常用的计量工具有哪些？

1.测量长度尺寸的计量器具

(1)量块

1)量块的形状、用途及尺寸系列。量块是没有刻度的平行端面量具，是用特殊的合金钢制成的长方体，如图4-12所示。量块具有线胀系数小、不易变形、耐磨性好等特点。量块上经过精密加工很平很光的两个平行平面是测量面。两测量面之间的距离为工作尺寸L，又称标称尺寸，该尺寸具有很高的精度。量块的标称尺寸大于或等于10mm时，其测量面的尺寸为35mm×9mm；标称尺寸在10mm以下时，其测量面的尺寸为30mm×9mm。

量块的测量面非常平整和光洁，用少许压力推合两块量块，使它们的测量面紧密接触，两块量块就能粘合在一起。量块的这种特性称为研合性。利用量块的研合性，就可用不同尺寸的量块组合成所需的各种尺寸。量块应用广泛，除了作为量值传递的媒介以外，还用于检定和校准其他量具、量仪，相对测量时调整量具和量仪的零位，以及用于精密机床的调整、精密划线和直接测量精密零件等。

图4-12 量块

在实际生产中，量块是成套使用的。每套量块由一定数量的不同标称尺寸的量块组成，以便组合成各种尺寸，满足一定尺寸范围内的测量需求。GB/T 6093—2001共规定了17套量块。常用成套量块的级别、尺寸系列、间隔和块数见表4-1。

根据标准规定，量块的制造精度分为五级，即00、0、1、2、(3)。其中00级最高，其余依次降低，(3)级最低。此外还规定了校正级——K级。标准还对量块的检验精度规定了六等:1、2、3、4、5、6。其中1等最高，精度依次降低，六等最低。

表4-1 成套量块尺寸表

(续)

2)量块的尺寸组合及使用方法。为了减少量块组合的累积误差，使用量块时应尽量减少使用的块数，一般要求不超过5块。选用量块时，应根据所需组合的尺寸，从最后一位数字开始选择，每选一块，应使尺寸数字的位数减少一位，以此类推，直至组合完成完整的尺寸。

(2)游标卡尺

1)游标卡尺的结构和用途。游标卡尺的结构种类很多，最常用的三种游标卡尺的结构和测量指标见表4-2。

表4-2 常用游标卡尺的结构和测量指标

从表4-2所列的结构图中可以看出，游标卡尺的主体是一个刻有刻度的尺身，其上有固定量爪。有刻度的部分称为尺身，沿着尺身可移动的部分称为尺框。尺框上有活动量爪，并装有游标和紧固螺钉。有的游标卡尺上为调节方便还装有微动装置。在尺身上滑动尺框，可使两量爪的距离改变，以完成不同尺寸的测量工作。游标卡尺通常用来测量内外径尺寸、孔距、壁厚、沟槽及深度等。游标卡尺结构简单，使用方便，因此生产中使用极为广泛。

2)游标卡尺的刻线原理和读数方法。游标卡尺读数部分由尺身与游标组成。其原理是利用尺身刻线间距和游标刻线间距之差来进行小数读数。通常尺身刻线间距a为1mm，尺身刻线(n-1)格的长度等于游标刻线n格的长度。常用的有n＝10、n＝20和n＝50三种，相应的游标刻线间距 ，分别为0.90mm、0.95mm和0.98mm三种。尺身刻线间距和游标刻线间距之差，即i＝a－b为游标读数值(游标卡尺的分度值)，此时i分别为0.10mm、0.05mm和0.02mm。根据这一原理，在测量时尺框沿着尺身移动，根据被测尺寸的大小尺框停在某一确定位置，此时游标上的零线落在尺身的某一刻度间，而游标上的某一刻线与尺身上某一刻线对齐，由以上两点得出被测尺寸的整数部分和小数部分，两者相加即得到测量结果。

下面以图4-13所示为例来说明读数方法和步骤。

图4-13 游标卡尺的刻线原理和读数示例

图4-13a中上图为读数值i＝0.05mm的游标卡尺的刻线图。尺身刻线间距a＝1mm，游标刻线间距b＝0.95mm，游标刻线格数为20格，游标刻线总长为19mm。下图为某测量结果。游标的零线在尺身的10～11mm之间，因而读数的整数部分为10mm。下图中游标的第18格的刻线与尺身的一条刻线对齐，因而小数部分值为0.05mm×18＝0.9mm。所以被测量尺寸为10mm＋0.9mm＝10.9mm。

图4-13b中上图为读数值i＝0.02mm的游标卡尺的刻线图。尺身刻线间距a＝1mm，游标刻线间距b＝0.98mm，游标的刻线格数为50格，游标刻线总长为49mm。下图为测量结果。游标零线落在尺身的20～21mm之间，因而整数部分为20mm。游标的第一格刻线与尺身的一条刻线对齐，因而小数部分值为0.02mm×1＝0.02mm。所以被测刻线尺寸为20.02mm。

使用游标卡尺时，当游标上的某一刻线与尺身上一条刻线对齐时，此刻线左、右相邻的两条刻线也与尺身上的另外两条刻线近似对齐，因而易发生判断错误而产生测量误差，此误差属于粗大误差。

3)使用游标卡尺的注意事项 测量前要将卡尺的测量面用软布擦干净，卡尺的两个量爪合拢后应密不透光。如漏光严重，需进行修理。量爪合拢后，游标零线应与尺身零线对齐。如对不齐，就表示存在零位偏差，一般不能使用。游标在尺身上滑动要灵活自如，不能过松过紧，不能晃动，以免产生测量误差。

测量时，应使量爪轻轻接触零件表面，保持合适的测量力，量爪位置要摆正，不能歪斜。

读数时，视线应与尺身表面垂直，避免产生视觉误差。

4)游标卡尺的维护保养。

①不能把卡尺的两个量爪当扳手或划线工具使用，不准用卡尺代替卡钳、卡板等在被测工件上推拉，以免磨损卡尺，影响测量精度。

②带深度尺的游标卡尺，用完后应将量爪合拢，否则较细的深度尺露在外边，容易变形，甚至折断。

③测量结束时，要把卡尺平放，特别是大尺寸卡尺，否则容易引起尺身弯曲变形。

④卡尺使用完毕，要擦净并上油，放置在专用盒内，防止弄脏生锈。

⑤不能用砂布或普通磨料来擦除刻度尺表面及量爪测量面的锈迹和污物。

⑥游标卡尺受损后，不允许用锤子、锉刀等工具自行修理，应交专门修理部门修理，并经检验合格后才能使用。

5)其他类型的游标量具。

①深度游标卡尺。主要用于测量孔、槽的深度和阶台的高度，如图4-14所示。

②高度游标卡尺。主要用于测量工件的高度尺寸或进行划线，如图4-15所示。

图4-14 深度游标卡尺

图4-15 高度游标卡尺

③齿厚游标卡尺。结构上是由两把互相垂直的游标卡尺组成，用于测量直齿、斜齿圆柱齿轮的固定齿厚，如图4-16所示。

(3)螺旋测微量具 螺旋测微量具是利用螺旋副的运动原理进行测量和读数的一种测微量具。按用途可分为外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺及专用的测量螺纹中径尺寸和测量齿轮公法线长度的公法线千分尺。

1)外径千分尺。

①外径千分尺的结构。外径千分尺由尺架、测微装置、测力装置和锁紧装置等组成，如图4-17所示。

图4-16 齿厚游标卡尺

测微螺杆由固定套管用螺钉固定在螺纹轴套上，并与尺架紧配合成为一体。测微螺杆的一端为测量杆，它的中部外螺纹与螺纹轴套上的内螺纹精密配合，并可通过螺母调节配合间隙；另一端的外圆锥与接头的内圆锥相配，并通过顶端的内螺纹与测力装置连接。当此螺纹旋紧时，测力装置通过垫片紧压接头，而接头上开有轴向槽，能沿着测微螺杆上的外圆锥胀大，使微分筒与测微螺杆和测力装置结合在一起。当旋转测力装置时，就带动测微螺杆和微分筒一起旋转，并沿精密螺纹的轴线方向移动，使两个测量面之间的距离发生变化。

图4-17 外径千分尺

1—尺架 2—砧座 3—测微螺杆 4—锁紧装置 5—螺纹轴套

6—固定套管 7—微分筒 8—螺母 9—接头 10—测力装置

千分尺测微螺杆的移动量一般为25mm，少数大型千分尺也有制成50mm的。

②外径千分尺的读数原理和读数方法。在千分尺的固定套管上刻有轴向中线，作为微分筒读数的基准线。在中线的两侧刻有两排刻线，每排刻线间距为1mm，上下两排互相错开0.5mm。测微螺杆螺距为0.5mm，微分筒的外圆周上刻有50等分的刻度。当微分筒转一周时，螺杆轴向移动0.5mm。如微分筒转只一格，则螺杆的轴向移动为0.5mm/50＝0.01mm，因而0.01mm就是千分尺的分度值。

读数时，从微分筒的边缘向左看固定套管上距微分边缘最近的刻线，从固定套管中线上侧的刻度读出整数，从中线下侧的刻度读出0.5mm的小数，再从微分筒上找到与固定套管中线对齐的刻线，将此刻线数乘以0.01mm就是小于0.5mm的小数部分的读数。最后把以上几部分相加即为测量值。

例如图4-18所示外径千分尺的读数，从图4-18a中可以看出，距微分筒最近的刻线为中线下侧的刻线，表示0.5mm的小数，中线上侧距微分筒最近的为7mm的刻线，表示整数，微分筒上的35的刻线对准中线，所以外径千分尺的读数为7mm＋0.5mm＋0.01mm×35＝7.85mm。

图4-18 外径千分尺的读数示例

从图4-18b中可以看出，距微分筒最近的刻线为中线上侧5mm的刻线，而微分筒上数值为27的刻线对准中线，所以外径千分尺的读数为5mm＋0.01mm×27＝5.27mm。

③外径千分尺的使用方法。测量之前，转动千分尺的测力装置上的棘轮，使两个测量面合拢，检查测量面间是否密合，同时观察微分筒上的零线与固定套管的中线是否对齐，如有零位偏差，应进行调整。调整的方法:先使砧座与测微螺杆的测量面合拢，然后利用锁紧装置将测微螺杆锁紧，松开固定套管的紧固螺钉，再用专用扳手插入固定套管的小孔中，转动固定套管使其中线对准微分筒刻度的零线，然后拧紧紧固螺钉。当零位偏差是由于微分筒的轴向位置相差较远而致时，可将测力装置上的螺母松开，使压紧接头放松，轴向移动微分筒，使其左端与固定套管上的零刻度线对齐，并使微分筒上的零刻度线与固定套管上的中线对齐，然后旋紧螺母，压紧接头，使微分筒和测微螺杆结合成一体，再松开测微螺杆的锁紧装置。

测量时，先用手转动千分尺的微分筒，待测微螺杆的测量面接近工件被测表面时，再转动测力装置上的棘轮，使测微螺杆的测量面接触工件表面，听到两三声“咔咔”声后即停止转动，此时已得到合适的测量力，可读取数值。不可用手猛力转动微分筒，以免使测量力过大而影响测量精度，严重时还会损坏螺纹传动副。

使用时，千分尺的测微螺杆的轴线应垂直零件被测表面。读数时最好不从工件上取下千分尺。如需取下读数时，应先锁紧测微螺杆，然后再轻轻取下，以防止尺寸变动产生测量误差。读数要细心，看清刻度，特别要注意分清整数部分和0.5mm的刻线。

④外径千分尺的特点。外径千分尺使用方便，读数准确，其测量精度比游标卡尺高，在生产中使用广泛；但千分尺螺纹传动间隙和传动副的磨损会影响测量精度，因此主要用于测量中等精度的零件。常用的外径千分尺的测量范围有0～25mm、20～50mm、50～75mm等多种，最大的可达3000mm。

⑤外径千分尺的维护保养。

a.不能用千分尺测量零件的粗糙表面，更不能用千分尺测量正在旋转的零件。

b.千分尺要轻拿轻放，不要摔碰。如受到撞击，应立即进行检查，必要时送计量部门检修。

c.千分尺应保持清洁。测量完毕，用软布或棉纱等擦干净放入盒中。长期不用时应涂防锈油。

d.大型千分尺应平放在盒中，以免变形。

e.不能在千分尺的微分筒和固定套管之间加酒精、煤油、柴油、凡士林和普通机油等，不允许把千分尺浸泡在上述介质中。如发现沾染上述物质，要用汽油洗净，再涂以特种轻质润滑油。

2)其他类型千分尺简介。其他类型的千分尺的读数原理与读数方法与外径千分尺相同，只是由于用途不同，在外形和结构上有所差异。

①内径千分尺。内径千分尺如图4-19a所示，它用来测量50mm以上的内尺寸，其读数范围为50～63mm。为了扩大其测量范围，内径千分尺附有成套接长杆(图4-19b)。连接时去掉保护螺母，把接长杆右端与内径千分尺左端旋合。可以连接多个接长杆，直到满足要求为止。

②深度千分尺。深度千分尺如图4-20所示，其主要结构与外径千分尺相似，只是多了一个基座而没有尺架。深度千分尺主要用于测量孔和沟槽的深度及两平面间的距离。在测微螺杆的下面连接着可换测量杆。可换测量杆有四种尺寸，测量范围分别为:0～25mm、25～50mm、50～75mm和75～100mm。

图4-19 内径千分尺

图4-20 深度千分尺

③螺纹千分尺。螺纹千分尺如图4-21所示，它主要用于测量螺纹的中径尺寸，其结构与外径千分尺基本相同，只是砧座与测量头的形状有所不同。它附有各种不同规格的测量头，每一种测量头用于一定的螺距范围，测量时可根据螺距选用相应的测量头。测量时，V形测量头与螺纹牙型的凸起部分相吻合，锥形测量头与螺纹牙型沟槽部分相吻合，从固定套管和微分筒上可读出螺纹的中径尺寸。

2.测量角度的常用计量器具

(1)游标万能角度尺 游标万能角度尺是用来测量工件内外角度的量具。按其游标读数值(即分度值)可分为2′和5′两种；按其尺身的形状不同可分为圆形和扇形两种。以下仅介绍读数为2^′的扇形游标万能角度尺的结构、刻线原理、读数方法和测量范围。

图4-21 螺纹千分尺

1)游标万能角度尺的结构。如图4-22所示，游标万能角度尺由尺身、角尺、游标、制动器、扇形板、基尺、直尺、夹块、捏手、小齿轮和扇形齿轮组成。游标固定在扇形板上，基尺和尺身连成一体。扇形板可以与尺身做相对回转运动，形成与游标卡尺相似的读数机构。角尺用夹块固定在扇形板上，直尺又用夹块固定在角尺上。根据测量角度的需要，也可拆下角尺，将直尺直接固定在扇形板上。制动器可将扇形板和尺身锁紧，便于读数。

图4-22 游标万能角度尺

1—尺身 2—角尺 3—游标 4—制动器 5—扇形板 6—基尺

7—直尺 8—夹块 9—捏手 10—小齿轮 11—扇形齿轮

测量时，可转动游标万能角尺背面的捏手，通过小齿轮转动扇形齿轮，使尺身相对扇形板产生转动，从而改变基尺与角尺或直尺间的夹角，满足各种不同情况测量的需要。2)游标万能角度尺的刻线原理及读数。游标万能角度尺的尺身刻线每格1°，游标刻线将对应于尺身上29°的弧长等分为30格(图4-23a)，即游标上每格所对应的角度为 因此尺身1格与游标上1格相差

图4-23 游标万能角度尺的刻线原理及读数

即游标万能角度尺的读数值(分度值)为2′。

游标万能角度尺的读数方法和游标卡尺相似，即从尺身上读出游标刻度线指示的整度数，再判断游标上的第几格的刻线与尺身上的刻线对齐，就能确定角度“分”的数值，然后将两者相加就得到被测角度的数值。

在图4-23b中，游标上的零刻度线落在尺身上69°～70°之间，因而该被测角度的“度”的数值为69°；游标上第21格的刻线与尺身上的某一刻线对齐，因而被测角度的“分”的数值为2′×21＝42′。所以被测角度的数值为69°42′。利用同样的方法，可以得出图4-23c中被测角度的数值为34°8′。

图4-24 正弦规

1—主体 2—圆柱 3—侧挡板 4—后挡板

3)游标万能角度尺的测量范围。由于角度尺和直尺可以移动和拆换，因而游标万能角度尺可以测量0°～320°间的任何大小的角度。

(2)正弦规 正弦规主要由主体工作平板和两个直径相同的圆柱体组成，如图4-24所示。为了便于被检工件在平板表面上定位和定向，装有侧挡板和后挡板。

正弦规两个圆柱中心距精度很高，中心距100mm的极限偏差为±0.003mm或±0.002mm，同时工作平面的平面度精度，以及两个圆柱的形状精度和它们之间的位置精度都很高，因此可作精密测量用。

使用时，将正弦规放在平板上，一圆柱与平板接触，而另一圆柱下垫一量块组，使正弦规的工作平面与平板间形成一角度。从图4-25可以看出

式中 α——正弦规放置的角度(°)；

h——量块组的高度(mm)；

L——正弦规两圆柱的中心距(mm)。

使用正弦规检测圆锥塞规的示意图如图4-25所示。首先根据被检测的圆锥塞规的基本圆锥角，由h＝Lsinα算出量块组尺寸并组合量块，然后将量块组放在平板上与正弦规一圆柱接触，此时正弦规主体工作平面相对于平板倾斜α角。放上圆锥塞规后，用千分表分别测量被测圆锥上a、b两点。a、b两点读数之差n与a、b两点距离l之比即为锥度偏差Δc，并考虑正负号，即

图4-25 用正弦规测量圆锥塞规

式中，n、l的单位均取mm。

锥度偏差乘以弧度对秒的换算系数后，即可求得圆锥偏差，即Δα＝2Δc×10⁵

式中，Δα的单位为(″)。

用此法也可测量其他精密零件的角度。