第一节　游标卡尺

一、主要用途

应用游标读数原理制成的量具有：游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺、游标量角尺（如万能量角尺）和齿厚游标卡尺等，用以测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、高度、深度、角度以及齿轮的齿厚等，应用范围非常广泛。游标类量具的优点是利用游标原理进行读数，量具主要由主尺和游标尺框两部分组成，利用游标原理来提高读数准确度；其缺点是游标类量具没有测力控制装置，测力大小由手的推力或使尺框微动来控制，主观性很强，测量的一致性较差。

二、主要技术指标

1.刻度原理

第一种：当主尺（N-1）格的长度正好等于游标N格时，游标的分度值i为主尺每格的宽度与游标尺每格的宽度之差，即i=a-b，如图1-1及表1-1所示。

第二种：当主尺（2N-1）格的长度正好等于游标N格时，游标的分度值为主尺2格的宽度与游标尺1格的宽度之差，即i=2a-b，如图1-2及表1-2所示。

2.测量范围及分度值

游标卡尺测量范围及分度值见表1-3。

3.示值误差

游标卡尺示值误差见表1-4。

三、原理结构

1.工作原理

通过往复移动游标尺，从主尺与游标尺刻度读取测量面之间的距离（包括外部尺寸、内部尺寸、深度尺寸）。

2.外观结构形式及特点

（1）具有固定量爪的尺身，尺身上有类似钢尺一样的主尺刻度，主尺上的刻线间距为1mm，主尺的长度决定于游标卡尺的测量范围，如图1-3所示。

（2）具有活动量爪的尺框，尺框上有游标，游标卡尺的游标分度值可制成0.1mm、0.05mm和0.02mm三种。游标分度值，就是指使用这种游标卡尺测量零件尺寸时，卡尺上能够读出的最小数值（图1-3）。

（3）在0～150mm的游标卡尺上，还带有测量深度的深度尺。深度尺固定在尺框的背面，能随着尺框在尺身的导向凹槽中移动。测量深度时，应把尺身尾部的端面靠紧在零件的测量基准平面上（图1-3）。

（4）测量范围等于和大于200mm的游标卡尺，带有随尺框作微动调整的微动装置，如图1-4中的5。使用时，先用固定螺钉4把微动装置5固定在尺身上，再转动微动螺母7，活动量爪就能随同尺框3作微量的前进或后退。微动装置的作用是使游标卡尺在测量时用力均匀，便于调整测量压力，减少测量误差。

（5）测量范围为0～200mm和0～300mm的游标卡尺，也可制成只带有内外测量面的下量爪的形式，如图1-5所示。而测量范围大于300mm的游标卡尺，只制成这种仅带有下量爪的形式。

（6）高度游标卡尺如图1-6所示，用于测量零件的高度和精密划线。它的结构特点是用质量较大的基座4代替固定量爪5，而移动的尺框3则通过横臂装有测量高度和划线用的量爪，量爪的测量面上镶有硬质合金，用以提高量爪使用寿命。高度游标卡尺的测量工作，应在平台上进行。当量爪的测量面与基座的底平面位于同一平面时，如在同一平台平面上，主尺1与游标6的零线相互对准。所以在测量高度时，量爪测量面的高度，就是被测量零件的高度尺寸，它的具体数值，与一般游标卡尺一样可在主尺（整数部分）和游标（小数部分）上读出。应用高度游标卡尺划线时，调好划线高度，用固定螺钉2把尺框锁紧后，也应在平台上进行先调整再进行划线。

（7）深度游标卡尺如图1-7所示，用于测量零件的深度尺寸或台阶高低和槽的深度。它的结构特点是尺框3的两个量爪连成一起成为一个带游标测量基座1，基座的端面和尺身4的端面就是它的两个测量面。如测量内孔深度时应把基座的端面紧靠在被测孔的端面上，使尺身与被测孔的中心线平行，伸入尺身，则尺身端面至基座端面之间的距离，就是被测零件的深度尺寸。它的读数方法和游标卡尺完全一样。

（8）齿厚游标卡尺是用来测量齿轮（或蜗杆）的弦齿厚和弦齿顶高。这种游标卡尺由两互相垂直的主尺组成，因此它就有两个游标，如图1-8所示。A的尺寸由垂直主尺上的游标调整；B的尺寸由水平主尺上的游标调整。刻线原理和读法与一般游标卡尺相同。

测量蜗杆时，把齿厚游标卡尺读数调整到等于齿顶高（蜗杆齿顶高等于模数ms），法向卡入齿廓，测得的读数是蜗杆中径（d2）的法向齿厚。但图纸上一般注明的是轴向齿厚，必须进行换算。法向齿厚Sn的换算如式（1-1）所示：

式中，τ为蜗杆导程角。

以上所介绍的各种游标卡尺都存在一个共同的问题，就是读数不是很清晰，容易读错，有时不得不借放大镜将读数部分放大。为此，研制出了带表游标卡尺，如图1-9所示，便于读数准确，提高了测量精度；更有一种带有数字显示装置的游标卡尺，如图1-10所示，这种游标卡尺在零件表面上量得尺寸时，就直接用数字显示出来，其使用极为方便。

3.刻度原理

游标卡尺的读数部分由尺身和游标组成。其原理是利用尺身刻线间距与游标刻线间距之差来进行小数读数。游标卡尺按其分度值的不同，可分为0.1mm、0.05mm和0.02mm三种，不管哪一种，尺身刻度都是相同的，即每格1mm，每大格10mm，只是游标与尺身相对应的刻线宽度不同，分度值为0.02mm的测量精度最高。下面分别说明。

（1）分度值为0.1mm的游标卡尺刻线原理

尺身每小格为1mm，当两测量爪合拢时，尺身上9mm刚好等于游标10格的长度，则游标每格宽度为9mm/10=0.9mm。尺身与游标每格相差1mm-0.9mm=0.1mm。数值0.1mm即为该种游标卡尺的刻度值（测量时的读数精度/分度值/刻度值），如图1-11所示。这种精度的游标还有另外一种刻制方法，游标尺刻度仍为10等分，但总长度为19mm，则游标每格宽1.9mm，尺身2mm与游标每格相差0.1mm，如图1-12所示。

（2）分度值为0.05mm游标卡尺刻线原理

尺身每小格为1mm，当两测量爪合拢时，尺身上19mm刚好等于游标20格的长度，则游标每格宽度为19mm/20=0.95mm，尺身与游标每格相差1mm-0.95mm=0.05mm。如图1-13所示。另一种是尺身上39mm刚好等于游标的20格长度，则游标每格宽度为39mm/20=1.95mm，尺身2格与游标1格相差2mm-1.95mm=0.05mm，这种刻线方法的优点是线条清晰，容易看准。

（3）分度值为0.02mm的游标卡尺刻线原理

尺身每小格为1mm，当两测量爪合拢时，尺身上49mm刚好等于游标50格的长度，则游标每格宽度为49mm/50=0.98mm。尺身与游标每格相差1mm-0.98mm=0.02mm，所以此种游标卡尺的分度值为0.02mm。如图1-14所示。

四、使用方法

1.游标卡尺的选用

测量或检验零件尺寸时，要按所测零件的部位和尺寸精度，正确合理地选择游标卡尺的种类和规格。游标卡尺是一种中等精度的量具，它只适用于中等精度尺寸的测量和检验。用游标卡尺去测量锻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，因为量具都有一定的示值误差，在一般情况下，读数值为0.02mm的游标卡尺用于测量公差等级IT12～IT16的外尺寸和公差等级IT14～IT15的内尺寸，而读数值为0.05mm的游标卡尺用于测量公差等级IT14～IT16的内、外尺寸。通常情况下，选用精度比被测物的精度高5～10倍的测量工具。

游标卡尺的选用示例见表1-5。

2.读数方法

用游标卡尺测量时，首先应知道游标卡尺的分度值和测量范围。游标卡尺上的零线是读数的基准。读数时，要同时看清尺身和游标的刻线，两者应结合起来读。具体的读数步骤如下。

（1）读整数：读出游标零线左边靠近零线最近的尺身刻线数值，该数值就是被测件的整数值。

（2）读小数：找出与尺身刻线相重合的游标刻线，将其顺序数乘以游标的分度值所得的积，即为被测件的小数值。

（3）求和：将上面两次所读数值相加，就是被测件的完整数值。

0.02mm、0.05mm、0.10mm游标卡尺读数方法分别如图1-15～图1-17所示。

3.测量精度

（1）游标卡尺的示值误差，就是游标卡尺本身的制造精度，是卡尺本身就可能产生的误差。例如，用游标读数值为0.02mm的0～125mm的游标卡尺（示值误差为±0.02mm），测量50mm的轴时，若游标卡尺上的读数为50.00mm，实际直径可能是50.02mm，也可能是49.98mm。这不是游标尺的使用方法上有什么问题，而是它本身制造精度所允许产生的误差。因此，若该轴的直径尺寸是IT5级精度的基准轴），则轴的制造公差为0.025mm，而游标卡尺本身就有着±0.02mm的示值误差，选用这样的量具去测量，显然是无法保证轴径的精度要求的。

（2）如果受条件限制（如受测量位置限制），其他精密量具用不上，必须用游标卡尺测量较精密的零件尺寸时，又该怎么办呢？此时，可以用游标卡尺先测量与被测尺寸相当的块规，消除游标卡尺的示值误差（称为用块规校对游标卡尺）。例如，要测量上述直径50mm的轴时，先测量50mm的块规，看游标卡尺上的读数是不是正好50mm。如果不是正好50mm，则比50mm大的或小的数值，就是游标卡尺的实际示值误差，测量零件时，应把此误差作为修正值考虑进去。例如，测量50mm块规时，游标卡尺上的读数为49.98mm，即游标卡尺的读数比实际尺寸小0.02mm，则测量轴时，应在游标卡尺的读数上加上0.02mm，才是轴的实际直径尺寸；若测量50mm块规时的读数是50.01mm，则在测量轴时，应在读数上减去0.01mm，才是轴的实际直径尺寸。另外，游标卡尺测量时的松紧程度（即测量压力的大小）和读数误差（即看准是哪一根刻线对准），对测量精度影响亦很大。所以，当必须用游标卡尺测量精度要求较高的尺寸时，最好采用和被测件相等尺寸的块规相比较的办法。

4.应用示例

（1）用游标卡尺测量孔中心线与侧平面之间的距离。用游标卡尺测量孔中心线与侧平面之间的距离L时，先要用游标卡尺测量出孔的直径D，再用刃口形量爪测量孔的壁面与零件侧面之间的最短距离，如图1-18所示。

此时，卡尺应垂直于侧平面，且要找到它的最小尺寸，读出卡尺的读数A，则孔中心线与侧平面之间的距离为：

（2）用游标卡尺测量两孔的中心距。用游标卡尺测量两孔的中心距有两种方法：一种是先用游标卡尺分别量出两孔的内径D1和D2，再量出两孔内表面之间的最大距离A，如图1-19所示，则两孔的中心距为：

另一种测量方法是先分别量出两孔的内径D1和D2，然后用刀口形量爪量出两孔内表面之间的最小距离B，则两孔的中心距为：

五、维护保养与注意事项

1.测量前要进行擦拭和检查。测量前先将游标卡尺擦干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，检查工件表面是否有锈蚀、碰伤及影响使用的质量缺陷等。尺框移动应平稳灵活，不应出现有时松有时紧或明显晃动的现象。深度尺不应有窜动。固定螺钉的作用应可靠。轻轻推动尺框，使两个量爪合拢，待严密贴合没有明显的漏光缝隙时检查零位。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。此时游标的零线应与尺身零线对齐，如对不齐，说明存在零位偏差，一般不能使用，应送计量部门检修，不能自己随便调整和使用。如仍要使用，需加修正值。

2.当测量零件的外尺寸时，卡尺两测量面的连线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，如图1-20（a）、图1-20（b）所示。否则，量爪若在如图1-20（c）、图1-20（d）所示的错误位置上，将使测量结果a比实际尺寸b要大。先把卡尺的活动量爪张开，使量爪能自由地卡进工件，把零件贴靠在固定量爪上，然后移动尺框，用轻微的压力使活动量爪接触零件。如卡尺带有微动装置，此时可拧紧微动装置上的固定螺钉，再转动调节螺母，使量爪接触零件并读取尺寸。决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有的精度。

3.测量沟槽时，应当用量爪的平面测量刃进行测量，尽量避免用端部测量刃和刀口形量爪去测量外尺寸。而对于圆弧形沟槽尺寸，则应当用刃口形量爪进行测量，不应当用平面形测量刃进行测量，如图1-21（a）所示，图1-21（b）、图1-21（c）为选用错误的情况。

4.测量沟槽宽度时，也要放正游标卡尺的位置，如图1-22（a）所示，应使卡尺两测量刃的连线垂直于沟槽，不能歪斜。量爪若在如图1-22（b）、图1-22（c）所示的错误位置上，将使测量结果不准确（可能大也可能小）。

5.当测量零件的内尺寸时，要使量爪分开的距离小于所测内尺寸，进入零件内孔后，再慢慢张开并轻轻接触零件内表面，用固定螺钉固定尺框后，轻轻取出卡尺来读数。取出量爪时，用力要均匀，并使卡尺沿着孔的中心线方向滑出，不可歪斜，否则会使量爪扭伤、变形和受到不必要的磨损，同时会使尺框走动，影响测量精度。卡尺两测量刃应在孔的直径上，不能偏歪，如图1-23所示。

图1-21为带有刀口形量爪和带有圆柱面形量爪的游标卡尺，在测量内孔时，正确位置如图1-24（a）、图1-24（b）所示，错误位置如图1-24（c）、图1-24（d）所示。当量爪在错误位置时，其测量结果将比实际孔径D要小。

6.用下量爪的外测量面测量内尺寸，在读取测量结果时，一定要把量爪的厚度加上去。即游标卡尺上的读数A，加上量爪的厚度b，才是被测零件的内尺寸L，如图1-25所示。测量范围在500mm以下的游标卡尺，量爪厚度一般为10mm。但当量爪磨损和修理后，量爪厚度就要小于10mm，读数时这个修正值也要考虑进去。

7.用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件表面。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量的尺寸不准确（外尺寸小于实际尺寸，内尺寸大于实际尺寸）。

8.在游标卡尺上读数时，应将卡尺水平拿着，朝着有亮光的方向，使人的视线尽可能和卡尺的刻线表面垂直，以免由于视线的歪斜造成读数误差。

9.为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，尽量获得一个比较正确的测量结果。

10.不准把游标卡尺的两个量爪当作划针、圆规、钩子或螺钉旋具等来使用，也不准将游标卡尺代替卡钳、卡板等在被测工件上推拉，以免游标卡尺磨损，影响测量精度。

11.游标卡尺受到损伤后或发现量爪的测量面和尺身等表面有毛刺、弯曲变形等情况，绝不允许用锤子、锉刀等工具自行修理，应及时送交计量部门修理，并经检定合格后才能使用。

12.不可在游标卡尺的刻线处打钢印或记号，否则将造成刻线不准确。必要时允许用电刻法或化学法刻蚀记号。

13.不可用砂布或普通磨料来擦除刻度尺表面的锈迹和污物。

14.游标卡尺不要放在强磁场附近（如磨床的磁性工作台上），以免其感受磁性。

15.带深度尺的游标卡尺，用完后应将量爪合拢，否则较细的深度尺露在外边，容易变形，甚至折断。

16.游标卡尺使用结束后应将其平放，尤其是大尺寸游标卡尺更应注意，否则会造成弯曲变形。也不要将游标卡尺与其他工具堆放在一起。使用完毕时，擦净并涂油，放置在专用盒内，防止弄脏或生锈。

17.应按规定定期送计量部门进行检定，合格方可使用。