常用量具的基本知識分解

1、2021/2/111常用量具的基本知識2021/2/1121、概述、概述l 量具的種類很多,大致可以分為三個大類:l1.1游標(biāo)讀數(shù)量具游標(biāo)讀數(shù)量具l 主要有:游標(biāo)卡尺、高度游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)卡尺、齒厚游標(biāo)卡尺l1.2螺旋讀數(shù)量具（測微量具）螺旋讀數(shù)量具（測微量具）l 主要有:外徑千分尺、公法線千分尺、杠桿千分尺、內(nèi)測千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺l1.3指示式量具指示式量具l 主要有:百分表、千分表、杠桿百分表、杠桿千分表、內(nèi)徑百分表、內(nèi)徑千分表2021/2/113l 以上三類量具主要講游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、百分表,這三樣在工廠稱為“三大件”。l 在講“三大件”之前介紹量具設(shè)計(jì)制造中的一個重要

2、原則“阿貝原則”。2021/2/114長度測量中的誤差來源長度測量中的誤差來源l 在1890年的一次自然科學(xué)工作會議上,愛斯脫阿貝為了消除基準(zhǔn)軸線與測量軸線傾斜而產(chǎn)生的誤差,提出了關(guān)于長度計(jì)量儀器的設(shè)計(jì)原則,即“測量軸線只有在基準(zhǔn)軸線的延長線上,才能獲得精確的測量結(jié)果”。l 基準(zhǔn)軸線與測量軸線不在同一軸線,當(dāng)基準(zhǔn)軸線與測量軸線傾斜時即產(chǎn)生一次方誤差。2021/2/115l測量誤差:L=stgsl式中:ls測量軸線與基準(zhǔn)軸線的距離l測量軸線與基準(zhǔn)軸線的傾斜角度l設(shè):s=100毫米,l =0.0001弧度lL1000.0001=0.01毫米測量軸線基準(zhǔn)軸線sL2021/2/116測量軸線基準(zhǔn)軸線2

3、021/2/117基準(zhǔn)軸線測量軸線2021/2/118基準(zhǔn)軸線測量軸線2021/2/119基準(zhǔn)軸線測量軸線2021/2/11102021/2/1111l 從上述分析可以清楚的看出阿貝原則在量儀設(shè)計(jì)和精密測量中的重要性。雖然阿貝原則在長度計(jì)量技術(shù)中是一個基本測量原則,但如在測量長工件時要遵守阿貝原則,則儀器的長度就必須大于2倍的工件長度。這給儀器的制造、安裝帶來很大的不利。又如在測量低精密零件時,也就不一定要遵守阿貝原則,也可以采取一定的措施,如盡可能的減小基準(zhǔn)軸線與測量軸線的距離等等。2021/2/1112l常見的符合阿貝原則的量具有:l 外徑千分尺l 深度千分尺l 深度游標(biāo)卡尺l常用的不符合

4、阿貝原則的量具有:l 游標(biāo)卡尺l 內(nèi)測千分尺l 三爪內(nèi)徑千分尺2021/2/1113l 示值誤差:量具的標(biāo)稱值與其真值之差。它主要由量具的理論誤差、刻度誤差和傳動機(jī)構(gòu)的制造與調(diào)整誤差等所產(chǎn)生。l 分辨率:指示裝置對緊密相鄰量值有效辨別的能力。2021/2/11142、游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺l 游標(biāo)卡尺是一種常用的量具,具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度中等和測量的尺寸范圍大等特點(diǎn),在工廠應(yīng)用范圍很廣。2021/2/11152.1游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)l 它主要由以下幾部分組成:l尺身（也稱主尺）;具有活動量爪的尺框;l尺框上有游標(biāo); 0150mm的游標(biāo)卡尺上還帶有測量深度的測深尺。尺身尺框游標(biāo)20

5、21/2/11162.2游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理l 游標(biāo)量具讀數(shù)部分主要由尺身與游標(biāo)組成,原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)。主尺的刻線間距是1mm,而游標(biāo)的刻線間距為0.98mm,主尺與游標(biāo)刻線間距差是0.02mm。根據(jù)這個道理,游標(biāo)沿著尺身移動,即可使尺身和游標(biāo)上的某一刻線對準(zhǔn),得出被測長度尺寸的毫米整數(shù)和小數(shù)部分。2021/2/11172.3游標(biāo)卡尺的測量精度游標(biāo)卡尺的測量精度l 游標(biāo)卡尺是一種中等精度的量具,它的示值誤差是0.02mm?？ǔ叩氖局嫡`差就是卡尺本身的制造精度,不論你使用的怎樣正確,卡尺本身就可能產(chǎn)生這些誤差,這主要是卡尺的設(shè)計(jì)原理不符合阿貝原

6、則。所以用卡尺去測量鑄件毛坯或精度要求很高的尺寸都是不合理的,前者容易損壞量具,后者測量精度達(dá)不到要求。2021/2/11182.4游標(biāo)卡尺的正確使用和注意事項(xiàng)游標(biāo)卡尺的正確使用和注意事項(xiàng)l 2.4.1測量前應(yīng)把卡尺測量面擦干凈,檢查卡尺的兩個測量面和測量刃口是否平直無損,把兩個量爪緊密貼合時應(yīng)無明顯的間隙,同時卡尺的游標(biāo)和主尺的零位刻線要相互對準(zhǔn)。這個過程叫核對卡尺的零位。l 2.4.2移動尺框時要活動自如,不應(yīng)有過松或過緊現(xiàn)象,更不能有晃動現(xiàn)象。在移動尺框時不要忘記松開固定螺釘,也不宜過松以免掉了。l 2.4.3測量時要掌握好量爪面同工件表面接觸時的壓力,即不能太大也不能太小了,要剛好使測

7、量面與工件接觸,同時量爪還能沿著工件表面輕微滑動。2021/2/1119l 2.4.4在讀數(shù)時應(yīng)把卡尺水平拿著朝亮光的方向,使視線盡可能的和卡尺的刻線面垂直,以免由于視線的歪斜造成讀數(shù)誤差。最好在工件的同一位置多測幾次,取它的平均讀數(shù)。l 2.4.5測量外尺寸時,讀數(shù)后,切不可從被測工件上猛力抽下卡尺,否則會使量爪的測量面磨損。測內(nèi)尺寸,讀數(shù)后,要使量爪沿著孔的中心線方向滑出,防止歪斜,否則將使量爪扭傷、變形或使尺框走動,影響測量精度。2021/2/1120l 2.4.6不能用卡尺測量運(yùn)動著的工件,這樣容易使卡尺受到嚴(yán)重磨損,也容易發(fā)生事故。不準(zhǔn)以卡尺代替卡鉗在工件上來回拖拉。有的用卡尺來勾鐵

8、屑,這也是不允許的。l 2.4.7游標(biāo)卡尺不要放在強(qiáng)磁場附近（如磨床的磁性工作臺上）,以免使卡尺感受磁性,影響使用。l 2.4.8卡尺使用完后,應(yīng)當(dāng)注意把卡尺平放,不要隨意亂放,更不能放在工件上,不小心摔下來容易將卡尺摔壞。使用完畢后,最好把卡尺擦干凈,放在專用盒內(nèi),注意不要使它生銹或弄臟。2021/2/11213、外徑千分尺、外徑千分尺l 外徑千分尺是機(jī)械制造中常用精密量具,它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合阿貝原則并有測力裝置,所以可以獲得較高的測量精度。但由于測微螺桿精度受到制造上的限制,其移動量通常為25mm。2021/2/11223.1外徑千分尺的結(jié)構(gòu)外徑千分尺的結(jié)構(gòu)l 它是由尺架、測微頭（

9、通常稱絲桿）、測力裝置和鎖緊裝置等組成。鎖緊裝置測微頭測力裝置尺架2021/2/11233.2外徑千分尺的讀數(shù)原理外徑千分尺的讀數(shù)原理l 千分尺是應(yīng)用螺旋副傳動原理,借助測微螺桿與螺紋軸套作為一對精密螺絲偶合件,將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動后,從固定套管和微分筒所組成的讀數(shù)機(jī)構(gòu),讀得長度尺寸,其數(shù)學(xué)形式為:lL=l式中:L測微螺桿的移動距離（毫米）l測微螺桿的旋轉(zhuǎn)角度（弧度）lS測微螺桿的螺距（毫米）2S2021/2/1124l 讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套管和微分筒組成,在固定套管上刻有50個等分刻度,千分尺測微螺桿的螺距為0.5毫米,因此,當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時,測微螺桿移動0.5毫米。微分筒旋轉(zhuǎn)一個分度時（即

10、1/50轉(zhuǎn)）,測微螺桿移動0.01毫米。2021/2/11253.3外徑千分尺的測量精度外徑千分尺的測量精度l 千分尺的精度分零級和1級,一般工廠生產(chǎn)的千分尺都是1級,它的示值誤差為0.004mm,零級千分尺的示值誤差為0.002mm。我公司現(xiàn)已大量使用的微米千分尺,也就是零級千分尺。2021/2/11263.4外徑千分尺的正確使用和注意事項(xiàng)外徑千分尺的正確使用和注意事項(xiàng)l 3.4.1千分尺在測量前必須校對其零位,也即通常所稱的“對零位”。對零位前應(yīng)將兩測量面擦干凈。對于測量范圍大于25毫米的千分尺用校對量棒或用量塊對零位。2021/2/1127l 3.4.2溫度對千分尺精度的影響。使用千分尺

11、時一般用手握住隔熱裝置。如果直接握住尺架,就會使千分尺和工件溫度不一致而增加測量誤差。受檢尺寸（毫米）手與千分尺接觸的時間（分）46810152030引起外徑千分尺尺寸變化量（微米）503.5 4.0 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 1003.3 4.7 5.6 6.0 6.2 6.2 6.2 2004.2 7.0 7.4 7.8 9.0 9.7 10.5 2021/2/1128l 3.4.3千分尺兩測量面將與工件接觸時要使用測力裝置,不要轉(zhuǎn)動微分筒,更不能撞擊（測力610N）,雙手測量用棘輪,單手測量兩測量面接觸工件時再進(jìn)12m。l 3.4.4千分尺測量軸的中心線要與工件被測長度方向

12、一致,不要歪斜。工件要在靜態(tài)下測量,不要在工件轉(zhuǎn)動或加工時測量,否則易使測量面磨損,測桿扭彎。要經(jīng)常保持千分尺干凈,特別是固定套筒上不要弄得很臟。2021/2/11293.5外徑千分尺的精度分析外徑千分尺的精度分析l 影響外徑千分尺精度的主要因素有以下各項(xiàng):測微螺桿的螺距誤差,分度及刻線精度,測量面的平行度及平面度,測力變化和視差。2021/2/11303.5.1測微螺桿螺距誤差的影響測微螺桿螺距誤差的影響l 千分尺的測微螺桿和螺母的配合是有間隙的旋合,當(dāng)旋動測桿使之朝測砧方向或朝測力裝置方向移動時,由于螺距誤差的影響,使測桿的牙廊和螺母牙廊的接觸,在整個量程上各部位的間隙不同,這樣給示值帶來

13、誤差。2021/2/11313.5.2兩測量面平行度和平面度對示值的影響兩測量面平行度和平面度對示值的影響l 千分尺兩測量面的最大平行度按規(guī)定為2微米（包括測桿在導(dǎo)向孔內(nèi)的徑向擺動因素在內(nèi)）,千分尺測量面平面度按規(guī)定為1微米。2021/2/11323.5.3測力變化及微分筒分度誤差的影響測力變化及微分筒分度誤差的影響l 千分尺尺架剛性不足,在測力作用下將發(fā)生變形。測力往往也不能恒定。微分筒的分度誤差及微分筒刻線與固定套管縱刻線都會產(chǎn)生一定的誤差。2021/2/11333.5.4視差的影響視差的影響l 一般結(jié)構(gòu)的千分尺,固定套管刻線面和微分筒刻線面不在同一個圓柱面上,因此讀數(shù)時產(chǎn)生視差。2021

14、/2/11344、百分表、百分表l4.1百分表的結(jié)構(gòu)和工作原理百分表的結(jié)構(gòu)和工作原理l 百分表的工作原理是將測桿的直線位移,經(jīng)過齒條、齒輪傳動轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?是屬于最常見的二級傳動形式。2021/2/11354.2百分表的使用注意事項(xiàng)百分表的使用注意事項(xiàng)l 4.2.1使用前應(yīng)檢查測量桿的靈活性,即輕輕推動測量桿時,測量桿應(yīng)移動靈活,沒有任何軋卡現(xiàn)象,且每次放松后指針能回復(fù)到原來的刻度位置。l 4.2.2百分表應(yīng)固定在可靠的表架上,表架要安放平穩(wěn),免使測量結(jié)果不準(zhǔn)確或摔壞百分表。但夾持時夾緊力也不要過大,以免因套筒變形而使測量桿不靈活,夾緊后不可再轉(zhuǎn)動百分表。2021/2/1136l 4.2.3百分表校正或測量工件時,應(yīng)當(dāng)使測量桿有一定的初始測量力,就是測桿應(yīng)有0.31毫米的壓縮量。測工件時測桿與被測工件表面必須垂直,否則將產(chǎn)生較大的測量誤差。l 4.2.4在百分表使用過程中要嚴(yán)格防止水、油和灰塵滲入表內(nèi)。測量桿也不要加油,免得粘有灰塵的油污進(jìn)入表內(nèi)影響表的靈活性。百分表不使用時應(yīng)使測量桿處于自由狀態(tài),免使表內(nèi)的彈簧實(shí)效。2021/2/11375、測量方法的選擇