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基础量具知识一基础量具的概述二基础量具的分类三基础量具的参数和特性四阿贝原则五常用量具的介绍一基础量具的概述量具是以固定形式复现量值的测量器具.量具复现的量值,一般标准在量具上,称为量具的标称值,又称为名义值.量具即可以单独使用,又可以与其它的量测器具一起使用.二基础量具的分类按量具的结构形式可分为:(1).游标量具:游标卡尺,高度游标卡尺,深度游标卡尺等.(2).测微量具:千分尺、内径千分尺、深度千分尺等.(3).表类量具(指示量具):百分表、千分表、内径百分表等.按测量对象的特点可分为:(1).测量长度和直径尺寸的量具:千分尺,游标卡尺,百分表等.(2).测量角度的量具:角度规,水平仪,直角尺等.(3).测量螺纹用的量具:螺纹千分尺,螺纹量规等.按量具的适用范围可分为:(1).通用量具:除专用量具外的均为通用量具(万能量具).有千分尺,游标卡尺,百分表,角度规等.(2).专用量具:光滑极限量规,螺纹量规,专用检具等.在长度计量中的量具主要包括以下几种:(1).单值量具---用来复现计量单位或者复现计量单位的位数或分数值的量具.如:量块,角度规,塞尺等.(2).多值量具—用来实现在一定范围内计量单位某些倍数或分数值的量具.如:毫米刻度尺,游标卡尺等.(3).综合量规.卡板—这是一种用来综合检验产品尺寸或形状正确性,以及检验产品各部分相互位置正确性的量具.如:螺纹塞规,专用卡板等.三基础量具的参数和特性任何形式的量具,只能在一定范围内适用.万能的测量器具事实上是不存在的.测量器具适用的范围决定于测量设备的参数和本身固存的内在特性.1.刻线间距(刻度间距)在量具刻线(刻度)部位上,相邻两刻线中心或中心线之间的距离.例如:游标卡尺主尺(尺身)上相邻两刻线中心的距离是1mm,它的刻线间距1mm.2.分辨率(分度值)相邻两刻线所代表的量值之差为测量器具的分度值.实际上分度值是指计量器具所能读出的最小读数值.所以分度值习惯上称为最小刻度值.对于数字式仪器(如数显型卡尺),由于没有刻度标记,所以一般不称为分度值而称为分辨率.分辨率是指仪器的最末一位数字间隔所代表的被测量值.3.示值范围由测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围.如:分厘卡的示值范围是25mm.直观的理解,计量器具的示值范围是指该量具能进行绝对测量的被测量值范围.4.测量范围在允许的误差内测量器具的被测量值的范围.测量范围的最高,最低值称为测量范围的上限值,下限值.测量范围与示值范围不同,它不仅包括示值范围,而且还包括仪器的悬臂或尾座等的调节范围.例如:分厘卡的测量范围为0-25mm,25-50mm,50-75mm等多种,但示值范围均为25mm.5.测量力测量过程中,发生在仪器测头和被测工件表面之间的接触力称为测量器具的测量力(非接触测量不存在测量力),测量力可引起被测件和量具变形,影响测量精度.6.示值误差测量器具的示值误差是指量具的示值和被测量的真值之间的差值.7.回程误差在相同条件下,测量器具正反行程在同一点示值上被测量值之差的绝对值称为回程误差,也称为滞后误差或变差.四阿贝原则测量的四要素包括测量对象,计量单位,测量方法和测量结果的准确度.为了实现正确可靠的测量,人们在测量实践中进行长期的探索,总结出了长度测量的四条基本原则.这就是:阿贝原则.最小变形原则.最短测量链原则和封闭原则.这里只对阿贝原则作介绍.阿贝原则指测量器具的读数刻度线应安置在被测尺寸线的延长线上.如左图2-1所示.它的意义在于它避免了导轨误差引起的一次测量误差,而特别在使用不符合阿贝原则的量具(如卡尺)应注意阿贝原则的应用.使被测工件尽可能地向主尺靠扰,以减小两轴线之间的距离S,则可减小测量误差.图2-1阿贝原则五常用量具的介绍第一节游标卡尺的使用一结构种类:如图3-11.光标卡尺(基本型)2.附表卡尺(指示表型)3.电子式卡尺(数显型)(a)光标卡尺外侧测量面捏手深度测定面本尺固定螺丝滑动部内侧测定面段差测定面(b)附表卡尺1.外侧测量面2.捏手3.深度测定面4.本尺5.固定螺丝6.指示表盘7.滑动部8.内侧测定面9.段差测定面图3-1卡尺结构二.读数原理1.游标原理是把主尺的(n-1)刻度为游标尺的全部长度等分成n等份,利用主尺刻线间距与光标刻线间距之差来进行小数部分读数的方法.如图3-2所示的游标共有50个刻度,游标零线与主尺零线对齐时,游标的最后一根刻线10与主尺刻线49对齐,而游标其它刻线都不与主尺刻线对齐.游标上的50个分度的总长度与主尺的49个分度的总长度相等.(c)数显卡尺1.外侧测量面2.内侧测定面3.段差测定面4.深度尺5.公英制转换6.归零钮7.固定螺丝8.显示屏9.电源开关10.相对/绝对11.捏手12.本尺13.基准端面图3-1卡尺结构如果主尺刻线间距是1mm,则游标的刻线间距是0.98mm.主尺刻线间距与游标刻线间距之差为0.02mm.如果光标的零刻线向右移动后,正好光标的第一根线与主尺的1mm刻线对齐,则光标的零位相对主尺零位移动了0.02mm.依此类推,我们就可以由与主尺刻线对齐的那条游标刻线来读出游标零线对主尺零线的差距,从而读取小数部分的读数.由上所述得出游标参数的计算公式:b=i/n式中:a—主尺刻线间距(1mm)c=a-bb—游标刻线间距(0.98mm)i=n(a-c)c—游标分度值(0.02mm)n—游标刻度的总格数(50格)游标刻度总长度(49mm)以上为分辨率0.02mm的读数原理.其中分辨率为0.05mm的即是把主尺19mm刻度分成光标尺上的20等份进行读数.分辨率为0.1mm的即是把主尺9mm刻度等分成光标尺上的10等份进行读数.图3-2光标原理2.附表卡尺读数原理这里以分辨率0.02mm的附表卡尺介绍其读数原理.即把尺身1mm刻度尺长度等分成附表上50格刻度.当指针在表盘上转动一个刻度时,整个滑动部分向左或向右移动0.02mm(1/50);当指针转动多个刻度时,把转动刻度数与分辨率相乘即得出小数部分的读数.三.读数方法光标卡尺(基本型).如图3-3第一步:读出游标零刻线左边主尺上的毫米整数.第二步:辨认游标上第几条刻线与主尺刻线对齐,再根据光标上标明的数字直接读出小数部分.第三步:将毫米整数与小数部分相加,即得被测尺寸读数.图3-3光标卡尺(基本形)读数方法附表卡尺.如图3-4第一步:读出滑动部分刻线左边主尺上的毫米整数.第二步:辨认附表上指针指示在第几根刻线附近,再根据附表上标明的数字直接读出小数部分.第三步:将毫米整数与小数部分相加,即得被测尺寸的读数.四.游标卡尺的作用游标卡尺是机械工厂常用的经济灵活的测量工具.它可以用来外侧测量,内侧测量,深度测量和段差测量.如:连接器的厚度,测量外径,测量退刀槽,测量阶段,测量冲压样品的孔径等.详见下图3-5图3-4附表卡尺的读数方法(a)外侧量测(b)深度量测(c)段差量测(d)内侧量则图3-5卡尺的用途五.光标卡尺的使用方法及注意事项本部门常用的卡尺量具多为电子式卡尺.它与以上两种卡尺不同的是测量值直接在液晶显示屏上显示出来.读数比较直观并且可以用归零按钮在测量前进行归零.在测量中还可以用相对/绝对(ZERO/ABS)按钮在任意位置清零来进行相对测量.这里综合了光标卡尺基本型.附表卡尺和电子式卡尺在使用过程中应注意的问题,也举例了在日常测量过程中卡尺的使用方法.1.使用前,应对零值正确性进行检查.使两外量爪测量面贴合,用眼睛观察应无明显光隙.观察游标的零刻线和尾刻线与主尺的对应刻线是否对准,如没对准说明零值不准确.2.在使用前擦拭各部位的灰尘,特别是滑动面和各测量面,确认滑动板滑动状况和间隙是否正常.3.测量时,应以固定量爪定位,摆动活动量爪,找到正确位置后进行读数.并且工件基准线要与量测线对齐.如图3-6量测线图3-6工件基准线与量测线对齐4.外尺寸测量时:4.1由于卡尺的结构不符合阿贝原则,尽可能在靠近主尺基准面夹住被测量物然后作测量.如图3-74.2用外测量面测量时,应贴平被测工件而测量.图3-7减少阿贝误差的正确测量位置5.内尺寸测量时5.1尽可能把内测量爪伸到被测物内部作测量.如图3-85.2测量内径时,取最大值(如图3-9);测量槽宽时,取最小值(如图3-10).(正确)(错误)(错误)图3-8内侧测量的正确位置(正确)(错误)(错误)图3-9孔径测量取最大值(正确)(错误)图3-10槽宽测量取最小值6.深度测量时,把深度基准面贴平被测物而测量之.不得向任意方向倾斜.如图3-11所示.7.段差测量时,把段差测量面贴平被测面而作测量.由于深度测量基准面对于段差测量面要小,所以测量中能采用段差测量的不要用深度测量.如图3-128.由于光标卡尺没有测力装置,测量时要掌握好测力.光标卡尺测量面与被测工件表面应保持正常滑动.有微动装置的光标卡尺应用微动装置推动活动量爪与被测表面良好的接触.9.卡尺在校正期内发生故障,必须请校正单位修理.重新校正后方可使用.10.每日使用卡尺校正器检查示值误差.以0~150mm的卡尺为例.受检点0,20(20)mm,50(50)mm,100(100),150(150)mm.(括号前为外卡,括号内为内卡).11.不可给予剧烈冲击,不可掉落或碰撞,不可以做为铁锤的代用品.12.不可损坏内测量爪的顶端,不可做为圆规之代用品.13.不可用卡尺检测旋转加工中的被测物,以免测量面磨损.14.光标卡尺读取刻度时应从正面注视刻度.15.测量小孔时,因为有可能读取最小值,所以要注意给测量值以补偿.16.卡尺用完保存时,不可随意乱放,以免碰伤测量爪.并将正面朝上,本尺量爪与外量爪测量面之间保留0.2-2mm间隙并锁紧固定螺丝.17.长期保存或没有油时,以无尘纸沾防锈油轻轻擦拭各部位.使防锈油能够达到每个角落.深度基准面与被测物贴平(正确)(错误)(正确)(错误)图3-11深度测量的正确方法图3-12段差测量正确方法六.卡尺的日常检查及保养1.日常检查包括以下内容:1.1外侧用测量爪的检查:两外量爪测量面贴合以后,对着光源看,应无明显光隙.1.2内侧用测量爪的检查:两内量爪测量面之间应无重迭现象.1.3段差测量面的检查:应无磨损.损伤1.4深度尺的检查:应无磨损.损伤.翘曲1.5归零点的检查:主尺与游标尺之零刻线一致.1.6滑动板的检查:能平滑移动,在任意位置都可以锁紧.2.维护保养包括每日保养及每月保养2.1每日保养:使用完卡尺保存时,清洁卡尺各部位.2.2每月保养:将卡尺去尘涂上防锈油,以测量面为主并且用退磁器将卡尺退磁.七.游标卡尺误差产生的原因1.阿贝误差:卡尺是无法满足阿贝原则的测量工具.因此会产生该误差.2.视差:两刻度线是否对正在同一在线,不同的测量者识别能力不一样是造成视差的原因.3.卡尺测量误差原因的分析3.1卡尺本身的误差:包括本尺刻度误差,副尺刻度误差.基准点误差.基准端面误差.测量面误差.4.测量者的误差:测量力所造成之误差,测量方法所造成之误差.视差所引起之误差.其它原因所造成之误差.