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[摘要]文章阐述了游标卡尺的测量误差，以及分析产生测量误差的原因。阐述校准的步骤和注意事项。
[关键词]游标卡尺测量误差测量结果校准
中图分类号：TB52+1 文献标识码：TB 文章编号：1009―914X（2013）31―0579―01
游标量具是机械制造业中应用十分广泛的量具，可测量内外尺寸、高度、深度以及齿厚等。
游标量具按用途分一般有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺和齿厚游标卡尺等。在此，我们主要谈谈游标卡尺。
一、游标卡尺的结构及缺陷
游标卡尺按外形分为三用卡尺、二用卡尺、双面卡尺、单面卡尺、无视卡尺、大尺寸卡尺、带表卡尺和电子卡尺。主要由尺身、尺框和内外量卡构成，尺身的主尺刻度为毫米整数，是利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小数读数。游标卡尺的精度不同，游标分度值也就不同。
为了操作方便，游标卡尺尺身与尺框之间配合为间隙配合，它们在结构上存在共同的缺点：
1、因游标刻线面与主尺刻线面有一定的距离，易产生视差。而且游标卡尺本来存在阿贝误差。
2、没有稳定测量力的装置，操作者用力不同，会使测量结果因测量力的不同而不同。
3、尺身、尺框间隙配合量大小直接影响测量结果的精度。
二、游标卡尺的测量误差
首先，游标卡尺的测量误差除了刻线误差外，尚有游标卡尺受力使尺框发生倾斜所引起的示值误差。游标卡尺在测量时的受力状态。如图1—1
图1—1卡尺受力状况
在用游标卡尺进行测量时，夹在尺身和尺框量爪之间的被测量力与千分尺的不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者的不同而有所差异。
量爪平面度误差将直接反映在测量结果中，通常规定两个量爪的平面度公差相等，因此由它引起的测量误差为△X3=△=0.0028，式中△为 量爪的平面度公差：0.002mm。
两量爪测量面的平行度误差也直接反映在测量结果中，它通常以两量爪测量面闭合时的最大间隙作为度量，由此引起的测量误差为△X4=△，式中△为两量爪测量面闭合后的最大间隙，允差为0.06mm
测量力引起的变形产生的误差。如图1—2。测量力的作用将使定尺尺身和两个量爪产生弯曲变形，这种变形将直接影响测量结果，根据力学原理，尺身的变形为
量爪的变形为
图1—2弯曲变形与测量误差
式中P=2～6N为测量力，这里取P=6N； 为材料的弹性量；I1，I2分别为尺身和量爪的惯性距；
H1=48mm为量爪端部到尺身中心线的距离；l为测量长度。为简化计算，取I1= ，其中t=3mm为尺身断面的厚度，W=16mm为尺身断面的宽度，如此。有测量力引起的变形产生的测量误差为：
最大量程t=150mm的最大误差为△X5m=0.0117mm。
三、校准
先用无尘纸将平台擦拭干净，再用外校合格之角度表测试平台水平，以不超过±1°为标准，然后将待校件与量块置于平台上准备清洁.以棉花沾酒精清洁卡尺各部位及量块各侧面，再用无尘纸擦拭清洁.
1 校验步骤：
1.1归零校验：
（1）将游标卡尺外侧量爪密合，将卡尺朝向光源，两爪间不得有光线透过，内侧量爪间有微光透出.
（2）检视针盘或显示器的器视值是否归零，如未归零应予以调整归零，并重复前一动作检视是否有误差.
（3）针盘（带表）式游标卡尺，指针归零前误差如超出10格以上，表示该卡尺已失效，应予以标识暂停使用.
1.2外侧量爪校验：
（1）校验前先以无尘纸擦拭量块量测面与卡尺外侧量爪面.再依序拿取量块以卡尺直接量测，读取显示值并记录.
（2）外侧佼验点一般为4-6点，每一校验点读取值予以记录于“校验记录表”内.
（3）卡尺校验范围应以卡尺最大量测极限为标准，如长度150mm的卡尺其校验点至少应需接近150mm的校验点.
1.3 内侧量爪校验：
（1）以无尘纸擦拭量块量测面，千分尺测面卡尺内侧量爪及平台面.以量块组合及千分尺校验.
（2）内侧量爪校验点一般为4-6点，10 mm以下用千分尺任取一点校验，10 mm以上用量块组合校验.
（3）用千分尺任取一个10 mm以下值，读值并记录于“校验记录表”内，再用卡尺内侧量测千分尺内侧，读值并记录于“校验记录表”.
（4）用量块组合取一点校验，每一校验点读取值并记录于“校验记录表”内.
（5）如同外侧量侧量爪校验，内侧量爪校验范围应以卡尺最大量测极限为标准.
2.注意事项：
校验完成应于卡尺适当位置贴上校验标签. “校验记录表”交使用单位.送修完成之游标卡尺，应再实施校验判定，确定允收后才可发放使用单位.
四、结论
由此可知，游标卡尺主尺与游标的刻线间距差等于分度值，其读数精度的提高仅仅是利用游标原理，而且游标卡尺没有测力控制装置，测力的大小由手的推力或是使尺框微动米推动控制，都带有主观性，很难达到统一的要求。因此造成游标卡尺固有的测量误差，所以在使用游标卡尺时，应使被测工件尽量靠近尺身和使尺框不产生倾斜，以免引起较大的测量误差。还可以通过提高游标卡尺的制造精度及减小配合和配合间隙等方法来改善。同时还要定期对使用中的游标卡尺进行检定，养成正确的使用方法，以保证它的测量精度。
参考文献
[1]《CB1214中华人民共和国国家标准游标卡尺》 国家标准 1997.1
[2]《游标卡尺的检定与修理问答》中国计量出版社 1991.7
[关键词]游标卡尺测量误差测量结果校准
中图分类号：TB52+1 文献标识码：TB 文章编号：1009―914X（2013）31―0579―01
游标量具是机械制造业中应用十分广泛的量具，可测量内外尺寸、高度、深度以及齿厚等。
游标量具按用途分一般有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺和齿厚游标卡尺等。在此，我们主要谈谈游标卡尺。
一、游标卡尺的结构及缺陷
游标卡尺按外形分为三用卡尺、二用卡尺、双面卡尺、单面卡尺、无视卡尺、大尺寸卡尺、带表卡尺和电子卡尺。主要由尺身、尺框和内外量卡构成，尺身的主尺刻度为毫米整数，是利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小数读数。游标卡尺的精度不同，游标分度值也就不同。
为了操作方便，游标卡尺尺身与尺框之间配合为间隙配合，它们在结构上存在共同的缺点：
1、因游标刻线面与主尺刻线面有一定的距离，易产生视差。而且游标卡尺本来存在阿贝误差。
2、没有稳定测量力的装置，操作者用力不同，会使测量结果因测量力的不同而不同。
3、尺身、尺框间隙配合量大小直接影响测量结果的精度。
二、游标卡尺的测量误差
首先，游标卡尺的测量误差除了刻线误差外，尚有游标卡尺受力使尺框发生倾斜所引起的示值误差。游标卡尺在测量时的受力状态。如图1—1
图1—1卡尺受力状况
在用游标卡尺进行测量时，夹在尺身和尺框量爪之间的被测量力与千分尺的不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者的不同而有所差异。
量爪平面度误差将直接反映在测量结果中，通常规定两个量爪的平面度公差相等，因此由它引起的测量误差为△X3=△=0.0028，式中△为 量爪的平面度公差：0.002mm。
两量爪测量面的平行度误差也直接反映在测量结果中，它通常以两量爪测量面闭合时的最大间隙作为度量，由此引起的测量误差为△X4=△，式中△为两量爪测量面闭合后的最大间隙，允差为0.06mm
测量力引起的变形产生的误差。如图1—2。测量力的作用将使定尺尺身和两个量爪产生弯曲变形，这种变形将直接影响测量结果，根据力学原理，尺身的变形为
量爪的变形为
图1—2弯曲变形与测量误差
式中P=2～6N为测量力，这里取P=6N； 为材料的弹性量；I1，I2分别为尺身和量爪的惯性距；
H1=48mm为量爪端部到尺身中心线的距离；l为测量长度。为简化计算，取I1= ，其中t=3mm为尺身断面的厚度，W=16mm为尺身断面的宽度，如此。有测量力引起的变形产生的测量误差为：
最大量程t=150mm的最大误差为△X5m=0.0117mm。
三、校准
先用无尘纸将平台擦拭干净，再用外校合格之角度表测试平台水平，以不超过±1°为标准，然后将待校件与量块置于平台上准备清洁.以棉花沾酒精清洁卡尺各部位及量块各侧面，再用无尘纸擦拭清洁.
1 校验步骤：
1.1归零校验：
（1）将游标卡尺外侧量爪密合，将卡尺朝向光源，两爪间不得有光线透过，内侧量爪间有微光透出.
（2）检视针盘或显示器的器视值是否归零，如未归零应予以调整归零，并重复前一动作检视是否有误差.
（3）针盘（带表）式游标卡尺，指针归零前误差如超出10格以上，表示该卡尺已失效，应予以标识暂停使用.
1.2外侧量爪校验：
（1）校验前先以无尘纸擦拭量块量测面与卡尺外侧量爪面.再依序拿取量块以卡尺直接量测，读取显示值并记录.
（2）外侧佼验点一般为4-6点，每一校验点读取值予以记录于“校验记录表”内.
（3）卡尺校验范围应以卡尺最大量测极限为标准，如长度150mm的卡尺其校验点至少应需接近150mm的校验点.
1.3 内侧量爪校验：
（1）以无尘纸擦拭量块量测面，千分尺测面卡尺内侧量爪及平台面.以量块组合及千分尺校验.
（2）内侧量爪校验点一般为4-6点，10 mm以下用千分尺任取一点校验，10 mm以上用量块组合校验.
（3）用千分尺任取一个10 mm以下值，读值并记录于“校验记录表”内，再用卡尺内侧量测千分尺内侧，读值并记录于“校验记录表”.
（4）用量块组合取一点校验，每一校验点读取值并记录于“校验记录表”内.
（5）如同外侧量侧量爪校验，内侧量爪校验范围应以卡尺最大量测极限为标准.
2.注意事项：
校验完成应于卡尺适当位置贴上校验标签. “校验记录表”交使用单位.送修完成之游标卡尺，应再实施校验判定，确定允收后才可发放使用单位.
四、结论
由此可知，游标卡尺主尺与游标的刻线间距差等于分度值，其读数精度的提高仅仅是利用游标原理，而且游标卡尺没有测力控制装置，测力的大小由手的推力或是使尺框微动米推动控制，都带有主观性，很难达到统一的要求。因此造成游标卡尺固有的测量误差，所以在使用游标卡尺时，应使被测工件尽量靠近尺身和使尺框不产生倾斜，以免引起较大的测量误差。还可以通过提高游标卡尺的制造精度及减小配合和配合间隙等方法来改善。同时还要定期对使用中的游标卡尺进行检定，养成正确的使用方法，以保证它的测量精度。
参考文献
[1]《CB1214中华人民共和国国家标准游标卡尺》 国家标准 1997.1
[2]《游标卡尺的检定与修理问答》中国计量出版社 1991.7