1、第二章 常用量具、量仪的使用和简单维护在生产过程中，用来测量各种工件的尺寸、角度和形状的工具，叫做量具。钳工在制作零件、检修设备、安装和调整装配工作中，都需要用量具来检查加工尺寸是否符合要求。没有量具就不可能制造出合乎要求的机器来，因此熟悉量具的结构、性能及掌握其使用方法，是技术工人保证产品质量、提高工作效率必须掌握的一项技能。钳工常用的量具、量仪种类很多，其用途和结构也各不相同，由于在生产中，对工件的精度要求不同，采用量具的精度也有不同。量具一般分为普通量具和精密量具两类。由于行业和工作环境不同，有的钳工接触和使用量具较多，有的较少，对于有些钳工来说，有些精密量具、量仪根本接触不到。以下介绍
2、的是钳工常用的一些量具、量仪，每个钳工都应该熟悉和掌握它们的使用与维护方法。第一节 游标量具游标量具是常用的一种万能量具，它是利用游标原理读数的。一、游标卡尺游标卡尺是一种比较精密的量具，它可以直接量出工件的内外径、宽度、长度和深度等。游标卡尺是由主尺和副尺(游标)组成，其精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm 三种。游标卡尺的刻线原理及读法如下。(1)精度为 0.1mm 的游标卡尺 主尺每小格 lmm，每大格 lOmm，主尺上的9mm 刚好等于副尺上的 10 个小格，如图2-l 所示。副尺每小格是9100.9mm，主尺与副尺每格的差是l-0.901mm。另一种是主尺上 19mm 刚好和
3、副尺上 10 个格对齐，则副尺 1 个格就是 19101.9mm，主尺上 2 格与副尺上 1 格相差 图 2-1 0.1mm 游标卡尺刻度线原理为 2-1.901mm，所以这两种尺的精度为 0.1mm。(2)精度为 005mm 的游标卡尺 主尺每小格为 1mm，每大格 lOmm，主尺上的 39mm 长度在副尺上分成 20 个格，如图 2-2 所示。副尺每格长度是39201.95mm，主尺上 2 格与副尺上 1 格相差 2-1.950.05mm，所以这种尺的精度为 0.05mm。(3)精度为 0.02mm 的游标卡尺 主尺每小格 lmm，每大格 lOmm，主尺上49mm，在副尺上分成 50 格，
4、如图 2-3 所示。副尺每格长度是49500.98mm，主尺与副尺每格相差是 1-0.980.02mm，所以这种尺的精度是 0.02mm。图 2-2 0.05mm 游标卡尺刻度线原理 图 2-3 0.02mm 游标卡尺刻度线原理(4)游标卡尺的读数方法 分为三步：查出副尺零线前主尺上的整数；在副尺上查出哪一条刻线与主尺刻线对齐；将主尺上的整数和副尺上的小数相加，即工件尺寸：主尺整数+副尺格数卡尺精度。(5)游标卡尺的使用方法 使用前，首先检查主尺与副尺的零线是否对齐，并用透光法检查内外尺脚量面是否贴合，如果透光不匀，说明卡脚量面有磨损，这样的卡尺不能测出精确尺寸。测量外径时，左手拿着一个卡脚，
5、右手拿住主尺，将卡脚张开，比工件尺寸稍大一些，固定卡脚贴紧工件表面，右手推动游标，使活动卡脚也紧靠工件，便可从主副尺上读出尺寸。测量内径时，应使卡脚开度小于内径。卡脚插入内径后，再轻轻地拉开卡脚，使两脚贴住工件，就可读出尺寸。随着现代技术的发展，游标卡尺也在不断地改进，现有数字显示型游标卡尺，即测量后，副尺上直接显示出所测尺寸。还有副尺上加百分表的，测时副尺尺寸可通过百分表指针显示出来。这几种尺读数直接，测量迅速准确，提高了测量的精度。二、游标深度尺游标深度尺是由主尺、副尺与底座(二者为一体)组成。主要用途是用来测量深度、台阶的高度等。它的精度分别为 0.1mm、0.05mm、0.02mm 三
6、种，测量范围为 0150mm，0250mm，0300mm 等多种，刻线的读法与游标卡尺相同。使用时将底座贴住工件表面，再将主尺推下，使测量面碰到被测量深度的底，旋紧固定螺钉，根据主尺、副尺上的刻线就可读出尺寸。不同的被测零件，采用不同的测法。三、游标高度尺游标高度尺如图 2-4 所示，常用来划线和测量放在平台上的零件的高度。游标高度尺有主尺；副尺、划线爪、测量爪、固定螺钉等，都装在底座上(底座下面为工作平面)。测量爪有两个测量面，下面是平面，上面是弧形，用来测量曲面高度。其刻线原理和测量精度与游标卡尺相同。图 2-4 游标高度尺 图 2-5 游标角度尺1-主尺；2-微调部分；3-副尺； 1-游
7、标；2-扇形板；3-主尺；4 基准板4-底座；5-划线爪与测量爪；6-固定架 5-直尺；6，8-套箍；7 直角尺四、游标角度尺游标角度尺(万能量角器)可以测量零件和样板的内外角度，测量的范围为0230，游标分度值为 2、5两种精度。它的构造如图 2-5 所示。基准板、扇形主尺、游标副尺固定在扇形板上；直角尺紧固在扇形板上；直尺紧固在直角尺上。直尺和直角尺可以滑动，并能自由装卸和改变测量范围。测量范围是 050，50140，140230，230320。读数方法为：扇形主尺上的刻度为整数角度，游标副尺上的刻度为小于 l的角度，测量后主尺与副尺数字相加为测量的角度。第二节 螺旋测微器微动螺旋量具是利
8、用精密螺旋副原理制成的一种测量工具，其测量精度比游标量具高，常用来测量精度较高的零件。一、千分尺(外径千分尺)千分尺是生产中常用的测量工具，主要用来测量工件的长、宽、厚及外径，测量时能准确地读出尺寸，精度可达 0.Olmm，在使用熟练之后，能测出0001001mm 之间的尺寸。其构造如 2-6 所示，由弓架、固定测砧、固定套筒(带有刻度的主尺)、活动测轴、活动套筒(带有刻度的副尺)和止动销等组成。活动套筒与活动测轴是紧固一体的。它的调节范围在 25mm 以内，所以从零开始，每增加 25mm 为一种规格。图 2-6 外径千分尺1-固定测砧；2-活动测轴；3-止动销；4-固定套筒；5-活动套筒；6
9、-棘轮；7-弓架千分尺的刻线原理是利用螺旋副将角度的位移变为直线的位移。固定套筒长 25mm，有 50 个小格，每格 0.5mm，正好等于螺杆测轴的螺距，将活动套筒沿圆周等分成 50 个小格，活动套筒每转一圈，就移动 0.5tmm，它与螺距相等，每转一个小格就为 0.01mm。千分尺上读尺寸的方法分为三步：第一步读出活动套筒边缘在固定套筒上的尺寸；第二步看活动套筒上哪一格与固定套筒上的基准线对齐；第三步是把两个数加起来，其和就是所测的实际尺寸。外径千分尺使用前，应先将检验棒置于固定测砧与活动测轴之间，检查固定套筒中线(也就是基准线)和活动套筒的零线是否重合，如不重合，必须校检调整后使用。使用时
10、，当两个测量面接触工件后，棘轮出现空转，并发出“咔咔”响声，即可读尺寸。测量时注意：不可扭动活动套管，只能旋转棘轮。在工作条件不便查看尺寸时，可旋紧止动销，然后取下千分尺读数。二、深度千分尺深度千分尺用来测量精度要求较高的孔深、槽深和台阶高度等。它的刻度原理和刻线方向与普通千分尺相同。一般规格有025mm，050mm，075mm，0lOOmm 等多种，使用前应放在精确的平面上进行校验，使用时应使底座贴紧工件，旋动棘轮使测轴接触工作测面，即可得到准确的尺寸。三、内径千分尺(千分棍)内径千分尺是用来测量内径尺寸的，有普通形式(如图 2-7) 和杠杆形式(如图 2-8)两种。图 2-7 普通内径千分
11、尺 图 2-8 杠杆式内径千分尺测量小孔时用普通内径千分尺。这种千分尺的刻线方向，与外径千分尺和杠杆式内径千分尺相反，当活动套管顺时针旋转时，活动套管连同左面卡脚一起向左移动，测距越来越大。测量较大孔时，应使用杠杆式内径千分尺。它由两部分组成，一是尺头部分；二是加长杆。它的刻度原理和螺杆螺距与外径千分尺相同，螺杆最大行程为 13mm。为了增加测量范围，可在尺头上旋人加长杆，成套的内径千分尺加长杆可测至 1500mm 以内的尺寸，特殊时还有大于 1500mm 的。使用内径千分尺时，先要进行校验，方法为：用外径千分尺校核，看其对内径千分尺测量的尺寸是否与内径千分尺的标准尺寸相符合。用加长杆时，接头
12、必须旋紧，否则将影响测量的准确度。测孔时一只手扶住固定端，另一只手旋转套筒，作上下左右摆动，这样测量才能取得比较准确的尺寸。在测量大孔径时，一般需要两个人合作进行测量，要按孔径的大小选择合适的接杆或接杆组。第三节 百分表百分表是钳工常用的一种精密量具，它能测量和校验工件尺寸及形状的微量偏差。在钳工的装配和检修工作中，使用百分表可以提高某些零件、部件的同轴度、直线度、垂直度等组装后的精度，它主要的优点是方便、可靠、准确、迅速。一、分表的结构如图 912 所示，淬火的触头连接齿杆、齿条推动 16 个齿的小轮转动，在小齿轮的同轴上有一个 100齿的大轮，这只大轮带动中间的一只 10 齿的小轮转动，1
13、0 齿小轮的同轴伸出盘面，装有大指针，大指针可围绕盘面转动。拉簧可以将齿杆拉回原位，所有传动机构都装在外壳内，表盘的 外圈可以转动，以调整盘面刻度的位图 2-9 百分表的构造 置。10 齿的小轮又和另一个 100 齿的 1-大齿轮；2-小齿轮；3-外壳；4-套筒； 大齿轮啮合，在这根轴的下端装有游 5-齿杆；6-触头； 7-圆锥面；8-齿条； 丝，用来消除齿轮啮合的间隙，以保 9-小齿条；10-拉簧；11-小指针； 障其精度。这根轴的上端露出盘面有 12-小盘面；13-大盘面；14-大指针 一个小指针，用来记录大指针转数，大指针绕盘转一周时，小指针在小盘上移动一格。二、百分表的刻线原理百分表内
14、的齿杆和齿轮的齿距(一牙)是 0.625mm，当齿杆上升 16 齿时刚好10mm。16 齿的小齿轮转一转，同轴上的 100 齿齿轮也转一转，10 齿小齿轮和同轴上的指针转 10 转，即齿杆上升。lOmm 时，大指针转 10 转，那么当齿杆上升lmm 时，大指针转一周。如果表面刻线是 100 格，则大指针每转过一格，就代表齿杆上升 0.01mm。三、百分表的使用方法一般情况下百分表都是与磁力表座配合使用，扭动磁力表座后，磁力表座可吸附在所需部位上，百分表也可装在专用的表架上进行使用。第四节 水平仪水平仪一般用来测量水平位置或垂直位置的微小角度偏差。在机械装配中，水平仪常用来校正装配基准件(如底座
15、、机身、导轨、工作台等)的安装水平度，测量其平直度，以及零部件相对位置的平行度和垂直度等误差。一、普通水平仪钳工使用水平仪主要用来检验机械装配的水平位置。图 2-10 为水平仪结构图，其中 I 型水平仪的水准泡是固定的，型的水准泡是可以调整的。一般水平仪有 200mm 和 300mm 两种。图 2-10 钳工水平仪当水平仪放在标准的水平位置时，水准器的气泡正好在中间位置。当被测平面稍有倾斜，水准器的气泡就会向高处移动，在水准器的刻度上可读出两端高低的相差值。刻度值为 0.02mm/m，即表示气泡每移动 1 格，被测长度 lm 的两端上高低相差就是 0.02mm。水平仪的精度是以水准气泡移动 1
16、 格时表面倾斜的角度，或表面在 lm 内倾斜的高度差来表示的。表 2-1 所示为常用的各种水平仪精度。 表 2-1 水平仪精度精度等级 1 2 3 4水准泡移动 1 格时的倾斜角度410 1220 2440 5011m 内的倾斜高度/m 0.020.05 0.060.10 0.120.20 0.250.30二、框式水平仪框式水平仪的用途比普通水平仪广泛。它不仅可以检查安装机械的水平位置，而且还能测量和校正机械零、部件位置的垂直度。它有四个相互垂直都是工作面的平面，并有纵向、横向两组水准器，其规格有 150mm 150mm，200mm 200mm，300mm 300mm 等三种。最常用的是 20
17、0mm 200mm，它的刻度值有 0.02mm/m 刊 0.05mm/m 两种，使用方法与普通水平仪相同。图 2-11 为框式水平仪结构图。图 2-11 框式水平仪常用框式水平仪的平面长度为 200mm。 因此当精度为 0.02mm/m 时，200mm 长度两端的高度差为 0.004mm，也就是水准器上气泡移动 1 格的值。三、光学合像水平仪光学合像水平仪由于采用了光学系统，因而其读数精度较高。并且由于增加了测微螺旋副，所以可以测量的倾斜角度在很大程度上超过了普通水平仪和框式水平仪。其测量范围可达到lOmm/m。图 2-12 光学合像水平仪的结构原理1-杠杆；2-主水准架；3-棱镜；4，7-放
18、大镜；5-测微旋钮；6-测微螺杆光学合像水平仪的结构原理如图 2-12 所示。使用时，将光学合像水平仪放在被测面上，此时气泡像如图 2-12(b)所示，然后转动测微螺杆 6，直至从放大镜 4 中观察到气泡像重合为止，如图 2-12(c)所示。这时从放大镜 7 中读取指针所指示的粗读数，从测微旋钮 5 上读取精读数。粗读数的分度值为 lmm/m，精读数的 分度值为 0.Olmm/m。两数相加的值为实测值。由于光学合像水平仪采用了光学放大，并以双像重合来提高对准精度，这样，可使水准泡玻璃管的曲率半径减小，从而缩短了气泡的稳定时间，改善了使用效果。光学合像水平仪的测量范围有 010mm/m 和 02
19、0mm/m 两种。在全部范围内的示值误差不大于0.02mm/m，在相对于水平位置lmm/m 范围内的示值误差不大于0.0lmm/m。第五节 钳工常用专用量具一、90角尺90角尺 如图 2-13 所示，90角尺有圆柱形、刀口形、矩形、铸铁和宽座角尺五种，其精度等级分为 00 级、0 级、1 级、2 级四种，角尺高度为632000mm。钳工常用的为刀口形和宽座形两种角尺，高度在 63300mm 之间，为日常工作时找正或划线时使用。在装配机器设备时，常使用高度较高的直角尺(高度为 5001000mm)，来调整找正测量垂直度或在平台上对大型工件划线。超过 1000mm 以上高度的角尺，一般厂家很少有。
20、图 2-13 90角尺 图 2-14 塞尺二、塞尺塞尺 如图 2-14 所示，塞尺测量范围在乱 0.02lmm 之间，用于测量两表面之间的间隙值。塞尺是钳工经常使用的量具，在机器设备装配时，用它来测量滑动面的间隙量，如导轨配合面，滑动轴承配合面等。同时在钳工实际操作，制作相配件时，用它来测间隙量值。三、半径样板（R 规）半径样板(又称 R 规) 如图 2-15 所示，其测量范围在 R125mm，半径样板左端样板用来测量凸半径，右边的样板用于测量凹半径。钳工在制作样板、带圆弧的工件及模具制造中经常使用。图 2-15 半径样板 图 2-16 检验平尺四、检验平尺检验平尺 如图 2-16 所示，是钳
21、工用来检验工件的平面度和直线度的工具。检验平尺有三种类形：有双斜面平尺(又称刀口平尺)、三棱平尺和四棱平尺。钳工常用的为双斜面平尺，其长度规格为 25500mm。第六节 工具经纬仪工具经纬仪主要供空间定位用，它具有竖轴和横轴，可使瞄准镜管在水平方向作 360的方位移动，也可在垂直面内作大角度的俯仰。它与大地测量用经纬仪相似，不同之处是没有水平度盘和垂直度盘及其相应的读数系统，而多一个侧面反射镜和一个光学测微器，以及备有自准直光源。为了进行自动反射测量，工具经纬仪还装有一块位移分划板，在量仪横轴端装有与横轴轴线精确垂直的侧面反射镜，可用来建立与测微准直望远镜视线垂直的直线或平面，故十分适应机械装
22、配中建立直角坐标进行测量校正的需要。图 2-17 工具经纬仪光学系统1-位移分划板；2-光学测微器；3-物镜；4-调焦镜；5-角度分划板；6-倒像镜；7-目镜工具经纬仪的光学系统与测微准直望远镜没有本质区别。如图 2-17 所示，前端装有位移分划板 1 和由测微平板玻璃组成的光学测微器 2，目标被物镜 3和调焦镜 4 成像在角度分划板 5 上，再由倒像镜 6 正像后，为目镜 7 接受。工具经纬仪的组成如图 2-18 所示，在横轴和立轴上分别装有俯仰正切螺钉9 和方位正切螺钉 8，供通过望远镜管瞄准目标时作微量调节。3 个支承螺钉 6供调平用，可调整竖轴在空间的方位。量仪上装有两个水准器，上水准
23、器 2 装置在镜管上，平行于望远镜视线，下水准器(图中未示出)装置在垂直轴上端，与垂直轴轴线垂直。当瞄准线位于水平时，上水准器的气泡应位于刻线中央；当竖轴在铅垂方向时，下水准器的气泡应位于中央。此外还配有一个直角目镜，它比一般直视目镜多一个五棱镜，可将光线偏折 90。工具经纬仪经一定顺序调整、检验后的主要技术参数如下。调焦的直线性在不同测量范围内的值如表 2-2 所示。图 2-18 工具经纬仪外观图1-测微鼓轮；2-上水准器；3-视度调节环；4-侧镜；5-照准架；6-支承螺钉；7-方位紧定螺钉；8-方位正切螺钉；9-俯仰正切螺钉；10-俯仰紧定螺钉；11-调焦鼓轮；12-光源安装口表 2-2
24、调焦的直线性在不同测量范围内的值观测距离/m 3 9 18 36直线度误差/mm 0.03 0.10 0.20 0.50光学测微器示值准确度0005mmq-2位移量(mm)。视线与横轴的垂直度误差2。横轴与竖轴的垂直度误差2。侧镜反射面与横轴的垂直度误差2。 应用工具经纬仪支架(图 923)，很容易将其光轴(即所提供的基准视线)调整到与定位基准线重合。其方法如下。先将工具经纬仪调整水平，即调整图中水平仪 LL，使其在前后、左右两位置上都保持水平，即水平仪的气泡居中。然后将横轴 HH 调整到基准点高度，且用直尺校准，再用铅锤复核。随后根据所规定的定位基准线的十字线中心，将工具经纬仪上的望远镜镜筒
25、纵轴 VV 和横轴 HH 转动，使工具经纬仪的十字线中心与表示定位基准线的十字中心重合，此时工具经纬仪的光轴即代表所规定的定位基准线。图 2-19 工具经纬仪支架示意图1-工具经纬仪；2-横轴 HH；3-水平仪；4-纵轴 VV；5-底座第七节 自准直仪自准直仪又称自准直平行光管，在机械装配中应用广泛，可用于测量和校正平行度、垂直度等，加上附件可测量多个孔的同轴度 和孔与端面的垂直度等；利用角度块规或正弦规，还可作任意斜面 的倾斜度的测量和校正；利用多面体可作机床工作台旋转误差、各类分度机构分度误差的测量和校正。自准直仪的测量精度为：当测量范围为 1时，误差为l，当测量范围为 10时，误差为2。
26、它的外观图和光路系统图见图 2-20 和图 2-21。外观图中基座的底面有良好的平面度，可作为安装基准面。由图 925 中可以看出：光源 3 射出光线，经聚光镜 4，照明位于物镜 2 的焦面上的十字分划板 5，再经半透立方棱镜 6，物镜 2 形成一束与光轴平行的光线射向反射镜1。如果反射镜垂直于光轴，则反射光线应按原路返回，经物镜 2 后成像在位于其焦面的测微分划板 7 上，此时，十字分划板在光轴上的点 a，经反射镜返回的十字像则成像在测微分划板 7 与光轴相交的点 a，上，从目镜 8 视场中可观察到反射像。图 2-20 自准直仪外观图1，6-调节手轮；2-基座；3-准直镜管；4-照明灯；5-
27、测微鼓轮 图 2-21 自准直仪光路系统图1-反射镜；2-物镜；3-光源；4-聚光镜；5-十字分划板；6-半透立方棱镜；7-测微分划板；8-目镜；9 测微系统如果反射镜 1 不垂直于光轴，存在偏斜，其偏角为 ，则按几何光学原理可以证明，反射光线将有 2 的偏角，此时图中。点经反射镜返回后，成像在测微分划板上的 b 处，于是在测微分划板上产生一位移是 ab。利用测微系统9，即可测出 ab 值，并用此换算出反射镜的偏角 。利用测微系统测出十字线像的位移量，而后间接计算出反射系统的偏角，这就是自准直仪的基本工作原理。尽管各种自准直仪的光路系统有所不同，但这一基本工作原理则是相同的。自准直仪的外形主要
28、为管式，瞄准方式主要为目视瞄准，即人眼瞄准。国产的自准直仪多数为目视瞄准，其测微系统的格值为 1，测量精度也较高，在 1测量范围内误差不大于1。现有采用光电瞄准来代替人眼，从而提高了量仪的测量精度。如国产 702型光电自准直仪，其测量精度为：当测量范围为 1时，最大误差为 0.5，要比人眼瞄准精度高得多。在小测量范围内光电瞄准比人眼精度高，大范围则不如人眼。第八节 激光准直仪应用激光技术能提供一条可见的激光束，它能发射相当长距离，为机械装配过程中的测量工作提供了用于空间定位的基准线。在大型和成套机械设备的测量中，拉钢丝法和光学测量法往往因受测量范围限制而不适用，需要采用激光测量法。在适用的测量
29、范围内，激光束所形成的基准线，具有高定向性，高单向性、高相干性和高亮度的特性，测量中成像清晰，观察方便，测量精度高。常用的激光测量设备有激光准直仪，激光水准仪和激光经纬仪等，下面介绍的为激光准直仪。激光准直仪的主要组成有三部分：发射部分、接收部分和附件。附件可根据装配中测量和校正的需要来配置。图 2-22 激光准直仪光路系统1-瞄准靶；2-五角棱镜；3-激光管；4-物镜；5-内调焦镜；6-反光镜；7-激光目镜；8-立方棱镜；9-分划板；10-观察目镜激光准直仪的光路系统如图 2-22 所示，从激光管 3 发射出的激光束，通过反射镜 6 射向激光目镜 7，经激光目镜汇聚的光束再由立方棱镜 8 折
30、转射人内调焦镜 5 和物镜 4。根据装配过程中所需测量和校正的机械部件的形位和尺寸的要求，相应改变内调焦镜 5 的位置，就可以在所需要的准直距离处获得最佳激光光斑。使用激光准直仪时可通过调节座架，调节激光束发射的方向，来确定上下、左右的位置。激光准直仪的接收部分主要是通过光电接收靶，又称光电控制器，把接收的光信号转换成相应的电信号，以便通过一般表头或数显仪表指示。光电控制器还可以对机械装配中进行测量时发送出的偏离信号加以反馈控制，使之得到及时的校正调整。光学量仪、激光量仪测量法，是钳工应该了解和掌握的。在生产实际中，如遇到大型成套设备和重型机器的安装，就需要采用光学或激光测量法来达到检测和调整的目的。
