1.5 拓展案例

1.5.1 游标卡尺原理、使用及维护

1．游标卡尺的结构和规格

游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，由尺身和能在尺身上滑动的游标（尺）组成，如图1-1所示。若从背面看，游标尺是一个整体。游标尺与尺身之间有一个弹簧片，利用弹簧片的弹力使游标尺与尺身靠紧。游标尺上部有一个紧固螺钉，可将游标尺固定在尺身上的任意位置。尺身和游标尺上都有量爪和刻度，用以测量不同位置的尺寸。

游标卡尺按其结构和用途的不同分为普通游标卡尺、深度游标卡尺、游标高度尺、齿厚游标卡尺等（图1-1）；按其测量范围的不同分为0～125mm、0～150mm、0～200mm、0～300mm、0～500mm、0～1000mm等几种规格。

2．游标卡尺的刻线原理

常用游标卡尺的测量精度按游标每格的读数示值分0.05mm（1/20）和0.02mm （1/50）两种。下面以钳工常用的游标卡尺（精度为0.02mm）为例，介绍游标卡尺的刻线原理（图1-2）：尺身每格是1mm，当两爪合并时，游标上的50格刚好等于尺身上的49格（49mm），则游标上每格间距为0.98mm（49mm÷50），主尺与游标每格间距相差0.02mm（1mm-0.98mm）。0.02mm即该游标卡尺的最小读数值（测量精度）。

3．游标卡尺的读数方法

游标卡尺的读数由主尺和游标两部分的数字组成。当活动量爪与固定量爪贴合时，游标上的“0”刻线（简称游标零线）对准主尺上的“0”刻线，此时量爪间的距离为“0”。当尺框向右移动到某一位置时，固定量爪与活动量爪之间的距离，就是零件的测量尺寸。此时零件尺寸的整数部分，可从游标零线左边的主尺刻线上读出来，小数部分可借助于游标来读出，将上述两项读数相加即被测尺寸（图1-3）。

4．游标卡尺的使用注意事项

1）检查零线：使用前应先擦净卡尺，合拢量爪，检查尺身与游标零线是否对齐。如未对齐，应记下误差值，以便测量后修正读数。

2）放正卡尺：测量内、外圆，卡尺应垂直于轴线；测量内圆时，应使两量爪处于直径处。

3）用力适度：量爪与测量面接触时，用力不宜过大，以免量爪变形磨损。

4）视线垂直：读数时视线要对准所读刻线并垂直于尺面，否则读数不准。

5）防止松动：从工件上取下卡尺读数时，应使固定卡脚贴紧工件，轻轻取出，以防游标移动。

6）勿测毛面：卡尺属于精密量具，不得用来测量毛坯表面。

5．游标卡尺的维护

1）卡尺使用完毕，要被擦净并上油，放置在专用盒内，防止弄脏或生锈。

2）不可用砂布或普通磨料擦除刻度尺表面及量爪测量面的锈迹和污物。

3）不准把卡尺的两个量爪当扳手或划线工具使用，不准用卡尺代替卡钳、卡扳等在被测件上推拉，以免磨损卡尺，影响测量精度。

4）测量结束时，要把卡尺平放，特别是大尺寸卡尺，否则易引起尺身弯曲变形。

5）对于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面，容易变形，甚至折断。

6）在游标卡尺受损后，不允许用锤子、锉刀等工具自行修理，应交专门维修部门修理，并经检验合格后才能使用。

1.5.2 千分尺原理、使用及维护

1．外径千分尺的结构和规格

千分尺按其结构和用途不同可分为外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、螺纹千分尺和公法线千分尺等。

图1-4所示为钳工常用的外径千分尺。外径千分尺的测量范围在500mm以内时，每25mm为一挡，如0～25mm、25～50mm等；测量范围在500～1000mm时，每100mm为一挡，如500～600mm、600～700mm等。

2．外径千分尺的刻线原理

用外径千分尺测量零件的尺寸，就是把被测零件置于外径千分尺的砧座和测微螺杆的两测量面之间，两测量面之间的距离就是零件的被测尺寸。当测微螺杆在螺纹轴套中旋转时，由于螺旋线的作用，测微螺杆产生轴向移动，使两测量面之间的距离发生变化。

若测微螺杆按顺时针的方向旋转一周，两测量面之间的距离就缩小一个螺距。同理，若按逆时针方向旋转一周，则两测量面间的距离就增大一个螺距。常用外径千分尺测微螺杆的螺距为0.5mm，因此，当测微螺杆旋转一周时，两测量面之间的距离就缩小或增大0.5mm。

在千分尺的固定套筒上刻有轴向中线，作为微分筒读数的基准线。在轴向中线的两侧，刻有两排刻线，标有数字的一排刻线间距为1mm，另一排为每毫米刻线的中线，即上、下两相邻刻线的间距为0.5mm。微分筒的圆锥面上刻有50个等分线，当微分筒旋转1/50周时（即转过1格），测微螺杆轴向移动的距离为0.5mm÷50＝0.01mm。由此可知，千分尺的测量精度为0.01mm（图1-5）。

3．外径千分尺的读数方法

外径千分尺的读数方法如图1-6所示。

1）读出固定套筒上的毫米整数值和半毫米值：读出固定套筒上刻线所显示的最大数值，包括毫米整数值和半毫米值。

2）读出微分筒上不足半毫米的小数值：用微分筒上与固定套筒中线对齐的刻线格数乘千分尺精度。

3）把上述两个读数相加即得实测尺寸。

4．千分尺使用注意事项

1）使用前，应把千分尺的两个测量面擦干净，校准零位。

2）测量前，应把零件的被测量表面擦干净，以免影响测量精度。

3）测量时，测微螺杆与零件被测量的尺寸方向要一致。为使测量面与零件表面接触良好，可在转动测力旋钮的同时轻轻地晃动尺架。

4）读取数值后，应反向转动微分筒，使测微螺杆端面离开零件被测表面，再将千分尺退出，这样可减少对千分尺测量面的磨损。如果必须取下读数，应用锁紧手柄锁紧测微螺杆，待轻轻滑出零件后再读数。

5）使用完毕后要擦净测量面，并涂上专用防锈油，置于盒内保管。

6）使用有效期满后，要及时送计量部门检修。

5．千分尺的维护

1）检查零线是否准确。

2）测量时需把工件被测量面擦干净。

3）工件较大时应放在V形铁或平板上测量。

4）测量前将测量杆和砧座擦干净。

5）拧活动套筒时需用棘轮装置。

6）不要拧松后盖，以免造成零线改变。

7）不要在固定套筒和活动套筒间加入普通机油。

8）用后擦净上油，放入专用盒内，置于干燥处。

1.5.3 万能角度尺原理、使用及维护

1．万能角度尺的结构

万能角度尺主要由基尺、尺身（主尺）、直角尺、直尺、游标、制动器（锁紧螺钉）、扇形板、调节旋钮和卡块等组成（图1-7）。

2．万能角度尺的刻线原理

万能角度尺的测量精度有5′和2′两种，万能角度尺的读数是根据游标原理制成的。精度为2′的万能角度尺的刻线原理是：尺身每格刻线的弧长对应的角度为1°；游标刻线是将尺身上29°所占的弧长等分为30格，每格所对应的角度为29°/30，因此游标1格与尺身1格相差：1°-29°/30＝2′，即万能角度尺的测量精度为2′（图1-8）。

3．万能角度尺的读数方法

万能角度尺的读数方法（图1-9）与游标卡尺的读数方法基本相似，即先从尺身上读出游标零线左边的整度数，然后在游标上读出分的数值（格数×2′），两者相加就是被测工件的角度数值。

4．万能角度尺的使用方法

1）万能角度尺使用前应先校准零位。万能角度尺的零位，是直尺与直角尺均装上，当直角尺、基尺的底边与直尺无间隙接触时，主尺与游标的零线对准。

2）调整好零位后，通过基尺、直尺、直角尺进行组合，可测量0°～320°之4个角度段内的任意角度值（见表1-4钳工常用量具中的万能角度尺部分）。

3）测量时，根据零件被测部位的情况，先调整好直角尺或直尺的位置，用卡块上的螺钉把它们紧固住，再来调整基尺测量面与其他有关测量面之间的夹角。这时，要先松开制动器上的螺母，移动主尺作粗调整，然后再转动扇形板背面的旋钮作细微调整，直到两个测量面与被测表面密切贴合为止。最后拧紧制动器上的螺母，把角度尺取下来进行读数。

5．万能角度尺的使用注意事项

1）根据被测量工件的不同角度正确组合。

2）使用前，先将万能角度尺擦拭干净，再检查尺身和游标的零线是否对齐，基尺和直尺是否有间隙。

3）测量完毕后，应用汽油或酒精把万能角度尺洗净，用干净纱布仔细擦干，涂上防锈油，然后装入专用盒内存放。

6．万能角度尺的维护

1）万能角度尺不能受到碰撞，注意保护各测量面并防止变形。

2）I形游标万能角度尺在安装直角尺或直尺时应避免夹块螺钉压在测量面上。

3）使用完万能角度尺后，要将其擦净，在测量面上涂防锈油，并装在专用的盒内保管。

1.5.4 百分表原理、使用及维护

1．百分表的结构

百分表是指针类量仪，其特点是将被测物体的尺寸变化导致的测量杆的微小直线位移，经机械放大后转换为指针的旋转或角位移，在刻度盘上指示测量结果。常用的百分表有钟形百分表和杠杆式百分表两种，其分度值为0.01mm（图1-10）。

2．百分表的使用

百分表只能测出相对数值，不能测出绝对数值，主要应用于检测工件的形状和位置误差等，也可以用于校正零件的安装位置及测量零件的内径等，是一种精度高的比较量具。下面以钟形百分表为例介绍百分表的使用方法与读数方法。

1）百分表不能单独使用。百分表在使用时，要把百分表装夹在专用表架或其他牢靠的支架上（图1-11），千万不要贪图方便而把百分表随便卡在不稳固的地方，这样不仅造成测量结果不准，而且有可能把表摔坏。

2）为了使百分表能够在各种场合下顺利地进行测量工作，例如在车床上测量径向跳动、端面跳动，在专用检验工具上检验工件精度时，应把百分表装夹在磁性表架或万能表架上来使用（图1-12）。表架应放在平板、工作台或某一平整位置上。百分表在表架上的上、下、前、后位置可以任意调节。使用时注意，百分表的触头应垂直于被检测的工件表面。

3）把百分表装夹套筒夹在表架紧固套内时，夹紧力不要过大，夹紧后测杆应能平稳、灵活地移动，无卡住现象（图1-13）。

4）装夹好百分表后，在未松开紧固套之前不要转动表体。当需要转动表的方向时，应先松开紧固套。

5）测量时，应轻轻提起测量杆，把工件移至测量头下面，缓慢下降，使测量头与工件接触。不准把工件强迫推至测量头下，也不得急剧下降测量头，以免产生瞬时冲击测力，给测量带来测量误差。测量头与工件的接触方法如图1-14所示。对工件进行调整时，也应按上述方法进行。

6）用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压力，即在测量头与工件表面接触时，测量杆应有0.3～1.0mm的压缩量，使指针转过半圈左右，然后转动表圈，使刻度盘的零线对准指针。轻轻地拉动手提测量杆的圆头，拉起和放松几次，检查指针所指零位有无改变。当指针零位稳定后，再开始测量或校正工件的工作。如果是校正工件，此时开始改变工件的相对位置，读出指针的偏摆值，即得到工件安装的偏差数值。

百分表的读数方法为：先读小指针转过的刻度（即毫米整数）；再读大指针转过的刻度（即小数部分），并乘以0.01；然后将两者相加，即得到所测量的数值。

例1

图1-15所示的数值为：

［读小指针转过的刻度（即毫米整数）得0］+［读大指针转过的刻度（即小数部分），并乘以0.01得0.87mm］＝0.87mm。

例2

图1-16所示的数值为：

［读小指针转过的刻度（即毫米整数）得1mm］+［读大指针转过的刻度（即小数部分），并乘以0.01得0.65mm］＝1.65mm。

3．百分表使用时的注意事项

1）使用时要仔细，提压测量杆的次数不要过多，距离不要过大，以免损坏机件，加剧测量头的磨损。

2）不允许测量表面粗糙度过大或有明显凹凸的工件表面。

3）应避免剧烈振动或碰撞，杜绝测量头突然撞击在被测表面上，以防测量杆弯曲变形，更不能敲打百分表的任何部位。

4）在遇到测量杆移动不灵活或发生阻滞时，不允许用强力推压测量头，应送交计量部门检查修理。

4．百分表维护

1）不要把百分表放在磁场附近，以免造成机件磁化，降低灵敏度或精度。

2）不使用时，应使测量杆处于自由状态，避免有任何压力加在上面。

3）不能与锉刀、錾子等工具堆放在一起，以免擦伤、碰毛精密测量杆，或打碎玻璃表盖等。

4）使用完毕后，必须用干净的布或软纸将各部分擦干净，然后装入专用的盒子内，并使测量杆处于自由状态，以免表内弹簧失效。