《数控编程与操作》课件第9章

第9章工件的测量9.1常用量具

9.2螺纹的测量思考与训练

9.1常用量具

1．游标卡尺

游标卡尺是一种精度较高的量具，图9-1所示为常见的三用游标卡尺，可直接测量零件的内径、外径、宽度、长度及深度。游标卡尺的测量范围有0～125mm、0～200mm等规格，测量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm三种。图9-1游标卡尺

1)刻线原理

现以测量精度为0.02mm的游标卡尺为例，介绍游标卡尺的刻线原理。如图9-2(a)所示，当两量爪贴合时，尺身与游标的零线对齐，尺身每一小格为1mm。取尺身49mm长度在游标上等分为50格，则游标每一小格为49/50mm(即0.98mm)。

尺身与游标每格之差为

1mm－0.98mm = 0.02mm图9-21/50游标卡尺的刻线原理和读数方法

2)使用方法

(1)首先将两量爪测量面接触，检查零线是否对齐，零线不对齐的应避免使用。

(2)测量外表面时，应先把量爪张开得比被测尺寸稍大，测量内表面时，应把量爪张开得比被测尺寸小些，然后将量爪轻轻接触被测表面。测量内尺寸时可轻轻摆动卡尺，以便找出最大值，如图9-3所示，但不要使劲转动卡尺。

(3)测量时，量爪对被测表面不能卡得太紧或太松。图9-3游标卡尺的正确使用

3)读数方法

如图9-2(b)所示，游标卡尺的读数方法共分为三个步骤：

(1)读整数。读出游标零线以左的主尺上的最大整数(毫米数)，图中所示为23mm。

(2)读小数。根据游标零线以右、且与主尺上刻线对准的刻线数，乘以0.02读出小数，图中所示为

12×0.02mm = 0.24mm

(3)将整数与小数相加，即为测量的总尺寸数。图中所示的总尺寸数为

23mm + 0.24mm = 23.24mm随着科技的进步，目前在实际使用中有更为方便的带表卡尺和电子数显卡尺代替游标卡尺。带表卡尺(如图9-4所示)可以通过指示表读出测量的尺寸。电子数显卡尺(如图9-5所示)是利用电子数字显示原理，对两测量爪相对移动分隔的距离进行读数的一种长度测量工具。图9-4带表卡尺

图9-5电子数显卡尺

2．千分尺

千分尺是精密的量具，其测量精度为0.01mm，可分为外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺。外径千分尺按测量尺寸的范围有0～25mm、25～50mm、50～75mm、

75～100mm等规格，其结构如图9-6所示。当转动微分筒时，测微螺杆可沿轴向移动，测微螺杆与砧座之间的距离就是零件的外圆直径或长度尺寸。图9-6外径千分尺

1)使用方法

千分尺测量面必须保持干净，使用前需校正零位。测量时，先转动微分筒，当测量面接近工件时，改用转动测力装置，直到棘轮发出“嗒嗒”声为止。

2)读数方法

(1)固定套筒的纵线上、下方刻线值每格为1mm，但相互错开0.5mm，可读得毫米整数和半毫米数。

(2)微分筒右端圆周上分50格，刻度值每格为0.01mm。与固定套筒纵线对准的刻线即为小数值，如纵线在两格之间可近似估计到微米(μm)值。

(3)将固定套筒读数与微分筒读数相加就是工件的测量尺寸。

图9-7所示为外径千分尺的读数方法。图9-7外径千分尺的读数方法

3．百分表

如图9-8所示，百分表只能测量相对读数，是一种指示式量具，它可用来精确测量工件的圆度、圆跳动、平面度和直线度等形位误差，也可在机床上用于工件的安装找正。百分表的测量精度为0.01mm。测量时需配有表夹和表座，如图9-9所示。图9-8百分表图9-9百分表的安装及使用

1)使用方法

百分表使用时应注意：

(1)使用前将量表装夹在合适的表夹和表座上，用手指向上轻抬测头，然后让它自由落下，重复几次，此时长指针不应产生位移。

(2)测平面时，测量杆要和被测面垂直；测圆柱体时，测量杆中心必须通过工件的中心。

(3)测量时，先将测量杆轻轻提起，把表架或工件移到测量位置后，缓慢放下量杆，使之与被测面接触，不可强制把测量头推上被测面；然后转动刻度盘使其零位对正长指针，此时要多次重复提起测量杆，观察长指针是否在零位上，在不产生位移的情况下才能读数。

2)读数方法

长指针每转动一格为0.01mm，短指针每转动一格为1mm，把长、短指针读数相加即为测量读数。

4．塞尺

塞尺又称厚薄规，由一组钢薄片组成(如图9-10所示)，其厚度一般为0.01～0.3mm。塞尺在修理安装工作中常用来检验相配合面间的间隙大小，或与其它量具配合，检验工件相关表面间的位置误差，如图9-11所示。图9-10塞尺图9-11塞尺的使用

5．塞规与卡规

塞规与卡规(又称卡板)是在成批生产中，测量工件的一种专用量具，其操作方便、测量准确。

1)塞规

如图9-12所示，塞规是用来测量孔径和槽宽的。较长的一端，其直径等于孔径的最小极限尺寸，称为“过端”；较短的一端，其直径等于孔径的最大极限尺寸，称为“止端”。测量孔径时，当“过端”能进去，而“止端”进不去，即为合格。图9-12塞规及其使用

2)卡规

如图9-13所示，卡规是用来测量轴径或厚度的。一端为“过端”，其宽度等于最大极限尺寸，另一端为“止端”，其宽度等于最小极限尺寸。测量轴径时，当“过端”能通过，“止端”通不过，即为合格。图9-13卡规及其使用

6．特殊测量仪器

1)轮廓投影仪

如图9-14所示，轮廓投影仪是一种简便、准确、快速的比较测量仪器。照明系统采用非球面光路，保证被照明物面有足够的照度和均匀照明，使被测件轮廓投影成像清晰。图9-14轮廓投影仪

2)三坐标测量机

如图9-15所示，三坐标测量机是集光学、精密机械、现代控制技术、计算机技术为一体的高新技术产品，能实现零部件和曲线曲面的高效精密测量，是一种稳定可靠的精密型测量机。

3)表面粗糙度测量仪

如图9-16所示，表面粗糙度测量仪是由电池供电的便携式仪器，测量结果数字显示，可同时测量Ra、Rz、Ry三个参数且具有公英制转换功能。仪器可以在传感器位于0°、90°、180°、270°四个位置分别测量平面、轴、曲轴、凹槽等表面的粗糙度，测量功能强，适合任何一个需要测量表面粗糙度的地方。图9-15三坐标测量机图9-16表面粗糙度测量仪

9.2螺 纹 的 测 量

螺纹的检测方法有综合检验和分项测量两种。

9.2.1螺纹的综合检验

综合检验是指同时检验螺纹的几个参数，采用螺纹极限量规来检验内、外螺纹的合格性。即按螺纹的最大实体牙型做成通端螺纹量规，以检验螺纹的旋合性；再按螺纹中径的最小实体尺寸做成止端螺纹量规，以控制螺纹连接的可靠性，从而保证螺纹结合件的互换性。螺纹综合检验只能评定内、外螺纹的合格性，不能测出实际参数的具体数值，但检验效率高，适用于在批量生产中测量中等精度的螺纹。

1．用螺纹工作量规检验外螺纹

车间生产中，检验螺纹所用的量规称螺纹工作量规，图9-17为用环规检验外螺纹示意图，这些量规都分通规和止规，它们的检验项目如下：

(1)通端螺纹工作环规(T)，主要用来检验外螺纹的作用中径(d2作用)，其次是控制外螺纹小径的最大极限尺寸(d1max)，属于综合检验量规。通端螺纹工作环规应有完整的牙型，其长度等于被检螺纹的旋合长度。合格的外螺纹都应被通端螺纹工作环规顺利地旋入，这样就保证了外螺纹的作用中径未超出最大实体牙型的中径，即d2作用≤d2max。同时，外螺纹的小径也不超出它的最大极限尺寸。

(2)止端螺纹工作环规(Z)，用来检验外螺纹的一个参数，即单一中径。为了尽量减少螺距误差和牙型半角误差的影响，必须使它的中径部位与被检验的外螺纹接触，因此止端螺纹工作环规的牙型应做成截短的不完整的牙型，并将止端螺纹工作环规的长度缩短到2～3.5牙。合格的外螺纹应不完全通过止端螺纹工作环规，但仍允许旋合一部分。

对于小于等于4牙的外螺纹，止端螺纹工作环规的旋合量不得多于2牙；对于大于4牙的外螺纹，止端螺纹工作环规的旋合量不得多于3.5牙。这些没有完全通过止端螺纹工作环规的外螺纹，说明它的单一中径没有超出最小实体牙型的中径，即d2单一≥d2min。图9-17用环规检验外螺纹

(3)光滑极限卡规，用来检验外螺纹的大径尺寸。通端光滑卡规应该通过被检验外螺纹的大径，这样可以保证外螺纹大径不超过它的最大极限尺寸；止端光滑卡规不应该通过被检验的外螺纹大径，这样就可以保证外螺纹大径不小于它的最小极限尺寸。

2．用螺纹工作量规检验内螺纹

图9-18所示为用塞规检验内螺纹示意图。这些量规也都有通规和止规，它们对应的检验项目如下：

(1)通端螺纹工作塞规(T)，主要用来检验内螺纹的作用中径(D2作用)，其次是控制内螺纹大径最小极限尺寸(Dmin)，是综合检验量规。因此通端螺纹工作塞规应有完整的牙型，其长度等于被检螺纹的旋合长度。合格的内螺纹都应被通端螺纹工作塞规顺利地旋入，这样就保证了内螺纹的作用中径及内螺纹的大径不小于它们的最小极限尺寸，即D2作用≥D2min。

(2)止端螺纹工作塞规(Z)，用来检验内螺纹的一个参数，即单一中径。为了尽量减少螺距误差和牙型半角误差的影响，止端螺纹工作塞规缩短到2～3.5牙，并做成截短的不完整的牙型。合格的内螺纹应不完全通过止端螺纹工作塞规，但仍允许旋合一部分，即对于小于等于4牙的内螺纹，止端螺纹工作塞规从两端旋合量之和不得多于2牙；对于大于4牙的内螺纹，量规旋合量不得多于2牙，这些没有完全通过止端螺纹工作塞规的内螺纹，说明它的单一中径没有超过最小实体牙型的中径，即D2单一≤D2min。

(3)光滑极限塞规，用来检验内螺纹的小径。通端光滑塞规应通过被检验内螺纹小径，这样保证内螺纹小径不小于它的最小极限尺寸；止端光滑塞规不应通过被检验内螺纹小径，这样就可以保证内螺纹小径不超过它的最大极限尺寸。图9-18用塞规检验内螺纹9.2.2螺纹的分项测量

分项测量是指用量具或量仪测量螺纹每个参数的实际值，可以对各项误差进行分析，找出其产生原因，从而指导生产。分项测量主要用于测量精密螺纹、螺纹量规、螺纹刀具等，在分析与调整螺纹加工工艺时，也采用分项测量。

分项测量用的测量器具可分为两类：

(1)专用量具——通常只测量螺纹中径这一参数，如采用螺纹百分尺测量中径。

(2)通用量仪——可分别测量螺纹的各个参数，如工具显微镜。下面介绍常用的螺纹测量器具和测量方法。

1．用螺纹百分尺测量中径

测量外螺纹中径时，可以使用带插入式测量头的螺纹百分尺测量。它的构造与外径千分尺相似，差别仅在于两个测量头的形状。螺纹百分尺的测量头做成和螺纹牙型相吻合的形状，即一个为V形测量头，与螺纹牙型凸起部分相吻合；另一个为圆锥形测量头，与螺纹牙型沟槽相吻合，如图9-19所示。图9-19螺纹百分尺这种螺纹百分尺有一套可换测量头，每对测量头只能用来测量一定螺距范围的螺纹。

螺纹百分尺有0～25mm直至325～350mm等数种规格。

用螺纹百分尺测量外螺纹中径时，读得的数值是螺纹中径的实际尺寸，它不包括螺距误差和牙型半角误差在中径上的当量值。但是螺纹百分尺的测量头是根据牙型角和螺距的标准尺寸制造的，当被测量的外螺纹存在螺距和牙型半角误差时，测量头与被测量的外螺纹不能很好地吻合，测出的螺纹中径的实际尺寸误差相当显著，一般误差在0.05～0.20mm左右。因此螺纹百分尺只能用于工序间测量或对粗糙级的螺纹工件测量，而不能用来测量螺纹切削工具和螺纹量具。

2．用单针和三针测量螺纹中径

1)用单针量法测量螺纹中径

单针量法用于测量直径较大的外螺纹工件，测量时利用已加工好的外螺纹大径作为测量基准，如图9-20所示，测出单针外母线与外螺纹大径间的跨距M值，通过计算求得螺纹中径d2。

为了消除螺纹大径、中径的圆度误差和螺纹的偏心误差对测量结果的影响，可在180°方向各测一次M值，取算术平均值。图9-20单针量法测量螺纹中径

2)用三针量法测量螺纹中径

三针量法是将三根直径相同的量针，如图9-21所示那样放在螺纹牙型沟槽中间，用接触式量仪或测微量具测出三根量针外母线之间的跨距M，根据已知的螺距P、牙型半角α/2及量针直径d0的数值算出螺纹中径d2。图9-21三针法测量螺纹中径三针量法的测量精度不仅与所选量仪的示值误差和量针本身的误差有关，还与被检螺纹的螺距误差和牙型半角误差有关。

为了消除牙型半角误差对测量结果的影响，应选最佳量针d0(最佳)，使它与螺纹牙型侧面的接触点恰好在中径线上，如图9-22所示。图9-22最佳量针若对每一种螺距给以相应的最佳量针的直径，则量针的种类将增加到20多种，这是该量法的不足之处，但是此方法可计算出螺纹的单一中径。

三针的精度分为两个等级，即0级与1级两种。0级三针主要用来测量螺纹中径公差在4～8μm的螺纹工件；1级量针用来测量螺纹中径公差在8μm以上的螺纹工件。

三针量法的测量精度比目前常用的其它方法的测量精度要高，且应用也较方便。

3．用工具显微镜测量螺纹各参数

工具显微镜是一种以影像法作为测量基础的精密光学仪器，有万能、大型、小型三种。它可以测量精密螺纹的基本参数，如大径、中径、小径、螺距、牙型半角，也可以测量轮廓复杂的样板、成形刀具、冲模以及其它各种零件的长度、角度、半径等，因此在工厂的计量室和车间中应用普遍。

思 考 与 训 练

一、选择题(请将正确答案的序号填写在括号内)

1．游标卡尺按其所能测量的精度不同，可分为0.1mm、0.05mm和() mm三种读数值。

(A) 0.01 (B) 0.02 (C) 0.03

2．读数值为0.1mm的游标卡尺读数原理是，当两测量爪合并时尺身上的9mm刚好等于游标上()宽度。

(A) 8格 (B) 9格 (C) 10格

3．千分尺的读数原理是，将螺杆的角位移变为()位移来进行长度测量。

(A)平行线 (B)垂直线 (C)直线

4．使用内径千分尺时，为减少测量误差在径向截面内找到最大值，轴截面内找到()。

(A)最大值 (B)相同值 (C)最小值

5．使用深度千分尺之前，先根据被测深度选取并换上测杆，然后校对()。

(A)零位 (B)平行 (C)垂直

6．用螺纹千分尺可测量外螺纹的()。

(A)大径 (B)小径 (C)中径

7．检验精度较高的圆锥面角度时，常采用()测量。

(A)样板(B)锥形量规 (C)万能角度尺

8．在两顶尖间测量偏心距时，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