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游標讀數量具

應用游標讀數原理制成的量具有;游標卡尺,高度游標卡尺、深度游標卡尺、游標量角尺(如萬能量角尺)和齒厚游標卡尺等,用以測量零件的外徑、內徑、長度、寬度,厚度、高度、深度、角度以及齒輪的齒厚等,應用范圍非常廣泛。

1

游標卡尺的結構形式

游標卡尺是一種常用的量具,具有結構簡單、使用方便、精度中等和測量的尺寸范圍大等特點,可以用它來測量零件的外徑、內徑、長度、寬度、厚度、深度和孔距等,應用范圍很廣。

1游標卡尺有三種結構型式

(1)測量范圍為0~125mm的游標卡尺,制成帶有刀口形的上下量爪和帶有深度尺的型式。

(2)測量范圍為0~200mm和0~300mm的游標卡尺,可制成帶有內外測量面的下量爪和帶有刀口形的上量爪的型式。

(3)測量范圍為0~200mm和0~300mm的游標卡尺,也可制成只帶有內外測量面的下量爪的型式,如圖2-3。而測量范圍大于300mm的游標卡尺,只制成這種僅帶有下量爪的型式。

2游標卡尺主要由下列幾部分組成

(1)具有固定量爪的尺身,如圖2中的1。尺身上有類似鋼尺一樣的主尺刻度,如圖2中的6。主尺上的刻線間距為1mm。主尺的長度決定于游標卡尺的測量范圍。

(2)具有活動量爪的尺框,如圖2中的3。尺框上有游標,如圖2中的8,游標卡尺的游標讀數值可制成為0.1;0.05和0.02mm的三種。游標讀數值,就是指使用這種游標卡尺測量零件尺寸時,卡尺上能夠讀出的最小數值。

(3)在0~125mm的游標卡尺上,還帶有測量深度的深度尺,如圖2―1中的5。深度尺固定在尺框的背面,能隨著尺框在尺身的導向凹槽中移動。測量深度時,應把尺身尾部的端面靠緊在零件的測量基準平面上。

(4)測量范圍等于和大于200mm的游標卡尺,帶有隨尺框作微動調整的微動裝置,如圖2中的5。使用時,先用固定螺釘4把微動裝置5固定在尺身上,再轉動微動螺母7,活動量爪就能隨同尺框3作微量的前進或后退。微動裝置的作用,是使游標卡尺在測量時用力均勻,便于調整測量壓力,減少測量誤差。目前我國生產的游標卡尺的測量范圍及其游標讀數值見下表。

游標卡尺的測量范圍和游標卡尺讀數值


游標卡尺的讀數原理和讀數方式

游標卡尺的讀數機構,是由主尺和游標(如圖2中的6和8)兩部分組成。當活動量爪與固定量爪貼合時,游標上的“0”刻線(簡稱游標零線)對準主尺上的“0”刻線,此時量爪間的距離為“0”,見圖2。當尺框向右移動到某一位置時,固定量爪與活動量爪之間的距離,就是零件的測量尺寸,見圖1。此時零件尺寸的整數部分,可在游標零線左邊的主尺刻線上讀出來,而比1mm小的小數部分,可借助游標讀數機構來讀出,現把三種游標卡尺的讀數原理和讀數方法介紹如下。

1、游標讀數值為0.1mm的游標卡尺

如圖4(a)所示,主尺刻線間距(每格)為1mm,當游標零線與主尺零線對準(兩爪合并)時,游標上的第10刻線正好指向等于主尺上的9mm,而游標上的其他刻線都不會與主尺上任何一條刻線對準。

游標每格間距=9mm÷10=0.9mm

主尺每格間距與游標每格間距相差=1mm-0.9mm=0.1mm0.1mm

即為此游標卡尺上游標所讀出的最小數值,再也不能讀出比0.1mm小的數值。

當游標向右移動0.1mm時,則游標零線后的第1根刻線與主尺刻線對準。當游標向右移動0.2mm時,則游標零線后的第2根刻線與主尺刻線對準,依次類推。若游標向右移動0.5mm,如圖4(b),則游標上的第5根刻線與主尺刻線對準。由此可知,游標向右移動不足1mm的距離,雖不能直接從主尺讀出,但可以由游標的某一根刻線與主尺刻線對準時,該游標刻線的次序數乘其讀數值而讀出其小數值。例如,圖4(b)的尺寸即為:5×0.1=0.5(mm)。

另有1種讀數值為0.1mm的游標卡尺,下圖5(a)所示,是將游標上的10格對準主尺的19mm,則游標每格=19mm÷10=1.9mm,使主尺2格與游標1格相差=2-1,9=0.1mm。這種增大游標間距的方法,其讀數原理并未改變,但使游標線條清晰,更容易看準讀數。

在游標卡尺上讀數時,首先要看游標零線的左邊,讀出主尺上尺寸的整數是多少毫米,其次是找出游標上第幾根刻線與主尺刻線對準,該游標刻線的次序數乘其游標讀數值,讀出尺寸的小數,整數和小數相加的總值,就是被測零件尺寸的數值。

在圖5(b)中,游標零線在2與3mm之間,其左邊的主尺刻線是2mm,所以被測尺寸的整數部分是2mm,再觀察游標刻線,這時游標上的第3根刻線與主尺刻線對準。所以,被測尺寸的小數部分為3×0.1=0.3(mm),被測尺寸即為2+0.3=2.3(mm)。

2、游標讀數值為0.05mm的游標卡尺

圖5(c)所示,主尺每小格1mm,當兩爪合并時,游標上的20格剛好等于主尺的39mm,則

游標每格間距=39mm÷20=1.95mm

主尺2格間距與游標1格間距相差=2-1.95=0.05(mm)

0.05mm即為此種游標卡尺的最小讀數值。同理,也有用游標上的20格剛好等于主尺上的19mm,其讀數原理不變。

在圖5(d)中,游標零線在32mm與33mm之間,游標上的第11格刻線與主尺刻線對準。所以,被測尺寸的整數部分為32mm,小數部分為11×0.05=0.55(mm),被測尺寸為32+0.55=32.55(mm)。

3游標讀數值為0.02mm的游標卡尺

圖5(e)所示,主尺每小格1mm,當兩爪合并時,游標上的50格剛好等于主尺上的49mm,則

游標每格間距=49mm÷50=0.98mm

主尺每格間距與游標每格間距相差=1-0.98=0.02(mm)

0.02mm即為此種游標卡尺的最小讀數值。

在圖2―5(f)中,游標零線在123mm與124mm之間,游標上的11格刻線與主尺刻線對準。所以,被測尺寸的整數部分為123mm,小數部分為11×0.02=0.22(mm),被測尺寸為123十0.22=123.22(mm)。

我們希望直接從游標尺上讀出尺寸的小數部分,而不要通過上述的換算,為此,把游標的刻線次序數乘其讀數值所得的數值,標記在游標上,見圖2-5,這樣使讀數就方便了。

3

游標卡尺的測量精度

測量或檢驗零件尺寸時,要按照零件尺寸的精度要求,選用相適應的量具。游標卡尺是一種中等精度的量具,它只適用于中等精度尺寸的測量和檢驗。用游標卡尺去測量鍛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,后者測量精度達不到要求,因為量具都有一定的示值誤差,游標卡尺的示值誤差見下表。

游標卡尺的示值誤差

示值總誤差

±0.02

±0.05

±0.10

游標卡尺的示值誤差,就是游標卡尺本身的制造精度,不論你使用得怎樣正確,卡尺本身就可能產生這些誤差。例如,用游標讀數值為0.02mm的0~125mm的游標卡尺(示值誤差為±0.02mm),測量50mm的軸時,若游標卡尺上的讀數為50.00mm,實際直徑可能是50.02mm,也可能是49.98mm。這不是游標尺的使用方法上有什么問題,而是本身制造精度所允許產生的誤差。因此,若該軸的直徑尺寸是IT5級精度的基準軸:

則軸的制造公差為0.025mm,而游標卡尺本身就有著±0.02mm的示值誤差,選用這樣的量具去測量,顯然是無法保證軸徑的精度要求的。

如果受條件限制(如受測量位置限制),其他精密量具用不上,必須用游標卡尺測量較精密的零件尺寸時,又該怎么辦呢?此時,可以用游標卡尺先測量與被測尺寸相當的塊規,消除游標卡尺的示值誤差(稱為用塊規校對游標卡尺)。例如,要測量上述50mm的軸時,先測量50mm的塊規,看游標卡尺上的讀數是不是正好50mm。如果不是正好50mm,則比50mm大的或小的數值,就是游標卡尺的實際示值誤差,測量零件時,應把此誤差作為修正值考慮進去。例如,測量50mm塊規時,游標卡尺上的讀數為49.98mm,即游標卡尺的讀數比實際尺寸小0.02mm,則測量軸時,應在游標卡尺的讀數上加上0.02mm,才是軸的實際直徑尺寸,若測量50mm塊規時的讀數是50.01mm,則在測量軸時,應在讀數上減去0.01mm,才是軸的實際直徑尺寸。另外,游標卡尺測量時的松緊程度(即測量壓力的大小)和讀數誤差(即看準是那一根刻線對準),對測量精度影響亦很大。所以,當必須用游標卡尺測量精度要求較高的尺寸時,最好采用和測量相等尺寸的塊規相比較的辦法。

4

游標卡尺的使用方法

量具使用得是否合理,不但影響量具本身的精度,且直接影響零件尺寸的測量精度,甚至發生質量事故,對國家造成不必要的損失。所以,我們必須重視量具的正確使用,對測量技術精益求精,務使獲得正確的測量結果,確保產品質量。

使用游標卡尺測量零件尺寸時,必須注意下列幾點:

1、測量前應把卡尺揩干凈,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,應無明顯的間隙,同時游標和主尺的零位刻線要相互對準。這個過程稱為校對游標卡尺的零位。

2、移動尺框時,活動要自如,不應有過松或過緊,更不能有晃動現象。用固定螺釘固定尺框時,卡尺的讀數不應有所改變。在移動尺框時,不要忘記松開固定螺釘,亦不宜過松以免掉了。

3、當測量零件的外尺寸時:卡尺兩測量面的聯線應垂直于被測量表面,不能歪斜。測量時,可以輕輕搖動卡尺,放正垂直位置,圖6所示。否則,量爪若在如圖6所示的錯誤位置上,將使測量結果a比實際尺寸b要大;先把卡尺的活動量爪張開,使量爪能自由地卡進工件,把零件貼靠在固定量爪上,然后移動尺框,用輕微的壓力使活動量爪接觸零件。如卡尺帶有微動裝置,此時可擰緊微動裝置上的固定螺釘,再轉動調節螺母,使量爪接觸零件并讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個量爪調節到接近甚至小于所測尺寸,把卡尺強制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形,或使測量面過早磨損,使卡尺失去應有的精度。

測量溝槽時,應當用量爪的平面測量刃進行測量,盡量避免用端部測量刃和刀口形量爪去測量外尺寸。而對于圓弧形溝槽尺寸,則應當用刃口形量爪進行測量,不應當用平面形測量刃進行測量,如圖7所示。

測量溝槽寬度時,也要放正游標卡尺的位置,應使卡尺兩測量刃的聯線垂直于溝槽,不能歪斜.否則,量爪若在如圖8所示的錯誤的位置上,也將使測量結果不準確(可能大也可能?。?。

4當測量零件的內尺寸時:圖9所示。

要使量爪分開的距離小于所測內尺寸,進入零件內孔后,再慢慢張開并輕輕接觸零件內表面,用固定螺釘固定尺框后,輕輕取出卡尺來讀數。取出量爪時,用力要均勻,并使卡尺沿著孔的中心線方向滑出,不可歪斜,免使量爪扭傷;變形和受到不必要的磨損,同時會使尺框走動,影響測量精度??ǔ邇蓽y量刃應在孔的直徑上,不能偏歪。圖10為帶有刀口形量爪和帶有圓柱面形量爪的游標卡尺,在測量內孔時正確的和錯誤的位置。當量爪在錯誤位置時,其測量結果,將比實際孔徑D要小。

5、用下量爪的外測量面測量內尺寸時如用圖2和圖3所示的兩種游標卡尺測量內尺寸,在讀取測量結果時,一定要把量爪的厚度加上去。即游標卡尺上的讀數,加上量爪的厚度,才是被測零件的內尺寸,見圖11。測量范圍在500mm以下的游標卡尺,量爪厚度一般為10mm。但當量爪磨損和修理后,量爪厚度就要小于10mm,讀數時這個修正值也要考慮進去。

6、用游標卡尺測量零件時,不允許過分地施加壓力,所用壓力應使兩個量爪剛好接觸零件表面。如果測量壓力過大,不但會使量爪彎曲或磨損,且量爪在壓力作用下產生彈性變形,使測量得的尺寸不準確(外尺寸小于實際尺寸,內尺寸大于實際尺寸)。在游標卡尺上讀數時,應把卡尺水平的拿著,朝著亮光的方向,使人的視線盡可能和卡尺的刻線表面垂直,以免由于視線的歪斜造成讀數誤差。

7、為了獲得正確的測量結果,可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進行測量。對于較長零件,則應當在全長的各個部位進行測量,務使獲得一個比較正確的測量結果。

為了使讀者便于記憶,更好的掌握游標卡尺的使用方法,把上述提到的幾個主要問題,整理成順口溜,供讀者參考。

量爪貼合無間隙,主尺游標兩對零。

尺框活動能自如,不松不緊不搖晃。

測力松緊細調整,不當卡規用力卡。

量軸防歪斜,量孔防偏歪,

測量內尺寸,爪厚勿忘加。

面對光亮處,讀數垂直看。

5

游標卡尺的應用舉例

1、用游標卡尺測量T形槽的寬度

用游標卡尺測量T形槽的寬度,如圖11所示。測量時將量爪外緣端面的小平面,貼在零件凹槽的平面上,用固定螺釘把微動裝置固定,轉動調節螺母,使量爪的外測量面輕輕地與T形槽表面接觸,并放正兩量爪的位置(可以輕輕地擺動一個量爪,找到槽寬的垂直位置),讀出游標卡尺的讀數圖11中用A表示。但由于它是用量爪的外測量面測量內尺寸的,卡尺上所讀出的讀數A是量爪內測量面之間的距離,因此必須加上兩個量爪的厚度b,才是T形槽的寬度。所以,T形槽的寬度L=A+b。

2、用游標卡尺測量孔中心線與側平面之間的距離

用游標卡尺測量孔中心線與側平面之間的距離L時,先要用游標卡尺測量出孔的直徑D,再用刃口形量爪測量孔的壁面與零件側面之間的最短距離,如圖12所示。

此時,卡尺應垂直于側平面,且要找到它的最小尺寸,讀出卡尺的讀數A,則孔中心線與側平面之間的距離為:

3、用游標卡尺測量兩孔的中心距

用游標卡尺測量兩孔的中心距有兩種方法:一種是先用游標卡尺分別量出兩孔的內徑D1和D2,再量出兩孔內表面之間的最大距離A,如圖2-13所示,則兩孔的中心距

另一種測量方法,也是先分別量出兩孔的內徑D1和D2,然后用刀口形量爪量出兩孔內表面之間的最小距離B,則兩孔的中心距

6

高度游標卡尺

高度游標卡尺如圖14所示,用于測量零件的高度和精密劃線。

它的結構特點是用質量較大的基座4代替固定量爪5,而動的尺框3則通過橫臂裝有測量高度和劃線用的量爪,量爪的測量面上鑲有硬質合金,提高量爪使用壽命。高度游標卡尺的測量工作,應在平臺上進行。當量爪的測量面與基座的底平面位于同一平面時,如在同一平臺平面上,主尺1與游標6的零線相互對準。所以在測量高度時,量爪測量面的高度,就是被測量零件的高度尺寸,它的具體數值,與游標卡尺一樣可在主尺(整數部分)和游標(小數部分)上讀出。應用高度游標卡尺劃線時,調好劃線高度,用緊固螺釘2把尺框鎖緊后,也應在平臺上進行先調整再進行劃線。圖15為高度游標卡尺的應用。

7

深度游標卡尺

深度游標卡尺如圖16所示,用于測量零件的深度尺寸或臺階高低和槽的深度。

它的結構特點是尺框3的兩個量爪連成一起成為一個帶游標測量基座1,基座的端面和尺身4的端面就是它的兩個測量面。如測量內孔深度時應把基座的端面緊靠在被測孔的端面上,使尺身與被測孔的中心線平行,伸入尺身,則尺身端面至基座端面之間的距離,就是被測零件的深度尺寸。它的讀數方法和游標卡尺完全一樣。測量時,先把測量基座輕輕壓在工件的基準面上,兩個端面必須接觸工件的基準面,圖17(a)所示。測量軸類等臺階時,測量基座的端面一定要壓緊在基準面,圖17(b)(c)所示,再移動尺身,直到尺身的端面接觸到工件的量面(臺階面)上,然后用緊固螺釘固定尺框,提起卡尺,讀出深度尺寸。多臺階小直徑的內孔深度測量,要注意尺身的端面是否在要測量的臺階上,圖17(d)。當基準面是曲線時,圖17(e),測量基座的端面必須放在曲線的最高點上,測量出的深度尺寸才是工件的實際尺寸,否則會出現測量誤差。

8

齒厚游標卡尺

齒厚游標卡尺(圖18)是用來測量齒輪(或蝸桿)的弦齒厚和弦齒頂。這種游標卡尺由兩互相垂直的主尺組成,因此它就有兩個游標。A的尺寸由垂直主尺上的游標調整;B的尺寸由水平主尺上的游標調整??叹€原理和讀法與一般游標卡尺相同。

測量蝸桿時,把齒厚游標卡尺讀數調整到等于齒頂高(蝸桿齒頂高等于模數ms),法向卡入齒廓,測得的讀數是蝸桿中徑(d2)的法向齒厚。但圖紙上一般注明的是軸向齒厚,必須進行換算。法向齒厚Sn的換算公式如下:

以上所介紹的各種游標卡尺都存在一個共同的問題,就是讀數不很清晰,容易讀錯,有時不得不借放大鏡將讀數部分放大?,F有游標卡尺采用無視差結構,使游標刻線與主尺刻線處在同一平面上,消除了在讀數時因視線傾斜而產生的視差;

有的卡尺裝有測微表成為帶表卡尺(圖19),便于讀數準確,提高了測量精度;更有一種帶有數字顯示裝置的游標卡尺(圖20),這種游標卡尺在零件表面上量得尺寸時,就直接用數字顯示出來,其使用極為方便。

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