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DM-QS-004
指示式量具操作规范
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指示式量具
指示式量具是以指针指示出测量结果的量具。车间常见的指示式量具有: 百分表、 千分表、 杠杆百分表和内径百分表等。主要用于校正零件的安装位置, 检验零件的形状精度和相互位置精度, 以及测量零件的内径等。
一 百分表的结构
百分表和千分表, 都是用来校正零件或夹具的安装位置检验零件的形状精度或相互位置精度的。它们的结构原理没有什么大的不同, 就是千分表的读数精度比较高, 即千分表的读数值为0.001mm, 而百分表的读数值为0.01mm。车间里经常使用的是百分表, 因此, 本节主要是介绍百分表。
百分表的外形如图5-1所示。8为测量杆, 6为指针, 表盘3上刻有100个等分格, 其刻度值(即读数值)为0.01mm。当指针转
一圈时, 小指针即转动一小格, 转数指示
盘5的刻度值为1mm。用手转动表圈4时,
表盘3也跟着转动, 可使指针对准任一刻
线。测量杆8是沿着套筒7上下移动的,
套筒8可作为安装百分表用。9是测量头,
2是手提测量杆用的圆头。
图5-2是百分表内部机构的示意图。
带有齿条的测量杆1的直线移动, 经过齿
轮传动(Z1 、 Z2 、 Z3), 转变为指针2的回转
运动。齿轮Z4和弹簧3使齿轮传动的间隙 图5-1 百分表
始终在一个方向, 起着稳定指针位置的作
用。弹簧4是控制百分表的测量压力的。
百分表内的齿轮传动机构, 使测量杆直线
移动1mm时, 指针正好回转一圈。
由于百分表和千分表的测量杆是作直
线移动的, 可用来测量长度尺寸, 因此它
们也是长度测量工具。当前, 国产百分表
的测量范围(即测量杆的最大移动量), 有
0～3mm; 0～5mm; 0～10mm的三种。读数
值为0,001mm的千分表, 测量范围为0～1mm。 图5-2 百分表的内部结构
二 百分表和千分表的使用方法
由于千分表的读数精度比百分表高, 因此百分表适用于尺寸精度为IT6～IT8级零件的校正和检验; 千分表则适用于尺寸精度为IT5～IT7级零件的校正和检验。百分表和千分表按其制造精度, 可分为0、 1和2级三种, 0级精度较高。使用时, 应按照零件的形状和精度要求, 选用合适的百分表或千分表的精度等级和测量范围。
使用百分表和千分表时, 必须注意以下几点;
1 使用前, 应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时, 测量杆在套筒内的移动要灵活, 没有任何轧卡现象, 且每次放松后, 指针能回复到原来的刻度位置。
2 使用百分表或千分表时, 必须把它固定在可靠的夹持架上(如固定在万能表架或磁性表座上, 图5-3所示), 夹
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持架要安放平稳, 免使测量结果不准确或摔坏百分表。
用夹持百分表的套筒来固定百分表时, 夹紧力不要过大, 以免因套筒变形而使测量杆活动不灵活。

图5-3 安装在专用夹持架上的百分表
1 用百分表或千分表测量零件时, 测量杆必须垂直于被测量表面。图5-4所示。
即使测量杆的轴线与被测量尺寸的方向一致,
否则将使测量杆活动不灵活或使测量结果不
准确。
2 测量时, 不要使测量杆的行程超过
它的测量范围; 不要使测量头突然撞在零件
上; 不要使百分表和千分表受到剧烈的振动
和撞击, 亦不要把零件强迫推入测量头下, 图5-4 百分表安装方法
免得损坏百分表和千分表的机件而失去精度。因此, 用百分表测量表面粗糙或有显著凹凸不平的零件是错误的。
3 用百分表校正或测量零件时, 如图5-5所示。应当使测量杆有一定的初始测力。
即在测量头与零件表面接触时, 测量杆应有0.3～1mm的压缩量(千分表可小一点, 有0.1mm即可), 使指针转过半圈左右, 然后转动表圈, 使表盘的零位刻线对准指针。轻轻地拉动手提测量杆的圆头, 拉起和放松几次, 检查指针所指的零位有无改变。当指针的零位稳定后, 再开始测量或校正零件的工作。如果是校正零件, 此时开始改变零件的相对位置, 读出指针的偏摆值, 就是零件安装的偏差数值。

图5-5 百分表尺寸校正与检验方法
6 检查工件平整度或平行度时, 如图5-6所示。将工件放在平台上, 使测量头与工件表面接触, 调整指针使摆动 ～ 转, 然后把刻度盘零位对准指针, 跟着慢慢地移动表座或工件, 当指针顺时针摆动时, 说明了工件偏高, 反时针摆动, 则说明了工件偏低了。

(a) (b)
a) 工件放在V形铁上 b) 工件放在专用检验架上
图5-6 轴类零件圆度、 圆柱度及跳动
当进行轴测的时候, 就是以指针摆动最大数字为读数(最高点), 测量孔的时候, 就是以指针摆动最小数字(最低点)为读数。
检验工件的偏心度时, 如果偏心距较小, 可按图5-7所示方法测量偏心距, 把被测轴装在两顶尖之间 , 使百分表
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的测量头接触在偏心部位上( 最高点) , 用手转动轴, 百分表上指示出的最大数字和最小数字( 最低点) 之差的 就等于偏心距的实际尺寸。偏心套的偏心距也可用上述方法来测量, 但必须将偏心套装在心轴上进行测量。

图5-7 在两顶尖上测量偏心距的方法
偏心距较大的工件, 因受到百分表测量范围的限制, 就不能用上述方法测量。这时可用如图5-8所示的间接测量偏心距的方法。测量时, 把V形铁放在平板上, 并把工件放在V形铁中, 转动偏心轴, 用百分表测量出偏心轴的最高点, 找出最高点后, 工件固定不动。再用百分表水平移动, 测出偏
心轴外圆到基准外圆之间的距离a, 然
后用下式计算出偏心距e:

图5-8 偏心距的间接测量方法
式中 e ——偏心距( mm) ;
D ——基准轴外径( mm) ;
d ——偏心轴直径( mm) ;
a ——基准轴外圆到偏心轴外圆之间最小距离( mm) 。
用上述方法, 必须把基准轴直径和偏心轴直径用百分尺测量出正确的实际尺寸, 否则计算时会产生误差。
7 检验车床主轴轴线对刀架移动平行度时, 在主轴锥孔中插入一检验棒, 把百分表固定在刀架上, 使百分表测头触及检验棒表面, 图5-9所示。移动刀架, 分别对侧母线A和上母线B进行检验, 记录百分表读数的最大差值。为消除检验棒轴线与旋转轴线不重合对测量的影响, 必须旋转主轴180º, 再同样检验一次A、 B的误差分别计算, 两次测量结果的代数和之半就是主轴轴线对刀架移动的平行度误差。要求水平面内的平行度允差只许向前偏, 即检验棒前端偏向操作者; 垂直平面内的平行度允差只许向上偏。

A)侧母线位置 B)上母线位置
图5-9 主轴轴线对刀架移动的平行度检验
8 检验刀架移动在水平面内直线度时, 将百分表固定在刀架上, 使其测头顶在主轴和尾座顶尖间的检验棒侧母线上(图5-10位置A), 调整尾座, 使百分表在检验棒两端的读数相等。然后移动刀架, 在全行程上检验。百分表在全行程上读数的最大代数差值, 就是水平面内的直线度误差。
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图5-10 刀架移动在水平面内的直线度检验
8 在使用百分表和千分表的过程中, 要严格防止水、 油和灰尘渗入表内, 测量杆上也不要加油, 免得粘有灰尘的油污进入表内, 影响表的灵活性。
9 百分表和千分表不使用时, 应使测量杆处于自由状态, 免使表内的弹簧失效。如内径百分表上的百分表, 不使用时, 应拆下来保存。
三 杠杆百分表
杠杆千分表的分度值为0.002mm, 其原理如图5-11所示, 当测量杆1向左摆动时, 拨杆2推动扇形齿轮3上的圆柱销C使扇形齿轮绕轴B逆时针转动, 此时圆柱销D与拨杆2脱开。当测量杆1向右摆动时, 拨杆2推动扇形齿轮上的圆柱销D也使扇形齿轮绕轴B逆时针转动, 此时圆柱销C与拨杆2脱开。这样, 无论测量杆1向左或向右摆动, 扇形齿轮3总是逆时针方向转动。扇形齿轮3再带动小齿轮4以及同轴的端面齿轮5, 经小齿轮6, 由指针7在刻度盘上指示出数值。

图5-11 杠杆千分表
1-测量杆; 2-拨杆; 3-扇形齿轮; 4-小齿轮; 5-端面齿轮; 6-小齿轮; 7-指针。
已知r1=16.39mm, r2=12mm, r3=3mm, r4=5mm, z3=428, z4=19, z5=120, z6=21, 当测量杆向左移动0.2mm时, 指针7的转数n为:

由于刻度盘等分100格, 因此1格所表示的测量值b为:

当测量杆向右移动0.2mm时, 指针7的转数为:

由于杠杆比 相同, 因此测量杆向左或向右转动的两条传动链的传动比是相等的, 也就是分度值相
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四 杠杆百分表和千分表的使用方法
1 使用注意事项
1) 千分表应固定在可靠的表架上, 测量前必须检查千分表是否夹牢, 并多次提拉千分表测量杆与工件接触, 观察其重复指示值是否相同。
2) 测量时, 不准用工件撞击测头, 以免影响测量精度或撞坏千分表。为保持一定的起始测量力, 测头与工件接触时, 测量杆应有0.3～0.5mm的压缩量。
3) 测量杆上不要加油, 以免油污进入表内, 影响千分表的灵敏度。
4) 千分表测量杆与被测工件表面必须垂直, 否则会产生误差。
5) 杠杆千分表的测量杆轴线与被测工件表面的夹角愈小, 误差就愈小。如果由于测量需要, α角无法调小时(当α>15°), 其测量结果应进行修正。从图5-12可知, 当平面上升距离为α时, 杠杆千分表摆动的距离为b, 也就是杠杆千分表的读数为b, 因为b>α, 因此指示读数增大。具体修正计算式如下:
α=bcosa
例 用杠杆千分表测量工件时, 测量杆轴线与工件表面夹角α为30°, 测量读数为0.048mm, 求正确测量值。
解 α=bcosa=0.048×cos30°=0.048×0.866=0.0416(mm)

图5-12 杠杆千分表测杆轴线位置引起的测量误差
2 杠杆百分表体积较小, 适合于零件上孔的轴心线与底平面的平行度的检查, 如图5-13所示。将工件底平面放在平台上, 使测量头与A端孔表面接触, 左右慢慢移动表座, 找出工件孔径最底点, 调整指针至零位, 将表座慢慢向B端推进。也能够工件转换方向, 再使测量头与B端孔表面接触, A、 B两端指针最底点和最高点在全程上读数的最大差值, 就是全部长度上的平行度误差。

图5-13 孔的轴心线与底平面的平行度检验方法
3 用杠杆百分表检验键槽的直线度时, 如图5-14所示。在键槽上插入检验块, 将工件放在V形铁上, 百分表的测头触及检验块表面进行调整, 使检验块表面与轴心线平行。调整好平行度后, 将测头接触A端平面, 调整指针至零位, 将表座慢慢向B端移动, 在全程上检验。百分表在全程上读数的最大代数差值, 就是水平面内的直线度误差。

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图5-14 键槽直线度的检验方法
4 检验车床主轴轴向窜动量时, 在主轴锥孔内插入一根短锥检验棒, 在检验棒中心孔放一颗钢珠, 将千分表固定在车床
上, 使千分表平测头顶在钢珠上(图5-15
位置A), 沿主轴轴线加一力F, 旋转主轴
进行检验, 千分表读数的最大差值, 就是
主轴轴向窜动的误差。
5 车床主轴轴肩支承面跳动的检验时,
将千分表固定在车床上使其测头顶在主轴轴
肩支承面靠近边缘处(图5-15位置B),沿主
轴轴线加一力F, 旋转主轴检验。千分表的
最大读数差值, 就是主轴轴肩支承面的跳动
误差。 图5-15 主轴轴向窜动和轴肩支承面跳动检验
检验主轴的轴向窜动和轴肩支承面跳动时外加一轴向力F, 是为了消除主轴轴承轴向间隙对测量结果的影响。其大小一般等于1／2～1倍主轴重量。
6 内外圆同轴度的检验, 在排除内外圆本身的形状误差时, 可用圆跳动量的 来计算。以内孔为基准时, 可把工件装在两顶尖的心轴上, 用百分表或扛杆表检验( 图5-16) 。百分表( 杠杆表) 在工件转一周的读数, 就是工件的圆跳动。以外圆为基准时, 把工件放在V形铁上, 如图5-17所示, 用杠杆表检验。这种方法可测量不能安装在心轴上的工件。

图5-16 在心轴上检验圆跳动 图5-17在V形铁上检验圆跳动
7 齿向准确度检验, 如图5-18所示。将锥齿轮套入测量心轴, 心轴装夹于分度头上, 校正分度头主轴使其处于准确的水平位置, 然后在游标高度尺上装一杠杆百分表, 用百分表找出测量心轴上母线的最高点, 并调整零位, 将游标高度尺连同百分表降下一个心轴半径尺寸, 此时百分表的测头零位正好处在锥齿轮的中心位置上。再用调好零位的百分表去测量齿轮处于水平方向的某一个齿面, 使该齿大小端的齿面最高点都处在百分表的零位上。此时, 该齿面的延伸线与
齿轮轴线重合。以后, 只须摇动分度盘依
次进行分齿, 并测量大小端读数是否一致,
若读数一致, 说明该齿侧方向齿向精度是
合格的, 否则, 该项精度有误差。一侧齿
测量完毕后, 将百分表测头改成反方向,
用同样的方法测量轮齿另一侧的齿向精度。 图5-18 检查齿向精度
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五 内径百分表
内径百分表是内量杠杆式测量架和百分表的组合, 如图5-19所示。用以测量或检验零件的内孔、 深孔直径及其形状精度。
内径百分表测量架的内部结构, 由图5-19可见。在三通管3的一端装着活动测量头1,另一端装着可换测量头2, 垂直管口一端,
经过连杆4装有百分表5。活动测头1的移动,
使传动杠杆7回转, 经过活动杆6, 推动百分
表的测量杆, 使百分表指针产生回转。由于杠
杆7的两侧触点是等距离的, 当活动测头移动
1mm时, 活动杆也移动1mm, 推动百分表指针
回转一圈。因此, 活动测头的移动量, 能够在
百分表上读出来。
两触点量具在测量内径时, 不容易找正孔
的直径方向, 定心护桥8和弹簧9就起了一个
帮助找正直径位置的作用, 使内径百分表的两
个测量头正好在内孔直径的两端。活动测头的
测量压力由活动杆6上的弹簧控制, 保证测量
压力一致。
内径百分表活动测头的移动量, 小尺寸的
只有0～1mm, 大尺寸的可有0～3mm, 它的测
量范围是由更换或调整可换测头的长度来达到
的。因此, 每个内径百分表都附有成套的可换
测头。国产内径百分表的读数值为0.01mm, 测
量范围有 10～18; 18～35; 35～50; 50～100;
100～160mm; 160～250; 250～450。 图5-19 内径百分表
用内径百分表测量内径是一种比较量法, 测量前应根据被测孔径的大小, 在专用的环规或百分尺上调整好尺寸后才能使用。调整内径百分尺的尺寸时, 选用可换测头的长度及其伸出的距离 (大尺寸内径百分表的可换测头, 是用螺纹旋上去的, 故可调整伸出的距离, 小尺寸的不能调整 ), 应使被测尺寸在活动测头总移动量的中间位置。
内径百分表的示值误差比较大, 如测量范围为35～50mm的, 示值误差为±0.015mm。为此, 使用时应当经常的在专用环规或百分尺上校对尺寸(习惯上称校对零位), 必要时可在如图4-3所示的由块规附件装夹好的块规组上校对零位, 并增加测量次数, 以便提高测量精度。
内径百分表的指针摆动读数, 刻度盘上每一格为0.01mm, 盘上刻有100格, 即指针每转一圈为1mm。
六 内径百分表的使用方法
内径百分表用来测量圆柱孔, 它附有成套的可调测量头, 使用前必须先进行组合和校对零位, 如图5-19所示。
组合时, 将百分表装入连杆
内, 使小指针指在0～1 的位置
上, 长针和连杆轴线重合, 刻度
盘上的字应垂直向下, 以便于测
量时观察, 装好后应予紧固。
粗加工时, 最好先用游标卡

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尺或内卡钳测量。因内径百分表
同其它精密量具一样属贵重仪器,
其好坏与精确直接影响到工件的 图5-19 内径百分表 图5-20 用外径百分尺调整尺寸
加工精度和其使用寿命。粗加工时工件加工表面粗糙不平而测量不准确, 也使测头易磨损。因此, 须加以爱护和保养, 精加工时再进行测量。
测量前应根据被测孔径大小用外径百分尺调整好尺寸后才能使用, 如图5-20所示。在调整尺寸时, 正确选用可换测头的长度及其伸出距离, 应使被测尺寸在活动测头总移动量的中间位置。
测量时, 连杆中心线应与工件中心线平行, 不得歪斜, 同时应在圆周上多测几个点, 找出孔径的实际尺寸, 看是否在公差范围以内。图5-21所示。

图5-21 内径百分表的使用方法