螺旋测微量具使用说明

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、内径百分尺、深度百分尺以及螺纹百分尺和公法线百分尺等，并分别测量或检验零件的外径、内径、深度、厚度以及螺纹的中径和齿轮的公法线长度等。

一  外径千分尺的结构

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
压缩到百分尺所规定的测量压力。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内自由活动，当制动轴转过一个角度，以缺口的较
浅部分对着测量杆时，测量杆就被制动轴压紧在轴套
内不能运动，达到制动的目的。                         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*大的百分尺为2500～3000mm的百分尺。

    二  千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  千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

测量上限	示值误差		两测量面平行度
	0级	1级	0级	1级
15；25	±0.002	±0.004	0.001	0.002
50	±0.002	±0.004	0.0012	0.0025
75；100	±0.002	±0.004	0.0015	0.003

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内，把测力装置松开(逆时针旋转)，微分筒就能进行调整，即轴向移动一点。使固定套筒上的“0”线正好露出来，同时使微分筒的零线对准固定套筒的中线，然后把测力装置旋紧。   
如果零位是由于微分筒的零线没有对准固定套筒的中线，也必须进行校正。此时，可用百分尺的专用扳手，插入固定套筒的小孔内，把固定套筒转过一点，使之对准零线。
但当微分筒的零线相差较大时，不应当采用此法调整，而应该采用松开测力装置转动微分筒的方法来校正。
2  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  千分尺的使用方法   

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，
< >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，使测砧表面保持标准的测量压力，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，*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。
< >在读取百分尺上的测量数值时，要特别留心不要读错0.5mm。    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。对于超常温的工件，不要进行测量，以免产生读数误差。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，也会破坏百分尺的内部结构。
                                     
 
 
 
 
(a)                 (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

如要检验图3-7所示夹具的三个孔(  14、 15、 16 )在  150 圆周上的等分精度。
检验前，先在孔  14、 15、  16 和  20内配入圆柱销(圆柱销应与孔定心间隙配合)。
等分精度的测量，可分三步做：
< >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*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*大距离A_1-2、A _2-3 、和A_1-3。则它们之间的中心距为；
 
 
 
 
 
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L_1-2= L_2-3=L_1-3 ；就说明三个孔的中心线在圆周上是等分的。