Domande frequenti

Un calibro a corsoio è uno strumento di misura di precisione che legge una stessa lunghezza su due scale contemporaneamente. Una scala principale fissa, marcata in millimetri, dà la parte intera della misura; un breve nonio scorrevole inciso accanto recupera la frazione che la principale è troppo grossolana per mostrare. Insieme permettono a uno strumento tenuto in mano di risolvere 0.02 mm — cinquanta volte più fine del righello millimetrato su cui è costruito — senza batteria, motore o elettronica. Un calibro da officina tipico copre da 0 a 150 mm e porta due coppie di becchi e un’asta di profondità, così un solo attrezzo misura dimensioni esterne, interne e profondità.

Pensalo come un righello con una scala di supporto. Un righello da solo ti dice che l’oggetto sta fra 24 e 25 mm e ti lascia indovinare il resto. Il nonio toglie l’indovinello: le sue divisioni sono fatte deliberatamente una frazione più corte di quelle della scala principale, così solo una di esse può trovarsi esattamente al livello di una tacca della principale in un dato momento. Trova la tacca che si allinea e il suo numero ti dice di quanto hai davvero superato i 24 mm. Millimetri interi dal righello, frazione dalla scala di supporto, sommati.

Il calibro è lo strumento — l’asta, le due coppie di becchi e l’asta di profondità che raggiungono fisicamente il pezzo. Il nonio è la scala con cui lo si legge, inventata da Pierre Vernier e usata su molti altri strumenti. Quindi un calibro a nonio è semplicemente un calibro che si legge per mezzo di un nonio; un calibro a quadrante e uno digitale sono lo stesso strumento con il nonio sostituito da un indice mosso da ingranaggi o da un encoder elettronico. In officina si abbrevia l’intero attrezzo in «un nonio», ed è da lì che nasce la confusione.

Il nonio fu pubblicato nel 1631 dal matematico francese Pierre Vernier, in un trattato su un quadrante da rilevamento. Perfezionava il sistema di scale oblique descritto dal matematico portoghese Pedro Nunes nel 1542, motivo per cui in gran parte d’Europa la scala si chiama ancora nonio. Vernier non mise mai la sua scala su un calibro — i calibri a corsoio esistevano già, e uno in bronzo è stato datato al 9 d.C. in Cina. I due furono uniti nello strumento d’officina moderno da Joseph R. Brown della Brown & Sharpe nel 1851, nella prima versione abbastanza accurata ed economica per l’uso comune.

I due tipi classici senza scala sono il compasso per esterni, con le gambe ricurve verso l’interno per afferrare un albero, e il compasso per interni, con le gambe che si aprono verso l’esterno per attraversare un foro. Nessuno dei due porta una scala: li si regola sul pezzo, li si sfila e si misurano le gambe su un righello. I due che è molto più probabile incontrare oggi su un banco sono il calibro a nonio, letto da scale incise, e il calibro digitale, letto da un LCD — con il calibro a quadrante come terza via meccanica intermedia.

In quattro mosse. Trova l’ultima tacca da millimetro della scala principale che lo zero del nonio ha già superato — quella è la lettura della scala principale. Percorri il nonio cercando l’unica divisione esattamente al livello di una tacca della principale. Moltiplica quel numero di divisione per la risoluzione, di solito 0.02 mm. Somma i due: TR = MSR + (VSR × LC). Uno zero del nonio appena oltre i 24 mm con la quindicesima divisione coincidente dà 24 + (15 × 0.02) = 24.30 mm. Prima di iniziare chiudi i becchi e verifica che lo strumento legga zero, e correggi ogni scostamento che trovi.

Pulisci becchi e pezzo, chiudi completamente i becchi e verifica che le scale leggano zero. Scegli l’elemento adatto al lavoro: i lunghi becchi inferiori per gli esterni, i coltelli superiori per gli interni, l’asta che esce dalla coda per le profondità. Appoggia il pezzo contro il becco fisso e avvicina quello mobile con la rotella finché non senti un contatto leggero — stringere misura quanto il pezzo cede, non quanto è grande. Blocca la vite se devi sollevare il calibro per leggerlo, guarda la scala di fronte perché la parallasse non sposti una divisione, e riapri i becchi prima di posarlo.

Un calibro metrico ha una scala principale in millimetri interi e un nonio da 50, 20 o 10 divisioni, che dà una risoluzione di 0.02, 0.05 o 0.1 mm. Leggi l’ultima tacca da millimetro superata dallo zero del nonio, trova la divisione coincidente del nonio, moltiplicala per la risoluzione e somma. Sul comune calibro da 50 divisioni il nonio è numerato ogni cinque tacche, da 0 a 10, e ognuno di quei numeri vale un decimo di millimetro — quindi se coincide la tacca marcata 3 sei a 0.30 mm oltre la tacca del millimetro, e una tacca due divisioni più avanti aggiunge altri 0.04 mm.

Un calibro in pollici divide ogni pollice della scala principale in quaranta parti, quindi una divisione vale 0.025 in e ogni quarta divisione è numerata come un decimo di pollice. Il nonio porta 25 divisioni, il che dà una risoluzione di 0.025 ÷ 25 = 0.001 in. Leggi i decimi numerati, aggiungi 0.025 in per ogni piccola divisione che lo zero del nonio ha superato oltre di essi, poi aggiungi la divisione coincidente del nonio come millesimi. Uno zero del nonio tre piccole divisioni oltre 1.4 in con la dodicesima tacca del nonio coincidente dà 1.4 + 0.075 + 0.012 = 1.487 in.

Le divisioni del nonio sono fatte deliberatamente un po’ più corte di quelle della scala principale. Su una scala da 50 divisioni, 50 divisioni del nonio sono disposte in modo da coprire 49 mm, quindi ognuna vale 0.98 mm — esattamente 0.02 mm in meno di un millimetro. Quello scarto si accumula, così solo una tacca del nonio può essere al livello di una tacca della principale alla volta, e quale sia ti dice la parte frazionaria della lettura.

La risoluzione è la più piccola differenza che lo strumento riesce a distinguere, ed è pari a una divisione della scala principale divisa per il numero di divisioni del nonio. Un nonio da 50 divisioni su una scala principale da 1 mm dà 1 ÷ 50 = 0.02 mm. Uno da 20 divisioni dà 0.05 mm e uno da 10 divisioni dà 0.1 mm. È detta anche costante del nonio, perché è pari alla differenza fra una divisione della scala principale e una del nonio.

Misura una dimensione lineare — la distanza fra due superfici — in millimetri o in pollici. Su uno strumento tipico da 0–150 mm questo copre dimensioni esterne come il diametro di un albero o lo spessore di una lamiera, dimensioni interne come un foro o la larghezza di una cava, e profondità come un foro cieco o uno spallamento, tutte con risoluzione di 0.02 mm. Non misura angoli, circolarità, planarità, finitura superficiale o forza; ciascuna di queste cose richiede il proprio strumento.

Quattro, e un buon calibro li fa tutti senza cambiare attrezzo. I lunghi becchi inferiori prendono misure esterne — diametri di alberi, spessori di materiale, larghezze di pezzi. I coltelli superiori prendono misure interne — diametri di fori, larghezze di cave e gole. L’asta di profondità che esce dalla coda misura profondità di fori e lamature. Lo spallamento piano in fondo all’asta misura altezze di gradino, il dislivello da una faccia all’altra. Tracciare linee è un quinto lavoro a cui i becchi vengono spesso costretti, anche se smussa le facce di misura ed è meglio farlo con un punteruolo.

Ovunque una quota debba essere giusta a qualche centesimo di millimetro e un righello non basti. Gli operatori controllano pezzi torniti e fresati contro il disegno; i montatori verificano i giochi fra albero e foro prima dell’assemblaggio; i tecnici auto misurano dischi, pastiglie e bronzine per l’usura; i laboratori di scuole e università li usano per esercizi su densità e volume, motivo per cui la lettura del nonio compare in tanti programmi; e chi costruisce li prende in mano di continuo su pezzi stampati in 3D e lavorati a CNC, oreficeria, armeria e ricarica. La versione a nonio in particolare è ancora preferita ovunque una batteria sarebbe un rischio — nel refrigerante, sul campo o in aula d’esame.

Un calibro misura la distanza fra due facce opposte di un oggetto in modo più preciso e più ripetibile di quanto consenta un righello, e raggiunge punti dove un righello non arriva: la parete opposta di un foro, il fondo di un foro cieco, il diametro di un albero che nessun bordo dritto può attraversare. I semplici compassi a molla trasferiscono soltanto la quota, che poi leggi su un righello; i calibri a nonio, a quadrante e digitali portano la propria scala e ti danno il numero direttamente. Vale la pena dirlo per chi è arrivato da una ricerca sulle auto: la pinza del freno, in inglese anch’essa «caliper», è un componente del tutto estraneo che stringe le pastiglie sul disco e non misura nulla.

Può misurare un foro, ma aspettati che legga leggermente in difetto. I coltelli superiori hanno un piccolo raggio in punta, quindi non arrivano proprio al punto più largo della parete, e l’errore cresce man mano che il foro si restringe. Fai oscillare il calibro nel foro e tieni la lettura più grande, perché ogni linea che manca il centro è una corda, e una corda è più corta del diametro. Per un foro accoppiato usa piuttosto un comparatore per interni o un micrometro per interni.

L’errore di zero è la lettura che lo strumento mostra a becchi completamente chiusi, quando non dovrebbe mostrare nulla. Se lo zero del nonio sta a destra dello zero principale l’errore è positivo e lo sottrai da ogni lettura. Se sta a sinistra l’errore è negativo e sommi la correzione. I becchi sono comunque dove sono; è solo la scala a mentirti.

Il calibro è lo strumento più versatile: misura dimensioni esterne, interne e profondità su una corsa di 0–150 mm, tipicamente a 0.02 mm. Il micrometro misura solo dimensioni esterne, su circa 25 mm per arco, ma risolve 0.01 mm ed è più ripetibile perché la frizione controlla la pressione di contatto. Prendi il calibro per il lavoro generico e il micrometro quando la tolleranza scende sotto i 0.02 mm circa.

Perché nessuno strumento può indicare una quota più fine della propria risoluzione. Una sfera da 5/8 di pollice misura 15.875 mm. Un calibro da 0.02 mm indica 15.88; uno da 0.05 mm può solo arrivare a 15.90. Nessuno dei due sbaglia — entrambi fanno il meglio che la loro scala consente. Carica la sfera per cuscinetti nel simulatore e cambia la risoluzione per vederlo accadere.

Un calibro digitale è più rapido da leggere ed elimina l’errore di parallasse e le letture sbagliate, motivo per cui oggi la maggior parte delle officine ne usa uno. Un calibro a nonio non ha bisogno di batteria, non può derivare e sopravvive a refrigerante e trucioli che ucciderebbero una scala elettronica. Imparare il nonio è anche ciò che insegna che cosa significa quel numero — per questo la capacità di lettura viene ancora esaminata.

Mitutoyo è il riferimento abituale — produzione giapponese, taratura riferibile, becchi che restano piani e paralleli, e il nome che la maggior parte delle officine e dei laboratori tratta come metro di paragone. Starrett, Tesa e Brown & Sharpe le stanno accanto, con Mahr e Preisser come scelte europee comuni. Sotto, Insize, Baker, Yuzuki e produttori simili sfornano strumenti utilizzabili per la didattica e il lavoro generico a una frazione del prezzo. Ciò che li separa non è la scala, che è solo incisione, ma la rigidità dell’asta, il parallelismo e la finitura dei becchi e la scorrevolezza del corsoio — ecco perché un calibro economico spesso legge bene da chiuso e devia man mano che avanzi lungo l’asta. Comprane uno che arrivi con un certificato di taratura riferibile, e verificalo su un blocchetto pianparallelo invece di fidarti dell’etichetta.