常用量具的基本知识

常用量具的基本知识

生产技术部：蒲开华

1、概述

●量具的种类很多，大致可以分为三个大类： ●1.1游标读数量具

●主要有：游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺、齿厚游标卡尺 ●1.2螺旋读数量具（测微量具）

●主要有：外径千分尺、公法线千分尺、杠杆千分尺、内测千分尺、内径千分尺、深度千分尺 ●1.3指示式量具

●主要有：百分表、千分表、杠杆百分表、杠杆千分表、内径百分表、内径千分表

●以上三类量具主要讲游标卡尺、外径千分尺、百分表，这三样在工厂称为“三大件”。

●在讲“三大件”之前介绍量具设计制造中的一个重要原则——“阿贝原则”。

长度测量中的误差来源

●在1890年的一次自然科学工作会议上，爱斯脱?¤阿贝为了消除基准轴线与测量轴线倾斜而产生的误差，提出了

关于长度计量仪器的设计原则，即?°测量轴线只有在基准轴线的延长线上，才能获得精确的测量结果?±。

●基准轴线与测量轴线不在同一轴线，当基准轴线与测量轴线倾斜时即产生一次方误差。

●测量误差：ΔL=s ?¤tg Φ≈s ?¤Φ ●式中：

●s ?a测量轴线与基准轴线的距离

●Φ?a测量轴线与基准轴线的倾斜角度 ●设：s=100毫米, ●Φ=0.0001弧度

●ΔL ≈100ⅹ0.0001=0.01毫米

●从上述分析可以清楚的看出阿贝原则在量仪设计和精密测量中的重要性。虽然阿贝原则在长度计量技术中是一个基本测量原则，但如在测量长工件时要遵守阿贝原则，则仪器的长度就必须大于2倍的工件长度。这给仪器的制造、安装带来很大的不利。又如在测量低精密零件时，也就不一定要遵守阿贝原则，也可以采取一定的措施，如尽可能的减小基准轴线与测量轴线的距离等等。

●常见的符合阿贝原则的量具有： ● ——外径千分尺 ● ——深度千分尺 ● ——深度游标卡尺

s

测量轴线

基准轴线

Φ ΔL

●常用的不符合阿贝原则的量具有：

●——游标卡尺

●——内测千分尺

●——三爪内径千分尺

测量轴线基准轴线

基准轴线

测量轴线

测量轴线

基准轴线

测量轴线

基准轴线

●示值误差：量具的标称值与其真值之差。它主要由量具的理论误差、刻度误差和传动机构的制造与调整误差等所

产生。

●分辨率：指示装置对紧密相邻量值有效辨别的能力。

2、游标卡尺

●游标卡尺是一种常用的量具，具有结构简单、使用方便、精度中等和测量的尺寸范围大等特点，在工厂应用范围

很广。

2.1游标卡尺的结构

●它主要由以下几部分组成：

●①尺身（也称主尺）；②具有活动量爪的尺框；

●③尺框上有游标；④0—150mm 的游标卡尺上还带有测量深度的测深尺。

2.2游标卡尺的读数原理

●游标量具读数部分主要由尺身与游标组成，原理是利用尺身刻线间距与游标刻线间距

差来进行小数读数。主尺的刻线间距是1mm ，而游标的刻线间距为0.98mm ，主尺与游标刻线间距差是0.02mm 。根据这个道理，游标沿着尺身移动，即可使尺身和游标上的某一刻线对准，得出被测长度尺寸的毫米整数和小数部分。

2.3游标卡尺的测量精度

●游标卡尺是一种中等精度的量具，它的示值误差是±0.02mm 。卡尺的示值误差就是卡尺本身的制造精度，不论你

使用的怎样正确，卡尺本身就可能产生这些误差，这主要是卡尺的设计原理不符合阿贝原则。所以用卡尺去测量铸件毛坯或精度要求很高的尺寸都是不合理的，前者容易损坏量具，后者测量精度达不到要求。 2.4游标卡尺的正确使用和注意事项

●2.4.1测量前应把卡尺测量面擦干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时应无明显的间隙，同时卡尺的游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程叫核对卡尺的零位。

●2.4.2移动尺框时要活动自如，不应有过松或过紧现象，更不能有晃动现象。在移动尺框时不要忘记松开固定螺钉，也不宜过松以免掉了。

●2.4.3测量时要掌握好量爪面同工件表面接触时的压力，即不能太大也不能太小了，要刚好使测量面与工件接触，同时量爪还能沿着工件表面轻微滑动。

●2.4.4在读数时应把卡尺水平拿着朝亮光的方向，使视线尽可能的和卡尺的刻线面垂直，以免由于视线的歪斜造成

读数误差。最好在工件的同一位置多测几次，取它的平均读数。

尺身

尺框

游标

●2.4.5测量外尺寸时，读数后，切不可从被测工件上猛力抽下卡尺，否则会使量爪的测量面磨损。测内尺寸，读数后，要使量爪沿着孔的中心线方向滑出，防止歪斜，否则将使量爪扭伤、变形或使尺框走动，影响测量精度。

●2.4.6不能用卡尺测量运动着的工件，这样容易使卡尺受到严重磨损，也容易发生事故。不准以卡尺代替卡钳在工件上来回拖拉。有的用卡尺来勾铁屑，这也是不允许的。

●2.4.7游标卡尺不要放在强磁场附近（如磨床的磁性工作台上），以免使卡尺感受磁性，影响使用。

●2.4.8卡尺使用完后，应当注意把卡尺平放，不要随意乱放，更不能放在工件上，不小心摔下来容易将卡尺摔坏。使用完毕后，最好把卡尺擦干净，放在专用盒内，注意不要使它生锈或弄脏。

3、外径千分尺

●外径千分尺是机械制造中常用精密量具，它的主要优点是结构设计符合阿贝原则并有测力装置，所以可以获得较高的测量精度。但由于测微螺杆精度受到制造上的限制，其移动量通常为25mm。

3.1外径千分尺的结构

●它是由尺架、测微头（通常称丝杆）、测力装置和锁紧装置等组成。

锁紧装置

测微头测力装置

3.2外径千分尺的读数原理

●千分尺是应用螺旋副传动原理，借助测微螺杆与螺纹轴套作为一对精密螺丝偶合件，将回转运动变为直线运动后，从固定套管和微分筒所组成的读数机构，读得长度尺寸，其数学形式为：

●L=Φ/2∏*S

●式中：L——测微螺杆的移动距离（毫米）

●Φ——测微螺杆的旋转角度（弧度）

●S——测微螺杆的螺距（毫米）

●读数机构由固定套管和微分筒组成，在固定套管上刻有50个等分刻度，千分尺测微螺杆的螺距为0.5毫米，因此，当微分筒旋转一周时，测微螺杆移动0.5毫米。微分筒旋转一个分度时（即1/50转），测微螺杆移动0.01毫米。

3.3外径千分尺的测量精度

●千分尺的精度分零级和1级，一般工厂生产的千分尺都是1级，它的示值误差为±0.004mm，零级千分尺的示值误差为±0.002mm。我公司现已大量使用的微米千分尺，也就是零级千分尺。

3.4外径千分尺的正确使用和注意事项

●3.4.1千分尺在测量前必须校对其零位，也即通常所称的“对零位”。对零位前应将两测量面擦干净。对于测量范围

大于25毫米的千分尺用校对量棒或用量块对零位。

3.4.2温度对千分尺精度的影响。使用千分尺时一般用手握住隔热装置。如果直接握住尺架，就会使千分尺和工件

10.5

●3.4.3千分尺两测量面将与工件接触时要使用测力装置，不要转动微分筒，更不能撞击（测力6—10N），双手测量用棘轮，单手测量两测量面接触工件时再进1—2μm。

●3.4.4千分尺测量轴的中心线要与工件被测长度方向一致，不要歪斜。工件要在静态下测量，不要在工件转动或加工时测量，否则易使测量面磨损，测杆扭弯。要经常保持千分尺干净，特别是固定套筒上不要弄得很脏。

3.5外径千分尺的精度分析

●影响外径千分尺精度的主要因素有以下各项：测微螺杆的螺距误差，分度及刻线精度，测量面的平行度及平面度，测力变化和视差。

3.5.1测微螺杆螺距误差的影响

●千分尺的测微螺杆和螺母的配合是有间隙的旋合，当旋动测杆使之朝测砧方向或朝测力装置方向移动时，由于螺距误差的影响，使测杆的牙廊和螺母牙廊的接触，在整个量程上各部位的间隙不同，这样给示值带来误差。

3.5.2两测量面平行度和平面度对示值的影响

●千分尺两测量面的最大平行度按规定为2微米（包括测杆在导向孔内的径向摆动因素在内），千分尺测量面平面度按规定为1微米。

3.5.3测力变化及微分筒分度误差的影响

●千分尺尺架刚性不足，在测力作用下将发生变形。测力往往也不能恒定。微分筒的分度误差及微分筒刻线与固定套管纵刻线都会产生一定的误差。

3.5.4视差的影响

●一般结构的千分尺，固定套管刻线面和微分筒刻线面不在同一个圆柱面上，因此读数时产生视差。

4、百分表

●4.1百分表的结构和工作原理

●百分表的工作原理是将测杆的直线位移，经过齿条、齿轮传动转变为指针的角位移，是属于最常见的二级传动形式。

4.2百分表的使用注意事项

●4.2.1使用前应检查测量杆的灵活性，即轻轻推动测量杆时，测量杆应移动灵活，没有任何轧卡现象，且每次放松后指针能回复到原来的刻度位置。

●4.2.2百分表应固定在可靠的表架上，表架要安放平稳，免使测量结果不准确或摔坏百分表。但夹持时夹紧力也不要过大，以免因套筒变形而使测量杆不灵活，夹紧后不可再转动百分表。

●4.2.3百分表校正或测量工件时，应当使测量杆有一定的初始测量力，就是测杆应有0.3—1毫米的压缩量。测工件时测杆与被测工件表面必须垂直，否则将产生较大的测量误差。

●4.2.4在百分表使用过程中要严格防止水、油和灰尘渗入表内。测量杆也不要加油，免得粘有灰尘的油污进入表内影响表的灵活性。百分表不使用时应使测量杆处于自由状态，免使表内的弹簧实效。

5、测量方法的选择原则

●评定测量方法优良的标准是：准、快、省。准：测量结果的数值精确度高；快：测量效率高；省：所用测量工具价格低廉，操作方便，测量费用低。

●根据被测部位的大小、形状、位置以及精确度要求等条件，进行正确、合理的选择测量方法和测量工具，是获得正确测量结果，保证产品质量的重要保证之一。在测量中，有时由于测量方法和测量工具选择不当，把合格品误认是废品，或者把废品当作合格品，或者损坏了测量工具。所以，正确、合理的选择测量方法和测量工具是很重要的。