精密量测教材

精密量具基本介紹一、量具介紹1.分厘卡分厘卡又稱測微器，其主要部分有框架、砧座、心軸螺桿、固定套筒、手動套統及棘輪定壓裝置。

其測量原理係利用螺桿旋轉對螺孔產生相對軸向位移，此相對軸向位移與螺桿旋轉角成正比，螺桿旋轉一圈，相對軸向位移p ﹝螺距﹞，螺桿旋轉1 / n 圈，相對軸向位移p / n 在螺桿上連接外套筒，若套筒上之等分刻劃n 格，則最小讀數為p/n 。

應用之實例：〈1〉分厘卡螺桿之螺距為p= 0.5㎜，套筒上之等分刻畫n= 50格，最小讀數為p∕n = 0.5∕50 = 0.01㎜。

〈2〉分厘卡螺桿之螺距為p= 1㎜，套筒上之等分刻畫n= 100格，最小讀數為p∕n = 1∕100 = 0.01㎜。

分厘卡之精度規格分厘卡之精密標準，根據CNS4174 規定如下表所示，其中1 級精度，一般可當作分厘卡之驗收規格，2 級精度，一般可當作分厘卡之堪用標準，誤差超過2 級精度一般稱作不堪用，應避免使用。

分厘卡為了保持精度，量測範圍常不超過25㎜，一般公制分厘卡，每隔25㎜一支，即0~25、25~50 ······，最大可達1000㎜。

讀值有0.01㎜、0.005㎜、0.001㎜等，可視工件精度及長度選取適當的分厘卡。

分厘卡之讀法分厘卡之讀法一般先讀襯筒刻度，再讀外套筒刻度，最後將兩刻度之讀數相加即得量測之讀數。

統2.塊規：精密塊規﹝Precision GageBlock﹞亦稱約翰生塊規﹝Johansson GageBlock﹞，簡稱塊規。

塊規主要作為長度之基準，可用於一般儀器之校正、精密零件尺寸之量測與精密機械加工時之設定等，為目前一般機械製造廠中不可或缺的測量工具之一。

塊規之精度與規格塊規之精度應包含中心尺寸許可差、平行度、與真平度。

塊規之精度規格在CNS 標準中，依用途之不同，分為四個等級，00級為等極最高者，常做為塊規、精密儀器校正時之標準件，0級為機械工業中之標準，為一般儀器、量規校正時之標準件，1級為機械工廠中，精密工件設定、檢驗之使用，2級為機械工廠中，較精密工件設定、檢驗使用。

塊規的規格應包含：塊規的材質、形狀、每盒的片數及個片的標準尺寸、等級。

塊規之形狀〈1〉長方形：此型塊規比正方形塊規廉價且實用，CNS塊規採用此型，量測面之面積為9㎜×35㎜，為目前使用最廣範之塊規。

〈2〉正方形及方形附孔：量測面之面積為24㎜×24㎜造價較貴，然其扭合面積大，易組合較大尺寸之塊規。

同時附孔之方形塊規，可用圓桿﹝夾具﹞從孔中穿過，以組合較長尺寸。

〈3〉其它特殊形狀之塊規：如圓柱形、三角形等視特殊物件量測之需求，而製造出其他形狀之塊規，特殊形之塊規多需訂作，價格較高。

1mm厚度基准之塊規2mm厚度基准之塊規3.游標卡尺：游標卡尺為工業界最重要基本量具之一，其具有量測外尺寸、內尺寸、深度及段差等四項量測功能。

游標卡尺之測量主要由游尺與本尺之差分原理來達成，其差分方式有單刻度差分與雙刻度差分兩種。

游標卡尺的原理〈1〉公制游標卡尺原理：游標卡尺原理是把本尺﹝n-1﹞刻度尺，在游尺分成n 等分。

例如：本尺49 格﹝49㎜﹞在游尺分為50 格，則本尺1 格﹝= 1㎜﹞與游尺1格﹝= 49∕50㎜﹞差1∕50㎜。

當游尺向右移動0.02㎜時游尺的第1 格刻度與本尺刻度對齊。

〈2〉長游標原理：長游標的設計是為了方便尺寸之讀取。

其原理是將本尺﹝2n-1﹞)格的長在游尺分為n 格。

例如：本尺39㎜﹝39格﹞在游尺上分為20 格，本尺2 格= 2㎜，游尺1格= 39∕20= 1.95㎜。

本尺2 格長與游尺1 格長之差為0.05㎜時，游尺第一格刻度線會與本尺刻線對齊。

游標卡尺之精度規程游標卡尺之精度標準，分為1、2 級，其中1 級精度，一般可當作游標卡尺之驗收規格，2 級精度，一般可當作游標卡尺之堪用標準，誤差超過2 級精度一般稱作不堪用，應避免使用。

游標卡尺的量測誤差游標卡尺的量測誤差一般可分為人為因素與量測具因素兩方面，人為因素如不當測量力、視差、不當測量方式、誤讀等。

量具因素如測爪磨耗、變形、刻度誤差、測爪厚度、阿貝誤差等等。

4.量錶：量錶為精密量測上相當重要之量具，量錶配合使用於很多專用精密量測儀器，如真圓儀、表面粗度儀、輪廓儀、齒輪測量機、精密高度規、凸輪測量儀等，並可由多個量錶之組合，製作成專用量具，多點量測系統等。

此外量表亦廣泛應用於各種校正、機械調整、刀具調整等。

量錶是將側軸的直線位移或角位移做機械性的放大，並將放大的結果經由指針指示於有均等刻度的刻板上。

通常指針旋轉的範圍在一圈以上者稱為指示量錶或針盤量錶﹝dial indicator﹞，而在一圈以下者是指槓桿量錶﹝test indicator﹞，或指高精密的微動指示錶﹝microindicator﹞。

量錶的作用〈1〉比較量測：量錶的使用必須藉著某一基準﹝master﹞或塊規歸零，並使工件和基準的尺寸差，利用量錶指針指示出來。

〈2〉直接量測：例如偏心量、平行度或階段高的量測。

量錶的種類量錶之種類繁多，依測桿使用之方向區分為垂直式與槓桿式兩種，依其構造可分為機械式、電子式、光電式、氣壓式等四大類。

5.正弦裝置：正弦桿與正弦台被用來設定一定之角度或量測角度，兩者原理相同，利用正弦原理設定所需角度。

正弦桿的原理公稱長度L 之正弦桿，塊規墊高H，則其設定之角度為：sinθ = H∕L。

正弦桿又稱正弦規﹝sine bar﹞，其標稱尺寸係以兩滾子中心距離來表示，計有100㎜及200㎜二種。

測定面寬度原則上標稱尺寸100 者為20㎜，200 者為30㎜，正弦桿依其精密分為1 級與2 級，構造應合乎下列條件：〈1〉本體上測定面真平度要好，並要與滾子平行。

〈2〉兩滾子應為同直徑，並有良好的真圓度與真直度。

〈3〉滾子中心距離要確知，滾子並應互相平行。

正弦台﹝sine table﹞正弦台是擴大正弦桿的測量面，可裝載重大的物件，供量測或加工。

其設定角度的道理和正弦桿相同。

使用方式使用正弦桿設定角度一般角度的設定設正弦桿標稱尺寸為200 mm，欲設定角度α=8˚，則墊高塊規的高度為E=200*sinα=200* 0.1392=27.84mm極小角度的設定設定的角度很小時，必須使用二組不同高度的塊規來設定。

例如設定角度為α=1˚，若正弦桿的標稱尺寸為100 mm，則E =200*sinα=100* 0.01745 =1.745 mm通常1.745 mm無法以塊規組成。

故用二組塊規H=6.745 =1.005+1.24+0.5+4(mm)則h=5(mm)設的角度大於45˚時正弦桿設定的角度若超過45˚，誤差會驟增，因此大角度的設定，可使正弦桿設定其余角(90˚－α)或(α'－90˚)。

˙欲設定α=65˚，90˚－65˚=25˚，正弦桿之設定見圖˙欲設定α=125˚，125˚－90˚=35˚，正弦桿之設定見圖正弦桿角度設定後，可用圖所示之角板來固定。

若將角板旋轉90˚可得到圖所需要之角度。

使用正弦桿量測角度1 斜度的測量在平板上，正弦桿設定正確的角度α，當量表在工件表面行走d的距離，量表讀數差為△α則△α=206*△χ/d 上式△α的單位為秒，△χ為μm，d為mm。

2 錐度的測量假設工件的錐角為α，正弦桿要設定其半錐角α/2，如圖所示，由量表的讀數差，可算出半錐角的誤差量△α1，(方法與斜度測量相同)。

工件轉動180˚，量表再測一次，由讀數差計算另一半錐角誤差△α2，則工件錐角的誤差△α等於二次測量半錐角誤差的和，△α=△α1 + △α2。

正弦台(Sine table)正弦台是擴大正弦桿的測量面，可裝載重大的工件，供測量或加工。

如圖正弦台的圓桿有一方改為鉸鏈，以求安全。

其設定角度的道理和正弦桿相同。

另有一種復合型正弦台，可設定二度空間的復合角。

):6.工具顯微鏡：工具顯微鏡和投影儀相同之處是藉光學原裡，將工件的輪廓或表面影像放大，不同之處主要是工具顯微鏡藉目鏡觀察影像，而投影儀是將影像表現在投影幕。

它利用光學原理將工件放大成像經物鏡投射至目鏡，利用載物台之二軸線性位移量測系統，取得直角座標值以量取尺寸，配合旋轉置物台，目鏡之旋轉角度量測系統、目鏡標準網線，量取角度、形狀等。

量測功能工具顯微鏡測量功能一般分為輪廓測量與表面測量兩種，量測時應注意工件對正之程序，簡單的方法為：先以有尖點並可清楚對焦之物件或工件本身，夾置於置物台，將尖點對焦後，轉動手輪移動置物台，調整目鏡之刻線與尖點之軌跡重合，此時刻線即與軸向平行，再以刻線調整受測工件，對正好之後再進行測量，此點尤其在螺紋半牙角量測相當重要。

主要用途工具顯微鏡在機械工廠，主要的用途如下：〈1〉量測螺紋、牙形、峰角、節徑、螺距等。

〈2〉量測刀具、模具、夾具的角度或尺寸。

〈3〉檢查樣板、角度或曲線、尺寸等。

〈4〉檢查刀具磨耗情形及工具表面品質。

7.投影機：投影機又稱輪廓投影儀，其原理與工具顯微鏡類似，它利用光學原理將工件放大數倍後，將工件之輪廓投射至投影幕，再配合標準線片作相關之比對測量，如螺紋、齒輪等，一般投影機均可作輪廓投影或表面投影，是一種非接觸的測量。

輪廓投影─用來檢查工件的外形、尺寸、角度。

表面投影─用來檢查工件表面品質、毛邊或印刷電路等。

投影機的型式依投影的方式分為三種：〈1〉向上型﹝桌上型﹞─ 載物台移動距離較短，投影幕直徑約300~400㎜，適用於小型工件的表面與輪廓檢驗。

〈2〉向下型﹝落地型﹞─ 影幕較大﹝約600㎜﹞呈60度傾斜，方便操作者從事影像描繪或與標準圖片比測。

由於載物台設計在影幕之上，不便於鏡頭及工件的裝卸。

〈3〉水平型─ 水平型投影機輪廓投影的光束呈水平照射，工件的重心不經過光軸，因此載物台的設計可長而堅固，可檢驗重型物件。

載物台也可以在水平面旋轉，以檢驗大型螺栓或滾齒刀等。

投影機之特點〈1〉小型工件或複雜形狀之工件，可高倍率放大後實施量測。

〈2〉因是一種非接觸測量，對於軟性、脆性或彈簧等物質可不受測量力的影響。

〈3〉投影幕之影像，可供多人同時觀察，並可用描圖紙描繪或照像。

〈4〉微調載物台可安裝數位式電子測頭，測值易讀，量測迅速。

〈5〉操作簡易。

8.高度計9.花崗石定盤10.螺紋校正：螺紋在機械方面之應用，主要在機件固定、動力傳達、位置調整和尺寸量測等四方面，其種類之區分：〈1〉依旋向不同，可區分為右螺紋和左螺紋兩種。

〈2〉依螺紋位置不同，可區分為內螺紋與外螺紋兩種。

〈3〉依螺紋形狀之不同，可區分為V 形螺紋、梯形螺紋、方形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋、圓形螺紋、其它特殊螺紋等。

〈4〉依制度不同，可區分為公制螺紋與英制螺紋兩種。

〈5〉依螺紋生成數不同，可區分為單線螺紋與多線螺紋兩種。