测量工具的使用

测量工具的使用 量具的使用方法 目 录 第一章 钢直尺、钢直 尺 ....................................................................................................................... 3 二 塞尺 ........................................................................................................................... 6 第二章 游标读数量具 ........................................................................................................ 8 一 游标卡尺的结构型式 ............................................................................................... 8 二 游标卡尺的读数原理和读数方法 ........................................................................... 9 三 游标卡尺的测量精度 ............................................................................................. 11 四 游标卡尺的使用方法 ............................................................................................. 12 五 游标卡尺应用举例 ................................................................................................. 14 六 高度游标卡尺 ......................................................................................................... 16 七 深度游标卡尺 ......................................................................................................... 16 八 齿厚游标卡尺 ......................................................................................................... 17 第三章 螺旋测微量具 ...................................................................................................... 19 一 外径百分尺的结构 ................................................................................................. 19 二 百分尺的工作原理和读数方法 ............................................................................. 21 三 百分尺的精度及其调整 ......................................................................................... 22 四 百分尺的使用方法 ................................................................................................. 23 五 百分尺的应用举例 ................................................................................................. 24 六 杠杆千分尺 ............................................................................................................. 25 七 三爪公法线长度千分尺 ................................................................................................. 27 十一 壁厚千分尺 ......................................................................................................... 28 十二 板厚百分尺 ......................................................................................................... 28 十三 尖头千分尺 ......................................................................................................... 28 十四 螺纹千分尺 ......................................................................................................... 29 十五 深度百分尺 ......................................................................................................... 29 十六 数字外径百分尺 ................................................................................................. 29 第四章 量 块 ................................................................................................................. 30 一 量块的用途和精度 ................................................................................................. 30 二 成套量块和量块尺寸的组合 ................................................................................. 30 三 量块附件 ................................................................................................................. 31 第五章 指示式量具.......................................................................................................... 33 一 百分表的结构 ......................................................................................................... 33 二 百分表和千分表的使用方法 ................................................................................. 33 三 杠杆百分表 ............................................................................................................. 37 四 杠杆百分表和千分表的使用方法 ......................................................................... 37 五 角度量具.............................................................................................................. 42 一 万能角度尺 ............................................................................................................. 42 二 游标量角器 ............................................................................................................. 43 三 万能角尺 ................................................................................................................. 44 四 带表角度尺 ............................................................................................................. 44 五 中心规 ..................................................................................................................... 45 六 正弦规 ..................................................................................................................... 45 七 车刀量角台 ............................................................................................................. 47 第七章 水 平 仪 .............................................................................................................. 49 一 条式水平仪 ............................................................................................................. 49 二 框式水平仪 ............................................................................................................. 50 三 光学合像水平仪 ..................................................................................................... 53 第八章 量具的维护和保养 .............................................................................................. 55 参考文献 ............................................................................................................................. 56 第一章 钢直尺、钢直尺 钢直尺是最简单的长度量具，它的长度有150，300，500和1000 mm四种规格。图1-1是 常用的150 mm钢直尺。 图1-1 150 mm钢直尺 钢直尺用于测量零件的长度尺寸(图1-2)，它的测量结果不太准确。这是由于钢直尺的刻线 间距为1mm，而刻线本身的宽度就有0.1,0.2mm，所以测量时读数误差比较大，只能读出 毫米数，即它的最小读数值为1mm，比1mm小的数值，只能估计而得。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图1-2 钢直尺的使用方法 a)量长度 b)量螺距 c)量宽度 d)量e)量深度 f)划线 如果用钢直尺直接去测量零件的直径尺寸(轴径或孔径)，则测量精度更差。其原因是:除 了钢直尺本身的读数误差比较大以外，还由于钢直尺无法正好放在零件直径的正确位置。所 以，零件直径尺寸的测量，也可以利用钢直尺和 图1-3 首先检查钳口的形 状，钳口形状对测量精确性影响很大，应注 意经常修整钳口的形状，图1-4所示为卡钳 钳口形状好与坏的对比。调节卡钳的开度时， 应轻轻敲击卡钳脚的两侧面。先用两手把卡 钳调整到和工件尺寸相近的开口，然后轻敲 卡钳的外侧来减小卡钳的开口，敲击卡钳 图1-4 卡钳钳口形状好与坏的对比 示。 正确 (a) 错误 错误 (b) (c) 图1-5 卡钳开度的调节 2 外卡钳的使用 外卡钳在钢直尺上取下尺寸时，如图1-6(a)，一个钳脚的测量面靠在钢直尺的端面上，另一个钳脚的测量面对准所需尺寸刻线的中间，且两个测量面的联线应与钢直尺平行，人的视线要垂直于钢直尺。 用巳在钢直尺上取好尺寸的外卡钳去测量外径时，要使两个测量面的联线垂直零件的轴线，靠外卡钳的自重滑过零件外圆时，我们手中的感觉应该是外卡钳与零件外圆正好是点接触，此时外卡钳两个测量面之间的距离，就是被测零件的外径。所以，用外卡钳测量外径，就是比较外卡钳与零件外圆接触的松紧程度，如图1-6(b)以卡钳的自重能刚好滑下为合适。如当卡钳滑过外圆时，我们手中没有接触感觉，就说明外卡钳比零件外径尺寸大，如靠外卡钳的自重不能滑过零件外圆，就说明外卡钳比零件外径尺寸小。切不可将卡钳歪斜地放上工件测量，这样有误差。图1-6(c) 所示。由于卡钳有弹性， 把外卡钳用力压过外圆是错误的，更不能把卡钳横着卡上去，图1-6(d) 所示。对于大尺寸的外卡钳，靠它自重滑过零件外圆的测量压力已经太大了，此时应托住卡钳进行测量，图1-6(e)所示。 正确 错误 (a) (b) (c) 错误 (d) (e) 图1-6 外卡钳在钢直尺上取尺寸和测量方法 3 用 (b) 测量内径，图1-8a 所示。就是比较内卡钳在零件孔内的松紧程度。如内卡钳在孔内有较大的自由摆动时，就表示卡钳尺寸比孔径内小了;如内卡钳放不进，或放进孔内后紧得不能自由摆动，就表示内卡钳尺寸比孔径大了，如内卡钳放入孔内，按照上述的测量方法能有1,2mm的自由摆动距离，这时孔径与内卡钳尺寸正好相等。测量时不要用手抓住卡钳测量，图1-8b 所示，这样手感就没有了，难以比较内卡钳在零件孔内的松紧程度，并使卡钳变形而产生测量误差。 (a) 错误 (b) 图1-8 卡钳取尺寸和测量方法 4 卡钳的适用范围 卡钳是一种简单的量具，由于它具有结构简单，制造方便、价格低廉、维护和使用方便等特点，广泛应用于要求不高的零件尺寸的测量和检验，尤其是对锻铸件毛坯尺寸的测量和检验，卡钳是最合适的测量工具。 卡钳虽然是简单量具，只要 我们掌握得好，也可获得较高的 测量精度。例如用外卡钳比较两 根轴的直径大小时，就是轴径相 差只有0.01mm，有经验的老师傅 也能分辨得出。又如用 图1-9 塞尺 塞尺又称厚薄规或间隙片。主要用来检验机床特别紧固面和紧固面、活塞与气缸、活塞环槽和活塞环、十字头滑板和导板、进排气阀顶端和摇臂、齿轮啮合间隙等两个结合面之间的间隙大小。塞尺是由许多层厚薄不一的薄钢片组成(图1-10)按照塞尺的组别制成一把一把的塞尺，每把塞尺中的每片具有两个平行的测量平面， 且都有厚度标 记，以供组合使用。 测量时，根据结合面间隙的大小，用一片或数片 重迭在一起塞进间隙 图1-10 塞尺 在以轴系推力轴或第一中间轴为基准的法兰外圆的素线上，用塞尺测量直尺与之连接的柴油机曲轴或减速器输出轴法兰外圆的间隙ZX 、ZS，并依次在法兰外圆的上、下、左、右四个位置上进行测量。图1-12是检验机床尾座紧固面的间隙(<0.04mm)。 1-直尺 2-法兰 图1-11 用直尺和塞尺测量轴的偏移和曲折 图1-12 用塞尺检验车床尾座紧固面间隙 使用塞尺时必须注意下列几点: 1. 根据结合面的间隙情况选用塞尺片数，但片数愈少愈好; 2. 测量时不能用力太大，以免塞尺遭受弯曲和折断; 3. 不能测量温度较高的工件。 表1-1 塞尺的规格 第二章 游标读数量具 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、游标卡尺的结构型式 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，可以用它来测量零件的外径、游标卡尺有三种结构型式 (1)测量范围为0,125mm的游标卡尺，制成带有刀口形的上下量爪和带有深度尺的型式，如图2—1。 图2-1 游标卡尺的结构型式之一 1-尺身;2-上量爪;3-尺框;4-紧固螺钉;5-深度尺;6-游标;7-下量爪。 (2)测量范围为0,200mm和0,300mm的游标卡尺，可制成带有内外测量面的下量爪和带有刀口形的上量爪的型式，如图2―2。 图 2-2 游标卡尺的结构型式之二 1一尺身;2一上量爪、3一尺框;4一紧固螺钉;5一微动装置; 6一主尺;7一微动螺母;8一游标;9—下量爪 (3)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型式，如图2-3。而测量范围大于300mm 的游标卡尺，只制成这种仅带有下量 爪的型式。 图2-3 游标卡尺的结构型式之三 2 游标卡尺主要由下列几部分组成 (1)具有固定量爪的尺身，如图2-2中的1。尺身上有类似钢尺一样的主尺刻度，如图2―2中的6。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。 (2)具有活动量爪的尺框，如图2-2中的3。尺框上有游标，如图2―2中的8，游标卡尺的游标读数值可制成为0.1;0.05和0.02mm的三种。游标读数值，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。 (3)在0,125mm的游标卡尺上，还带有测量深度的深度尺，如图2―1中的5。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。 (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2―2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。 目前我国生产的游标卡尺的测量范围及其游标读数值见表2-1。 二 游标卡尺的读数原理和读数方法 游标卡尺的读数机构，是由主尺和游标(如图2―2中的6和8)两部分组成。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”，见图2―2。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，见图2―1。此时零件尺寸的整数部分，可在游标零线左边的主尺刻线上读出来，而比1mm小的小数部分，可借助游标读数机构来读出，现把三种游标卡尺的读数原理和读数方法介绍如下。 1 游标读数值为0.1mm的游标卡尺 如图2―4(a)所示，主尺刻线间距(每格)为1mm，当游标零线与主尺零线对准(两爪合并)时，游标上的第10刻线正好指向等于主尺上的9mm，而游标上的其他刻线都不会与主尺上任何一条刻线对准。 游标每格间距=9mm?10=0.9mm 主尺每格间距与游标每格间距相差=1mm-0.9mm=0.1mm 0.1mm即为此游标卡尺上游标所读出的最小数值，再也不能读出比0.1mm小的数值。 当游标向右移动0.1mm时，则游标零线后的第1根刻线与主尺刻线对准。当游标向右移动0.2mm时，则游标零线后的第2根刻线与主尺刻线对准，依次类推。若游标向右移动0.5mm，如图2-4(b)，则游标上的第5根刻线与主尺刻线对准。由此可知，游标向右移动不足1mm的距离，虽不能直接从主尺读出，但可以由游标的某一根刻线与主尺刻线对准时，该游标刻 线的次序数乘其读数值而读出其小数值。例如，图2―4(b)的尺寸即为:5×0.1=0.5(mm)。 图2-4 游标读数原理 另有1种读数值为0.1mm的游标卡尺，图2-5(a) 所示，是将游标上的10格对准主尺的19mm，则游标每格=19mm?10=1.9mm，使主尺2格与游标1格相差=2-1,9=0.1mm。这种增大游标间距的方法，其读数原理并未改变，但使游标线条清晰，更容易看准读数。 在游标卡尺上读数时，首先要看游标零线的左边，读出主尺上尺寸的整数是多少毫米，其次是找出游标上第几根刻线与主尺刻线对准，该游标刻线的次序数乘其游标读数值，读出尺寸的小数，整数和小数相加的总值，就是被测零件尺寸的数值。 在图2-5(b)中，游标零线在2与3mm之间，其左边的主尺刻线是2mm，所以被测尺寸的整数部分是2mm，再观察游标刻线，这时游标上的第3根刻线与主尺刻线对准。所以，被测尺寸的小数部分为3×0.1=0.3(mm)，被测尺寸即为2+0.3=2.3(mm)。 2 游标读数值为0.05mm的游标卡尺 图2-5 (c)所示，主尺每小格1mm，当两爪合并时，游标上的20格刚好等于主尺的39mm，则 游标每格间距=39mm?20=1.95mm 主尺2格间距与游标1格间距相差=2-1.95=0.05(mm) 0.05mm即为此种游标卡尺的最小读数值。同理，也有用游标上的20格刚好等于主 尺上的19mm，其读数原理不变。 在图2―5(d)中，游标零线在32mm与33mm之间，游标上的第11格刻线与主尺刻线对准。所以，被测尺寸的整数部分为32mm，小数部分为11×0.05=0.55(mm)，被测尺寸为32+0.55=32.55(mm)。 图2-5 游标零位和读数举例 3 游标读数值为0.02mm的游标卡尺 图2―5(e) 所示，主尺每小格1mm，当两爪合并时，游标上的50格刚好等于主尺上的49mm，则 游标每格间距=49mm?50=0.98mm 主尺每格间距与游标每格间距相差=1-0.98=0.02(mm) 0.02mm即为此种游标卡尺的最小读数值。 在图2―5(f)中，游标零线在123mm与124mm之间，游标上的11格刻线与主尺刻线对准。所以，被测尺寸的整数部分为123mm，小数部分为11×0.02=0.22(mm)，被测尺寸为123十0.22=123.22(mm)。 我们希望直接从游标尺上读出尺寸的小数部分，而不要通过上述的换算，为此，把游标的刻线次序数乘其读数值所得的数值，标记在游标上，见图2-5，这样使读数就方便了。 三 游标卡尺的测量精度 测量或检验零件尺寸时，要按照零件尺寸的精度要求，选用相适应的量具。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，游标卡尺的示值误差见表2-2。 表2-2 游标卡尺的示值误差 mm 游标卡尺的示值误差，就是游标卡尺本身的制造精度，不论你使用得怎样正确，卡尺本身就可能产生这些误差。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。 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 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(即看准是那一根刻线对准)，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，最好采用和测量相等尺寸的块规相比较的办法。 四 游标卡尺的使用方法 量具使用得是否合理，不但影响量具本身的精度，且直接影响零件尺寸的测量精度，甚至发生质量事故，对国家造成不必要的损失。所以，我们必须重视量具的正确使用，对测量技术精益求精，务使获得正确的测量结果，确保产品质量。 使用游标卡尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点: 1 测量前应把卡尺揩干净，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，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。 2 移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。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。 3 当测量零件的外尺寸时:卡尺两测量面的联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，图2-6所示。否则，量爪若在如图2-6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。 正确 错误 图2-6 测量外尺寸时正确与错误的位置 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2-7所示。 图2-7 测量沟槽时正确与错误的位置 正确 错误 测量沟槽宽度时，也要放正游标卡尺的位置，应使卡尺两测量刃的联线垂直于沟槽,不能歪斜.否则，量爪若在如图2-8所示的错误的位置上，也将使测量结果不准确(可能大也可能小)。 正确 错误 图2-8 测量沟糟宽度时正确与错误的位置 4 当测量零件的 图2-9 内孔的测量方法 卡尺两测量刃应在孔的直径上，不能偏歪。图2-10 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 错误 图2―10测量用下量爪的外测量面测量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，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸， 在游标卡尺上读数时，应把卡尺水平的拿着，朝着亮光的方向，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。 7 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，务使获得一个比较正确的测量结果。 为了使读者便于记忆，更好的掌握游标卡尺的使用方法，把上述提到的几个主要问题，整理成顺口溜，供读者参考。 量爪贴合无间隙，主尺游标两对零。 尺框活动能自如，不松不紧不摇晃。 测力松紧细调整，不当卡规用力卡。 量轴防歪斜，量孔防偏歪， 测量游标卡尺应用举例 1 用游标卡尺测量T形槽的宽度 用游标卡尺测量T形槽的宽度，如图2-11所示。测量时将量爪外缘端面的小平面，贴在零件凹槽的平面上，用固定螺钉把微动装置固定，转动调节螺母，使量爪的外测量 面轻轻地与T形槽表面接触，并放正两量爪的位置 (可以轻轻地摆动一个量爪，找到槽 宽的垂直位置)，读出游标卡尺的读数图2-11中用A表示。但由于它是用量爪的外测量 面测量测量T形槽的宽度 2 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2-12所示。 图2-12 测量孔与测面距离 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: 3 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 2 图2-13 测量两孔的中心距 另一种测量方法，也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 六 高度游标卡尺 高度游标卡尺如图2-14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，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，与游 标卡尺一样可在主尺(整数部分)和游标 (小 图2-14高度游标卡尺 数部分)上读出。应用高度游标卡尺划线时， 1-主尺;2-紧固螺钉;3-尺框;4-基座; 5-量爪;6-游标;7-微动装置。 调好划线高度，用紧固螺钉2把尺框锁紧后， 也应在平台上进行先调整再进行划线。图2-15为高度游标卡尺的应用。 (a) (b) (c) (a)划偏心线 (b) 划拨叉轴 (c) 划箱体 图2-15 高度游标卡尺的应用 七 深度游标卡尺 深度游标卡尺如图2-16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 图2-16 深度游标卡尺 尺身，则尺身端面至基座端面之间的 1-测量基座;2-紧固螺钉;3-尺框;4-尺身;5-游标。 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。 测量时，先把测量基座轻轻压在工件的基准面上，两个端面必须接触工件的基准面，图2-17(a) 所示。测量轴类等台阶时，测量基座的端面一定要压紧在基准面，图2-17(b)(c) 所示，再移动尺身，直到尺身的端面接触到工件的量面(台阶面)上，然后用紧固螺钉固定尺框，提起卡尺，读出深度尺寸。多台阶小直径的 (b) (c) (d) (e) 图2-17 深度游标卡尺的使用方法 八 齿厚游标卡尺 齿厚游标卡尺(图2-18)是用来测量齿轮(或蜗杆)的弦齿厚和弦齿顶。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。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。 图2-18 齿厚游标卡尺测量齿轮与蜗杆 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的换算公式如下: 2 以上所介绍的各种游标卡尺都存在一个共同的问题，就是读数不很清晰，容易读错， 有时不得不借放大镜将读数部分放大。现有游标卡尺采用无视差结构，使游标刻线与 主尺刻线处在同一平面上，消除了在读数时因视线倾斜而产生的视差;有的卡尺装有测微表成为带表卡尺(图2-19)，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(图2-20)，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。 图2-19 带表卡尺 图2-20 数字显示游标卡尺 带表卡尺的规格见表2-3。数字显示游标卡尺的规格见表2-4。 表2-3 带表卡尺规格 mm 表2-4 数字显示游标卡尺 第三章 螺旋测微量具 应用螺旋测微原理制成的量具，称为螺旋测微量具。它们的测量精度比游标卡尺高， 并且测量比较灵活，因此，当加工精度要求较高时多被应用。常用的螺旋读数量具有百 分尺和千分尺。百分尺的读数值为0.01mm，千分尺的读数值为0.001mm。工厂习惯上把 百分尺和千分尺统称为百分尺或分厘卡。目前车间里大量用的是读数值为0.01mm的百 分尺，现介绍这种百分尺为主，并适当介绍千分尺的使用知识 百分尺的种类很多，机械加工车间常用的有:外径百分尺、外径百分尺的结构 各种百分尺的结构大同小异，常用外径百分尺是用以测量或检验零件的外径、凸肩 厚度以及板厚或壁厚等 (测量孔壁厚度的百分尺，其量面呈球弧形 )。百分尺由尺架、 测微头、测力装置和制动器等组成。图3―1是测量范围为 0,25mm的外径百分尺。 尺 架1的一端装着固定测砧2，另一端装着测微头。固定测砧和测微螺杆的测量面上都镶 有硬质合金，以提高测量面的使用寿命。尺架的两侧面覆盖着绝热板12, 使用百分尺 时，手拿在绝热板上,防止人体的热量影响百分尺的测量精度。 图 3-1 0,25mm外径百分尺 1-尺架;2-固定测砧;3-测微螺杆;4-螺纹轴套;5-固定刻度套筒;6-微分筒; 7-调节螺母;8-接头;9-垫片;10-测力装置;11-锁紧螺钉;12-绝热板。 1 百分尺的测微头 图3―1中的3,9是百分尺的测微头部分。带有刻度的固定刻度套筒5用螺钉固定 在螺纹轴套4上，而螺纹轴套又与尺架紧配结合成一体。在固定套筒5的外面有一带刻 度的活动微分筒6，它用锥孔通过接头8的外圆锥面再与测微螺杆3相连。测微螺杆3 的一端是测量杆，并与螺纹轴套上的内孔定心间隙配合;中间是精度很高的外螺纹，与 螺纹轴套4上的内螺纹精密配合，可使测微螺杆自如旋转而其间隙极小;测微螺杆另一 端的外圆锥与内圆锥接头8的内圆锥相配，并通过顶端的内螺纹与测力装置10连接。 当测力装置的外螺纹旋紧在测微螺杆的内螺纹上时，测力装置就通过垫片9紧压接头8， 而接头8上开有轴向槽，有一定的胀缩弹性，能沿着测微螺杆3上的外圆锥胀大，从而 使微分筒6与测微螺杆和测力装置结合成一体。当我们用手旋转测力装置10时，就带 动测微螺杆3和微分筒6一起旋转，并沿着精密螺纹的螺旋线方向运动，使百分尺两个 测量面之间的距离发生变化。 2 百分尺的测力装置 百分尺测力装置的结构见图3-2，主要依靠一对棘轮3和4的作用。棘轮4与转帽5连结成一体，而棘轮3可压缩弹簧2在轮轴1的轴线方向移动，但不能转动。弹簧2的弹力是控制测量压力的，螺钉6使弹簧 压缩到百分尺所的测量压力。当我们 手握转帽5顺时针旋转测力装置时，若测 量压力小于弹簧2的弹力，转帽的运动就 通过棘轮传给轮轴1(带动测微螺杆旋转)， 使百分尺两测量面之间的距离继续缩短， 即继续卡紧零件;当测量压力达到或略微 超过弹簧的弹力时，棘轮3与4在其啮合 斜面的作用下，压缩弹簧2，使棘轮4沿 着棘轮3的啮合斜面滑动，转帽的转动就 不能带动测微螺杆旋转，同时发出嘎嘎的 棘轮跳动声，表示巳达到了额定测量压力， 从而达到控制测量压力的目的。 图3-2 百分尺的测力装置 当转帽逆时针旋转时，棘轮4是用垂直面带动棘轮3，不会产生压缩弹簧的压力，始终能带动测微螺杆退出被测零件。 3 百分尺的制动器 百分尺的制动器，就是测微螺杆的锁紧装置，其 结构如图3-3所示。制动轴4的圆周上，有一个开着 深浅不均的偏心缺口，对着测微螺杆2。当制动轴以 缺口的较深部分对着测量杆时，测量杆2就能在轴套 3 图3-3 百分尺的制动器 4 百分尺的测量范围 百分尺测微螺杆的移动量为25mm，所以百分尺的测量范围一般为25mm。为了使百分尺能测量更大范围的长度尺寸，以满足工业生产的需要，百分尺的尺架做成各种尺寸，形成不同测量范围的百分尺。目前，国产百分尺测量范围的尺寸分段为: 0,25;25,50;50,75;75,100;100,125;125,150;150,175;175,200;200,225;225,250;250,275;275,300;300,325;325,350;350,375;375,400;400,425;425,450;450,475;475,500;500,600;600,700;700,800;800,900;900,1000。 测量上限大于300mm的百分尺，也可把固定测砧做成可调式的或可换测砧，从而使此百分尺的测量范围为100mm。 测量上限大于1000mm的百分尺，也可将测量范围制成为500毫米，目前国产最大的百分尺为2500,3000mm的百分尺。 二 百分尺的工作原理和读数方法 1 百分尺的工作原理 如外径百分尺的工作原理就是应用螺旋读数机构，它包括一对精密的螺纹——测微螺杆与螺纹轴套，如图3-1中的3和4，和一对读数套筒——固定套筒与微分筒，如图3-1中的5和6。 用百分尺测量零件的尺寸，就是把被测零件置于百分尺的两个测量面之间。所以两测砧面之间的距离，就是零件的测量尺寸。当测微螺杆在螺纹轴套中旋转时，由于螺旋线的作用，测量螺杆就有轴向移动，使两测砧面之间的距离发生变化。如测微螺杆按顺时针的方向旋转一周，两测砧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，则两砧面的距离就增大一个螺距。常用百分尺测微螺杆的螺距为0.5mm。因此，当测微螺杆顺时针旋转一周时，两测砧面之间的距离就缩小0.5mm。当测微螺杆顺时针旋转不到一周时，缩小的距离就小于一个螺距，它的具体数值，可从与测微螺杆结成一体的微分筒的圆周刻度上读出。微分筒的圆周上刻有50个等分线，当微分筒转一周时，测微螺杆就推进或后退0.5mm，微分筒转过它本身圆周刻度的一小格时，两测砧面之间转动的距离为: 0.5?50=0.01(mm)。 由此可知:百分尺上的螺旋读数机构，可以正确的读出0.01mm，也就是百分尺的读数值为0.01mm。 2 百分尺的读数方法 在百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。另外，为了计算测微螺杆旋转的整数转，在固定套筒中线的两侧，刻有两排刻线，刻线间距均为1mm，上下两排相互错开0.5mm。 百分尺的具体读数方法可分为三步: (1)读出固定套筒上露出的刻线尺寸，一定要注意不能遗漏应读出的0.5mm的刻线值。 (2)读出微分筒上的尺寸，要看清微分筒圆周上哪一格与固定套筒的中线基准对齐，将格数乘0.01mm即得微分筒上的尺寸。 (3)将上面两个数相加，即为百分尺上测得尺寸。 如图3-4(a)，在固定套筒上读出的尺寸为8mm，微分筒上读出的尺寸为27(格)×0.01mm =0.27mm，上两数相加即得被测零件的尺寸为8.27mm;图3-4(b)，在固定套筒上读出的尺寸为8.5mm，在微分筒上读出的尺寸为27(格)×0.01mm =0.27mm，上两数相加即得被测零件的尺寸为8.77mm。 图3-4 百分尺的读数 三 百分尺的精度及其调整 百分尺是一种应用很广的精密量具，按它的制造精度，可分0级和1级的两种，0级精度较高，1级次之。百分尺的制造精度，主要由它的示值误差和测砧面的平面平行度公差的大小来决定，小尺寸百分尺的精度要求，见表3-1。从百分尺的精度要求可知，用百分尺测量IT6,IT10级精度的零件尺寸较为合适。 表3-1 百分尺的精度要求 mm 百分尺在使用过程中，由于磨损，特别是使用不妥当时，会使百分尺的示值误差超差，所以应定期进行检查，进行必要的拆洗或调整，以便保持百分尺的测量精度。 1 校正百分尺的零位 百分尺如果使用不妥，零位就要走动，使测量结果不正确，容易造成产品质量事故。所以，在使用百分尺的过程中，应当校对百分尺的零位。所谓“校对百分尺的零位”，就是把百分尺的两个测砧面揩干净，转动测微螺杆使它们贴合在一起(这是指0,25mm的百分尺而言，若测量范围大于0,25mm时，应该在两测砧面间放上校对样棒)，检查微分筒圆周上的“0”刻线，是否对准固定套筒的中线，微分筒的端面是否正好使固定套筒上的“0”刻线露出来。如果两者位置都是正确的，就认为百分尺的零位是对的，否则就要进行校正，使之对准零位。 如果零位是由于微分筒的轴向位置不对，如微分筒的端部盖住固定套筒上的“0”刻线，或“0”刻线露出太多，0.5的刻线搞错，必须进行校正。此时，可用制动器把测微螺杆锁住，再用百分尺的专用扳手，插入测力装置轮轴的小孔调整百分尺的间隙 百分尺在使用过程中，由于磨损等原因，会使精密螺纹的配合间隙增大，从而使示值误差超差，必须及时进行调整，以便保持百分尺的精度。 要调整精密螺纹的配合间隙，应先用制动器把测微螺杆锁住，再用专用扳手把测力装置松开，拉出微分筒后再进行调整。由图3-1可以看出，在螺纹轴套上，接近精密螺纹一段的壁厚比较薄，且连同螺纹部分一起开有轴向直槽，使螺纹部分具有一定的胀缩弹性。同时，螺纹轴套的圆锥外螺纹上，旋着调节螺母7。当调节螺母往里旋入时，因螺母直径保持不变，就迫使外圆锥螺纹的直径缩小，于是精密螺纹的配合间隙就减小了。然后，松开制动器进行试转，看螺纹间隙是否合适。间隙过小会使测微螺杆活动不灵活，可把调节螺母松出一点，间隙过大则使测微螺杆有松动，可把调节螺母再旋进一点。直 至间隙凋整好后，再把微分简装上，对准零位后把测力装置旋紧。 经过上述调整的百分尺，除必须校对零位外，还应当用表4-1所列的第7套检定量块，检验百分尺的五个尺寸的测量精度，确定百分尺的精度等级后，才能移交使用。例如，用5.12;10.24;15.36;21.5;25等五个块规尺寸检定0,25mm的百分尺，它的示值误差应符合表3-1的要求，否则应继续修理。 四 百分尺的使用方法 百分尺使用得是否正确，对保持精密量具的精度和保证产品质量的影响很大，指导人员和实习的学生必须重视量具的正确使用，使测量技术精益求精，务使获得正确的测量结果，确保产品质量。 使用百分尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点， 1 使用前，应把百分尺的两个测砧面揩干净，转动测力装置，使两测砧面接触(若测量上限大于25mm时，在两测砧面之间放入校对量杆或相应尺寸的量块)，接触面上应没有间隙和漏光现象，同时微分筒和固定套简要对准零位。 2 转动测力装置时，微分筒应能自由灵活地沿着固定套筒活动，没有任何轧卡和不灵活的现象。如有活动不灵活的现象，应送计量站及时检修。 3 测量前，应把零件的被测量表面揩干净，以免有脏物存在时影响测量精度。绝对不允许用百分尺测量带有研磨剂的表面，以免损伤测量面的精度。用百分尺测量表面粗糙的零件亦是错误的，这样易使测砧面过早磨损。 4 用百分尺测量零件时，应当手握测力装置的转帽来转动测微螺杆，使测砧表面保持的测量压力，即听到嘎嘎的声音，表示压力合适，并可开始读数。要避免因测量压力不等而产生测量误差。 绝对不允许用力旋转微分筒来增加测量压力，使测微螺杆过分压紧零件表面，致使精密螺纹因受力过大而发生变形,损坏百分尺的精度。有时用力旋转微分筒后，虽因微分筒与测微螺杆间的连接不牢固，对精密螺纹的损坏不严重，但是微分筒打滑后，百分尺的零位走动了，就会造成质量事故。 5 使用百分尺测量零件时(图3-5)，要使测微螺杆与零件被测量的尺寸方向一致。如测量外径时，测微螺杆要与零件的轴线垂直，不要歪斜。测量时，可在旋转测力装置的同时，轻轻地晃动尺架，使测砧面与零件表面接触良好。 图3-5 在车床上使用外径百分尺的方法 6 用百分尺测量零件时，最好在零件上进行读数，放松后取出百分尺，这样可减少测砧面的磨损。如果必须取下读数时，应用制动器锁紧测微螺杆后，再轻轻滑出零件， 把百分尺当卡规使用是错误的，因这样做不但易使测量面过早磨损，甚至会使测微螺杆或尺架发生变形而失去精度。 7 在读取百分尺上的测量数值时，要特别留心不要读错0.5mm。 8 为了获得正确的测量结果，可在同一位置上再测量一次。尤其是测量圆柱形零件时，应在同一圆周的不同方向测量几次，检查零件外圆有没有圆度误差，再在全长的各个部位测量几次，检查零件外圆有没有圆柱度误差等。 9 对于超常温的工件，不要进行测量，以免产生读数误差。 10 用单手使用外径百分尺时，如图3-6(a)所示，可用大拇指和食指或中指捏住活动套筒，小指勾住尺架并压向手掌上，大拇指和食指转动测力装置就可测量。 用双手测量时，可按图3-6(b)所示的方法进行。 值得提出的是几种使用外径百分尺的错误方法，比如用百分尺测量旋转运动中的工件，很容易使百分尺磨损，而且测量也不准确;又如贪图快一点得出读数，握着微分筒来挥转(图3-7) 等，这同碰撞那样，也会破坏百分尺的 (b) (a)单手使用 (b)双手使用 图3-6 正确使用 图3-7 错误使用 五 百分尺的应用举例 、、在 150 如要检验图3-7所示夹具的三个孔( 14圆周上的等分精度。 、、 和 20 等分精度的测量，可分三步做: 1 用0,25mm的外径百分尺，分别量出四个圆柱销的外径D;D1 ;D2 和D3。 2 用75,100mm的外径百分尺，分别量出D与D1 ;D与D2 ;D与D3 两圆柱销外表面的最大距A1、A2和A3。则三孔与中心孔的中心距分别为: 图3-8 测量三孔的等分精度 而中心距的基本尺寸为150?2,75mm。如果L1、L2 和L3都等于75mm，就说明三个 孔的中心线是在 150mm的同一圆周上。 3 用125,150毫米的百分尺，分别量出D1与D2 ;D2与D3 ;D1与D3两圆柱销 外表面的最大距离A1-2、A 2-3 、和A1-3。则它们之间的中心距为; 1 比较三个中心距的差值，就得三个孔的等分精度。如果三个中心距是相等的，即 L1-2= L2-3=L1-3 ;就说明三个孔的中心线在圆周上是等分的。 六 杠杆千分尺 杠杆千分尺 又称指示千分尺，它是由外径千分尺的微分筒部分和杠杆卡规中指示机构组合而成的一种精密量具，见图3-9。 杠杆千分尺的放大原理见图3-9a，其指示值为0.002mm，指示范围为?0.06mm，r1=2.54mm，r2=12.195mm，r3=3.195mm，指针长R=18.5mm，z1=312，z2=12，则其传动放大比k为: 即活动测砧移动0.002mm时，指针转过一格。读数值b为: b?0.002 k = 0.002×723mm = 1.446mm 杠杆千分尺既可以进行相对测量， 也可以像千分尺那样用作绝对测量。其 分度值有0.001mm和0.002mm两种。 杠杆千分尺不仅读数精度较高，而 且因弓形架的刚度较大，测量力由小弹 簧产生，比普通千分尺的棘轮装置所产 生的测量力稳定，因此，它的实际测量 精度也较高。 3(使用注意事项 1) 用杠杆卡规或杠杆千分尺作相 对测量前，应按被测工件的尺寸，用量 块调整好零位。 图3-9 扛杆千分尺 2) 测量时，按动退让按钮，让测 1-压簧;2-拨叉;3-杠杆;4、14-指针;5-扇形齿轮z1=312;量杆面轻轻接触工件，不可硬卡，以免 6-小齿轮z2=12;7-微动 测杆;8-活动测杆;9-止动器; 10-固定套筒;11-微分筒;12-盖板;13-表盘。 测量面磨损而影响精度。 3) 测量工件直径时，应摆动量具，以指针的转折点读数为正确测量值。 七 内径百分尺 内径百分尺如图3-10a所示，其读数方法与外径百分尺相同。内径百分尺主要用于 测量大孔径，为适应不同孔径尺寸的测量，可以接上接长杆(如图3-10b)。连接时，只须将保护帽5旋去，将接长杆的右端(具有 (b) 图3-10 b)-接长杆 1-测微螺杆 2-微分筒 3-固定套筒 4-制动螺钉 5-保护螺帽 左右 图3-11 错误 正确 错误 正确 图3-12 内径百分尺的错误位置 的距离等三爪三爪公法线长度千分尺 公法线长度千分尺如图3-15所示。主要用于测量外啮合圆柱齿轮的两个不同齿面公法线长度，也可以在检验切齿机床精度时，按被切齿轮的公法线检查其原始外形尺寸。它的结构与外径百分尺相同，所不同的是在测量面上装有两个带精确平面的量钳(测量面)来代替原来的测砧面。 图3-15 公法线长度测量 测量范围(mm):0,25，25,50，50,75，75,100，100,125，125,150。读数值(mm)0.01。测量模数m(mm)?1。 十一 壁厚千分尺 壁厚千分尺如图3-16所示。主要用于测量精密管形零件的壁厚。壁厚千分尺的测量面镶有硬质合金，以提高使用寿命。 图3-16 壁厚千分尺 测量范围(mm):0,10，0,15，0,25，25,50，50,75，75,100。读数值(mm)0.01。 十二 板厚百分尺 板厚百分尺如图3-17所示。主要适用于测量板料的厚度尺寸。其规格见表3-2。 表-3-2 板厚百分尺规格 mm 测量范围读数值 可测深度 0,10 0,15 50 0,0.01 25,50 50,75 75,100 0,15 图3-17 板厚百分尺 15,30 70 0.05 十三 尖头千分尺 尖头千分尺如图3-18所示，主要用来测量 零件的厚度、长度、直径及小沟槽。如钻头和 偶数槽丝锥的沟槽直径等。 测量范围(mm) :0,25,25,50,50,75, 75,100。读数值(mm)0.01。 图3-18 尖头千分尺 十四 螺纹千分尺 螺纹千分尺如图3-19所示。主要用于测量 普通螺纹的中径。 螺纹千分尺的结构与外径百分尺相似，所 不同的是它有两个特殊的可调换的量头1和2， 其角度与螺纹牙形角相同的。 图3-19 螺纹千分尺 测量范围与测量螺距的范围见表3-3 1、2-量头 3-校正规 表3-3 普通螺纹中径测量范围 十五 深度百分尺 深度百分尺如图3-20所示，用以测 量孔深、槽深和台阶高度等。它的结构， 除用基座代替尺架和测砧外，与外径百分 尺没有什么区别。 深度百分尺的读数范围(mm):0,25, 25,100,100,150, 读数值(mm)为0.01。 它的测量杆6制成可更换的形式, 更换后， 用锁紧装置4锁紧。 图3-20 深度百分尺 深度百分尺校对零位可在精密平面上 1-测力装置;2-微分筒;3-固 定套筒; 进行。即当基座端面与测量杆端面位于同 4-锁紧装置;5-底板;6-测量杆 一平面时，微分筒的零线正好对准。当更换测量杆时，一般零位不会改变。 深度百分尺测量孔深时，应把基座5的测量面紧贴在被测孔的端面上。零件的这一 端面应与孔的中心线垂直，且应当光洁平整，使深度百分尺的测量杆与被测孔的中心线 平行，保证测量精度。此时，测量杆端面到基座端面的距离，就是孔的深度。 十六 数字外径百分尺 近来，我国有数字外径百分尺 (图3-21)，用数字表示读数，使 用更为方便。还有在固定套筒上刻 有游标，利用游标可读出0.002或 0.001mm的读数值。 图3-21 数字外径百分尺 第四章 量 块 一 量块的用途和精度 量块又称块规。它是机器制造业中控制尺寸的最基本的量具，是从标准长度到零件之间 尺寸传递的媒介，是技术测量上长度计量的基准。 长度量块是用耐磨性好，硬度高而不易变形的轴承钢制成矩形截面的长方块，如图 4-1所示。它有上、下两个测量面和四个非测量面。两个测量面是经过精密研磨和抛光 加工的很平、很光的平行平面。量块的矩形截面尺寸是:基本尺寸0.5,10mm的量块， 其截面尺寸为30mm×9mm;基本尺寸大于10至1000mm，其截面尺寸为35mm×9mm。 图4-1 量块 图4-2 量块的中心长度 量块的工作尺寸不是指两测面之间任何处的距离，因为两测面不是绝对平行的，因 此量块的工作尺寸是指中心长度，即量块的一个测量面的中心至另一个测量面相粘合面 (其表面质量与量块一致)的垂直距离。在每块量块上，都标记着它的工作尺寸:当量 块尺寸等于或大于6mm时，工作标记在非工作面上;当量块在6mm以下时，工作尺寸直 接标记在测量面上。 量块的精度，根据它的工作尺寸(即中心长度)的精度、和两个测量面的平面平行度 的准确程度，分成五个精度级，即00级、0级、1级2级和(3)级。0级量块的精度最 高，工作尺寸和平面平行度等都做得很准确，只有零点几个微米的误差，一般仅用于省 市计量单位作为检定或校准精密仪器使用。1级量块的精度次之，2级更次之。3级量 块的精度最低，一般作为工厂或车间计量站使用的量块，用来检定或校准车间常用的精 密量具。 量块是精密的尺寸标准，制造不容易。为了使工作尺寸偏差稍大的量块，仍能作为 精密的长度标准使用，可将量块的工作尺寸检定得准确些，在使用时加上量块检定的修 正值。这样做，虽在使用时比较麻烦，但它可以将偏差稍大的量块，仍作为尺寸的精密 标准。 二 成套量块和量块尺寸的组合 量块是成套供应的，并每套装成一盒。每盒中有各种不同尺寸的量块，其尺寸编组 有一定的规定。常用成套量块的块数和每块量块的尺寸，见表4-1。 在总块数为83块和38块的两盒成套量块中，有时带有四块护块，所以每盒成为 87块和42 块了。护块即保护量块，主要是为了减少常用量块的磨损，在使用时可放在 量块组的两端，以保护其它量块。 每块量块只有一个工作尺寸。但由于量块的两个测量面做得十分准确而光滑，具有可粘合的特性。即将两块量块的测量面轻轻地推合后，这两块量块就能粘合在一起，不会自己分开，好像一块量块一样。由于量块具有可粘合性，每块量块只有一个工作尺寸的缺点就克服了。利用量块的可粘合性，就可组成各种不同尺寸的量块组，大大扩大了量块的应用。但为了减少误差，希望组成量块组的块数不超过4,5块。 为了使量块组的块数为最小值，在组合时就要根据一定的原则来选取块规尺寸，即首先选择能去除最小位数的尺寸的量块。例如，若要组成87.545mm的量块组，其量块尺寸的选择方法如下: 量块组的尺寸 87.545mm 选用的第一块量块尺寸 1.005mm 剩下的尺寸 86.54mm 选用的第二块量块尺寸 1.04mm 剩下的尺寸 85.5mm 选用的第三块量块尺寸 5.5mm 剩下的即为第四块尺寸 80mm 量块是很精密的量具，使用时必须注意以下几点; 1 使用前，先在汽油中洗去防锈油，再用清洁的麂皮或软绸擦干净。不要用棉纱头去擦量块的工作面，以免损伤量块的测量面。 2 清洗后的量块，不要直接用手去拿，应当用软绸衬起来拿。若必须用手拿量块时，应当把手洗干净，并且要拿在量块的非工作面上。 3 把量块放在工作台上时，应使量块的非工作面与台面接触。不要把量块放在蓝图上，因为蓝图表面有残留化学物，会使量块生锈。 4 不要使量块的工作面与非工作面进行推合，以免擦伤测量面。 5 量块使用后，应及时在汽油中清洗干净，用软绸揩干后，涂上防锈油，放在专用的盒子里。若经常需要使用，可在洗净后不涂防锈油，放在干燥缸量块附件 (a) (b) 图4-3 量块的附件及其使用 为了扩大量块的应用范围，便于各种测量工作，可采用成套的量块附件。量块附件 中，主要的是不同长度的夹持器和各种测量用的量脚，如图4-3(a)所示。量块组与量块附件装置后，可用作校准量具尺寸(如成套量块的编组 第五章 指示式量具 指示式量具是以指针指示出测量结果的量具。车间常用的指示式量具有:百分表、千分表、杠杆百分表和百分表的结构 百分表和千分表，都是用来校正零件或夹具的安装位置检验零件的形状精度或相互位置精度的。它们的结构原理没有什么大的不同，就是千分表的读数精度比较高，即千分表的读数值为0.001mm，而百分表的读数值为0.01mm。车间里经常使用的是百分表，因此，本节主要是介绍百分表。 百分表的外形如图5-1所示。8为测量杆，6为指针，表盘3上刻有100个等分格，其刻度值(即读数值)为0.01mm。当指针转 一圈时，小指针即转动一小格，转数指示 盘5的刻度值为1mm。用手转动表圈4时， 表盘3也跟着转动，可使指针对准任一刻 线。测量杆8是沿着套筒7上下移动的， 套筒8可作为安装百分表用。9是测量头， 2是手提测量杆用的圆头。 图5-2是百分表 图5-1 百分表 始终在一个方向，起着稳定指针位置的作 用。弹簧4是控制百分表的测量压力的。 百分表 图5-2 百分表的百分表和千分表的使用方法 由于千分表的读数精度比百分表高，所以百分表适用于尺寸精度为IT6,IT8级零件的校正和检验;千分表则适用于尺寸精度为IT5,IT7级零件的校正和检验。百分表和千分表按其制造精度，可分为0、1和2级三种，0级精度较高。使用时，应按照零件的形状和精度要求，选用合适的百分表或千分表的精度等级和测量范围。 使用百分表和千分表时，必须注意以下几点; 1 使用前，应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒使用百分表或千分表时，必须把它固定在可靠的夹持架上(如固定在万能表架或磁性表座上，图5-3所示)，夹持架要安放平稳，免使测量结果不准确或摔坏百分表。 用夹持百分表的套筒来固定百分表时，夹紧力不要过大，以免因套筒变形而使测量杆活动不灵活。 图5-3 安装在专用夹持架上的百分表 1 用百分表或千分表测量零件时，测量杆必须垂直于被测量表面。图5-4所示。 即使测量杆的轴线与被测量尺寸的方向一致， 否则将使测量杆活动不灵活或使测量结果不 准确。 2 测量时，不要使测量杆的行程超过 它的测量范围;不要使测量头突然撞在零件 上;不要使百分表和千分表受到剧烈的振动 和撞击，亦不要把零件强迫推入测量头下， 图5-4 百分表安装方法 免得损坏百分表和千分表的机件而失去精度。因此，用百分表测量表面粗糙或有显著凹凸不平的零件是错误的。 3 用百分表校正或测量零件时，如图5-5所示。应当使测量杆有一定的初始测力。 即在测量头与零件表面接触时，测量杆应有0.3,1mm的压缩量(千分表可小一点，有0.1mm即可)，使指针转过半圈左右，然后转动表圈，使表盘的零位刻线对准指针。轻轻地拉动手提测量杆的圆头，拉起和放松几次，检查指针所指的零位有无改变。当指针的零位稳定后，再开始测量或校正零件的工作。如果是校正零件，此时开始改变零件的相对位置，读出指针的偏摆值，就是零件安装的偏差数值。 图5-5 百分表尺寸校正与检验方法 6 检查工件平整度或平行度时，如图5-6 所示。将工件放在平台上，使测量头与 1 312 工件表面接触，调整指针使摆动 , 转，然后把刻度盘零位对准指针，跟着慢慢地移动表座或工件，当指针顺时针摆动时，说明了工件偏高，反时针摆动，则说明了工件偏低了。 (a) (b) a) 工件放在V形铁上 b) 工件放在专用检验架上 图5-6 轴类零件圆度、圆柱度及跳动 当进行轴测的时候，就是以指针摆动最大数字为读数(最高点)，测量孔的时候，就是以指针摆动最小数字(最低点)为读数。 检验工件的偏心度时，如果偏心距较小，可按图5-7所示方法测量偏心距，把被测轴装在两顶尖之间 ，使百分表的测量头接触在偏心部位上(最高点)，用手转动轴，百 1分表上指示出的最大数字和最小数字(最低点)之差的2 就等于偏心距的实际尺寸。偏 心套的偏心距也可用上述方法来测量，但必须将偏心套装在心轴上进行测量。 图5-7 在两顶尖上测量偏心距的方法 偏心距较大的工件，因受到百分表测量范围的限制，就不能用上述方法测量。这时可用如图5-8所示的间接测量偏心距的方法。测量时，把V形铁放在平板上，并把工件放在V形铁中，转动偏心轴，用百分表测量出偏心轴的最高点，找出最高点后，工件固定不动。再用百分表水平移动，测出偏 心轴外圆到基准外圆之间的距离a，然 后用下式计算出偏心距e: 图5-8 偏心距的间接测量方法 式中 e ——偏心距(mm); D ——基准轴外径(mm); d ——偏心轴直径(mm); a ——基准轴外圆到偏心轴外圆之间最小距离(mm)。 用上述方法，必须把基准轴直径和偏心轴直径用百分尺测量出正确的实际尺寸，否则计算时会产生误差。 7 检验车床主轴轴线对刀架移动平行度时，在主轴锥孔中插入一检验棒，把百分表固定在刀架上，使百分表测头触及检验棒表面，图5-9所示。移动刀架，分别对侧母线A和上母线B进行检验，百分表读数的最大差值。为消除检验棒轴线与旋转轴线不重合对测量的影响，必须旋转主轴180º，再同样检验一次A、B的误差分别计算，两次测量结果的代数和之半就是主轴轴线对刀架移动的平行度误差。要求水平面 B)上母线位置 图5-9 主轴轴线对刀架移动的平行度检验 8 检验刀架移动在水平面刀架移动在水平面在使用百分表和千分表的过程中，要严格防止水、油和灰尘渗入表内，测量杆上也不要加油，免得粘有灰尘的油污进入表内，影响表的灵活性。 9 百分表和千分表不使用时，应使测量杆处于自由状态，免使表杠杆百分表 杠杆千分表的分度值为0.002mm，其原理如图5-11所示，当测量杆1向左摆动时，拨杆2推动扇形齿轮3上的圆柱销C使扇形齿轮绕轴B逆时针转动，此时圆柱销D与拨杆2脱开。当测量杆1向右摆动时，拨杆2推动扇形齿轮上的圆柱销D也使扇形齿轮绕轴B逆时针转动，此时圆柱销C与拨杆2脱开。这样，无论测量杆1向左或向右摆动，扇形齿轮3总是逆时针方向转动。扇形齿轮3再带动小齿轮4以及同轴的端面齿轮5，经小齿轮6，由指针7在刻度盘上指示出数值。 图5-11 杠杆千分表 1-测量杆;2-拨杆;3-扇形齿轮;4-小齿轮;5-端面齿轮;6-小齿轮;7-指针。 已知r1=16.39mm，r2=12mm，r3=3mm，r4=5mm，z3=428，z4=19，z5=120，z6=21，当测量杆向左移动0.2mm时，指针7的转数n为: 由于刻度盘等分100格，因此1格所表示的测量值b为: 当测量杆向右移动0.2mm时，指针7的转数为: 由于杠杆比 12 和 20 相同，因此测量杆向左或向右转动的两条传动链的传动 比是相等的，也就是分度值相等。 四 杠杆百分表和千分表的使用方法 1 使用注意事项 1) 千分表应固定在可靠的表架上，测量前必须检查千分表是否夹牢，并多次提拉 千分表测量杆与工件接触，观察其重复指示值是否相同。 2) 测量时，不准用工件撞击测头，以免影响测量精度或撞坏千分表。为保持一定的起始测量力，测头与工件接触时，测量杆应有0.3,0.5mm的压缩量。 3) 测量杆上不要加油，以免油污进入表用杠杆千分表测量工件时，测量杆轴线与工件表面夹角α为30?，测量读数为0.048mm，求正确测量值。 解 α=bcosa=0.048×cos30?=0.048×0.866=0.0416(mm) 图5-12 杠杆千分表测杆轴线位置引起的测量误差 2 杠杆百分表体积较小，适合于零件上孔的轴心线与底平面的平行度的检查，如图5-13所示。将工件底平面放在平台上，使测量头与A端孔表面接触，左右慢慢移动表座，找出工件孔径最底点，调整指针至零位，将表座慢慢向B端推进。也可以工件转换方向，再使测量头与B端孔表面接触，A、B两端指针最底点和最高点在全程上读数的最大差值，就是 全部长度上的平行度误差。 图5-13 孔的轴心线与底平面的平行度检验方法 3 用杠杆百分表检验键槽的直线度时，如图5-14所示。在键槽上插入检验块，将工件放在V形铁上，百分表的测头触及检验块表面进行调整， 使检验块表面与轴心线平 行。调整好平行度后，将测头接触A端平面，调整指针至零位，将表座慢慢向B端移动，在全程上检验。百分表在全程上读数的最大代数差值，就是水平面键槽直线度的检验方法 4 检验车床主轴轴向窜动量时，在主轴锥孔车床主轴轴肩支承面跳动的检验时， 将千分表固定在车床上使其测头顶在主轴轴 肩支承面靠近边缘处(图5-15位置B),沿主 轴轴线加一力F，旋转主轴检验。千分表的 最大读数差值，就是主轴轴肩支承面的跳动 误差。 图5-15 主轴轴向窜动和轴肩支承面跳动检验 检验主轴的轴向窜动和轴肩支承面跳动时外加一轴向力F，是为了消除主轴轴承轴向间隙对测量结果的影响。其大小一般等于1,2,1倍主轴重量。 16 在心轴上检验圆跳动 图5-17在V形铁上检验圆跳动 7 齿向准确度检验，如图5-18所示。将锥齿轮套入测量心轴，心轴装夹于分度头上，校正分度头主轴使其处于准确的水平位置，然后在游标高度尺上装一杠杆百分表，用百分表找出测量心轴上母线的最高点，并调整零位，将游标高度尺连同百分表降下一个心轴半径尺寸，此时百分表的测头零位正好处在锥齿轮的中心位置上。再用调好零位的百分表去测量齿轮处于水平方向的某一个齿面，使该齿大小端的齿面最高点都处在百分表的零位上。此时，该齿面的延伸线与 齿轮轴线重合。以后，只须摇动分度盘依 次进行分齿，并测量大小端读数是否一致， 若读数一致，说明该齿侧方向齿向精度是 合格的，否则，该项精度有误差。一侧齿 测量完毕后，将百分表测头改成反方向， 用同样的方法测量轮齿另一侧的齿向精度。 图5-18 检查齿向精度 五 图5-19 内径百分表 用 图5-19 图5-20 用外径百分尺调整尺寸 加工精度和其使用寿命。粗加工时工件加工表面粗糙不平而测量不准确，也使测头易磨损。因此，须加以爱护和保养，精加工时再进行测量。 测量前应根据被测孔径大小用外径百分尺调整好尺寸后才能使用，如图5-20所示。在调整尺寸时，正确选用可换测头的长度及其伸出距离，应使被测尺寸在活动测头总移动量的中间位置。 测量时，连杆中心线应与工件中心线平行，不得歪斜，同时应在圆周上多测几个点，找出孔径的实际尺寸，看是否在公差范围以内径百分表的使用方法 第六章 角度量具 一 万能角度尺 万能角度尺是用来测量精密零件万能角度尺 即万能角度尺的精度为2′。 万能角度尺的读数方法，和游标卡尺相同，先读出游标零线前的角度是几度，再从游标上读出角度“分”的数值，两者相加就是被测零件的角度数值。 在万能角度上，基尺4是固定在尺座上的，角尺2是用卡块7固定在扇形板上，可移动尺8是用卡块固定在角尺上。若把角尺2拆下，也可把直尺8固定在扇形板上。由于角尺2和直尺8可以移动和拆换，使万能角度尺可以测量0º,320º的任何角度，如图6-2所示。 图6-2 万能量角尺的应用 由图6-2可见，角尺和直尺全装上时，可测量0º,50的外角度 ，仅装上直尺时，可测量50º,140º的角度，仅装上角尺时，可测量140º,230’的角度，把角尺和直尺全拆下时，可测量230º,320º的角度(即可测量40º,130º的内角度)。 万能量角尺的尺座上，基本角度的刻线只有0,90º,如果测量的零件角度大于90 º， 则在读数时，应加上一个基数(90º;180º;270º;)。当零件角度为:>90º,180º，被测角度=90º+量角尺读数，>180º,270º，被测角度=180º+量角尺读数，>270º,320º被 测角度=270º+量角尺读数。 用万能角度尺测量零件角度时，应使基尺与零件角度的母线方向一致，且零件应与量角尺的两个测量面的全长上接触良好，以免产生测量误差。 二 游标量角器 游标量角器的结构见图6-3(a) 。它由直尺1、转盘2、固定角尺3和定盘4组成。直尺1可顺其长度方向在适当的位置上固定，转盘2上有游标刻线5。它的精度为5′。产生这种精度的刻线原理如图6-3(b)所示。定盘上每格角度线1度，转盘上自零度线起，左右各刻有12等分角度线，其总角度是23º。所以游标上每格的度数是 定盘上2格与转盘上1格相差度数是 2º-1º55′=5′ 即这种量角器的精度为5′。 (a) (b) 图6-3 游标量角器 1-尺身 2-转盘 3-固定角尺 4-定盘 图6-4为游标量角器的各种使用方法示例。 图6-4 游标量角器的使用方法 三 万能角尺 万能角尺如图6-5所示。主要用于测量一般的角度、长度、深度、水平度以及在圆形工件上定中心等。又称万能钢角尺、万能角度尺、组合角尺。它由钢尺1、活动量角器2、中心角规3、固定角规4组成。其钢尺的长度为300mm。 1 钢尺 钢尺是万能角尺的主件， 使用时与其他附件配合。钢尺正面刻有 尺寸线，背面有一条长槽，用来安装其 他附件。 2 活动量角器活动量角器上有一 转盘，盘面刻有0,180º的刻度，当中 还有水准器。把这个量角器装上钢尺以 后，可量出0,180º范围 图6-5 万能角度尺 扳成需要角度后，用螺钉紧固。 1-钢尺 2-活动量角器 3-中心角规 4-固定角规 3(中心角规 中心角规的两条边成90º。装上钢尺后，尺边与钢尺成45º角，可用来求出圆形工件的中心。 4(固定角规 固定角规有一长边，装上钢尺后成90º。另一条斜边与钢尺成45º。在长边的一端插一根划针作划线用。旁边还有水准器。 图6-6为万能角尺应用的图例。 图6-6 万能角尺的使用方法 四 带表角度尺 带表角度尺如图6-7所示。用于测量任意角度，测量精度比一般角度尺高。测量范围:4×90º、读数值为2?、5?;0,360º，分度值为5?。 图6-7 带表角度尺 五 中心规 中心规如图6-8a所示。主要用于检验螺纹及螺纹车刀角度(图6-8b) 和螺纹车刀在安装时校正正确位置。车螺纹时，为了保证齿形正确，对安装螺纹车刀提出了较高的要求。对于三角螺纹，它的齿形要求对称和垂直于工件轴心线，即两半角相等。安装时为了使两半角相等，可按图6-9所示用中心规对刀。也可校验车床顶针的准确性。其规格有55º、60º两种。 (a) (b) 图6-8 中心规 图6-9 螺纹车刀对刀方法 六 正弦规 正弦规是用于准确检验零件及量规角度和锥度的量具。它是利用三角函数的正弦关系来度量的，故称正弦规或正弦尺、正 弦台。由图6-10可见,正弦规主要由带 有精密工作平面的主体和两个精密圆柱 组成,四周可以装有挡板(使用时只装互 相垂直的两块),测量时作为放置零件的 定位板。国产正弦规有宽型的和窄型的 两种，其规格见表6-1。 正弦规的两个精密圆柱的中心距的 精度很高，窄型正弦规的中心距200mm 的误差不大于0.003mm;宽型的不大于 图6-10 正弦规 0.005mm。同时，主体上工作平面的平直度，以及它与两个圆柱之间的相互位置精度都很 高，因此可以用于精密测量，也可作为机床上加工带角度零件的精密定位用。利用正弦规测 量角度和锥度时，测量精度可达?3",?1"，但适宜测量小于40º的角度。 图6-11是应用正弦规测量圆锥塞规 锥角的示意图。应用正弦规测量零件角度 时，先把正弦规放在精密平台上，被测零 件(如圆锥塞规)放在正弦规的工作平面上， 被测零件的定位面平靠在正弦规的挡板上， (如圆锥塞规的前端面靠在正弦规的前挡 板上) 。在正弦规的一个圆柱下面垫入量 块，用百分表检查零件全长的高度，调整 量块尺寸，使百分表在零件全长上的读数 相同。此时，就可应用直角三角形的正弦 公式，算出零件的角度。 图6-11 正弦规的应用 HH正弦公式: 式中 sin ——正弦函数符号， 2α——圆锥的锥角(度)， H ——量块的高度(mm)， L ——正弦规两圆柱的中心距(mm)。 例如，测量圆锥塞规的锥角时，使用的是窄型正弦规，中心距L=200mm，在一个圆柱下垫入的量块高度H=10.06mm时，才使百分表在圆锥塞规的全长上读数相等。此时圆锥塞规的锥角计算如下: 查正弦函数表得2α=2º53′。即圆锥塞规的实际锥角为 2º53′。 图6-12是锥齿轮的锥角检验。由于节锥 是一个假想的圆锥，直接测量节锥角有困难， 通常以测量根锥角δf 值来代替。 简单的测量 方法是用全角样板测量根锥顶角，或用半角样 板测量根锥角。此外，也可用正弦规测量，将 锥齿轮套在心轴上，心轴置于正弦规上，将正 弦规垫起一个根锥角δf , 然后用百分表测量齿 轮大小端的齿根部即可。根据根锥角δf值计算 应垫起的量块高度H H=Lsinδf 图6-12 用正弦规检验根锥角 式中 H——量块高度; L——正弦规两圆柱的中心距; δf ——锥齿轮的根锥角。 七 车刀量角台 1( 车刀量角台的构造 车刀量角台(图6-13)是测量车刀角度的专用仪器。它由底座1、指示板2、平台3、定位块4、指针5、扇形板6、立柱7和螺母8组成。底座1为圆盘形,零线左右各有刻度100?。平台3可在底座上绕Z轴左右转动，转动的角度可由固定在平台底部的指示板2指示出来。扇形板6上有刻度?45?。指针5可以绕其轴转动，转动的角度可在扇形板的刻度上指示出来。针5下端是测量板，测量板有下刃A、右侧刃 B、左侧刃C和前测量面D。立柱7上有螺纹。转动螺母8可使扇形板6上下移动。 平台3绕Z轴旋转的平面代表基面P。因 为大指针的前测量面D与基面垂直，当转动平 台3使主切削刃靠拢D面时，D面就代表切削 平面。转动平台3， 使大指针(指针指在刻度 零的位置)底边A与主切削刃上某点接触，并 与主切削刃在基面上的投影垂直时，大指针的 测量面D所指示的平面就是主切削刃上该点的 正交平面(或称为主剖面) 。 2 车刀角度的测量 测量车刀各个角度前，应先将指示板2和 指针5对准零位，把待测车刀放到平台3上， 并与定位块靠紧，即完成了各个角度测量前的 “准备态”。 1) 测量主偏角 ，将平台3绕Z轴顺时 图6-13 车刀量角台 针转动，使车刀主切削刃与指针测量板的D平 1-底座;2-指示板;3-平台;4-定位块; 5-指针;6-扇形板;7-立柱;8-螺母。 面贴合，从指示板2指示出的圆盘刻度值即为 值。说明:主刀刃绕轴Z作顺时针转动，也就是使主刀刃与测量板的D面贴合，所贴合的线段视为进给方向。贴合后的转角，由于是在圆盘刻上度量的，即表示测量到主切削刃在基面上的投影与进绐方向之间的夹角 。 2) 测量副偏角 ，将平台3绕Z轴逆时针转动即可测出 值。说明:同理，副切削刃绕轴Z作逆时针转动，也是便副切削刃与D面贴合，其转角同样是在圆盘刻度上度量的，即表示测量得到副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的夹角 。 3) 测量前角 , 使平台3绕Z轴逆时针转过(90º- )角，然后使测量板下刃A与前刀面贴合，前角 的数值从扇形板6上读出。说明:D平面代表主剖面，将平台绕Z轴逆时针转过(90º- )角，这是使主剖面垂直于主切削刃，由此可测量在主剖面内度量的车刀角度。测量板下刃A是与基面平行可代表基面，当测量板下刃A 与前刀面贴 合时，由大指针5在扇形板上指示的角度，即为在主剖面。 4) 测量后角 ,先使平台3绕Z轴逆时针转过(90º- )角，再使测量板右侧刃B与主后刀面贴合。后角 的数值从扇形板6上该得。说明:与测量前角的主剖面位置相同，同时也可以测量后角。用代表切削平面D的右侧刃B与主后刀面相贴合，其大指针5在扇形板上所指示的角度，即为在主剖面。 5) 测量刃倾角 ,转动平台3，调节螺母，使指针5的底边A与主切削刃贴合，刃倾角 可从扇形板上读出。指针反时针转刃倾角为正，顺时针转刃倾角为负。说明:指针5的底边A是与基面平行的，因此A边可代表基面，当A边与主切削刃贴合时，由大指针在扇形板上所指示的角度，即为在切削平面 (正值或负值)。 第七章 水 平 仪 水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角。 常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。 一 条式水平仪 图7-1是钳工常用的条式水平仪。条式 水平仪由作为工作平面的V型底平面和与工 作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组 成。工作平面的平直度和水准器与工作平面 的平行度都做得很精确。当水平仪的底平面 放在准确的水平位置时，水准器 图7-1 条式水平仪 仪的底平面与水平位置有微小的差别时，也就是水平仪底平面两端有高低时，水准器 水平仪的规格 条式水平仪的规格见表7-1。条式水平仪分度值的说明，如分度值0.03mm,m，即表示气泡移动一格时，被测量长度为1m的两端上，高低相差0.03mm。再如，用200mm长，分度值为0.05mm,m的水平仪，测量400mm长的平面的水平度。先把水平仪放在平面的左侧，此时若气泡向右移动二格，再把水平仪放在平面的右侧，此时若气泡向左移动三格，则说明这个平面是中间高两侧低的凸平面。中间高出多少毫米呢,从左侧看中间比左端高二格，即在被测量长度为1m时，中间高2×0.05=0.10mm，现实际测量长度为200mm，是1m的 ，所以，实际上中间比左端高0.10× = 0.02mm。从右侧看:中 1 5 15间比右端高三格，即在被测量长度为1m时，中间高3×0.05=0.15mm，现实际测量长度 11为200mm，是1m的，所以，实际上中间比右端高0.15×。由此可知，中间55比左端高0.02mm，中间比右端高0.03mm，则中间比两端高出的数值为(0.02+0.03)?2=0.025mm。 二 框式水平仪 图7-2是常用的框式水平仪，主要由框架1和弧形玻璃管主水准器2、调整水准3组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度 的变化。 框架的测量面有平面和V形槽，V形槽便于在圆柱 面上测量。弧形玻璃管的表面上有刻线， 图7-2 框式水平仪 长度中倾斜0.02mm，则倾斜角为: 1-框架 2-主水准器 3-调整水准 水准泡转过的角度应与平面转过的角度 相等，则水准泡移动的距离(1格) 为: 图7-3 框式水平仪工作原理 水平仪的读数方法有直接读数法和平均读数法两种。 1)直接读数法 以气泡两端的长刻线作为零线，气泡相对零线移动格数作为读数，这种读数方法最为常用，见图7-4。 (a) (b) (c) 图7-4 直接读数法 图7-4a表示水平仪处于水平位置，气泡两端位于长线上，读数为“0”;图7-4b表 示水平仪逆时针方向倾斜，气泡向右移动，图示位置读数为“+2”;图7-4c表示水平仪顺时针方向倾斜，气泡向左移动，图示位置读数为“-3”。 2)平均读数法 由于环境温度变化较大，使气泡变长或缩短，引起读数误差而影响测量的正确性，可采用平均读数法，以消除读数误差。 平均读数法读数是分别从两条长刻线起，向气泡移动方向读至气泡端点止，然后取这两个读数的平均值作为这次测量的读数值。 图7-5a表示，由于环境温度较高，气泡变长，测量位置使气泡左移。读数时，从左边长刻线起，向左读数“-3”;从右边长刻线起，向左读数“—2”。取这两个读数的平均值，作为这次测量的读数值: 图7-5 平均读数法 图7-5b表示，由于环境温度较低，气泡缩短，测量位置使气泡右移，按上述读数方法，读数分别为“+2”和“+1”，则测量的读数值是: 框架水平仪的使用方法: 1 框架水平仪的两个V形测量面是测量精度的基准，在测量中不能与工作的粗糙面接触或摩擦。安放时必须小心轻放，避免因测量面划伤而损坏水平仪和造成不应有的测量误差。 2 用框架水平仪测量工件的垂直面时，不能握住与副侧面相对的部位，而用力向工件垂直平面推压，这样会因水平仪的受力变形，影响测量的准确性。正确的测量方法是手握持副测面使用水平仪时，要保证水 正确 错误 平仪工作面和工件表面的清洁，以 防止脏物影响测量的准确性。测量 水平面时，在同一个测量位置上， 应将水平仪调过相反的方向再进行 测量。当移动水平仪时，不允许水 平仪工作面与工件表面发生摩擦， 应该提起来放置。如图7-6所示。 图7-6 水平仪的使用方法 4 当测量长度较大工件时，可将工件平均分若干尺寸段，用分段测量法，然后根 据各段的测量读数，绘出误差坐标图，以确定其误差的最大格数。如图7-7所示。床身导轨在纵向垂直平面纵向导轨在垂直平面一台床身导轨长度为1600mm的卧式车床，用尺寸为200mm×200mm、精度为0.02mm,lOOOmm的方框水平仪检验其直线度误差。 将导轨分成8段，使每段长度为水平仪边框尺寸(200mm)，分段测得水平仪的读数为:+1、+2、+1、0、-1、0、-1、-0.5。根据这些读数画出误差曲线图(图7-8)。作图的坐标为:纵轴方向每一格表示水平仪气泡移动一格的数值;横轴方向表示水平仪的每段测量长度。作出曲线后再将曲线的首尾(两端点)连线I-I。并经曲线的最高点作垂直于水平轴方向的垂线与连线相交的那段距离n，即为导轨的直线度误差的格数。从误差曲线图可以看到，导轨在全长范围 +2 +1 0 -1 0 -1 -0.5 5 4 3 2 ? 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 导轨长/mm 图7-8 导轨在垂直平面内直线度误差曲线图 将水平仪测量的偏差格数换算成标准的直线度误差值δ 式中 ——误差曲线中的最大误差格数; ——水平仪的精度(0.02mm,lOOOmm); ——每段测量长度(mm)。 按误差曲线图各数值计算得 δ=3.5×0.02mm/1000mm×200mm=0.014mm 5 机床工作台面的平面度检验方法如图7-9所 示，工作台及床鞍分别置于行程的中间位置，在工作 台面上放一桥板，其上放水平仪，分别沿图示各测量 方向移动桥板，每隔桥板跨距d记录一次水平仪读数。 通过工作台面上A、B、D三点建立基准平面，根据水 平仪读数求得各测点平面的坐标值。 误差以任意300mm测量长度上的最大坐标值计。 标准规定允差见表7-2。 图7-9 检验工作台面的平面 度 表7-2 工作台面的平面度允差 mm 4 测量大型零件的垂直度时，如图7-10a 所示，用水平仪粗调基准表面到水平。分别在基 准表面和被测表面上用水平仪分段逐步测量并用 图解法(图7-8)确定基准方位，然后求出被测 表面相对于基准的垂直度误差。 测量小型零件时，如图7-10b所示，先将水 平仪放在基准表面上，读气泡一端的数值，然后 用水平仪的一侧紧贴垂直被测表面，气泡偏离第 一次(基准表面)读数值，即为被测表面的垂直 (a) (b) 度误差。 图7-10 水平仪垂直度测量 7 水平仪使用完后，应涂上防锈油并妥善保管好。 三 光学合像水平仪 光学合像水平仪，广泛用于精密机械中，测量工件的平面度、直线度和找正安装设备的正确位置。 1 合像水平仪的结构和工作原理 合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合像棱镜和具有V型工作平面的底座等组成，图7-10所示。 水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。水准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分 成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大(放大5倍)，提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。 当水平仪处于水平位置时，气泡A与B重合，见图7-10c。当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见图7-10d。 测微螺杆的螺距P=0.5mm，微分盘刻线分为100等分。微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动0.005mm。 5 使用方法 将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个半气泡重合时进行读数。读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数。 图7-10 数字式光学合像水平仪 1、4-窗口;2-微分盘旋钮;3-微分盘;5-水平仪底座;6-玻璃管;7-放大镜; 8-合成棱镜;9、11-弹簧;10-杠杆架;12-指针;13-测微螺杆。 例，分度值为0.01mm/1000mm的光学合像水平仪微分盘上的每一格刻度表示在1m长度上，两端的高度差为0.01mm。测量时，如果从窗口读出的数值为1mm，微分盘上的刻度数为16，这次测量的读数就是1.16mm，即被测工件表面的倾斜度，在1m长度上高度差为1.16mm。如果工件的长度小于或大于1m时，可按正比例方法计算:1m长度上的高度差×工件长度。 6 使用特点 1) 测量工件被测表面误差大或倾斜程度大时，使用框式水平仪，气泡就会移至极限位置而无法测量，光学合像水平仪就设有这一弊病。 2) 环境温度变化对测量精度有较大的影响，所以使用时应尽量避免工件和水平仪受热。 第八章 量具的维护和保养 正确地使用精密量具是保证产品质量的重要条件之一。要保持量具的精度和它工作的可靠性，除了在使用中要按照合理的使用方法进行操作以外，还必须做好量具的维护和保养工作。 1 在机床上测量零件时，要等零件完全停稳后进行，否则不但使量具的测量面过早磨损而失去精度，且会造成事故。尤其是车工使用外卡时，不要以为卡钳简单，磨损一点无所谓，要注意铸件测量前应把量具的测量面和零件的被测量表面都要揩干净，以免因有脏物存在而影响测量精度。用精密量具如游标卡尺、百分尺和百分表等，去测量锻铸件毛坯，或带有研磨剂(如金刚砂等)的表面是错误的，这样易使测量面很快磨损而失去精度。 3 量具在使用过程中，不要和工具、刀具如锉刀、榔头、车刀和钻头等堆放在一起，免碰伤量具。也不要随便放在机床上，免因机床振动而使量具掉下来损坏。尤其是游标卡尺等，应平放在专用盒子里，免使尺身变形。 4 量具是测量工具，绝对不能作为其他工具的代用品。例如拿游标卡尺划线，拿百分尺当小榔头，拿钢直尺当起子旋螺钉，以及用钢直尺清理切屑等都是错误的。把量具当玩具，如把百分尺等拿在手中任意挥动或摇转等也是错误的，都是易使量具失去精度的。 5 温度对测量结果影响很大，零件的精密测量一定要使零件和量具都在20?的情况下进行测量。一般可在室温下进行测量，但必须使工件与量具的温度一致，否则，由于金属材料的热胀冷缩的特性，使测量结果不准确。 温度对量具精度的影响亦很大，量具不应放在阳光下或床头箱上，因为量具温度升高后，也量不出正确尺寸。更不要把精密量具放在热源(如电炉，热交换器等)附近，以免使量具受热变形而失去精度。 6 不要把精密量具放在磁场附近，例如磨床的磁性工作台上，以免使量具感磁。 7 发现精密量具有不正常现象时，如量具表面不平、有毛刺、有锈斑以及刻度不准、尺身弯曲变形、活动不灵活等等，使用者不应当自行拆修，更不允许自行用榔头敲、锉刀锉、砂布打光等粗糙办法修理，以免反而增大量具误差。发现上述情况，使用者应当主动送计量站检修，并经检定量具精度后再继续使用。 8 量具使用后，应及时揩干净，除不锈钢量具或有保护镀层者外，金属表面应涂上一层防锈油，放在专用的盒子里，保存在干燥的地方，以免生锈。 9 精密量具应实行定期检定和保养，长期使用的精密量具，要定期送计量站进行保养和检定精度，以免因量具的示值误差超差而造成产品质量事故。 参考文献 1. 《公差配合与技术测量》编写组编，公差配合与技术测量，北京:国防工业出版社，1973 2. 南京海员学校编，车、钳、焊基础工艺(轮机管理专业用)北京:人民交通出版社，1979 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