螺旋測微量具

應用螺旋測微原理制成的量具，稱為螺旋測微量具。它們的測量精度比游標卡尺高，并且測量比較靈活，因此，當加工精度要求較高時多被應用。常用的螺旋讀數量具有百分尺和千分尺。百分尺的讀數值為0.01mm，千分尺的讀數值為0.001mm。工廠習慣上把百分尺和千分尺統稱為百分尺或分厘卡。目前車間里大量用的是讀數值為0.01mm的百分尺，現介紹這種百分尺為主，并適當介紹千分尺的使用知識

百分尺的種類很多，機械加工車間常用的有：外徑百分尺、內徑百分尺、深度百分尺以及螺紋百分尺和公法線百分尺等，并分別測量或檢驗零件的外徑、內徑、深度、厚度以及螺紋的中徑和齒輪的公法線長度等。

一  外徑千分尺的結構

圖 3-1  0～25mm外徑百分尺

1-尺架；2-固定測砧；3-測微螺桿；4-螺紋軸套；5-固定刻度套筒；6-微分筒；

7-調節螺母；8-接頭；9-墊片；10-測力裝置；11-鎖緊螺釘；12-絕熱板。

1    百分尺的測微頭 

圖3―1中的3～9是百分尺的測微頭部分。帶有刻度的固定刻度套筒5用螺釘固定在螺紋軸套4上，而螺紋軸套又與尺架緊配結合成一體。在固定套筒5的外面有一帶刻度的活動微分筒6，它用錐孔通過接頭8的外圓錐面再與測微螺桿3相連。測微螺桿3的一端是測量桿，并與螺紋軸套上的內孔定心間隙配合；中間是精度很高的外螺紋，與螺紋軸套4上的內螺紋配合，可使測微螺桿自如旋轉而其間隙極小；測微螺桿另一端的外圓錐與內圓錐接頭8的內圓錐相配，并通過頂端的內螺紋與測力裝置10連接。當測力裝置的外螺紋旋緊在測微螺桿的內螺紋上時，測力裝置就通過墊片9緊壓接頭8，而接頭8上開有軸向槽，有一定的脹縮彈性，能沿著測微螺桿3上的外圓錐脹大，從而使微分筒6與測微螺桿和測力裝置結合成一體。當我們用手旋轉測力裝置10時，就帶動測微螺桿3和微分筒6一起旋轉，并沿著螺紋的螺旋線方向運動，使百分尺兩個測量面之間的距離發生變化。

2    百分尺的測力裝置 

百分尺測力裝置的結構見圖3-2，主要依靠一對棘輪3和4的作用。棘輪4與轉帽5連結成一體，而棘輪3可壓縮彈簧2在輪軸1的軸線方向移動，但不能轉動。彈簧2的彈力是控制測量壓力的，螺釘6使彈簧

壓縮到百分尺所規定的測量壓力。當我們

手握轉帽5順時針旋轉測力裝置時，若測

量壓力小于彈簧2的彈力，轉帽的運動就

通過棘輪傳給輪軸1(帶動測微螺桿旋轉)，

使百分尺兩測量面之間的距離繼續縮短，

即繼續卡緊零件；當測量壓力達到或略微

超過彈簧的彈力時，棘輪3與4在其嚙合

斜面的作用下，壓縮彈簧2，使棘輪4沿            

著棘輪3的嚙合斜面滑動，轉帽的轉動就           

不能帶動測微螺桿旋轉，同時發出嘎嘎的          

棘輪跳動聲，表示巳達到了額定測量壓力，

從而達到控制測量壓力的目的。                       圖3-2  百分尺的測力裝置

當轉帽逆時針旋轉時，棘輪4是用垂直面帶動棘輪3，不會產生壓縮彈簧的壓力，始終能帶動測微螺桿退出被測零件。

3  百分尺的制動器 

百分尺的制動器，就是測微螺桿的鎖緊裝置，其

結構如圖3-3所示。制動軸4的圓周上，有一個開著

深淺不均的偏心缺口，對著測微螺桿2。當制動軸以

缺口的較深部分對著測量桿時，測量桿2就能在軸套

3內自由活動，當制動軸轉過一個角度，以缺口的較

淺部分對著測量桿時，測量桿就被制動軸壓緊在軸套

內不能運動，達到制動的目的。                         圖3-3  百分尺的制動器

4  百分尺的測量范圍                     

百分尺測微螺桿的移動量為25mm，所以百分尺的測量范圍一般為25mm。為了使百分尺能測量大范圍的長度尺寸，以滿足工業生產的需要，百分尺的尺架做成各種尺寸，形成不同測量范圍的百分尺。目前，國產百分尺測量范圍的尺寸分段為：

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。

測量上限大于300mm的百分尺，也可把固定測砧做成可調式的或可換測砧，從而使此百分尺的測量范圍為100mm。

    測量上限大于1000mm的百分尺，也可將測量范圍制成為500毫米，目前國產大的百分尺為2500～3000mm的百分尺。

    二  千分尺的工作原理和讀數方法

    1  百分尺的工作原理  如外徑百分尺的工作原理就是應用螺旋讀數機構，它包括一對的螺紋——測微螺桿與螺紋軸套，如圖3-1中的3和4，和一對讀數套筒——固定套筒與微分筒，如圖3-1中的5和6。

用百分尺測量零件的尺寸，就是把被測零件置于百分尺的兩個測量面之間。所以兩測砧面之間的距離，就是零件的測量尺寸。當測微螺桿在螺紋軸套中旋轉時，由于螺旋線的作用，測量螺桿就有軸向移動，使兩測砧面之間的距離發生變化。如測微螺桿按順時針的方向旋轉一周，兩測砧面之間的距離就縮小一個螺距。同理，若按逆時針方向旋轉一周，則兩砧面的距離就增大一個螺距。常用百分尺測微螺桿的螺距為0.5mm。因此，當測微螺桿順時針旋轉一周時，兩測砧面之間的距離就縮小0.5mm。當測微螺桿順時針旋轉不到一周時，縮小的距離就小于一個螺距，它的具體數值，可從與測微螺桿結成一體的微分筒的圓周刻度上讀出。微分筒的圓周上刻有50個等分線，當微分筒轉一周時，測微螺桿就推進或后退0.5mm，微分筒轉過它本身圓周刻度的一小格時，兩測砧面之間轉動的距離為：   

                      0.5÷50=0.01(mm)。

由此可知：百分尺上的螺旋讀數機構，可以正確的讀出0.01mm，也就是百分尺的讀數值為0.01mm。

2  百分尺的讀數方法  在百分尺的固定套筒上刻有軸向中線，作為微分筒讀數的基準線。另外，為了計算測微螺桿旋轉的整數轉，在固定套筒中線的兩側，刻有兩排刻線，刻線間距均為1mm，上下兩排相互錯開0.5mm。

 百分尺的具體讀數方法可分為三步：

（1）讀出固定套筒上露出的刻線尺寸，一定要注意不能遺漏應讀出的0.5mm的刻線值。

（2）讀出微分筒上的尺寸，要看清微分筒圓周上哪一格與固定套筒的中線基準對齊，將格數乘0.01mm即得微分筒上的尺寸。

（3）將上面兩個數相加，即為百分尺上測得尺寸。

如圖3-4（a），在固定套筒上讀出的尺寸為8mm，微分筒上讀出的尺寸為27（格）×0.01mm =0.27mm，上兩數相加即得被測零件的尺寸為8.27mm；圖3-4（b），在固定套筒上讀出的尺寸為8.5mm，在微分筒上讀出的尺寸為27（格）×0.01mm =0.27mm，上兩數相加即得被測零件的尺寸為8.77mm。

圖3-4  百分尺的讀數

三  千分尺的精度及其調整

百分尺是一種應用很廣的量具，按它的制造精度，可分0級和1級的兩種，0級精度較高，1級次之。百分尺的制造精度，主要由它的示值誤差和測砧面的平面平行度公差的大小來決定，小尺寸百分尺的精度要求，見表3-1。從百分尺的精度要求可知，用百分尺測量IT6～IT10級精度的零件尺寸較為合適。

表3-1   百分尺的精度要求            mm

百分尺在使用過程中，由于磨損，特別是使用不妥當時，會使百分尺的示值誤差超差，所以應定期進行檢查，進行必要的拆洗或調整，以便保持百分尺的測量精度。

1  校正百分尺的零位  百分尺如果使用不妥，零位就要走動，使測量結果不正確，容易造成產品質量事故。所以，在使用百分尺的過程中，應當校對百分尺的零位。所謂“校對百分尺的零位”，就是把百分尺的兩個測砧面揩干凈，轉動測微螺桿使它們貼合在一起(這是指0～25mm的百分尺而言，若測量范圍大于0～25mm時，應該在兩測砧面間放上校對樣棒)，檢查微分筒圓周上的“0”刻線，是否對準固定套筒的中線，微分筒的端面是否正好使固定套筒上的“0”刻線露出來。如果兩者位置都是正確的，就認為百分尺的零位是對的，否則就要進行校正，使之對準零位。

如果零位是由于微分筒的軸向位置不對，如微分筒的端部蓋住固定套筒上的“0”刻線，或“0”刻線露出太多，0.5的刻線搞錯，必須進行校正。此時，可用制動器把測微螺桿鎖住，再用百分尺的專用扳手，插入測力裝置輪軸的小孔內，把測力裝置松開(逆時針旋轉)，微分筒就能進行調整，即軸向移動一點。使固定套筒上的“0”線正好露出來，同時使微分筒的零線對準固定套筒的中線，然后把測力裝置旋緊。   

如果零位是由于微分筒的零線沒有對準固定套筒的中線，也必須進行校正。此時，可用百分尺的專用扳手，插入固定套筒的小孔內，把固定套筒轉過一點，使之對準零線。

但當微分筒的零線相差較大時，不應當采用此法調整，而應該采用松開測力裝置轉動微分筒的方法來校正。

2  調整百分尺的間隙  百分尺在使用過程中，由于磨損等原因，會使螺紋的配合間隙增大，從而使示值誤差超差，必須及時進行調整，以便保持百分尺的精度。

要調整螺紋的配合間隙，應先用制動器把測微螺桿鎖住，再用專用扳手把測力裝置松開，拉出微分筒后再進行調整。由圖3-1可以看出，在螺紋軸套上，接近螺紋一段的壁厚比較薄，且連同螺紋部分一起開有軸向直槽，使螺紋部分具有一定的脹縮彈性。同時，螺紋軸套的圓錐外螺紋上，旋著調節螺母7。當調節螺母往里旋入時，因螺母直徑保持不變，就迫使外圓錐螺紋的直徑縮小，于是螺紋的配合間隙就減小了。然后，松開制動器進行試轉，看螺紋間隙是否合適。間隙過小會使測微螺桿活動不靈活，可把調節螺母松出一點，間隙過大則使測微螺桿有松動，可把調節螺母再旋進一點。直至間隙凋整好后，再把微分簡裝上，對準零位后把測力裝置旋緊。

經過上述調整的百分尺，除必須校對零位外，還應當用表4-1所列的第7套檢定量塊，檢驗百分尺的五個尺寸的測量精度，確定百分尺的精度等級后，才能移交使用。例如，用5.12；10.24；15.36；21.5；25等五個塊規尺寸檢定0～25mm的百分尺，它的示值誤差應符合表3-1的要求，否則應繼續修理。

四  千分尺的使用方法   

百分尺使用得是否正確，對保持量具的精度和保證產品質量的影響很大，指導人員和實習的學生必須重視量具的正確使用，使測量技術精益求精，務使獲得正確的測量結果，確保產品質量。

使用百分尺測量零件尺寸時，必須注意下列幾點，

1     使用前，應把百分尺的兩個測砧面揩干凈，轉動測力裝置，使兩測砧面接觸(若測量上限大于25mm時，在兩測砧面之間放入校對量桿或相應尺寸的量塊)，接觸面上應沒有間隙和漏光現象，同時微分筒和固定套簡要對準零位。

2  轉動測力裝置時，微分筒應能自由靈活地沿著固定套筒活動，沒有任何軋卡和不靈活的現象。如有活動不靈活的現象，應送計量站及時檢修。

3  測量前，應把零件的被測量表面揩干凈，以免有臟物存在時影響測量精度。不允許用百分尺測量帶有研磨劑的表面，以免損傷測量面的精度。用百分尺測量表面粗糙的零件亦是錯誤的，這樣易使測砧面過早磨損。

4  用百分尺測量零件時，應當手握測力裝置的轉帽來轉動測微螺桿，使測砧表面保持標準的測量壓力，即聽到嘎嘎的聲音，表示壓力合適，并可開始讀數。要避免因測量壓力不等而產生測量誤差。

不允許用力旋轉微分筒來增加測量壓力，使測微螺桿過分壓緊零件表面，致使螺紋因受力過大而發生變形,損壞百分尺的精度。有時用力旋轉微分筒后，雖因微分筒與測微螺桿間的連接不牢固，對螺紋的損壞不嚴重，但是微分筒打滑后，百分尺的零位走動了，就會造成質量事故。

5  使用百分尺測量零件時(圖3-5)，要使測微螺桿與零件被測量的尺寸方向一致。如測量外徑時，測微螺桿要與零件的軸線垂直，不要歪斜。測量時，可在旋轉測力裝置的同時，輕輕地晃動尺架，使測砧面與零件表面接觸良好。

圖3-5  在車床上使用外徑百分尺的方法

6  用百分尺測量零件時，好在零件上進行讀數，放松后取出百分尺，這樣可減少測砧面的磨損。如果必須取下讀數時，應用制動器鎖緊測微螺桿后，再輕輕滑出零件，把百分尺當卡規使用是錯誤的，因這樣做不但易使測量面過早磨損，甚至會使測微螺桿或尺架發生變形而失去精度。

7    在讀取百分尺上的測量數值時，要特別留心不要讀錯0.5mm。   

8     為了獲得正確的測量結果，可在同一位置上再測量一次。尤其是測量圓柱形零件時，應在同一圓周的不同方向測量幾次，檢查零件外圓有沒有圓度誤差，再在全長的各個部位測量幾次，檢查零件外圓有沒有圓柱度誤差等。

9     對于超常溫的工件，不要進行測量，以免產生讀數誤差。

10   用單手使用外徑百分尺時，如圖3-6（a）所示，可用大拇指和食指或中指捏住活動套筒，小指勾住尺架并壓向手掌上，大拇指和食指轉動測力裝置就可測量。

用雙手測量時，可按圖3-6（b）所示的方法進行。

值得提出的是幾種使用外徑百分尺的錯誤方法，比如用百分尺測量旋轉運動中的工件，很容易使百分尺磨損，而且測量也不準確；又如貪圖快一點得出讀數，握著微分筒來揮轉(圖3-7) 等，這同碰撞那樣，也會破壞百分尺的內部結構。

(a)                 (b)

(a)單手使用         (b)雙手使用                        

圖3-6  正確使用                                       圖3-7  錯誤使用

五  百分尺的應用舉例

如要檢驗圖3-7所示夾具的三個孔(  14、 15、 16 )在  150 圓周上的等分精度。

檢驗前，先在孔  14、 15、  16 和  20內配入圓柱銷(圓柱銷應與孔定心間隙配合)。

等分精度的測量，可分三步做：

1    用0～25mm的外徑百分尺，分別量出四個圓柱銷的外徑D；D₁ ；D₂ 和D₃。

2  用75～100mm的外徑百分尺，分別量出D與D₁ ；D與D₂  ；D與D₃  兩圓柱銷外表面的大距A₁、A₂和A₃。則三孔與中心孔的中心距分別為：

圖3-8  測量三孔的等分精度

而中心距的基本尺寸為150÷2＝75mm。如果L₁、L₂ 和L₃都等于75mm，就說明三個

孔的中心線是在 150mm的同一圓周上。

3 用125～150毫米的百分尺，分別量出D₁與D₂ ；D₂與D₃ ；D₁與D₃兩圓柱銷          

外表面的大距離A_1-2、A _2-3 、和A_1-3。則它們之間的中心距為；

比較三個中心距的差值，就得三個孔的等分精度。如果三個中心距是相等的，即L_1-2= L_2-3=L_1-3 ；就說明三個孔的中心線在圓周上是等分的。