（河南送变电工程公司 河南郑州 450001）
摘要：游标卡尺的精度受制造、检验、使用等多种因素的影响。针对游标卡尺在测量检查过程中影响精度的主要因素进行了分析探讨。提出了在检查方法上如何提高游标卡尺的检测精度和控制方法。
关键词：游标卡尺；示值：精度分析；检测方法
1.引言
游标卡尺是机械制造行业中最常用的量具之一，广泛应用于零部件内外尺寸的测量。因此，它的精度指标高低，将直接影响到被测工件结果的判断。为了更好地提高游标卡尺产品质量，保证游标卡尺示值精度，除了合理安排设计、工艺和制造过程之外，还需要有严密合理的检测手段。
2.对测量力的控制
游标卡尺在测量示值时，采用的是接触测量。测量误差的主要来源是器具误差、方法误差和温度误差。按照通用卡尺检定规程国家标准JJG-2002中规定，在检验卡尺外测量面示值时，是将专用量块的长边平放于两外测量爪测量面之间，移动尺框，使卡尺外测量面和量块工作面相接触，并能正常滑动。也就是说，测量操作过程应按测量力为零来理解。卡尺在测量示值时，为了保证接触可靠，有人误认为用卡尺把量块夹得紧一些，测量示值就准确了，这种看法非常错误，不符合国家标准。
由于游标卡尺没有定力机构，测量力是靠手的力量来把握测量力的大小。测量力是不稳定的，它会在测量和调零时发生变化。虽然在检定和使用卡尺时，测量力可以保证接触可靠，但常常由于测量力的影响而产生较大的误差，而这个问题又往往被忽略。用量块检定游标卡尺示值时，由于游标卡尺测量面与量块测量面相接触，测量力过大会导致卡尺弹性变形与磨损。过大的推力还可能使尺框产生倾斜而影响示值误差的测量。热别是测量力的变动，将使测量结果发生随机变动。
根据游标卡尺国家标准GB/T21389-2008中规定：0-300mm卡尺移动力为3-8N，也就是说要产生这样大的摩擦力，此时尺框中弹簧已经有很大压力了。在一般情况下，只要推力不过大，足可以保证卡尺尺框与尺身导向面良好接触，而且不产生倾斜。另一方面，在检定卡尺示值时，需要用大于移动力推力，使卡尺量爪测量面与量块量测量面接触，这时量块与卡尺量爪量面接触的测量力（即超过移动力的推力）将使卡尺产生弹性变形。
如果这里量块的压缩量和尺身的伸长量都是很小的数值。如果尺身截面17×4，在300mm位置上计算，则在每公斤测力下，量块截面35×9，其量块变形为0.045μm，尺身长度变化为0.21μm。上述数值可以忽略不计，而主要影响为尺身和量爪的弯曲变形引起的。
为了研究测量力对卡尺示值的影响，以0-300mm游标卡尺为例做了大量实验，结论是在300mm位置上，距卡尺下量爪外端5mm处，每受力1kg，影响示值大约为0.05mm（经过实验测出）。其中尺身受力变形对示值的影响为0.035mm，两量爪受力变形为0.015mm。从上面数据可以看出测量力对检定示值误差的影响很大，尤其是量块放置的量爪外端位置时。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
实验用的卡尺截面尺寸为17mm×4mm，加力点距尺身基面55mm，即距中下面为55+17/2=63.5mm，这与尺身受力变形对示值影响的数据是相符的。
我们知道，卡尺的测量力与千分尺不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者不同而有所差异，在检定卡尺时，就会因用力大小不同而得出不同的测量结果。所以检定卡尺示值时，只能以零测力为准，或者使用较小的测力来进行检定。例如，用300mm量块检定卡尺下量爪外端时，如果卡尺量爪与量块有0.005mm间隙，就会感觉到明显的松动了，此时，没有测量力，对示值的影响也只有0.005mm，而如果按前速实验情况，在300mm位置上，卡尺下量爪与量块有1N接触力，由计算可知，卡尺受力变形对示值的影响为0.05mm，而用5N接触力时，将对示值产生0.25mm误差，如果卡尺尺框移动时有1N的摩擦力，则当用较大测量力夹紧后，即使将手松开，也仍将保留1N的测量力，所以为了提高卡尺的检定精度，测量力的问题是必须注意的。而且应当用较小的测量力进行测量，尤其是在示值加差“+”时。
3.尺身刻度面弯曲的影响
尺身刻度面弯曲是尺身在与刻度平面相垂直的平面内的弯曲。
由于尺身刻度面弯曲引起刻度面长度的变化是很小的，可以忽略不计，由此尺身刻度面弯曲问题也常常别忽略。但尺身刻度面弯曲对卡尺示值的影响，是不容忽视的，它与刻度面凸凹程度有关。例如：当尺身是刻度面凸出时，量爪背面底线与量块接触，此时在下量爪接触线与刻度面的距离H为尺身厚度，上量爪约为尺身厚度的一半。当尺身刻度面凹入时，则量爪上边为接触线，此时在下量爪仍约为尺身厚度的一半。如果300mm游标卡尺尺身刻度面直线度为0.15mm，尺身厚度为4mm，可见尺身刻度面弯曲问题是不能被忽视的。
4.对检查人员视差的训练
游标卡尺是机械加工用得最多的计量器具之一。它是利用游标原理测取读数的。在检定卡尺示值误差时，是由尺身刻度间距和游标刻度间距作比较进行使用的。用5倍的放大镜来观察进行读数。避免不了总会存在瞄准误差或估读误差。人眼的对准精度与读数对准方式有关。由于卡尺尺身刻度面与游标刻度面不在同一平面上，当检查人员眼睛相对游标刻线变动位置时，二条线的吻合点会因眼睛的位置不同而发生变化，读数时造成视差。而视差常是产生读数系统误差的重要原因。它会随着观察者的习惯；检查经验和刻度面间的距离变化而变化。有些检查人员在检查示值时，常常习惯于歪着拿放大镜，或者是歪着脑袋，从左上方或从右上方看刻度线读数，而导致视差的产生。为了指导合理统一的检定校准方法，减少和消除视差，我们队检查人员做以下方面的训练：（1）放大镜应放平端正，从垂直于刻度平面的方向进行读数。（2）为了不使眼睛疲劳，检查人员应练习学会用一只眼睛读数，同时另一只眼睛睁开。避免长期用眼所带来的视觉误差。（3）练习时应训练读数和估读数的能力，首先凭眼力进行估读，然后再把卡尺拿到工具显微镜上读数，两者进行比较，来校正自己的眼睛。经常练习，有助于提高检查人员技术熟练程度，效果很好。
5.其它
在检查示值误差时，为了便于判断和修理，常常需要做一些辅助检查。例如：卡尺上下测量爪示值相同（或加差或减差），但都超差，一般情况下，是由尺身刻度方面的影响。尤其是在示值减差“-”超差时，应当复检尺身游标刻度示值是否也超差。又例如：卡尺上下量爪示值相同，但示值都加差“+”且超差时，而复检刻度示值时均合格，则很可能是尺身刻度面弯曲引起的。如果是这种情况，可以通过光隙法测量尺身刻度面背面的平面度来发现。
为了解决检查中经常发生的问题，通过多年在实际检查工作中的经验，归纳总结了一套检查方法。为了便于检查员记忆，编成口诀：“示值加，零测力；示值减，量外口；双面加，量背面；双面减，量刻度；温度热，放一会；量面斜，正斜量”。通过这套口诀，可以及时解决检测中的一些具体问题，对于提高卡尺的精度和工作效率有着重要意义。现已在测量检查过程中应用，效果很好。
6.结语
通过对游标卡尺精度问题的分析和探讨，不仅掌握和了解影响卡尺精度检查方法，同时，还提出了如何发现，解决问题的方法，希望能为检查人员在处理和解决问题上提供参考。
参考文献：
[1]GB/T21389-2008，游标卡尺国家标准[s].
[2]JJG30-2002，游标卡尺检定规程[s].
论文作者:何延辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
标签：卡尺论文; 测量论文; 刻度论文; 读数论文; 误差论文; 精度论文; 弯曲论文; 《电力设备》2016年第18期论文;