บทความ ไมโครมิเตอร์ Micrometer

ไมโครมิเตอร์ (Micrometer)
เป็นอุปกรณ์วัดละเอียดอีกชนิดหนึ่งที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างแพร่หลายไมโครมิเตอร์ถือกำเนิดขึ้นมาตั้งแต่ประมาณปี ค.ศ. 1848 โดยชาวฝรั่งเศส หลังจากได้รับความนิยมก็ได้มีการพัฒนาปรับปรุงให้สามารถใช้งานได้สะดวกและละเอียดมากขึ้นตามลำดับ

5.1.1 ไมโครมิเตอร์วัดนอก (Outside Micrometer Caliper)
1.) ลักษณะโดยทั่วไปของไมโครมิเตอร์วัดนอก
ไมโครมิเตอร์แบบใช้วัดขนาดภายนอกจะอาศัยหลักการทำงานของเกลียวที่จะเกิดค่าระยะพิตช์ เมื่อทำการหมุนเกลียวไป 1 รอบ ก็จะได้ระยะพิตช์เท่ากับ 1 (1 Pitch) ซึ่งระยะพิตช์นี่เองที่ได้ถูกนำไปเปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ของเกลียว 1 ช่อง กับสเกลหลักบรรทัดเหล็ก เช่น ถ้าเราแบ่งระยะบรรทัดเหล็กออกเป็น 20 ส่วน แล้วหมุนเกลียว 1 ช่อง ผ่านบรรทัดเหล็ก จะได้ระยะ 1/20 ของระยะพิตช์ ซึ่งหลักการนี้ถูกนำไปสร้างเป็นไมโครมิเตอร์

ภาพที่ 5.4 แสดงไมโครมิเตอร์วัดนอก
5.2 ชื่อส่วนประกอบและหน้าที่ของไมโครมิเตอร์วัดนอก

ภาพที่ 5.5 แสดงส่วนประกอบของไมโครมิเตอร์

5.3 หลักการแบ่งสเกลค่าความละเอียด
5.3.1 สเกลไมโครมิเตอร์ที่ใช้กันอยู่ทั่วไปมีความละเอียด 0.01 มม. (1/100 มม.) โดยมีหลักการแบ่งสเกลดังนี้

ภาพที่ 5.6 การแบ่งสเกลที่ปลอกหมุนวัดออกเป็น 50 ช่อง
:เมื่อหมุนเกลียวไป 1 รอบ = 1 ระยะพิตช์เกลียว (0.50 มม.)
จากภาพที่ 5.6 ถ้าปลอกหมุนวัดแบ่งช่องสเกลออกเป็น 50 ช่อง (50 ขีด) การเคลื่อนที่ในแต่ละช่วงจะหาค่าความละเอียดได้ดังนี้
ถ้าหมุนเกลียวไป 1 รอบ (50 ขีด) = 0.50 มม.
ถ้าหมุนเกลียวไป 1/2 รอบ (25 ขีด) = 0.5/2 = 0.25 มม.
ถ้าหมุนเกลียวไป 1/50 รอบ (1 ขีด) = 0.5/50 = 0.01 มม.
? เมื่อหมุนปลอกวัดไป 1 ขีดแกนวัดจะเคลื่อนที่ 0.01 มม.
การอ่านค่าวัดจากไมโครมิเตอร์ (1/100 มม.)
1. สเกลด้านล่างจะแบ่งความกว้างเป็น 1 มม./ช่อง เรียกว่า สเกล 1 มม.
2. สเกลด้านบนจะแบ่งความกว้างเป็น 1 มม./ช่อง โดยเริ่มที่จุดกึ่งกลางของสเกล 1 มม. ไปจนสุดปลอกวัด เรียกว่า สเกล 0.50 มม.
3. สเกลปลอกหมุนวัดถูกแบ่งออกเป็น 50 ช่องเท่า ๆ

ภาพที่ 5.7 สเกลของไมโครมิเตอร์ กันมีความละเอียด 0.01 มม.
จากภาพที่ 5.7 อ่านค่าจากขีดสเกล 1 มม. = 10.00 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.5 มม. = 0.00 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.01 มม. = +0.00 มม.
อ่านค่ารวม = 10.00 มม.

ภาพที่ 5.8 อ่านค่าสเกลจากการวัดด้วยไมโครมิเตอร์
จากภาพที่ 5.8 อ่านค่าจากขีดสเกล 1 มม. = 33.00 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.5 มม. = 0.50 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.01 มม. = +0.00 มม.
อ่านค่ารวม = 33.50 มม.

ภาพที่ 5.9 อ่านค่าสเกลจากการวัดด้วยไมโครมิเตอร์
จากภาพที่ 5.9 อ่านค่าจากขีดสเกล 1 มม. = 5.00 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.5 มม. = 0.50 มม.
อ่านค่าจากขีดสเกล 0.01 มม. = +0.19 มม.
อ่านค่ารวม = 5.69 มม.
5.3.2 การอ่านไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 2/1000 มม. (0.002 มม.)
ไมโครมิเตอร์ชนิดนี้ เหมือนกับไมโครมิเตอร์ชนิด 1/100 มม. ทุกประการแต่มีสเกลที่เพิ่มเข้ามาคือ เวอร์เนียร์สเกล โดยขีดแบ่งสเกลไว้ที่ปลอกสเกลหลักเป็นขีดไปแนวนอน 5 ส่วน หรือ 5 ช่อง ขีดขนาดกับเส้นอ่าน (Reading Line)
วิธีแบ่งเป็นเวอร์เนียร์สเกลของไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 2/1000 มม. ทำได้ดังนี้
1. นำระยะ 9 ช่องของสเกลปลอกหมุนวัด (9 x 0.01 = 0.09 มม.) นำแบ่งออกเป็นเวอร์เนียร์สเกล 5 ส่วนเท่า ๆ กัน ดังนั้นแต่ละส่วนเท่ากับ 0.9/5 = 0.018 มม.
2. ผลต่าง 2 ส่วนของปลอกสเกลหลัก (0.02 มม.) กับ 1 ส่วนของเวอร์เนียร์สเกล (0.018 มม.) มีค่าเท่ากับ 0.02-0.018 = 0.002 มม. ซึ่งเป็นความละเอียดที่ไมโครมิเตอร์วัดได้นั่นเอง

ภาพที่ 5.10 เวอร์เนียร์สเกลไมโครมิเตอร์ 2/1000 มม.
วิธีอ่าน จากภาพที่ 5.10 อ่านตามลำดับได้ดังนี้
1. ที่ปลอกสเกลหลัก อ่านได้ = 5.00 มม.
2. ขีด 0 บนปลอกหมุนวัดตรงกับเส้นอ่าน = 0.00 มม.
3. ขีด 0 ของเวอร์เนียร์สเกลตรงกับขีดสเกลของปลอกหมุนวัด จึงมีค่า = 0.00 มม.
4. รวมค่าวัดที่อ่านได้ 5.00 + 0.00 + 0.00 = 5.00 มม.

ภาพที่ 5.11 ค่าวัดไมโครมิเตอร์ชนิด 2/1000 มม.
วิธีอ่าน ภาพที่ 5.11 อ่านค่าวัดตามลำดับได้ดังนี้
1. ที่ปลอกสเกลหลัก อ่านได้ = 5.00 มม.
2. ขีด 0 ปลอกหมุนวัดอยู่ต่ำกว่าเส้นอ่าน (แสดงว่าจะต้องอ่านหรือรวมกับค่าที่อ่านได้จากขีดเวอร์เนียร์สเกล) ได้ค่าอ่าน = 0.00 มม.
3. เวอร์เนียร์สเกลขีดที่ 8 ตรงกับขีดของปลอกหมุนวัด = 0.008 มม.
4. รวมค่าวัดที่อ่านได้ 5.00 + 0.00 + 0.008 = 5.008 มม.
5.3.3 การแบ่งสเกลละเอียด 1/1000 มม. ( 0.001 มม.)

แบ่งละเอียด 10001 มม.
เพิ่มสเกลแบ่งค่าบนสเกลหลัก
ให้ละเอียด เป็น 0.001 มม.
1 ช่อง บนปลอกหมุนวัด 1/50 รอบ =1/50 x 0.5
1 = 0.01 มม.
ภาพที่ 5.12 การแบ่งสเกลละเอียดแบบ 1/1000 มม.
ค่าที่วัดได้ = ค่าบนสเกลหลัก + สเกลบนปลอกหมุนวัด
= 2.500 + 0.360 + 0.008
= 2.868 มม.
5.3.4 อ่านไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/1000 นิ้ว (0.001 นิ้ว)
แบ่งละเอียด 1/1000 นิ้ว แบ่งละเอียด 1/1000 นิ้ว
จากภาพที่ 5.12
1 ช่อง บนปลอกหมุนวัด 1/25 รอบ 1/25 คูณ 1/40               ค่าที่วัดได้ = ค่าบนสเกลหลัก + ค่าบนปลอกหมุนวัด
1/1000 = 0.001 นิ้ว                                                    = 0.7 + 0.075 + 0.023
= 0.798 นิ้ว
5.3.5 อ่านไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/10000 นิ้ว (0.0001 นิ้ว)
ไมโครมิเตอร์ชนิดนี้ เหมือนกับไมโครมิเตอร์ชนิด 1/1000 นิ้ว ทุกประการแต่มีสเกลที่เพิ่มเข้ามาคือเวอร์เนียร์สเกล โดยขีดแบ่งสเกลไว้ที่ปลอกสเกลหลักเป็นขีดในแนวนอน 10 ส่วนหรือ 10 ช่อง ขีดขนาดกับเส้นอ่าน (Reading Line)
วิธีแบ่งเป็นเวอร์เนียร์สเกลของไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/10000 นิ้ว ทำได้ดังนี้
1. นำระยะ 9 ช่องของสเกลปลอกหมุนวัด (9 x 0.001 = 0.009 นิ้ว) มาแบ่งออกเป็น เวอร์เนียร์สเกล 10 ส่วนเท่า ๆ กัน ดังนั้นแต่ละส่วนเท่ากับ 0.009/10 = 0.0009 นิ้ว
2. ผลต่าง 1 ส่วนของปลอกสเกลหลัก (0.001 นิ้ว) กับ 1 ส่วนของเวอร์เนียร์สเกล (0.0009 นิ้ว) มีค่าเท่ากับ 0.001-0.0009 = 0.0001 นิ้ว ซึ่งเป็นความละเอียดที่ไมโครมิเตอร์วัดได้นั่นเอง

ภาพที่ 5.12 เวอร์เนียร์สเกลไมโครมิเตอร์ 1/10000 นิ้ว
วิธีอ่าน จากภาพที่ 5.12 อ่านค่าวัดตามลำดับ ดังนี้
1. ที่ปลอกสเกลหลัก อ่านได้ = 0.225 นิ้ว
2. ขีด 22 บนปลอกหมุนวัดตรงกับเส้นอ่าน = 22 (.001) = 0.022 นิ้ว
3. ขีด 0 ของเวอร์เนียร์สเกลตรงกับขีดสเกลของปลอกหมุนวัด จึงมีค่า = 0.0000 นิ้ว
4. รวมค่าวัดที่อ่านได้ 0.225 + 0.022 + 0.000 = 0.2470 นิ้ว
ตัวอย่างที่ 2 การอ่านไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/10000 นิ้ว

ภาพที่ 5.13 ค่าวัดไมโครมิเตอร์ชนิด 1/10000 นิ้ว
วิธีอ่าน จากภาพที่ 5.13 อ่านค่าวัดตามลำดับได้ดังนี้
1. ที่ปลอกสเกลหลัก อ่านได้ 0.200 + 0.075 = 0.275 นิ้ว
2. ขีดเส้นอ่านบนปลอกสเกลหลัก อยู่ระหว่างเลข 11 กับ 12 ของปลอกหมุนวัด (แสดงว่าจะรวมกับค่าที่อ่านได้จากขีดเวอร์เนียร์สเกล) ได้ = 0.011 นิ้ว
3. เวอร์เนียร์สเกลเลขที่ 2 ตรงกับขีดของปลอกหมุนวัด = 2 (0.0001) นิ้ว
= 0.0002 นิ้ว
4. รวมค่าวัดที่อ่านได้ 0.275 + 0.011 + 0.0002 = 0.2862 นิ้ว
5.3.6 การอ่านไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/10000 นิ้ว (0.0001 นิ้ว)
ไมโครมิเตอร์ชนิดนี้ เหมือนกับไมโครมิเตอร์ชนิด 1/1000 นิ้ว ทุกประการ แต่มีสเกลที่เพิ่มเข้ามาคือเวอร์เนียร์สเกลโดยขีดแบ่งสเกลไว้ที่ปลอกสเกลหลักเป็นขีดในแนวนอน 10 ส่วน หรือ 10 ช่อง ขีดขนาดกับเส้นอ่าน (Reading Line)
วิธีแบ่งเป็นเวอร์เนียร์สเกลของไมโครมิเตอร์วัดละเอียด 1/10000 นิ้ว ทำได้ดังนี้
1. นำระยะ 9 ช่องของสเกลปลอกหมุนวัด (9 x 0.001 = 0.009 นิ้ว) มาแบ่งออกเป็น
เวอร์เนียร์สเกล 10 ส่วนเท่า ๆ กัน ดังนั้นแต่ละส่วนเท่ากับ 0.009/10 = 0.0009 นิ้ว
2. ผลต่าง 1 ส่วนของปลอกสเกลหลัก (0.001 นิ้ว) กับ 1 ส่วนของเวอร์เนียร์สเกล (0.0009 นิ้ว) มีค่าเท่ากับ 0.001 – 0.0009 = 0.0001 นิ้ว ซึ่งเป็นความละเอียดที่ไมโครมิเตอร์วัดได้นั่นเอง

ภาพที่ 5.14 เวอร์เนียร์สเกลไมโครมิเตอร์ 1/10000 นิ้ว
5.4 การตรวจสอบไมโครมิเตอร์
เมื่อใช้งานไมโครมิเตอร์วัดงานไปนาน ๆ ช่างที่ดีจะต้องมีการตรวจสอบไมโครมิเตอร์อย่างสม่ำเสมอ ก่อนนำไปวัดชิ้นงานทุกครั้ง เพื่อให้ค่าวัดที่ได้ถูกต้อง โดยตรวจสอบส่วนต่าง ๆ ของไมโครมิเตอร์ ซึ่งมีดังต่อไปนี้
5.4.1 ตรวจสอบผิวสัมผัสแกนรับและแกนวัดของไมโครมิเตอร์
5.4.2 ตรวจสอบตำแหน่งศูนย์ของไมโครมิเตอร์
5.4.1 ตรวจสอบผิวสัมผัสแกนรับและแกนวัด
โดยการใช้แผ่นแก้ว (Optical flat) วางแนบกับผิวสัมผัสและสังเกตจากลักษณะของสีที่เกิดขึ้น คือ
จากภาพที่ 5.15 แสดงถึงลักษณะความสมบูรณ์ของผิวสัมผัส ถ้าเอียงแผ่นแก้วเล็กน้อยจะเกิดแถบสีเส้นตรงเต็มหน้าของผิวสัมผัส

ภาพที่ 5.15 ความสมบูรณ์ของผิวสัมผัส
จากภาพที่ 5.16 แสดงถึงลักษณะของผิวสัมผัสที่สึกไปเล็กน้อยแต่ใช้วัดงานได้คือ เกิดวงสีวงเดียว ความลึกของผิวที่สึกไปประมาณ 0.3 ไมโครมิเตอร์ (0.3 ) μm.

ภาพที่ 5.16 ผิวสัมผัสสึกเล็กน้อย
จากภาพที่ 5.17 แสดงถึงลักษณะของผิวสัมผัสที่สึกไปมากจนไม่สามารถใช้วัดงานได้ คือ เกิดวงสี 6 วง
ความลึกของผิวที่สึกไปประมาณ 1.5 ไมโครมิเตอร์ (1.5 ) μm.

ภาพที่ 5.17 ผิวสัมผัสสึกไปมาก
5.4.2 ตรวจสอบตำแหน่งศูนย์ของไมโครมิเตอร์
เมื่อหมุนปลอกหมุนวัดจนกระทั่งแกนวัดและแกนรับสัมผัสกับขีดศูนย์ปลอกหมุนวัดกับขีดศูนย์บนก้านสเกลตรงกัน (ดังภาพที่ 5.18) ถือว่าใช้งานได้ในกรณีที่แกนวัดมีขนาด 0-25 มม. เท่านั้น ในกรณีที่แกนวัดมีขนาด 25-50 มม. ขึ้นไปให้ใช้เกจบล็อค แต่ถ้าขีดศูนย์บนปลอกหมุนวัดกับขีดศูนย์บนก้านสเกลไม่ตรงกันแสดงว่าไมโครมิเตอร์นั้นมีความคลาดเคลื่อน (ดังภาพที่ 5.19) จึงจำเป็นต้องมีการปรับตำแหน่งของศูนย์ของไมโครมิเตอร์ใหม่ให้ถูกต้องดังนี้

                                     
ภาพที่ 5.18 ไมโครมิเตอร์ไม่มีความคลาดเคลื่อน               ภาพที่ 5.19 ไมโครมิเตอร์มีความคลาดเคลื่อน
ขั้นตอนการปรับตำแหน่งศูนย์ของไมโครมิเตอร์
       

ภาพที่ 5.20 การล็อคแกนวัดด้วยปลอกรัด                          ภาพที่ 5.21 การล็อคแกนวัดด้วยลูกเบี้ยว

ล็อคแกนวัดของไมโครมิเตอร์กลไกล็อคอาจเป็นแบบปลอกรัด (ดังภาพที่ 5.20) หรือแบบลูกเบี้ยว (ดังภาพที่ 5.21) การปรับศูนย์วิธีนี้ใช้ได้กับไมโครมิเตอร์ขนาด 0.25 มม. แต่ถ้าเป็นการปรับศูนย์ของไมโครมิเตอร์ขนาด 25-50 มม., 50-75 มม. เป็นต้นจะใช้เกจบล๊อคตรวจสอบ
5.5 การใช้ไมโครมิเตอร์
วิธีที่ 1
เมื่อชิ้นงานและไมโครมิเตอร์มีขนาดเล็กสามารถจับ
ขึ้นมาได้ให้จับชิ้นงานด้วยมือซ้ายและมือขวาจับ
ไมโครมิเตอร์ (ดังภาพที่ 5.22) โดยใช้นิ้วหัวแม่มือ
และนิ้วหมุนปลอกหมุนวัด

ภาพที่ 5.22 การวัดชิ้นงานขนาดเล็กใช้มือจับได้
วิธีที่ 2
เมื่อชิ้นงานอยู่กับที่ (ดังภาพที่ 5.23) เช่น จับยึดอยู่กับหน้าจานของเครื่องกลึงมือซ้ายจับโครงและมือขวาหมุนปลอกหมุนวัด

ภาพที่ 5.23 การวัดชิ้นงานที่อยู่กับที่
วิธีที่ 3
จากภาพที่ 5.24 ยึดไมโครมิเตอร์ด้วยปากกาตั้งมือซ้ายจับชิ้นงาน มือขวาหมุนปลอกหมุนวัด (ดังภาพที่ 5.24) วิธีนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในห้องประลองงานวัดละเอียดเพื่อให้ได้ค่าวัดที่ถูกต้องและป้องกันเครื่องมือวัดเสียหาย

ภาพที่ 5.24 การวัดชิ้นงานโดยยึดไมโครมิเตอร์ด้วยขาตั้ง
5.5.1 เทคนิคในการใช้ไมโครมิเตอร์
1. ขณะวัดชิ้นงานที่ผิวขนานกันจะต้องให้แนวแกนวัด
และแกนรับตั้งฉากกับผิวของชิ้นงาน (ดังภาพที่ 5.25)
ภาพที่ 5.25 การสัมผัสชิ้นงานของแกนรับและแกนวัด
2. ขณะวัดชิ้นงานจะต้องให้แนวแกนของ
ไมโครมิเตอร์ อยู่ในแนวเดียวกับแนวแกนวัดมิฉะนั้น
แล้วค่าวัดที่ได้จะมากกว่าขนาดจริงของชิ้นงาน
(ดังภาพที่ 5.26)

ภาพที่ 5.26 แนวแกนวัดของไมโครมิเตอร์
3. งานกลมทรงกระบอกกลม ผิวงานกลมไม่สามารถ
บังคับผิวสัมผัสของแกนวัดและแกนรับให้ตั้งฉากกับผิว
ของชิ้นงานได้ (ดังภาพที่ 5.27) ดังนั้นผู้วัดจะต้องปรับ
แนวแกนของไมโครมิเตอร์เพื่อให้ได้ค่าวัดที่ถูกต้อง

ภาพที่ 5.27 การวัดทรงกระบอกกลม
4. ในการวัดชิ้นงานทุกครั้ง ควรใช้ปลอกหมุน
กระทบ-เลื่อนวัดชิ้นงานแทนปลอกหมุนวัด เพราะการ
หมุนปลอกวัดอาจทำให้ผิวของชิ้นงานยุบทำให้ค่าวัดที่
ได้ผิดไป (ดังภาพที่ 5.28)

ภาพที่ 5.28 การวัดชิ้นงานที่มีเนื้ออ่อน
5. การอ่านตัวเลขบนสเกลจะต้องถือไมโครมิเตอร์
ให้อยู่ในแนวตั้งฉากกับแนวสายตาทางด้านหน้า
(ดังภาพที่ 5.29) เพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนในการ
อ่าน

ภาพที่ 5.29 การอ่านตัวเลขบนสเกล

5.5.2 วิธีการบำรุงรักษาไมโครมิเตอร์
1. ทำความสะอาดผิวแกนรับและแกนวัดทุกครั้ง ก่อนและหลังการวัด
2. เมื่อต้องการให้แกนวัดเลื่อนเข้าออกอย่างรวดเร็วให้เลื่อนกับฝ่ามือ (ดังภาพที่ 5.30) เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับไมโครมิเตอร์
3. ใช้ปลอกหมุนกระทบเลื่อนขณะวัดชิ้นงานทุกครั้ง
4. อย่างใช้ไมโครมิเตอร์วัดชิ้นงานผิวดิบหรือหยาบเกินไป

ภาพที่ 5.30 การเลื่อนแกนวัดเข้าอย่างรวดเร็ว
5. อย่าปล่อยให้ไมโครมิเตอร์สกปรกขาดการหล่อลื่น ขาดการปรับแต่งและปล่อยให้หมุนวัดฝืดหรือหลวมเกินไป
6. อย่าเก็บหรือวางไมโครมิเตอร์รวมกับเครื่องมืออื่น ๆ
7. ควรวางไมโครมิเตอร์ในกล่องไม้ หรือวางบนผ้านุ่ม
8. ควรตรวจสอบผิวสัมผัสของแกนรับและแกนวัดอยู่เสมอ
9. อย่าวัดชิ้นงานที่กำลังเคลื่อนที่
10. อย่าวัดชิ้นงานร้อน
 
ที่มา: http://www.bpcd.net/new_subject/industry/yungyut/metrology%20subject/unit%205/knowledge%20sheet.pdf