第9章工件的測(cè)量9.1常用量具

9.2螺紋的測(cè)量思考與訓(xùn)練

9.1常用量具

1．游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是一種精度較高的量具，圖9-1所示為常見的三用游標(biāo)卡尺，可直接測(cè)量零件的內(nèi)徑、外徑、寬度、長度及深度。游標(biāo)卡尺的測(cè)量范圍有0～125mm、0～200mm等規(guī)格，測(cè)量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm三種。圖9-1游標(biāo)卡尺

1)刻線原理

現(xiàn)以測(cè)量精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺為例，介紹游標(biāo)卡尺的刻線原理。如圖9-2(a)所示，當(dāng)兩量爪貼合時(shí)，尺身與游標(biāo)的零線對(duì)齊，尺身每一小格為1mm。取尺身49mm長度在游標(biāo)上等分為50格，則游標(biāo)每一小格為49/50mm(即0.98mm)。

尺身與游標(biāo)每格之差為

1mm－0.98mm?=?0.02mm圖9-21/50游標(biāo)卡尺的刻線原理和讀數(shù)方法

2)使用方法

(1)首先將兩量爪測(cè)量面接觸，檢查零線是否對(duì)齊，零線不對(duì)齊的應(yīng)避免使用。

(2)測(cè)量外表面時(shí)，應(yīng)先把量爪張開得比被測(cè)尺寸稍大，測(cè)量內(nèi)表面時(shí)，應(yīng)把量爪張開得比被測(cè)尺寸小些，然后將量爪輕輕接觸被測(cè)表面。測(cè)量內(nèi)尺寸時(shí)可輕輕擺動(dòng)卡尺，以便找出最大值，如圖9-3所示，但不要使勁轉(zhuǎn)動(dòng)卡尺。

(3)測(cè)量時(shí)，量爪對(duì)被測(cè)表面不能卡得太緊或太松。圖9-3游標(biāo)卡尺的正確使用

3)讀數(shù)方法

如圖9-2(b)所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法共分為三個(gè)步驟：

(1)讀整數(shù)。讀出游標(biāo)零線以左的主尺上的最大整數(shù)(毫米數(shù))，圖中所示為23mm。

(2)讀小數(shù)。根據(jù)游標(biāo)零線以右、且與主尺上刻線對(duì)準(zhǔn)的刻線數(shù)，乘以0.02讀出小數(shù)，圖中所示為

12×0.02mm?=?0.24mm

(3)將整數(shù)與小數(shù)相加，即為測(cè)量的總尺寸數(shù)。圖中所示的總尺寸數(shù)為

23mm?+?0.24mm?=?23.24mm隨著科技的進(jìn)步，目前在實(shí)際使用中有更為方便的帶表卡尺和電子數(shù)顯卡尺代替游標(biāo)卡尺。帶表卡尺(如圖9-4所示)可以通過指示表讀出測(cè)量的尺寸。電子數(shù)顯卡尺(如圖9-5所示)是利用電子數(shù)字顯示原理，對(duì)兩測(cè)量爪相對(duì)移動(dòng)分隔的距離進(jìn)行讀數(shù)的一種長度測(cè)量工具。圖9-4帶表卡尺

圖9-5電子數(shù)顯卡尺

2．千分尺

千分尺是精密的量具，其測(cè)量精度為0.01mm，可分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺和深度千分尺。外徑千分尺按測(cè)量尺寸的范圍有0～25mm、25～50mm、50～75mm、

75～100mm等規(guī)格，其結(jié)構(gòu)如圖9-6所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒時(shí)，測(cè)微螺桿可沿軸向移動(dòng)，測(cè)微螺桿與砧座之間的距離就是零件的外圓直徑或長度尺寸。圖9-6外徑千分尺

1)使用方法

千分尺測(cè)量面必須保持干凈，使用前需校正零位。測(cè)量時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒，當(dāng)測(cè)量面接近工件時(shí)，改用轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)力裝置，直到棘輪發(fā)出“嗒嗒”聲為止。

2)讀數(shù)方法

(1)固定套筒的縱線上、下方刻線值每格為1mm，但相互錯(cuò)開0.5mm，可讀得毫米整數(shù)和半毫米數(shù)。

(2)微分筒右端圓周上分50格，刻度值每格為0.01mm。與固定套筒縱線對(duì)準(zhǔn)的刻線即為小數(shù)值，如縱線在兩格之間可近似估計(jì)到微米(μm)值。

(3)將固定套筒讀數(shù)與微分筒讀數(shù)相加就是工件的測(cè)量尺寸。

圖9-7所示為外徑千分尺的讀數(shù)方法。圖9-7外徑千分尺的讀數(shù)方法

3．百分表

如圖9-8所示，百分表只能測(cè)量相對(duì)讀數(shù)，是一種指示式量具，它可用來精確測(cè)量工件的圓度、圓跳動(dòng)、平面度和直線度等形位誤差，也可在機(jī)床上用于工件的安裝找正。百分表的測(cè)量精度為0.01mm。測(cè)量時(shí)需配有表夾和表座，如圖9-9所示。圖9-8百分表圖9-9百分表的安裝及使用

1)使用方法

百分表使用時(shí)應(yīng)注意：

(1)使用前將量表裝夾在合適的表夾和表座上，用手指向上輕抬測(cè)頭，然后讓它自由落下，重復(fù)幾次，此時(shí)長指針不應(yīng)產(chǎn)生位移。

(2)測(cè)平面時(shí)，測(cè)量桿要和被測(cè)面垂直；測(cè)圓柱體時(shí)，測(cè)量桿中心必須通過工件的中心。

(3)測(cè)量時(shí)，先將測(cè)量桿輕輕提起，把表架或工件移到測(cè)量位置后，緩慢放下量桿，使之與被測(cè)面接觸，不可強(qiáng)制把測(cè)量頭推上被測(cè)面；然后轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤使其零位對(duì)正長指針，此時(shí)要多次重復(fù)提起測(cè)量桿，觀察長指針是否在零位上，在不產(chǎn)生位移的情況下才能讀數(shù)。

2)讀數(shù)方法

長指針每轉(zhuǎn)動(dòng)一格為0.01mm，短指針每轉(zhuǎn)動(dòng)一格為1mm，把長、短指針讀數(shù)相加即為測(cè)量讀數(shù)。

4．塞尺

塞尺又稱厚薄規(guī)，由一組鋼薄片組成(如圖9-10所示)，其厚度一般為0.01～0.3mm。塞尺在修理安裝工作中常用來檢驗(yàn)相配合面間的間隙大小，或與其它量具配合，檢驗(yàn)工件相關(guān)表面間的位置誤差，如圖9-11所示。圖9-10塞尺圖9-11塞尺的使用

5．塞規(guī)與卡規(guī)

塞規(guī)與卡規(guī)(又稱卡板)是在成批生產(chǎn)中，測(cè)量工件的一種專用量具，其操作方便、測(cè)量準(zhǔn)確。

1)塞規(guī)

如圖9-12所示，塞規(guī)是用來測(cè)量孔徑和槽寬的。較長的一端，其直徑等于孔徑的最小極限尺寸，稱為“過端”；較短的一端，其直徑等于孔徑的最大極限尺寸，稱為“止端”。測(cè)量孔徑時(shí)，當(dāng)“過端”能進(jìn)去，而“止端”進(jìn)不去，即為合格。圖9-12塞規(guī)及其使用

2)卡規(guī)

如圖9-13所示，卡規(guī)是用來測(cè)量軸徑或厚度的。一端為“過端”，其寬度等于最大極限尺寸，另一端為“止端”，其寬度等于最小極限尺寸。測(cè)量軸徑時(shí)，當(dāng)“過端”能通過，“止端”通不過，即為合格。圖9-13卡規(guī)及其使用

6．特殊測(cè)量儀器

1)輪廓投影儀

如圖9-14所示，輪廓投影儀是一種簡便、準(zhǔn)確、快速的比較測(cè)量儀器。照明系統(tǒng)采用非球面光路，保證被照明物面有足夠的照度和均勻照明，使被測(cè)件輪廓投影成像清晰。圖9-14輪廓投影儀

2)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

如圖9-15所示，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是集光學(xué)、精密機(jī)械、現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)零部件和曲線曲面的高效精密測(cè)量，是一種穩(wěn)定可靠的精密型測(cè)量機(jī)。

3)表面粗糙度測(cè)量儀

如圖9-16所示，表面粗糙度測(cè)量儀是由電池供電的便攜式儀器，測(cè)量結(jié)果數(shù)字顯示，可同時(shí)測(cè)量Ra、Rz、Ry三個(gè)參數(shù)且具有公英制轉(zhuǎn)換功能。儀器可以在傳感器位于0°、90°、180°、270°四個(gè)位置分別測(cè)量平面、軸、曲軸、凹槽等表面的粗糙度，測(cè)量功能強(qiáng)，適合任何一個(gè)需要測(cè)量表面粗糙度的地方。圖9-15三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)圖9-16表面粗糙度測(cè)量儀

9.2螺?紋?的?測(cè)?量

螺紋的檢測(cè)方法有綜合檢驗(yàn)和分項(xiàng)測(cè)量兩種。

9.2.1螺紋的綜合檢驗(yàn)

綜合檢驗(yàn)是指同時(shí)檢驗(yàn)螺紋的幾個(gè)參數(shù)，采用螺紋極限量規(guī)來檢驗(yàn)內(nèi)、外螺紋的合格性。即按螺紋的最大實(shí)體牙型做成通端螺紋量規(guī)，以檢驗(yàn)螺紋的旋合性；再按螺紋中徑的最小實(shí)體尺寸做成止端螺紋量規(guī)，以控制螺紋連接的可靠性，從而保證螺紋結(jié)合件的互換性。螺紋綜合檢驗(yàn)只能評(píng)定內(nèi)、外螺紋的合格性，不能測(cè)出實(shí)際參數(shù)的具體數(shù)值，但檢驗(yàn)效率高，適用于在批量生產(chǎn)中測(cè)量中等精度的螺紋。

1．用螺紋工作量規(guī)檢驗(yàn)外螺紋

車間生產(chǎn)中，檢驗(yàn)螺紋所用的量規(guī)稱螺紋工作量規(guī)，圖9-17為用環(huán)規(guī)檢驗(yàn)外螺紋示意圖，這些量規(guī)都分通規(guī)和止規(guī)，它們的檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：

(1)通端螺紋工作環(huán)規(guī)(T)，主要用來檢驗(yàn)外螺紋的作用中徑(d2作用)，其次是控制外螺紋小徑的最大極限尺寸(d1max)，屬于綜合檢驗(yàn)量規(guī)。通端螺紋工作環(huán)規(guī)應(yīng)有完整的牙型，其長度等于被檢螺紋的旋合長度。合格的外螺紋都應(yīng)被通端螺紋工作環(huán)規(guī)順利地旋入，這樣就保證了外螺紋的作用中徑未超出最大實(shí)體牙型的中徑，即d2作用≤d2max。同時(shí)，外螺紋的小徑也不超出它的最大極限尺寸。

(2)止端螺紋工作環(huán)規(guī)(Z)，用來檢驗(yàn)外螺紋的一個(gè)參數(shù)，即單一中徑。為了盡量減少螺距誤差和牙型半角誤差的影響，必須使它的中徑部位與被檢驗(yàn)的外螺紋接觸，因此止端螺紋工作環(huán)規(guī)的牙型應(yīng)做成截短的不完整的牙型，并將止端螺紋工作環(huán)規(guī)的長度縮短到2～3.5牙。合格的外螺紋應(yīng)不完全通過止端螺紋工作環(huán)規(guī)，但仍允許旋合一部分。

對(duì)于小于等于4牙的外螺紋，止端螺紋工作環(huán)規(guī)的旋合量不得多于2牙；對(duì)于大于4牙的外螺紋，止端螺紋工作環(huán)規(guī)的旋合量不得多于3.5牙。這些沒有完全通過止端螺紋工作環(huán)規(guī)的外螺紋，說明它的單一中徑?jīng)]有超出最小實(shí)體牙型的中徑，即d2單一≥d2min。圖9-17用環(huán)規(guī)檢驗(yàn)外螺紋

(3)光滑極限卡規(guī)，用來檢驗(yàn)外螺紋的大徑尺寸。通端光滑卡規(guī)應(yīng)該通過被檢驗(yàn)外螺紋的大徑，這樣可以保證外螺紋大徑不超過它的最大極限尺寸；止端光滑卡規(guī)不應(yīng)該通過被檢驗(yàn)的外螺紋大徑，這樣就可以保證外螺紋大徑不小于它的最小極限尺寸。

2．用螺紋工作量規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋

圖9-18所示為用塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋示意圖。這些量規(guī)也都有通規(guī)和止規(guī)，它們對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：

(1)通端螺紋工作塞規(guī)(T)，主要用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的作用中徑(D2作用)，其次是控制內(nèi)螺紋大徑最小極限尺寸(Dmin)，是綜合檢驗(yàn)量規(guī)。因此通端螺紋工作塞規(guī)應(yīng)有完整的牙型，其長度等于被檢螺紋的旋合長度。合格的內(nèi)螺紋都應(yīng)被通端螺紋工作塞規(guī)順利地旋入，這樣就保證了內(nèi)螺紋的作用中徑及內(nèi)螺紋的大徑不小于它們的最小極限尺寸，即D2作用≥D2min。

(2)止端螺紋工作塞規(guī)(Z)，用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的一個(gè)參數(shù)，即單一中徑。為了盡量減少螺距誤差和牙型半角誤差的影響，止端螺紋工作塞規(guī)縮短到2～3.5牙，并做成截短的不完整的牙型。合格的內(nèi)螺紋應(yīng)不完全通過止端螺紋工作塞規(guī)，但仍允許旋合一部分，即對(duì)于小于等于4牙的內(nèi)螺紋，止端螺紋工作塞規(guī)從兩端旋合量之和不得多于2牙；對(duì)于大于4牙的內(nèi)螺紋，量規(guī)旋合量不得多于2牙，這些沒有完全通過止端螺紋工作塞規(guī)的內(nèi)螺紋，說明它的單一中徑?jīng)]有超過最小實(shí)體牙型的中徑，即D2單一≤D2min。

(3)光滑極限塞規(guī)，用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的小徑。通端光滑塞規(guī)應(yīng)通過被檢驗(yàn)內(nèi)螺紋小徑，這樣保證內(nèi)螺紋小徑不小于它的最小極限尺寸；止端光滑塞規(guī)不應(yīng)通過被檢驗(yàn)內(nèi)螺紋小徑，這樣就可以保證內(nèi)螺紋小徑不超過它的最大極限尺寸。圖9-18用塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋9.2.2螺紋的分項(xiàng)測(cè)量

分項(xiàng)測(cè)量是指用量具或量儀測(cè)量螺紋每個(gè)參數(shù)的實(shí)際值，可以對(duì)各項(xiàng)誤差進(jìn)行分析，找出其產(chǎn)生原因，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。分項(xiàng)測(cè)量主要用于測(cè)量精密螺紋、螺紋量規(guī)、螺紋刀具等，在分析與調(diào)整螺紋加工工藝時(shí)，也采用分項(xiàng)測(cè)量。

分項(xiàng)測(cè)量用的測(cè)量器具可分為兩類：

(1)專用量具——通常只測(cè)量螺紋中徑這一參數(shù)，如采用螺紋百分尺測(cè)量中徑。

(2)通用量儀——可分別測(cè)量螺紋的各個(gè)參數(shù)，如工具顯微鏡。下面介紹常用的螺紋測(cè)量器具和測(cè)量方法。

1．用螺紋百分尺測(cè)量中徑

測(cè)量外螺紋中徑時(shí)，可以使用帶插入式測(cè)量頭的螺紋百分尺測(cè)量。它的構(gòu)造與外徑千分尺相似，差別僅在于兩個(gè)測(cè)量頭的形狀。螺紋百分尺的測(cè)量頭做成和螺紋牙型相吻合的形狀，即一個(gè)為V形測(cè)量頭，與螺紋牙型凸起部分相吻合；另一個(gè)為圓錐形測(cè)量頭，與螺紋牙型溝槽相吻合，如圖9-19所示。圖9-19螺紋百分尺這種螺紋百分尺有一套可換測(cè)量頭，每對(duì)測(cè)量頭只能用來測(cè)量一定螺距范圍的螺紋。

螺紋百分尺有0～25mm直至325～350mm等數(shù)種規(guī)格。

用螺紋百分尺測(cè)量外螺紋中徑時(shí)，讀得的數(shù)值是螺紋中徑的實(shí)際尺寸，它不包括螺距誤差和牙型半角誤差在中徑上的當(dāng)量值。但是螺紋百分尺的測(cè)量頭是根據(jù)牙型角和螺距的標(biāo)準(zhǔn)尺寸制造的，當(dāng)被測(cè)量的外螺紋存在螺距和牙型半角誤差時(shí)，測(cè)量頭與被測(cè)量的外螺紋不能很好地吻合，測(cè)出的螺紋中徑的實(shí)際尺寸誤差相當(dāng)顯著，一般誤差在0.05～0.20mm左右。因此螺紋百分尺只能用于工序間測(cè)量或?qū)Υ植诩?jí)的螺紋工件測(cè)量，而不能用來測(cè)量螺紋切削工具和螺紋量具。

2．用單針和三針測(cè)量螺紋中徑

1)用單針量法測(cè)量螺紋中徑

單針量法用于測(cè)量直徑較大的外螺紋工件，測(cè)量時(shí)利用已加工好的外螺紋大徑作為測(cè)量基準(zhǔn)，如圖9-20所示，測(cè)出單針外母線與外螺紋大徑間的跨距M值，通過計(jì)算求得螺紋中徑d2。

為了消除螺紋大徑、中徑的圓度誤差和螺紋的偏心誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可在180°方向各測(cè)一次M值，取算術(shù)平均值。圖9-20單針量法測(cè)量螺紋中徑

2)用三針量法測(cè)量螺紋中徑

三針量法是將三根直徑相同的量針，如圖9-21所示那樣放在螺紋牙型溝槽中間，用接觸式量儀或測(cè)微量具測(cè)出三根量針外母線之間的跨距M，根據(jù)已知的螺距P、牙型半角α/2及量針直徑d0的數(shù)值算出螺紋中徑d2。圖9-21三針法測(cè)量螺紋中徑三針量法的測(cè)量精度不僅與所選量儀的示值誤差和量針本身的誤差有關(guān)，還與被檢螺紋的螺距誤差和牙型半角誤差有關(guān)。

為了消除牙型半角誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，應(yīng)選最佳量針d0(最佳)，使它與螺紋牙型側(cè)面的接觸點(diǎn)恰好在中徑線上，如圖9-22所示。圖9-22最佳量針若對(duì)每一種螺距給以相應(yīng)的最佳量針的直徑，則量針的種類將增加到20多種，這是該量法的不足之處，但是此方法可計(jì)算出螺紋的單一中徑。

三針的精度分為兩個(gè)等級(jí)，即0級(jí)與1級(jí)兩種。0級(jí)三針主要用來測(cè)量螺紋中徑公差在4～8μm的螺紋工件；1級(jí)量針用來測(cè)量螺紋中徑公差在8μm以上的螺紋工件。

三針量法的測(cè)量精度比目前常用的其它方法的測(cè)量精度要高，且應(yīng)用也較方便。

3．用工具顯微鏡測(cè)量螺紋各參數(shù)

工具顯微鏡是一種以影像法作為測(cè)量基礎(chǔ)的精密光學(xué)儀器，有萬能、大型、小型三種。它可以測(cè)量精密螺紋的基本參數(shù)，如大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角，也可以測(cè)量輪廓復(fù)雜的樣板、成形刀具、沖模以及其它各種零件的長度、角度、半徑等，因此在工廠的計(jì)量室和車間中應(yīng)用普遍。

思?考?與?訓(xùn)?練

一、選擇題(請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填寫在括號(hào)內(nèi))

1．游標(biāo)卡尺按其所能測(cè)量的精度不同，可分為0.1mm、0.05mm和()?mm三種讀數(shù)值。

(A)?0.01 (B)?0.02 (C)?0.03

2．讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理是，當(dāng)兩測(cè)量爪合并時(shí)尺身上的9mm剛好等于游標(biāo)上()寬度。

(A)?8格 (B)?9格 (C)?10格

3．千分尺的讀數(shù)原理是，將螺桿的角位移變?yōu)?)位移來進(jìn)行長度測(cè)量。

(A)平行線 (B)垂直線 (C)直線

4．使用內(nèi)徑千分尺時(shí)，為減少測(cè)量誤差在徑向截面內(nèi)找到最大值，軸截面內(nèi)找到()。

(A)最大值 (B)相同值 (C)最小值

5．使用深度千分尺之前，先根據(jù)被測(cè)深度選取并換上測(cè)桿，然后校對(duì)()。

(A)零位 (B)平行 (C)垂直

6．用螺紋千分尺可測(cè)量外螺紋的()。

(A)大徑 (B)小徑 (C)中徑

7．檢驗(yàn)精度較高的圓錐面角度時(shí)，常采用()測(cè)量。

(A)樣板(B)錐形量規(guī) (C)萬能角度尺

8．在兩頂尖間測(cè)量偏心距時(shí)，百分表指示出的()就等于偏心距。

(A)最大值和最小值之差 (B)最大值和最小值之差的一半

(C