مقدمة
لقد استعمل الإنسان القياسات منذ فجر التاريخ كوسيلة عملية للتعرف على الظواهر الطبيعية المحيطة به و لتحديد أشياء يستعملها خلال حياته اليومية. فقد اخترع الإنسان أجهزة قياس الأطوال و الكيل منذ الحضارات الإنسانية الأولى لتنظيم أسلوب حياته الاجتماعية و الاقتصادية. فقد استعملت قياسات الأبعاد من طرف المصريين الفراعنة بالدقة التي سمحت ببناء الأهرامات كما استعملت مكاييل دقيقة في المعاملات التجارية بين مختلف الأمم في ذلك الزمان. و قد أخذ القياس دورا مهما جدا في جميع مجالات الحياة البشرية القديمة و الحديثة. إن التطور الصناعي و التكنولوجي و الاقتصادي الذي نعيشه في العصر الحديث هو نتاج الاستعمال الصحيح لمبادئ القياسات و ديمومته مرتبطة بدقة عملية القياس و خلوها من الأخطاء.

إنه لمن السهل أن يلاحظ أحدنا أن حياته اليومية مملوءة بأنواع عدة من القياسات بل أصبحت حياتنا (الاجتماعية, الاقتصادية و السياسية) مرتبطة بأجهزة قياس مختلفة. فعلى سبيل المثال لا الحصر :

<LI dir=rtl>الساعة التي نضعها على أيدينا لمعرفة و تنظيم وقتنا جهاز قياس مهم. أليس كذلك ؟
<LI dir=rtl>قيادتك للسيارة بأمان مرتبطة بعدة أجهزة قياس (عداد سرعة السيارة - مؤشر درجة الحرارة - مؤشر خزان الوقود إلخ.)
<LI dir=rtl>قياس درجة الحرارة و سرعة الرياح و اتجاهها عن طريق أجهزة قياس مهم جدا للملاحة الجوية و بالتالي على تنقلاتنا.
<LI dir=rtl>عداد الكهرباء و الماء المجودين عند مدخل البيت هما أجهزة قياس الاستهلاك و على أساسها ندفع الفاتورة إلى الشركات الممونة.
<LI dir=rtl>التبادلات التجارية بين مختلف الدول مبني على الموازيين و المكاييل.
خلال دراستك لمختلف العلوم منذ المدرسة الابتدائية استعملت عدة أجهزة قياس من أبسطها المسطرة لتحديد أطوال المربعات و المستطيلات و المنقلة لحساب الزوايا.
إن القياسات (أو المترولوجيا) هي علم شامل يدخل في جميع العلوم الطبيعية و التكنولوجيا. و لتطبيقاتها تأثير بالغ و مهم على جميع النشاطات البشرية. بحيث أن عدم إجراء القياسات الدقيقة عن قصد أو عن غير قصد يؤدي إلى نتائج سلبية جدا على كل المستويات. لهذا فقد حظي القياس و بالأخص الكيل و الميزان (و هما من بين أهم أجهزة القياس المستعملة في المعاملات التجارية قديما و حديثا) باهتمام المشرع الحكيم و جاء ذكره في القرآن الكريم في عدة آيات نذكر منها:


السورة رقم الآيةالآيةالمطففين1 - 3ويل للمطففين (1) الذين إذا اكتالوا على الناس يستوفون (2) و إذا كالوهم أو وزنوهم يخسرون (3)




هود 84- 85و إلى مدين أخاهم شعيبا ج قال يا قوم اعبدوا الله ما لكم من إله غيره صلى و لا تنقصوا المكيال و الميزان صلى إني أراكم بخير و إني أخاف عليكم عذاب يوم محيط (84) و يقوم أوفوا المكيال و الميزان بالقسط صلى و لا تبخسوا الناس أشياءهم و لا تعثوا في الأرض مفسدين (85)




الإسراء35و أوفوا الكيل إذا كلتم و زنوا بالقسطاس المستقيم ذلك خير و أحسن تأويلا (35)




كما رُوِيَ أَنَّ النَّبِيَّ صَلَّى اللَّهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ قَالَ "الْمِكْيَالُ مِكْيَالُ أَهْلِ الْمَدِينَةِ وَالْمِيزَانُ مِيزَانُ أَهْلِ مَكَّةَ". و هذه دعوة صريحة منه صلى الله عليه و سلم لتوحيد معايير القياس المتداولة في شؤون الناس و عباداتهم. و من هذا المنظور تطور معيار المد و الصاع النبويين الذين لا يزالان في التداول في معظم البلاد الإسلامية لأداء فريضة الزكاة.

و لقد قام الفكر الإنساني بإيجاد تنظيم و تشريع وضعي للقياسات حتى يمكن تنظيم مختلف مجالات الحياة المعاصرة خاصة منها ما يتعلق بالمعاملات التجارية و الصناعية. و منه جاءت المنظمات الدولية و الوطنية للمقاييس و المواصفات. و قد اهتمت هذه الهيئات بدقة القياس و ضبط أجهزته و توحيد الوحدات المستعملة فيه و أساليبه. و قد أدى هذا التنظيم إلى الوصول إلى نتائج مهمة جدا على مستوى الصناعة التي أصبحت قادرة على تصنيع منتجات تتوفر فيها خاصية التبادلية و ذات جودة عالية و حسب المواصفات المطلوبة في الأسواق الدولية و المحلية مما أدى إلى نمو و ازدهار الاقتصاد العالمي.




2 - علميا ما هو القياس (المترولوجيا) ؟ عرف علم القياس (المترولوجيا Metrology ) في القاموس الدولي للقياسات 1993 م :


بأنه " علم إجراء عملية القياس مع تحديد نسبة الخطأ المترتبة على عملية القياس ."

The International Vocabulary of Metrology (VIM- 1993) defines metrology as the Science of measurements associated to the evaluation of its uncertainty.

ا - العناصر الأساسية لعلم القياساتBasic Components of Metrology


من هذا التعريف نلاحظ أن لعلم القياسات ثلاثة عناصر أساسية :

<LI dir=rtl>
عملية القياس Measurement
<LI dir=rtl>
نظام وحدات القياس الدولي International System of Units - SI
مرجعية عملية القياس Traceability
ب - عملية القياس :(Measurement)
تعرف عملية القياس بأنها : عملية مقارنة بين البعد المراد قياسه و وحدة قياس معلومة مجسدة في جهاز قياس.

http://hctmetrology.tripod.com/images/image1_1b.gif

الشكل 1 -قياس طول الشغلة = مقارنة الطول مع مسطرة القياس

تسمح عملية القياس بتحديد قيمة البعد المقاس بقيمة عددية بالنسبة لوحدة قياس معلومة. فمثلا نتيجة قياس أبعاد الشغلة باستخدام مسطرة القياس أعطت النتائج التالية :
الطول : L = 45.5 mm الارتفاع : H = 12.5 mmتتم عملية القياس باستخدام أجهزة و معدات خاصة مهيأة لأغراض القياس (مثل : أجهزة القياس - Measurement Instruments أو محددات القياس - Gages).
http://hctmetrology.tripod.com/images/typesmicrometers.jpg http://hctmetrology.tripod.com/images/met_dim1.jpg

تحتوي نتيجة عملية القياس على ثلاثة معلومات أساسية و هي :

<LI dir=rtl>
القيمة العددية التي من خلالها يحدد وصف للبعد أو الخاصية المقاسة.
<LI dir=rtl>
وحدة قياس مناسبة متفق عليها في إطار نظام وحدات القياس الدولي.
نسبة خطأ معينة, بحيث أن كل عملية قياس إلا و بها نسبة أخطاء معينة تعود لأسباب متعلقة بالجهاز أو مستعمل الجهاز و طريقة و ظروف استعماله.
خلال إجراء عملية القياس في المختبرات و في ورش التشغيل تكمن مهمة المهندس و الفني في تحديد قيم الأبعاد بالنسبة لوحدة القياس الدولية بالدقة اللازمة و اتخاذ جميع التدابير للحيلولة دون وقوع أخطاء قياس بنسب كبيرة. من بين أهم هذه الإجراءات العملية نذكر ما يلي:

<LI dir=rtl>
المحافظة على جهاز القياس في حالة عملية جيدة و عدم تعرضه لأي شيء قد يخربه.
<LI dir=rtl>
المحافظة على بيئة عمل خاصة (درجة حرارة = 20 ْ , درجة رطوبة = 50% و محيط نظيف).
<LI dir=rtl>
اتخاذ جميع الاحتياطات لإجراء قراءة نتيجة القياس الصحيحة (القراءة العمودية على الجهاز الخ..).
<LI dir=rtl>
استعمال وحدة القياس المناسبة.
المعايرة الدورية لجهاز القياس و هذا بمقارنته مع معايير معلومة.
ج - طرق إجراء عملية القياس تجرى عمليةالقياس على طريقتين : إما أن يكون بطريقة مباشرة Direct Measurement أو غير مباشرة Indirect Measurement.

يتم القياس المباشر بمقارنة البعد المراد قياسه مباشرة مع جهاز القياس (الشكل 1).
http://hctmetrology.tripod.com/images/caliperuse3.jpg

أما القياس الغير مباشر فيتم عن طريق وسائل مساعدة مثل الفرجارات لاستشعار البعد المراد قياسه و من ثم مقارنته مع جهاز قياس مثل المسطرة أو القدمة ذات الورنية. (الشكل 2). الفرجارات هي أدوات مساعدة لإجراء عملية القياس للأبعاد بطريقة غير مباشرة بحيث أنها تسمح بنقل قيمة البعد المراد قياسه من الشغلة إلى جهاز القياس. تستعمل هذه الوسائل في الحالات التي يتعذر فيها وصول جهاز القياس الى البعد المقاس.

http://hctmetrology.tripod.com/images/image1_2a.jpg

فرجار خارجي

http://hctmetrology.tripod.com/images/image1_2b.jpg

فرجار داخلي

الشكل 2 - الشكل يوضح استعمال الفرجار لنقل الأبعاد و إجراء القياس الغير مباشر.


3 - وحدات القياس الدولية International System of Units
لقد استعمل الإنسان منذ فجر التاريخ القياسات لتحديد و معرفة العوامل الفيزيائية المتواجدة في محيطه. و لتحديد ذلك كان توجهه إلى استعمال وحدات قياس طبيعية مستقاة من محيطه المعهود. فقد استعمل الذراع و القدم لتحديد الأبعاد و الأطوال كما استعمل وحدة الزمن المتمثلة في الليلة و اليوم لتحديد المسافات البعيدة. كانت هذه المعايير و وحدات القياس كافية في العصور الأولى من التاريخ البشري رغم تنوعها و اختلافها من مكان إلى آخر. و مع التقدم الصناعي الذي واكب الثورة الصناعية مع مطلع القرن الثامن عشر الميلادي أصبحت هذه المعايير و وحدات القياس لا تفي بالغرض. و قد دفعت ظروف الحرب العالمية الثانية إلى تطور صناعي مذهل كان أساسه تبادلية المنتجات الصناعية مما أبرز الحاجة الماسة إلى توحيد نظم القياس على المستوى الدولي. انبثق عن هذا النظام الدولي لوحدات القياس International System of Units - SI المتفق عليه في المؤتمر الدولي للقياسات في سنة 1960 م. يحدد هذا النظام وحدات قياس الكميات الطبيعية التي نتعامل معها في حياتنا الصناعية, الاقتصادية و الاجتماعية.
يحتوي النظام الدولي لوحدات القياس على وحدات أساسية مبينة في الجدول 1 و وحدات مشتقة مبينة في الجدول 2.

الوحدات الاساسية SI Base Units
جدول 1
الكمية المقاسة Measured Quantity
الوحدة
الرمز
الطول أو البعد
Length
المتر
meter
م
m
الكتلة
Mass
الكيلوجرام
Kilogram
كلج
Kg
الزمن
Time
الثانية
Second
ث
s
درجة الحرارة
Temperature
درجة الكلفين
Kelvin

K
التيار الكهربائي
Electrical Current
الأمبير
Ampere

A
كمية المادة
Quantity of matter
ألمول
Mole

mol
شدة الاستضاءة
Luminosity
القنديلة
Candela

Cd
الزاوية المسطحة
Plane angle
الراديان
Radian

rd

لكل وحدة من الوحدات الأساسية معيار دولي معرف بدقة متناهية و محفوظ من طرف المنظمة العالمية للمقاييس (http://www.iso.org/)International Standards Organization ISO (http://www.iso.org/). يستعمل هذا المعيار الدولي لمعايرة المعايير الوطنية الموجودة على مستوى مختلف دول العالم و المحفوظة من طرف الهيئات الوطنية للمقاييس و المواصفات مثل الهيئة العربية السعودية للمقاييس (http://www.saso.org.sa/) Saudi Arabian Standards Organization SASO. (http://www.saso.org.sa/)

الوحدات المستنبطة Derived Units
من الوحدات الأساسية يمكن استنباط وحدات عملية أخرى تسمى بالوحدات المشتقة. تشتق هذه الوحدات عن طريق القوانين الفيزيائية التي تحكم الكمية المدروسة. الجدول 2 يمثل بعض الوحدات المشتقة التي نستعملها بكثرة في واقعنا الصناعي.

الكمية المقاسة Measured Quantity
الوحدة من القانون الفيزيائي
الرمز
المساحة
Surface
الطول x الطول
m2


الحجمVolumeالطول x الطول x الطول



m3


السرعة الخطيةSpeedالطول / الزمن




m/sالذبذبةFrequency1 / الزمن




HzالكثافةDensityالكتلة / الحجم




kg/m3التسارعAccelerationالسرعة / الزمن



m/s2


القوةForceالكتلة x التسارع



N


الضغطPressureالقوة / المساحة




N/m2التدفقFlow Rateالحجم / الزمن



m3/s


عمليا تستعمل بعض أجزاء أو مضاعفات وحدة القياس و هي مبينة على الجدول 3.


الجدول 3 - مضاعفات و أجزاء الوحدات الأساسية المعتمدة


اســم المعامل Prefixالرمزمعامل الضربالتيرا Tera T1012الجيقا GigaG109 الميجا MegaM106 الكيلو kilok103الوحدة الأساسية Base Unitالسنتي centi- c10-2 الميلي milli- m10-3الميكرو micro-µ10-6النانو nano-n10-9 البيكو pico-p10-12




حسب النظام الدولي للمقاييس SI ففي المختبرات و ورش الميكانيكا نستعمل وحدة المتر في قياس الأبعاد و الأطوال كوحدة أساسية. إلا أنه عمليا كثيرا ما نستعمل وحدة المليمتر أو السنتيمتر و هي معرفة كما يلي:
1 mm = 1/1000 m = 10-3 m
1 cm = 1/100 m = 10-2 m

وحدات القياس في النظام الإنجليزي English Units
إن وحدة المتر المستعملة في النظام الدولي أخذت من النظام المتري الفرنسي. و بالموازاة مع هذا النظام يوجد هناك النظام الإنجليزي الذي ما زال مستعملا بصورة أقل شمولية من النظام الدولي. يعتمد النظام الإنجليزي على وحدات القياس التالية: الميل , الياردة , القدم و البوصة. و هي معرفة كما يلي:
الوحدة الانجليزية


رمزها و قيمتهاقيمتها في نظام الدولي SI

الميل



miles
1 mile = 1760 yard
1 mile = 1.609 km
الياردة
yard1 yard = 3 ft
1yd = 91.44 cm
القدم
foot1 ft = 12 in
1 ft = 30.48 cm
البوصة *
inchin1 in = 25.4 mm

تعتبر وحدة البوصة من بين الوحدات المعمول بها في المجال الصناعي. لذا نجد أن معظم أجهزة قياس الأبعاد مثل المسطرة الحديدية أو القدمة ذات الورنية مدرجة بهذه الوحدة إضافة إلى وحدة المليمتر.
أجزاء البوصة هي :
1/128 , 1/64 , 1/32 , 1/16 , 1/8 , 1/4 , 1/2 , 5/8 , 3/4 , 7/8 .

عمليات على التحويل بين الوحدات Conversion of Units
نظرا لأهمية وحدات قياس الأبعاد ( mm, cm, in) في مجال القياسات الصناعية فعلى الطالب أن يتدرب على عمليات التحويل بين مختلف هذه الوحدات. إنه من الأهمية بمكان أن ننبه هنا إلى خطورة الخلط بين هذه الوحدات و ما قد تسببه من أخطاء فادحة: الأمر الذي يقع فيه معظم المتدربين و الفنيين الصناعيين. إن انفجار المكوك الفضائي الأمريكي في فضاء كوكب المريخ في أكتوبر 1999 م لم يكن إلا نتيجة خلط في استعمال وحدات القياس للتسارع بين الوحدة البريطانية و وحدة النظام ا

احسنت وبارك الله فيك ووفقك لجيع خير النيا والاخره
هدا حقا ماكنت ابحث عنه

سعادة م. غزوان و بقية الإخوان

عيد مبارك و كل عام و أنتم بخير

مشكور على الموضوع الذي يوضح أسس لعلم المترولوجيا أو التقييس و مدى ارتباطها بمجموع جوانب حياتنا اليومية منها الاقتصادية و الصناعية خاصة.

للأمانة فقط و لحفظ الحقوق الفكرية لأصحابها (ذلك المبدأ الذي يقوم عليه المنتدى) فالمقال مأخوذ من الموقع التالي:
http://hctmetrology.tripod.com/chap1.htm

و للزيادة في الفائدة حول الموضوع للإخوان هذه الارتباطات الرائعة

عرض جيد عن المفاهيم الأساسية لعلم القياسات (http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/measurement/index.shtml)

مرجع المعهد القومي للمواصفات و التقنية الخاص بالثوابت الفيزيائية و الوحدات و أخطاء القياس (NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty) (http://physics.nist.gov/cuu)
موقع جيد للتدريب على التحويل بين الوحدات البريطانية و الوحدات الدولية (http://www.sciencemadesimple.com/conversions.html)

قاموس دولي لوحدات القياس الصناعية على الموقع : http://www.unc.edu/~rowlett/units/index.html

عرض مهم عن القياسات مع ارتباطات على شبكة الانترنت : http://en.wikipedia.org/wiki/Measurement

ارتباطات على شبكة الانترنت للميكانيكا تحتوي على جزء هام خاص بالقياسات : http://www.slcc.edu/schools/hum_sci/physics/tutor/2210/links.html

ارتباطات مهمة جدا عن القياسات (هيئات دولية - صناعة - تعليم) (Metrology Related Sites of Interest) (http://www.gidep.org/mod_perl/framepage.cgi?pg=/hotsites/metsites.htm)

وفق الله الجميع

أخوكم د. محمد

الله يعطيك العافية اخوي على الشرح المفصل

شكرا على الموضوع المفيد وعلى الشرح الجميل

موضوع رائع عن قياسات الأبعاد وددت أن أشارك إخواني إياه

وفق الله الجميع لنشر هذا العلم القيم (علم التقييس) الذي يعتبر من الدعامات الأساسية في الصناعات و هو أيضا الاساس في نظم الجودة.

Title:
No slight of hand. By: Schuetz, George, American Machinist, 10417958, May2001, Vol. 145, Issue 5
Database:
Business Source Premier
NO SLIGHT OF HAND
Contents
1. Vernier calipers
2. The micrometer
3. The right tool for the job
4. Take care
Section: Testing & Measuring
Fundamental handtool skills vital for shop performance
Today's high-tech, high-throughput, computer-automated measuring systems have amazing precision and accuracy, but the majority of real-world measurements are performed with simple hand tools. So it goes without saying that shop should begin where all good coaches do, with the fundamentals. In this case, they are the proper handling techniques of steel rules, vernier calipers, and micrometers.
The steel rule is the most common shop tool, but it's also the most over-looked when it comes to training. Many Shop managers believe their employees' first-grade instruction on how to use a 12-in. wooden ruler is enough. Sometimes, it's not.
Steel rules are usually made of steel and have a brushed finish to provide contrast between the background and the graduations, which are etched by machines that have traceability to NIST standards. Rules come in a variety of inch or metric graduations, and it's important to know which rule is best suited for a given application. Typically, the rule chosen depends on the blueprints being worked with.
There are two different styles of steel rules, Grade I and II. Grade I rules have their zero points starting a short distance inside from the edge. Grade II rules, the kind most often found in machine shops, have their zero point at the end for easy direct measurement.
For best results, some type of mechanical reference can be used to help align a rule to the part, Even a finger used as a stop is better than nothing. However, there are attachments that improve the accuracy of the measurement. Two such attachments are parallel clamps and squares.
Parallel clamps act like Vs and keep the rule aligned to the axis of a shaft, and they also provide a stable reference when scribing the shaft with a dimensional mark. A square, on the other hand, turns the rule into a slightly different tool, one that provides a straight edge for scribing as well as dimensional measurement.
Vernier calipers
A steel rule, because of space restrictions or other circumstances may be impossible to use for some applications. In these situations, transfer calipers, which evolved into vernier calipers, are effective. And there is a right way to use them.
To measure diameters, for example, set the points of the caliper on the inside or outside diameter. Then measure the distance between the caliper points with a steel rule. While the result is a fairly accurate measurement, there is a strong chance of error.
Workers need to master setting the caliper's points and removing the caliper without opening or closing those points. Also important to accurate use is positioning the calipers on the rule and reading the graduations.
The vernier, and later digital calipers eliminated alignment problems, which were the biggest source of error when using a steel rule. There are many styles and sizes of calipers, but all of them have three components in common:
• The beam, which contains the rule, is graduated and provides a reference standard, support, and rigidity needed for measurement.
• A reference jaw fixed on one end of the beam, which aligns the tool at a right angle to the part for measurement.
• A measuring, or sliding jaw that sets the tool at the opposing side of the dimension being measured. In the case of a vernier caliper, the reference jaw also includes another set of graduations, which read the dimension and increase the resolution of the tool.
It takes practice to read the vernier scale because it involves the relationship between the tool's two scales. Most inch verniers have a fixed scale with 40 lines per in. representing 1/40 or 0.025 in. On the sliding scale are 25 graduations, each represents 1/25 of the main scale subdivision. So, 1/25 of 0.025 is 0.001 in.
Dial calipers eliminated the need for the second sliding scale, reduced reading errors, and improved measurement speed. Later came calipers with digital readouts generated by an electronic scale embedded in the beam and a reading device in the sliding jaw. These provide fast measuring, inch/metric switching, and reference-point setting anywhere along the scale for use as a comparative gage.
Different jaw designs give calipers more versatility. For instance, main jaw sets that are tapered and narrowed at the tips fit better into grooves and other tight places for O.D. measurements.
Secondary jaws, on the opposite side of the beam, are smaller and have measurement contacts facing outward for gaging I.D.s, slots, or widths. They are also tapered for entering extremely small holes and grooves.
Like a steel rule, a vernier or digital caliper is only as good as the accuracy of its scale. In addition, the design and rigidity of the beam, squareness of the jaws to the scale, parallelism of the jaws, and workmanship determine good caliper performance. But it nothing if the caliper is not used properly.
When measuring O.D.s, for instance, it is vital that the beam is perpendicular to the part's centerline and that the caliper is not tilted or twisted. This applies especially to large diameters.
Caliper users should always start the measurement process with the part held against the reference jaw and then bring the measuring jaw to the part. This technique improves consistency between measurements, and workers should practice it until they gain a "feel" and can produce consistent results.
Using calipers to measure inside dimensions also involves a certain procedure. When checking a hole, for example, the jaws need to be rocked as one searches for the largest measurement value. On the other hand, when checking a groove width, users must search for the smallest reading.
Many dial and digital calipers can now measure depths with an extending bar or rod. This boosts versatility. Again, alignment is critical for a good measurement. The tool must be square to the reference surface in all axes.
The micrometer
Like the caliper, modern micrometers now incorporate digital electronics, making them fast and accurate. While micrometers are complex, they all center around a precision screw thread from which the measurement is derived.
The lead of the pitch is typically 40 threads per inch, much like the vernier caliper with its 40 graduations per inch. And also like the vernier caliper, the rotating thimble of the micrometer has 25 graduations.
To measure with a micrometer, one must bring the measurement points in firm contact with the anvils by turning the thimble. The precision screw thread is the standard of reference. The actual reading is made by interpreting the relative position of a fixed scale found on the sleeve of the micrometer along with graduations on the barrel.
As with calipers, the user's "feel" plays a part in micrometer use. Operators can apply too much force, deflecting the micrometer. To eliminate such errors, micrometers have a friction, or ratcheting, mechanism to make gaging force consistent. With the ratchet, the micrometer stops closing on the part being measured when the correct amount of contact force is reached.
Typically, micrometers measure O.D.s and thickness, but there are ones specifically for I.D. and depth measurements. The body of an I.D. micrometer is often called the head, and it consists of a sensitive contact and a place to attach extension rods for the other contact. Keep in mind that there comes a point when a hole becomes too deep, or too shallow, to measure with this technique.
I.D. micrometers also require a particular degree of operator skill because the tool has to be aligned in two axes simultaneously -- across the diameter axis and in a plane normal to the axis. Practice is the only way to develop this skill, and it takes some time.
To measure a hole larger than 2 in., with an I.D. micrometer, the appropriate measuring head and extensions must be used. The micrometer is then adjusted to the approximate size, and while holding the reference contact with one hand on the part, the size is increased to a touch-sensitive contact. Next, the heads are rotated along the radius while simultaneously rotating in and out along the hole's axis to search for the maximum reading. When no more radial swing is possible, and a slight drag is felt on the axial movement, the measurement is recorded.
Depth micrometers have a fiat base and a measuring rod or head mounted perpendicular to the base. The tool must be square to the depth being checked, which is fairly easy since the base generally spans across a fiat surface on either side of the depth measure-merit point.
To develop good overall micrometer techniques, practice by measuring the diameter of a small piece of round bar stock. Hold the part in one hand and the micrometer in the other with the thimble of the micrometer resting between the thumb and forefinger. The third finger holds the frame to the palm of the hand for stability. Turn the thimble until the measurement anvil makes contact with the part and the ratchet drive engages.
Because of their small contact area, micrometers are usually better than calipers when checking sheet thickness because the measurement will not be influenced by bends in the part. While micrometer contacts are typically round and flat, there are other configurations for specialized tasks.
• Disc-style contacts are for measuring thicknesses of part features with limited clearances. This style can also measure the width of gear teeth after some simple calculations.
• Blade-style anvils are for measuring O.D.s at the bottom of narrow grooves. For measuring a screw thread, these contacts will have V-formed anvils and/or special ball contacts.
• Pointed or reduced-surface contacts are for measuring inside recesses where standard contacts may be too thick. A micrometer with one or two conical contacts is best for checking the wall thickness of tubes.
The right tool for the job
Knowing how to use a handtool is only half the battle. A machinist must also know which tool is appropriate for his needs. Gaging versatility is a must in inspection areas where there are a lot of different parts with varying tolerances. Versatility is also important where horizontal or vertical milling machines produce a number of part lengths and hole sizes.
If equipment such as turning centers, cylindrical grinders, or screw machines are producing products within a narrow size range, a micrometer is probably the proper tool. The appropriate range micrometer adjusted to near-desired size allows for fast, precise part-to-part measurements.
For tighter-tolerance parts, digital micrometers are the preferred choice. They have a better resolution than digital calipers, but can be limited in their measurement range.
Take care
Rules, calipers, and micrometers are precision measuring tools and require careful handling to maintain accuracy. They should be cleaned after each use, given a quick once over for any damage or wear, and then put into storage containers. If they are going to be stored for a long time, the contacts may be coated with a light oil and a separator put between the contacts to prevent rusting.
Tool accuracy should be checked periodically. Test the natural wear and warping of vernier-caliper jaws by closing them together and checking the zero-zero point. If the zeros don't align, follow the manufacturer's recommendations for setting them. Also, with the jaws closed, hold the caliper to a light and try to look between the jaws. If there is wear or warping, light will shine through, or an uneven pattern will appear.
On occasion, the zero-zero position of micrometers should be examined, and, if necessary, readjusted according to the manufacturer's instructions. The flatness and parallelism of flat-to-flat contacts used on standard micrometers should also be checked for concave conditions and wear.
DIAGRAM: A micrometer is a complex measurement tool with many components. The heart of the unit is the precision screw thread from which the ultimate measurement is derived.
DIAGRAM: The capability of a vernier or digital caliper depends on the accuracy of the scale. A caliper's design, rigidity of the beam, squareness and parallelism of the jaws to the scale, and general workmanship all impact performance.
~~~~~~~~
By George Schuetz
Edited by Kurt A. Kuster, Associate Editor
Mr. Schuetz is Director Precision Gages for Mahr-Federal Inc., Providence, R.I.