量具操作技巧与工业显微镜维护保养

1.钢直尺

钢直尺是一种简单的长度量具。如图4-1-1所示，它正反两面有米制和英制刻度值，米制刻度值每格为1毫米（mm）。钢直尺一般用于普通测量、划规截取尺寸及作为划线导向工具。

2.游标卡尺

1）游标卡尺分三用游标卡尺和双面（量爪）游标卡尺。如图4-1-2所示，分度值为0.02mm的三用游标卡尺，用于测量长度、内径和孔深等尺寸。常用游标卡尺的规格有0～125mm、0～150mm、0～200mm等。

图4-1-1 钢直尺

图4-1-2 游标卡尺的结构

1—尺身 2—内量爪 3—尺框 4—紧固螺钉 5—深度尺 6—游标 7—外量爪

2）游标卡尺的使用与读数方法。

①使用前，擦净游标卡尺，检查零位准确性。

②测量时，移动游标略大于被测零件尺寸，将尺身量爪贴合零件基准面。推合游标测量。推拉游标要缓慢、有柔性，用力不宜大，如图4-1-3所示。

图4-1-3 测量方法

③读取测量数值如图4-1-4所示。首先读取游标尺左边尺身上整毫米数，然后在游标上找出与尺身对齐的一条刻线，此刻线为不到1mm的小数值，最后将整数和小数相加为测量值。

图4-1-4 读数方法

3.高度游标卡尺

1）高度游标卡尺（高度划线尺）如图4-1-5a所示。分度值为0.02mm的高度游标卡尺是较为精密的划线工具和高度尺寸测量工具。

2）高度游标卡尺的划线方法。拧松锁紧螺钉，移动和调整游标至所需尺寸，拧紧锁紧螺钉，用爪尖划线，爪尖与工件成30°～45°，如图4-1-5b所示。高度尺寸的测量方法是移动游标，用量爪基准面直接量取零件的高度尺寸。

图4-1-5 高度游标卡尺及其划线方法

4.带表卡尺

1）带表卡尺的分度值有0.01mm和0.02mm两种。图4-1-6所示为分度值0.01mm的带表卡尺，表盘内刻度分100格，每格读数值为0.01mm。

2）带表卡尺的读数方法：首选读出表盘左边尺身上的整毫米数，然后读出表盘内指针所对准的小数值，两数相加为测量值。

图4-1-6 带表卡尺

5.数显卡尺

（1）数显卡尺的结构 数显卡尺的结构如图4-1-7所示，主体部分与游标卡尺基本相同，区别的是识读部分。

（2）数显卡尺的使用与读数方法

1）零位设定。数显卡尺使用前应擦拭干净，移动量爪与基准量爪贴合，按电源ON/OFF按钮接通电源，再按ORIGIN按钮一次进行原点（零位）设定。

2）数显卡尺测量时推力要有柔性不宜大。拇指滚轮为微量装置，不是恒力装置。若用拇指滚轮进行测量，有测量力偏大的倾向，因此，应注意使用适当且均匀的测量力。测量值直接从LED显示屏内读出数值。

3）in/mm是米制和英制的切换按钮。每按一次，英制显示in或米制显示mm。

图4-1-7 数显卡尺的结构

1—LED显示屏 2—in/mm切换按钮 3—ORIGIN按钮 4—拇指滚轮 5—电池盒 6—ZERO/ABS按钮 7—电源ON/OFF按钮

4）相对测量（INC）与绝对测量（ABS）。

进行相对测量（INC）的方法：打开卡尺到置零的位置，短按ZERO/ABS按钮。进行显示的零点设置，会显示“INC”，此后可以此为零点开始测量。

进行绝对测量（ABS）的方法：打开电源时，卡尺总是处于绝对测量状态，显示绝对数值。如果未显示（INC），可以按原有的状态进行绝对测量。如果显示屏左上部显示（INC），则按ZERO/ABS开关2s以上，待“INC”显示消失后可以从绝对原点进行测量。

（3）错误显示与解决方法

1）最小位数出现“E”，为尺面太脏，在仪器计数等情况下会产生此错误。此时应将尺盖表面擦拭干净。

2）“B”显示，表示电池电压不足，应立即更换电池。

3）显示的5位数字全部相同且H闪烁时，应取出电池后重新装入。

6.外径千分尺

（1）外径千分尺的规格 外径千分尺是测量零件长度和轴径尺寸的量具。常用外径千分尺的测量范围以25mm为一档，如0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm等。图4-1-8所示为0～25mm的外径千分尺。

图4-1-8 外径千分尺的结构

1—尺身 2—砧座 3—测微螺杆 4—锁紧手柄 5—螺纹套 6—固定套管 7—微分筒 8—调整螺母 9—接头 10—测力装置 11—弹簧 12—棘轮爪 13—棘轮

（2）外径千分尺的使用与读数方法

1）固定套管6上的轴向线为基准线，基准线上下相邻两刻线每格为0.5mm，微分筒7圆周上刻线等分50格，旋转一圈测微螺杆3移动0.5mm，因此，微分筒7对应基准线转一格时，测微螺杆3移动0.5/50=0.01mm。又因微分筒7刻线分格中每一格的距离较宽，测量时可目测估算10个等分，所以叫千分尺。

2）使用前，擦净千分尺，转动棘轮13旋钮，使测量面贴合时，查看零位线和基准线的准确性。

3）读数方法如图4-1-9所示，首先读取固定套管6上基准线上下方的整毫米数和半毫米数，然后读取微分筒7上对齐固定套管6基准线的一条刻线数（0.××mm）。最后将两个读数值相加为测得实际尺寸。

图4-1-9 千分尺读数方法

7.三爪内径千分尺

（1）三爪内径千分尺的规格 三爪内径千分尺如图4-1-10所示，是利用三个活动量爪直接测量内径尺寸的量具。测量范围有6～8mm、8～10mm、10～12mm、12～14mm、14～17mm、17～20mm等多种。分度值有0.004mm和0.005mm两种。

（2）三爪内径千分尺的使用与读数方法

1）微分筒12的圆周刻线等分100格，当微分筒转一圈时，三个量爪3在圆周测量直径上增长0.5mm，因此当微分筒转1格时，测量直径增长了0.5/100=0.005mm，此为三爪内径千分尺的分度值。

2）使用前用光面校对环规校对零位准确性，若示值不对，应松开内套管9上螺钉11，调整内套管至正确后拧紧螺钉11。

3）在未加接长杆19时，测量孔深最大值为70mm，需要测量深孔直径时，应装上接长杆19和接长管套18。三爪内径千分尺的读数方法与外径千分尺的读数方法基本相同。

图4-1-10 三爪内径千分尺的结构

1—扭簧 2—端盖 3—量爪 4—圆柱销 5—量杆 6—量头 7—手柄 8—连接杆 9—内套管 10—开口圈 11—螺钉 12—微分筒 13—摩擦片 14—尾套 15—压簧 16—螺母 17—销 18—接长管套 19—接长杆

8.数显千分尺

（1）数显千分尺的结构 数显千分尺如图4-1-11所示，主体部分与千分尺基本相同，区别的是尺身上增加了数显识读部分。

（2）数显千分尺的使用与读数方法

1）零位设定。使用前擦净数显千分尺，转动旋转手柄使测微杆与基准量爪贴合，按ORIGIN按钮。数显屏内有“P”在闪烁和显示0.000后，再按一次ORIGIN按钮，闪烁“P”消失，即零位设定完成。

2）测量方法。数显千分尺的测量方法与千分尺相同。如果在测量过程中误按了ORIGIN按钮，再按ZERO/ABS按钮，可以恢复到原来的状态，如果无法恢复原来状态时，需要重新进行零位设定。

（3）按钮功能

1）ZERO/ABS按钮。短按时显示值归零，长按时返还到原点开始计数的尺寸。

2）ORIGIN按钮。锁定显示值。

图4-1-11 数显千分尺

1—LED显示屏 2—HOLD按钮 3—ZERO/ABS按钮 4—ORIGIN按钮

9.万能角度尺

万能角度尺如图4-1-12所示，是测量零件内、外角度的游标量具。测量角度范围0°～320°，分度值有2′和5′两种。

图4-1-12 万能角度尺的结构

1—尺身 2—直角尺 3—游标 4—制动螺钉 5—扇形板 6—基尺 7—直尺 8—夹板 9—调节螺栓 10—小齿轮 11—扇形齿轮

（1）万能角度尺的刻线原理 万能角度尺尺身上刻有120格线，刻线每格为1°（1°=60′）。游标上刻30格线等分29°，则游标上每格的度数为29°/30=58′，尺身1格与游标1格之差为1°-58′=2′，此为万能角度尺的分度值。

（2）万能角度尺的读数方法 万能角度尺的读数方法如图4-1-13所示。首先读取游标尺零度线左边尺身上的整度数，然后在游标上找出与尺身刻线对齐的一条线，游标上零度线到对齐尺身线的距离为不足1°的“′”数值，读作“分”。将尺身上的整度数和游标上的分数相加，就是所测角度的实际角度值。

（3）万能角度尺角度范围调整 万能角度尺0°～320°的调整方法如图4-1-14所示。

图4-1-13 万能角度尺的读数方法

图4-1-14 万能角度尺调整角度范围

图4-1-15 刀口形直尺

（4）万能角度尺的使用方法

1）检查零位。擦净万能角度尺，如图4-1-12所示，拧松制动螺钉4，转动调节螺栓9，使直尺7与基尺6平行贴合，拧紧制动螺钉4，检查游标零位线与尺身上90°刻线的准确性。

2）测量方法。

①固定角度测量。是指调整好万能角度尺的测量角度，拧紧制动螺钉4，将基尺6与被测角度基准面贴合，利用透光法观察角度面的透光情况。

②调节角度测量法。是将万能角度尺的基尺6与被测角度基准面贴合，转动调节螺栓9，使测量面与被测角度面接触后，读取角度值。

10.刀口形直尺（简称刀口尺）

刀口形直尺如图4-1-15所示，是一种没有刻线的样板直线尺。刀口有圆弧棱边，用于测量直线度误差和平面度误差。

（1）直线度误差测量方法 直线度误差测量如图4-1-16所示。用刀口在被测表面上作纵向测量，以透过光线的强弱来判别直线度误差，或与塞尺结合测量，读取测量数值。

（2）平面度误差测量方法 平面度误差测量如图4-1-17所示。用刀口在被测表面上作纵向、横向和对角线方向的逐一测量。每次检测后要提起刀口尺再移动距离，做下一次检测，避免刀口因摩擦产生磨损。

图4-1-16 刀口形直尺直线度误差测量方法

图4-1-17 平面度误差测量方法

11.直角尺

（1）宽座直角尺 宽座直角尺如图4-1-18所示，用于内外角的垂直度误差测量，或作为划垂直线、平行线和引线的导向工具。

图4-1-18 宽座直角尺

（2）刀口直角尺 刀口直角尺如图4-1-19所示。直角尺的宽面为基准面，刀口是检测面。主要用于测量内外角的垂直度，也可用于直线度误差、平面度误差的测量。

图4-1-19 刀口直角尺

12.塞尺

塞尺是测量零件配合面之间间隙大小的片状量规。塞尺如图4-1-20所示，由若干个不同厚度薄片组成，每片厚度刻有数值，不同薄片尺寸范围在0.02～1mm之间。

塞尺使用时，是根据测量间隙的大小，选择一片或几片重叠一起测量。测量时采用试塞法，如图4-1-21所示，逐步调整薄片厚度到不能塞入为止，所测间隙大小等于塞入薄片的数值相加。由于塞尺片很薄，使用时要有柔性，用后擦净上油装盒。

图4-1-20 塞尺

图4-1-21 角尺与塞尺结合检测

13.塞规

塞规如图4-1-22所示，是检测孔类尺寸是否合格的专用量具，其柄部标有公称尺寸和公差带代号。塞规有两个测量面，较长的一端为通规，按尺寸公差的下极限尺寸制作，较短的一端为止规，按尺寸公差的上极限尺寸制作。检测时若通规通过而止规通不过，此孔为合格，否则为不合格。

图4-1-22 塞规

14.卡规

卡规如图4-1-23所示，是检测轴类尺寸是否合格的专用量具。卡规与塞规一样，柄部标有公称尺寸和公差带代号，有通规和止规之分。检测时若通规通过而止规通不过，此轴径合格，否则为不合格。

图4-1-23 卡规

15.半径样板（简称R规）

（1）半径样板 半径样板如图4-1-24所示，是测量内外圆弧尺寸的片状量具。半径样板的规格较多，每把半径样板由多片不同尺寸的内外圆弧片组成，柄部刻有规格范围，每片圆弧刻有数值。

（2）使用方法 依据所测圆弧的尺寸，选择相应大小的半径样板。测量方法如图4-1-25所示，以透光多少分析圆弧的质量情况。测量内圆弧时选择外圆弧样板，反之选择内圆弧样板。

图4-1-24 半径样板

图4-1-25 测量内圆弧

16.百分表

百分表如图4-1-26所示，是一种指示式量仪。

（1）百分表的读数方法 如图4-1-26a、b所示，表盘5等分为100格，长指针7转一圈，量杆2移动1mm，短指针8相应转动1（mm）格。因此，长指针转动1格时的读数为1/100=0.01mm，此为百分表的分度值。

图4-1-26 百分表

1—触头 2—量杆 3—小齿轮 4、9—大齿轮 5—表盘 6—表圈 7—长指针 8—短指针 10—中间齿轮 11—拉簧

（2）百分表的使用方法 首先将百分表安装在专用表架上，如图4-1-26c所示，其次调整表架各连接件位置，使触头1与被测零件表面贴合，并压缩量杆0.3～0.5 mm，使测量时的量杆2有伸缩量。然后转动表圈6，使长指针对准表盘的零位后进行测量读取数值。

17.杠杆百分表

（1）杠杆百分表的读数方法 杠杆百分表如图4-1-27所示。表盘等分为80格，当球面测杆1转动0.8mm（弧长）时，指针4转动1圈。因此，当指针转动1格时的读数为0.8/80=0.01mm，此为杠杆百分表的分度值。

（2）杠杆百分表的使用方法 杠杆百分表安装在表架上，球面测杆1可以上下运动改变方向，当需要改变方向时，只要扳动表壳外的扳手3，通过钢丝2使扇形齿轮8靠在左边或右边即可改变方向。测量时杠杆百分表的测杆轴线与被测零件表面的夹角应尽量小，可减少测量误差。

图4-1-27 杠杆百分表

1—球面测杆 2—钢丝 3—扳手 4—指针 5—小齿轮 6—端面齿轮 7—圆柱齿轮 8—扇形齿轮

18.量块

量块俗称块规，图4-1-28所示为套装量块。量块可对量具和量仪进行校准，也可用于精密机床调整。量块与其他量具结合可测量精度要求较高的零件。图4-1-29所示为量块与百分表结合的测量方法。

图4-1-28 套装量块

图4-1-29 量块与百分表结合的测量

（1）量块的规格 量块的规格较多，一般做成套装，多块为一套。83块套装量块的尺寸系列见表4-1-1。

表4-1-1 83块套装量块

（2）量块的形状 量块为长方体，有两个平行工作平面，又称测量面。

（3）量块的选取方法

1）选取量块组合尺寸时，尽量采用最少的块数，可减少组合尺寸的积累误差。一般83块的套装量块，选取组合尺寸不超过5块。

2）选取第一块量块时应根据组合尺寸的最后一位数字选取，第二块以同样的方法选取，到最后一块取整数。

例如，从83块的套装量块中，选取量块组合尺寸52.495mm的方法见表4-1-2。

表4-1-2 83块量块选取组合尺寸的方法 （单位：mm）

（4）量块的使用

1）量块有很高的黏合性，将量块擦净后在组合尺寸工作面之间逐块相互推合，即能黏合一起。

2）每一量块上都标注尺寸，使用后做好上油防护工作，装盒时注意盒中标注的位置尺寸。

3）一般不允许用量块直接测量零件。

19.正弦规

正弦规如图4-1-30所示，是利用三角函数的正弦关系，与量块、百分表或杠杆百分表结合测量零件角度和锥度的量具。

正弦规的使用方法如下。

1）计算正弦规直角边的调整尺寸。

例如，检测30°圆锥零件，选用中心距L为200mm的正弦规，试求正弦规一端圆柱下垫量块尺寸h为多少，才能使零件上素线两端与平板平行。

由题意知： L=200mm，2α=30°。

根据正弦函数式：h=Lsin2α

h=200×sin30°=200×0.5=100mm

式中的2α是被测零件圆锥角。

图4-1-30 正弦规

1—后挡板 2—侧挡板 3—圆柱 4—工作台

2）在正弦规一端圆柱下垫上组合尺寸100mm的量块。

3）测量方法如图4-1-31所示。用百分表在零件上素线两端测量平行度，若测量数值相等，则锥度正确。图4-1-32所示为用中心距100mm的正弦规测量60°角度和平行度误差。

图4-1-31 测量锥度

1—百分表 2—零件 3—正弦规 4—平板 5—量块组

图4-1-32 测量角度

20.水平仪

水平仪是一种测量小角度的精密量仪。主要用来测量平面对水平面或垂直面的方向偏差，是机械设备安装、调试和检验的常用量仪。

（1）条式和框式水平仪的结构 条式和框式水平仪如图4-1-33所示。框架的测量面上有V形槽，便于圆柱面的测量。

图4-1-33 条式和框式水平仪

1、6—框架 2、9—主水准器 3、5—调整水准器（横水准器） 4、8—零位调整装置 7—隔热装置

（2）框式水平仪的精度与刻线原理 框式水平仪的精度是以气泡偏移一格时，被测平面在1m长度内的高度差表示的。若水平仪气泡偏移一格，平面在1m长度内的高度差为0.02mm，则水平仪的精度是0.02mm/1000mm。

水平仪的刻线原理如图4-1-34所示。假定平板处于水平位置，在平板上放一根长1m的平行平尺，平尺上水平仪的读数为零（为水平状态）。若将平尺一端垫高0.02mm，相当于平尺与平板之间成4″（秒）的夹角。若气泡移动的距离为一格，则水平仪的精度为0.02mm/1000mm。

图4-1-34 水平仪刻线原理

根据水平仪的刻线原理计算出被测平面两端的高度差，计算式为

Δh=nli

式中 Δh——被测平面两端高度差（mm）；

n——水准器气泡偏移的格数；

l——被测平面长度（mm）；

i——水平仪的精度。

例如，将精度为0.02mm/1000mm的框式水平仪放置在800mm的平行平尺上，若水准器气泡偏移3格，则平尺两端的高度差是多少？

由题意知：i=0.02mm/1000mm l=800mm n=3（格）

根据公式：Δh=nli=3×800mm×0.02mm/1000mm=0.048mm

得平尺两端的高度差为0.048mm。

（3）水平仪的读数方法

1）绝对读数法。水准器气泡在中间位置时读作0。以零线作为基准，气泡向任意一端偏离零线的格数，就是实际偏离的格数。通常都把偏离起端向上的格数作为“+”，把偏离起端向下的格数作为“-”。在实测中，习惯上都是从左到右进行测量，把气泡向右移动作为“+”，向左移动作为“-”。如图4-1-35a所示为+2格。

2）平均值读数法。当水准器的气泡静止时，读出气泡两端各自的偏离零线的格数，然后将两边的格数相加除以2，取其平均值作为读数。如图4-1-35b所示气泡右端偏离零线为“+3”格，左端偏离零线为“+2”格，其平均值为格，平均值读数为+2.5格，即右端比左端高2.5格。平均值读数方法不受环境温度影响，读数值正确，精度高。

图4-1-35 水平仪的读数法

21.工业显微镜

工业显微镜的结构如图4-1-36所示，主要由精密十字移动工作台和观测显微镜组成。通过坐标显示窗，能方便地观察X、Y轴坐标值。

（1）工业显微镜的特点 工业显微镜具有操作简单，检测精度高及测量范围广的特点。

1）检测精度。工业显微镜的分辨力可达0.0001mm。

2）测量范围。主要用来测量平面尺寸，如长度、槽宽、孔径、孔距尺寸及角度等。若使用特制的目镜组，可检测螺纹、齿轮的轮廓形状等。

（2）工业显微镜的使用 工业显微镜的使用应结合测量仪，测量仪如图4-1-37所示。使用中显微镜负责寻找测量点，而测量仪的功能是点的拾取和尺寸计算。

图4-1-36 工业显微镜

1—背光亮度调节 2—正光亮度调节 3—电源开关 4—Y轴丝杠调整 5—物镜 6—目镜 7—坐标显示 8—焦距粗调整 9—焦距精调整 10—载物台 11—X轴丝杠调整

图4-1-37 测量仪

（3）工业显微镜的操作

1）通电源或用反光镜的反射灯光、工作台下方透射灯光。

2）将工件擦拭干净，置于干净的平行载物台上，柔性转动测量台刻度盘，调节X、Y轴手轮至被测边缘线与目镜的分化线对齐。

3）在测量仪上拾取该点，此时显示屏显示该点的X、Y轴坐标。

4）通过对点、直线和圆的3种基本图形识别，对对象进行各种测量，并对多个测量点的坐标数据处理，可以识别基本图形。另外，还可以输入数据，通过多种方法计算出距离、中点、中线、交点和正切等数据。

如图4-1-38a所示，通过对1个点进行坐标测量得到点的数据，以X、Y轴坐标值的形式记录。

如图4-1-38b所示，通过对2个点进行坐标测量得到直线的数据，以直线与X轴的夹角角度形式记录。

如图4-1-38c所示，通过对3个点进行坐标测量得到圆的数据，以圆心的X、Y坐标值和半径（直径）的形式记录。

5）可以根据测量的需要，以任意的点为原点、任意的直线为X轴来设定坐标系。这种坐标系称为工件坐标系，如图4-1-39所示。利用工件坐标系的建立，产品只要放置在载物台上，可以一次性完成所有的平面范围内的尺寸测量。

6）完成测量操作，做好清洁维护工作，注意切断电源。

（4）工业显微镜的保养 做好日常维护保养，保持目镜、显示屏和载物台的整洁；每年对平台读数手轮、测量台刻度盘加油一次；需防止X、Y坐标轴手柄的冲撞及载物台面的硬物划伤。

图4-1-38 坐标