表式大型千分尺使用与测量面精度指标检测

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1. 产品介绍

表式大型千分尺（以下简称大千分尺）结构如图1所示，是由大外径千分尺和百分表组成的通用外径尺寸测量器具，特别适用于重型机械厂或矿山机械厂等大中型工件尺寸的测量。其测微头量程25mm ，分度值0.01mm ，百分表量程10mm ，分度值0.01mm ，每一规格大千分尺均附有校对柱、量杆、接合套，使用时选好一长一短校对柱及量杆组成25mm 的尺寸分段所测尺寸。主要优点是：大千分尺测量面全部镶有硬质合金，提高了千分尺使用寿命，尺架采用冷拔无缝薄壁钢管焊接而成，外形

美观，重量轻，该尺架已获得国家专利，外表面塑料喷涂抗划伤，防锈性能强；用校对柱、测微头及量杆做尺寸的调整，来实现13m 测量范围之每种规格量程为500mm 的尺寸测量；用百分表进行比较测量，读数更直观、方便、准确。

2. 测量面精度指标检测

大千分尺测量面精度指标包括测量面的平行度和测量面的偏位。13m 大千分尺测量面的平行度测量，一般采用两端镶有偏心钢珠的平行量杆来测量。使用时量杆要在两端支撑，因量杆的自重弯曲变形可产生较大的测量误差，现按习惯使用的量杆尺寸从500mm 开始计算如下：设平行量杆由于自重变形在两端的转角各为θ与－θ，则θ=QL 3/24EJ ，式中Q 为量杆主体单位长度重量，L 为量杆主体的长度，E 为量杆主体材料的弹性模数，J 为量杆主体横断面的惯性矩。当量杆主体使用外径为D 、内径为d 的钢管时，取θ=2.476×10－10×(D 2－d 2)L 3/(D 4－d 4)，设量杆变形对测量面平行度测量的影响为

δ，则有δ=2A·θ，式中A 为偏心钢珠回转直径，一般取A =7mm ，如表1所示。

由表1可见，上述方法对大千分尺来说是不适用的。虽光学仪器测量可避免上述平行量杆变形问题，但目前生产的光学千分尺平行度检查仪尺寸较小，还受使用中千分尺量面反光能力的限制，解决不了大千分尺的平行度测量，设备费用也较高。

在大千分尺行业标准（JB/T 10007—1999）中对测量面错位有严格的要求，但缺少适当的测量方法，普通的测量方法是在成90°的两个方向上，把大千分尺用几个千斤顶架起来，调整后用表测量。但该方法对测量3m 大千分尺的测量面错位极不方

哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 （黑龙江 150040） 周 萍

表式大型千分尺使用与测量面精度指标检测

要工件旋转180°（转动可在MDI 方式下用程序进行），不需要进行关联尺寸的测量和计算，相对来说比较简单，可靠性较高；同时测量结果较为直观。

通过以上分析，确定使用第二种方法进行连杆颈的定位角度方法。此方法四年的实际应用，在进行加工验证后，操作简单，准确可靠，可以满足曲轴的加工工艺要求；同时还可用于无线测量仪检测后人工进行验证，以确保零件加工质量。

（收稿日期：20120912）

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便。本文提出一种新的测量方法，可在大千分尺的使用现场或存放现场同时测出大千分尺的测量面平行度和测量面错位。

使用一端中心镶有钢珠的带表量杆，用接套与大千分尺测砧相联接，保持在测量面中心附近与钢珠接触，如图2所示。量杆的另一端装有指示表，随偏心环而移动至测头测量面的上端与下端（要留出边缘），并在指示表上读出两端读数差（以上端为0），记为a 1，采用同样方法读出测头量面上前后两端读数差（以前端为0），记为

b 1，如图3所示。

测头每转90°测量一次，各次读数差记为a 2、

b 2；a 3、b 3；

a 4、

b 4。然后将量杆调换方向，左测砧一方测量，记为a 5、b 5。将各组数记入表格，按表格计算即可得出大千分尺测量面平行度和测量面错位数值。

例如，尺号：××××，测头直径D =8mm ，测量范围1 500 2 000mm ，移动距离C =6mm ，量杆长度：L =1 980mm 。如表2和表3所示。

计算测量面平行度时，是使用大千分尺测头与测砧两测量面各自对测量面中心连线的倾斜数值相加a i ′= a i + a 5，b i ′= b i + b 5，取e =SQRT(a 2′+b 2′)，得该组位置上应有最大差值。取四组数中最大值

计算测量面平行度，计算式中指示表在测量面上的移动距离C 就是偏心环上偏心孔的回转直径，也可在偏心环上测出，因移动距离C 小于大千分尺测量头直径D ，所以合计值e 还要乘以

D /C 。

表 2

上下差值前后差值

合计e =SQRT(a ′2+

b ′2)

量面平行度

p =e ·D /C

a 110

b 1－7—

—

a 211

b 22a 32b 33a 41b 4－6a 54b 57a 1′14b 1′0e 114.0p 1—a 2′15b 2′9e 217.5p 223.3a 3′6b 3′10e 311.7p 3—a 4′

5

b 4′

1

e 4

5.1

p 4

—

注：合成差值a i ′=a i + a 5；b i ′= b i + b 5。

表 3

上下折算

前后折算

合计

平均

f =(f 1+f 2)/2

量面错位

Δ=f ·L /

1 000C

a 13=(a 1+a 3)/2

b 13=(b 1+b 3)/2f 1= SQRT(a 2 13+b 2

13)

6.3 2.1

6-2 6.3a 24 =(a 2+a 4)/2b 24=(b 2+b 4)/2f 2= SQRT(a 2 24+b 2

24)

6-2 6.3

如图4所示，计算量面错位时，取相差180°的两组数据平均值，这样就消除了测量面与测头不垂直的影响，再取平方和开方，得到该两组位置上已除去测量面不垂直因素后应有最大差值f 1 、f 2，差值f 取平均值f =(f 1+f 2)/2，并除以1 000变为mm 单位，乘以L /C 得到测量面错位值Δ=f·L /1 000C ，推导如下

L 0=SQRT 〔L 2+(Δ+C /2)2〕≈(Δ+C /2)2/2L +L L 1=SQRT 〔L 2+(Δ－C /2)2〕≈(Δ－C /2)2/2L +L f =1 000(L 0－L 1)=1 000×Δ×C /L 所以

Δ= f ×L /1 000C

表 1

千分尺测量范围

/mm

国家标准平行度要求/μm

平行量杆尺寸/mm

量杆变形对测量的影响δ/μm

全长主体长L 外径D 内径d 500 600

125104851262600 700

146105851264700 800

167106851266800 900

188107851269900 1000

20910885126131 000 1 500

26 1 207 1 1772219.271 500 2 000

34 1 707 1 6772219.2192 000 2 500

42 2 207 2 1773228.8192 500 3 000

52

2 707

2 677

32

28.8

36

（单位：μm ）

（单位：μm ）

图 2

1.测砧

2.接套

3.量杆

图 3

1.测砧

2.量杆（示意）

3.测头

1

2

3

2

3

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