estes contatos são alargados, tornando-se pequenas superfícies com a conseqüente diminuição dos comprimentos medidos devido às deformações provocadas. Essas deformações podem ser avaliadas analiticamente usando as expressões das tensões de contato de Hertz.
Uso inadequado. O uso inadequado geralmente ocorre por ignorância ou falta de habilidade do operador. Os erros mais comuns de ocorrer são: retirar o micrômetro travado da peça sob medição, provocando desgaste excessivo; posicionamento incorreto do micrômetro em relação à peça; acionamento pelo tambor ao invés da catraca; falta de limpeza, ou limpeza inadequada do micrômetro e da peça; desconhecimento do princípio de funcionamento; uso para outras finalidades diferentes de medição.
10.5.2 Especificações de normas técnicas
	As principais normas técnicas que estabelecem especificações de qualidade para os micrômetros são as seguintes:
Normas alemãs. DIN 863 parte 1 (micrômetros externos), DIN 863 parte 2 (micrômetros de profundidade e cabeçotes micrométricos), DIN 863 parte 3 (micrômetros com relógio e especiais), DIN 863 parte 4 (micrômetros internos tubulares e de três pontos de contato).
Normas francesas. NF E11-090 (micrômetros especiais), NF E11-095 (micrômetros externos), NF E11-098 (micrômetros internos), NF E11-099 (micrômetros internos de três pontos de contato).
Normas inglesas. BS 870 (micrômetros externos), BS 959 (micrômetros internos).
Normas internacionais. ISO 3611.
Normas brasileiras. ABNT NBR 6670, de julho de 1981 (Micrômetros externos com leitura em 0,01 mm).
As normas em geral estabelecem características construtivas (geometria, materiais e fabricação), de desempenho e metrológicas. Assim, por exemplo, a ISO 3611 e a NBR 6670 estabelecem o seguinte:
a força exercida pela catraca ou fricção deve estar entre 5 N e 10 N;
a flexão do arco, para uma força de medição de 10N, deve estar limitada aos valores da tabela 10.3;
os desvios de planeza de cada superfície de medição devem estar dentro de 1(m;
o batimento axial da haste móvel, no intervalo de 25 mm, não deve exceder 0,003 mm;
quando sujeitas a uma força de medição de 10 N, os desvios de paralelismo das superfícies de medição devem estar dentro dos valores indicados na tabela 10.3;
o erro de leitura do ajuste do zero deve estar dentro dos limites indicados na tabela 10.3;
o erro de qualquer leitura deve deve ser limitado pelos desvios máximos Fmax da tabela 10.3.
Para avaliar os erros de leitura, define-se o erro de leitura F como sendo a diferença entre o valor lido L e o valor verdadeiro convencional Lp obtido com a montagem de blocos padrão no procedimento de calibração, ou seja,
 (10.3)
Na calibração, resultam onze valores desse erro correspondentes aos onze comprimentos montados com os blocos padrão (nos micrômetros 0-25 mm, são dez valores). Com os erros de leitura F, constrói-se a curva de erros representada na figura 10.9 e dela obtém-se o erro acumulado f, definido pela diferença entre as ordenadas extremas da curva de erros. Nota-se que F pode ser negativo ou positivo e f sempre é positivo. A curva de erros assim construída representa apenas os erros sistemáticos. Num procedimento de calibração, devem ser repetidos ciclos de medição e incluídas as incertezas de determinação de F, bem como a representação delas na curva de erros. 
Tabela 10.3 – Erros admissíveis para micrômetros externos, segundo NBR 6670/1981.
	Faixa de medição
(mm)
	Erro máximo admissível de leitura – Fmax
((m)
	Flexão admissível do arco sob a força de 10N
((m)
	Erro admissível de leitura do ajuste do zero
((m)
	Máximo desvio de paralelismo das faces de medição sob a força de 10N
((m) 
	0 – 25
	±4
	2
	(2
	2
	25 – 50
	±4
	2
	(2
	2
	50 – 75
	±5
	3
	(3
	3
	75 – 100
	±5
	3
	(3
	3
	100 – 125
	±6
	4
	(4
	4
	125 – 150
	±6
	5
	(4
	4
	150 – 175
	±7
	6
	(5
	5
	175 – 200
	±7
	6
	(5
	5
	200 – 225
	±8
	7
	(6
	6
	225 – 250
	±8
	8
	(6
	6
	250 – 275
	±9
	8
	(7
	7
	275 – 300
	±9
	9
	(7
	7
	300 – 325
	±10
	10
	(8
	8
	325 – 350
	±10
	10
	(8
	8
	350 – 375
	±11
	11
	(9
	9
	375 – 400
	±11
	12
	(9
	9
	400 – 425
	±12
	12
	(10
	10
	425 – 450
	±12
	13
	(10
	10
	450 – 475
	±13
	14
	(11
	11
	475 – 500
	±13
	15
	(11
	11
Figura 10.9 – Curva de erros de leitura onde: a) F é o erro de leitura; b) fb1 é o primeiro batimento; c) fb2 é o segundo batimento; d) f é o erro acumulado.
Segundo a NBR 6670, os valores limites da tabela 10.3 foram determinados com as seguintes expressões:
Erro máximo de leitura,
 (10.4)
Erro de leitura do ajuste do zero,
 (10.5)
Máximo desvio de paralelismo das superfícies de medição,
 (10.6)
onde Lmin (em mm) é o limite inferior da faixa de medição.
	De acordo com o consta na NBR 6670/1981, conclui-se que o valor máximo admissível de f é fmax=2Fmax.
10.5.3 Verificação de micrômetros
	A principal verificação de micrômetros consiste em averiguar se suas características de desempenho e metrológicas estão conforme as especificações das normas técnicas. Assim, de um modo geral, podem ser verificados: a) se a força de medição está entre 5 N e 10 N, b) a flexão do arco para uma força de 10 N, c) o erro do ajuste do zero, d) se os desvios de planeza estão dentro de 1 (m, e) os desvios de paralelismo das superfícies de medição, f) o desvio máximo de leitura, g) se o batimento axial da haste móvel não excede 0,003 mm.
Força de medição. A força de medição pode ser determinada usando um transdutor de força com adaptadores próprios para o contato com as superfícies de medição. A NBR 6670 não prevê a determinação da força de medição, importante como parâmetro de regulagem da catraca ou da fricção.
Flexão do arco. A flexão do arco, sob uma força de 10 N, pode ser determinada após separar o arco do micrômetro, para então somente nele aplicar a força e medir o deslocamento provocado. Porém esta não é uma verificação fácil e comum nos micrômetros, cabendo basicamente ao fabricante procedê-la.
Erro do ajuste do zero. Quando o micrômetro tiver faixa de medição de25 mm, mediante o acionamento da catraca ou fricção, pressionam-se as faces de medição e lê-se o zero. Se o valor lido não estiver dentro dos limites especificados (tabela 10.3), trava-se o fuso, solta-se o parafuso da catraca com a chave de ajuste, solta-se o tambor que depois deve ser girado (sem girar o fuso) até conseguir a coincidência dos zeros das escalas. Após, aperta-se o tambor contra a extremidade cônica do fuso, com o aperto do parafuso da catraca, e solta-se a trava. Este procedimento deve ser repetido até conseguir um ajuste satisfatório do zero. No caso de micrômetros digitais, o ajuste é obtido simplesmente apertando um botão eletrônico. Para faixas de medição maiores do que 25 mm, deve-se usar o padrão de zeragem.
Desvios de planeza. O desvio de planeza de cada superfície de medição pode ser determinado usando um plano ótico de interferência apoiado em cada uma delas. Observando as franjas com luz comum, não mais do que quatro franjas da mesma cor devem aparecer sobre cada superfície para aceitar-se desvios dentro de 0,001 mm. O desvio de planeza fp pode ser determinado por 
 (10.7)
onde n é o número de ordem mais alto das franjas (quatro franjas têm números de ordem 0, 1, 2 e 3 respectivamente) e (=0,64 (m é o comprimento de onda da franja vermelha. Observa-se que, com o uso de luz monocromática, as franjas tornam-se bem mais visíveis. Normalmente os fabricantes de planos óticos de interferência fornecem instruções sobre a interpretação do número de ordem das franjas interferométricas.
 
Desvio de paralelismo das superfícies de medição. Para determinar este desvio, são usados quatro planos paralelos óticos de espessuras 12,00 mm, 12,12 mm, 12,25 mm e 12,37 mm, para micrômetros de 0 – 25 mm. Também existem planos com espessuras de 25,00 mm, 25,12 mm, 25,25 mm e 25,37 mm, para micrômetros de 25 – 50 mm. As diferenças entre as espessuras são de aproximadamente um quarto do passo de 0,5 mm. Cada paralelo ótico deve ser colocado entre as superfícies de medição com a pressão da catraca ou da fricção do micrômetro. A soma do número de franjas observadas nos quatro planos não deve ser superior a oito. Para micrômetros com faixas de medição maiores, dois paralelos óticos devem ser colocados nos extremos de combinações de blocos padrão. 
Erro máximo de leitura e batida axial da haste móvel. O erro máximo de leitura é o maior valor de F=L-Lp, em módulo, que se determina construindo a curva dos erros (ver figura 10.9), onde L é a leitura obtida ao medir o comprimento Lp de uma determinada combinação de blocos padrão. Para micrômetros com passo de rosca de 0,5 mm, os comprimentos das combinações de blocos padrão a medir são os seguintes: Lmin, Lmin+2,5, Lmin+5,1, Lmin+7,7, Lmin+10,3, Lmin+12,9, Lmin+15,0, Lmin+17,6, Lmin+20,2, Lmin+22,8, Lmin+25,0 mm. Nota-se que, ao usar a combinação de Lmin+2,5 mm, a linha de referência da bainha coincidirá com o zero do tambor depois de cinco voltas deste. Para a combinação Lmin+5,1 mm, a coincidência será em 0,10 mm, depois de mais cinco voltas completas do tambor. Até 15,0 mm, as coincidências serão de 0,20 mm, 0,30 mm, 0,40 mm e 0,50 mm, respectivamente para Lmin+7,7, Lmin+10,3, Lmin+12,9 e Lmin+15,0 mm. Assim, têm-se cinco variações de leituras que correspondem a uma volta do tambor ou ao avanço de um passo do fuso micrométrico. O desvio máximo de leituras para estas combinações de blocos padrão até Lmin+15,0 mm corresponde à batida axial da haste móvel (fb1, na figura 10.9). Para os valores de Lmin+15,0 mm até Lmin+25,0 mm é possível obter outro valor de batida axial (fb2, na figura 10.9). O erro máximo de leitura deve ser menor do que o correspondente valor admissivel Fmax obtido na tabela 10.3.
10.5.4 cuidados e recomendações de uso
	Para a operação e manuseio dos micrômetros, geralmente os fabricantes recomendam algumas instruções úteis que, se forem seguidas, prolongam a vida do instrumento, mantendo a qualidade necessária. A seguir apresentam-se alguns exemplos de recomendações. 
Limpar cuidadosamente a peça a ser medida e principalmente as faces de medição do micrômetro. Partículas abrasivas contribuem para o desgaste das faces de medição.
Antes de iniciar o procedimento de medição, convém deixar o micrômetro e a peça a ser medida no mesmo ambiente, durante o tempo necessário, para ocorrer a estabilização e a homogeneização da temperatura em ambos. Se a peça tiver coeficiente de dilatação térmica diferente do material do micrômetro e se a temperatura ambiente for diferente da temperatura de referência de calibração do micrômetro, proceder a correção do efeito térmico. 
Antes de efetuar as leituras, verificar o zero do micrômetro e se necessário proceder o devido ajuste. Entretanto, se for desejado, pode-se adotar uma correção C=-E0 para todas as leituras, onde E0 é o erro do zero obtido na verificação. 
Ao efetuar as leituras, o movimento do fuso deve ser executado lentamente, sem impulsão, sempre por intermédio da catraca e, quando iniciar o contato das superfícies de medição, girar a catraca duas a três voltas enquanto se escuta o seu ruído característico. Obter a leitura preferencialmente sem retirar o micrômetro da peça.
Evitar as influências de variações térmicas localizadas como o calor das mãos e incidência de luz solar. Para isso deve-se segurar o micrômetro pelo arco, com um isolante térmico, e do mesmo modo a peça. O melhor é fixar o micrômetro num suporte apropriado e segurar a peça com isolante térmico.
Durante a medição, não se deve empurrar o micrômetro sobre as superfícies da peça. Também não se deve abri-lo para uma certa medida, acionar a trava e forçá-lo sobre a peça como se fosse um calibre de boca. Assim tem-se um desgaste prematuro das faces de medição. Além disso, a excessiva força de medição causada leva a um resultado falso.
Evitar esforços excessivos sobre o micrômetro que podem ser provenientes de quedas, choques ou uso indevido como girá-lo violentamente segurando o tambor.
Periodicamente deve-se limpar o micrômetro, para eliminar a poeira e eventuais manchas ou ferrugens, e lubrificar o fuso de medição com óleo fino.
Após o uso normal, deve-se limpar o micrômetro retirando sujeiras e marcas deixadas pelas mãos do operador (especialmente o suor).
Ao guardar os micrômetros por longos períodos, deve-se efetuar uma limpeza mais rigorosa e aplicar algum produto de proteção contra a ferrugem. No fuso é recomendável aplicar óleo fino e, nas superfícies externas, tem sido usado com mais sucesso vaselina sólida.
Um micrômetro deve ser guardado em seu estojo próprio, fora da incidência da luz solar, em lugar seco, destravado e com as faces de medição ligeiramente afastadas de 0,1 mm a 1 mm.
Finalmente, não se deve utilizar o micrômetro senão para aquelas medições em que seja imprescindível a grande exatidão que ele proporciona. 
 
10.7 EXERCÍCIOS PROPOSTOS
O diâmetro de um eixo foi medido com dois micrômetros. O procedimento de medição requeria que se fizessem quatro medições com cada instrumento. As especificações disponíveis de cada um são as seguintes:
Micrômetro comum, faixa de medição de 25 mm a 50 mm, tambor com 50 divisões e passo do fuso micrométrico de 1 mm.
Micrômetro digital, faixa de medição de 25 mm a 50 mm, resolução de 0,01mm.
Pede-se:
Faça um desenho de parte da escala principal do micrômetro comum e de parte da escala do tambor, mostrando uma leitura de 38,84 mm. 
Determine a incerteza padrão tipo B de cada um dos instrumentos de medição. 
Se a média e desvio padrão das 4 leituras efetuadas forem, respectivamente, i) 38,84 mm e 0,04 mm, para o micrômetro comum e ii) 38,85 mm e 0,02 mm, para o micrômetro digital, determine os resultados completos de medição, obtidos com cada instrumento, para uma confiabilidade de 68,3%.
Supõe-se que estejam sendo fabricados vários eixos com uma máquina que retira material metálico por corte (máquinaferramenta). Então, se for usado também o micrômetro digital da questão 1, explique como se faz a verificação e o controle dimensional das peças sendo usinadas.
Supõe-se que um laboratório de metrologia tenha um conjunto de blocos padrão suficiente para a calibração de um micrômetro comum. Pede-se:
Se o micrômetro tiver uma faixa de medição de 25 mm a 50 mm, tambor com 50 divisões e passo do fuso micrométrico de 0,5 mm, faça um desenho detalhado dele, denominando as partes constituintes;
Explique um procedimento de calibração do micrômetro com os blocos padrão. 
Explicar como se obtém a curva de erros de um micrômetro, incluindo as incertezas dos erros de leitura.
Supondo que as leituras de um micrômetro externo simples tenham sido efetuadas com uma resolução de 2 μm, represente parte das escalas da bainha e do tambor, indicando um valor de 35,758 mm.
Indique a mesma leitura da questão 4, supondo que o micrômetro tenha um nônio de 5 divisões.
10.8 BIBLIOGRAFIA
ABNT NBR 6670/1981: Micrômetros externos com leituras 0,01 mm.
ANDERSSON, V. Micrômetros. Apostila de Controle Dimensional, DMC/FURG, 1980.
CATÁLOGO B29 STARRET (em português). Primeira edição, nov. 1996.
CATÁLOGO GERAL PANAMBRA. Controle de Qualidade – Metrologia, 1967.
CATÁLOGO GERAL RENÉ GRAF. Metrologia, 1978.
CATÁLOGO GERAL TESA Brown & Sharpe S A (em inglês). Printed in Switzerland, 105-012-9610.
CATÁLOGO PG-41/2 MITUTOYO (em português). Edição de abril de 1998.
GORODETSKY, Yu. G. Measuring Instruments: design and use. Mir Publishers, Moscow, English translation, 1978.
GONZÁLES, V. B., NAKASHIMA, P. e NISHIMURA, R. Y. Instrumentos para Metrologia Dimensional: utilização, manutenção e cuidados. Publicação do Departamento de Propaganda da Mitutoyo Sul Americana Ltda, revisão e atualização da edição de 1990.
LIRANI, J. Introdução à Metrologia Industrial. Fascículo I, Departamento de Engenharia Mecânica, USP/São Carlos, 1982.
MITUTOYO. Optical Parallel series 157. Manual no. 6006.
SCHNEIDER, C. A. et alli. Instrumentação para Controle Dimensional. Publicação CL-087, Laboratório de Metrologia e Automação, Departamento de Engenharia Mecânica, UFSC, 1987.
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