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游標(biāo)卡尺,是一種測量長度、內(nèi)外徑、深度的量具。游標(biāo)卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標(biāo)兩部分構(gòu)成。若從背面看,游標(biāo)是一個整體。游標(biāo)與尺身之間有一彈簧片,利用彈簧片的彈力使游標(biāo)與尺身靠緊。游標(biāo)上部有一緊固螺釘,可將游標(biāo)固定在尺身上的任意位置。主尺一般以毫米為單位,而游標(biāo)上則有10、20或50個分格,根據(jù)分格的不同,游標(biāo)卡尺可分為十分度游標(biāo)卡尺、二十分度游標(biāo)卡尺、五十分度格游標(biāo)卡尺等。游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)上有兩副活動量爪,分別是內(nèi)測量爪和外測量爪,內(nèi)測量爪通常用來測量內(nèi)徑,外測量爪通常用來測量長度和外徑。深度尺與游標(biāo)尺連在一起,可以測槽和筒的深度。

在形形色色的計(jì)量器具家族中,游標(biāo)卡尺作為一種被廣泛使用的高精度測量工具,它是刻線直尺的延伸和拓展,它最早起源于中國。古代早期測量長度主要采用木桿或繩子,或用“邁步”“布手”的手法,待有了長度的單位制以后,就出現(xiàn)了刻線直尺。這種刻線直尺在公元前3000年的古埃及,在公元前2000年的我國夏商時代都已有使用,當(dāng)時主要是用象牙和玉石制成,直到青銅刻線直尺的出現(xiàn)這種“先進(jìn)”的測量工具較多的應(yīng)用于生產(chǎn)和天文測量中。

中國漢代科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá),發(fā)明了大量的領(lǐng)先當(dāng)時世界的先進(jìn)儀器和器具,如渾天儀,地動儀、水排等,這些圓軸類零件的誕生,都昭示這刻線直尺在中國的誕生。在北京國家博物館中珍藏的“新莽銅卡尺”,經(jīng)過專家考證,它是全世界發(fā)現(xiàn)最早的卡尺,制造于公元9年,距今年1900多年。與我國相比,國外在卡尺領(lǐng)域的發(fā)明晚了1000多年,最早的是英國的“卡鉗尺”,外形酷似游標(biāo)卡尺,但是與新莽銅卡尺一樣,也僅僅是一把刻線卡尺,精度和使用范圍都較低。

最具現(xiàn)代測量價值的游標(biāo)卡尺一般認(rèn)為是由法國人約尼爾·比爾發(fā)明的。他是一名頗具名氣的數(shù)學(xué)家,在他的數(shù)學(xué)專著《新四分圓的結(jié)構(gòu)、利用及特性》中記述了游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)和原理,而他的名字Vernier變成了英文的游標(biāo)一詞沿用至今。而這把赫赫有名的游標(biāo)卡尺至今沒有見到,因此有人質(zhì)疑他是否制成了游標(biāo)卡尺。19世紀(jì)中葉,美國機(jī)械工業(yè)快速發(fā)展,美國夏普機(jī)械有限公司創(chuàng)始人與1985年秋,成功加工出了世界上第一批四把0-4英寸的游標(biāo)卡尺,其精度達(dá)到了0.001毫米。1854年荷、法、德、英、都普遍用上了游標(biāo)卡尺,1856年日本也普及了游標(biāo)卡尺,游標(biāo)卡尺的制造技術(shù)逐漸更新迅速提高,使之成為了通用性的長度。

1992年5月在揚(yáng)州市西北8公里的邗江縣甘泉鄉(xiāng)（今邗江區(qū)甘泉鎮(zhèn)）順利清理了一座東漢早期的磚室墓,從墓中出土了一件銅卡尺（見圖）,此銅卡尺由固定尺和活動尺等部件構(gòu)成。固定尺通長13.3厘米,固定卡爪長5.2厘米、寬0.9厘米、厚0.5厘米。固定尺上端有魚形柄,長13厘米,中間開一導(dǎo)槽,槽內(nèi)置一能旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的導(dǎo)銷,循著導(dǎo)槽左右移動。在活動尺和活動卡爪間接一環(huán)形拉手,便于系繩或抓握。兩個爪相并時,固定尺與活動尺等長。使用時,將左手握住魚形柄,右手牽動環(huán)形拉手,左右拉動,以測工件。用此量具既可測器物的直徑,又可測其深度以及長、寬、厚,均較直尺方便和精確。惜因年代久遠(yuǎn),其固定尺和活動尺上的計(jì)量刻度和紀(jì)年銘文,已銹蝕難以辨認(rèn)。東漢原始銅卡尺的出土,糾正了世人過去認(rèn)為游標(biāo)卡尺乃是歐美科學(xué)家發(fā)明的觀念。英國在1973年出版的《英國百科全書》第10卷402頁,記述游標(biāo)卡尺是法國數(shù)學(xué)家“Pierre Vernier ”【維尼爾·皮】公元1580－1637年 在1631年發(fā)明的。

尺身和游標(biāo)尺上面都有刻度。以準(zhǔn)確到0.1毫米的游標(biāo)卡尺為例,尺身上的最小分度是1毫米,游標(biāo)尺上有10個小的等分刻度,總長9毫米,每一分度為0.9毫米,比主尺上的最小分度相差0.1毫米。量爪并攏時尺身和游標(biāo)的零刻度線對齊,它們的第一條刻度線相差0.1毫米,第二條刻度線相差0.2毫米,……,第10條刻度線相差1毫米,即游標(biāo)的第10條刻度線恰好與主尺的9毫米刻度線對齊。

當(dāng)量爪間所量物體的線度為0.1毫米時,游標(biāo)尺向右應(yīng)移動0.1毫米。這時它的第一條刻度線恰好與尺身的1毫米刻度線對齊。同樣當(dāng)游標(biāo)的第五條刻度線跟尺身的5毫米刻度線對齊時,說明兩量爪之間有0.5毫米的寬度,……,依此類推。

在測量大于1毫米的長度時,整的毫米數(shù)要從游標(biāo)“0”線與尺身相對的刻度線讀出。

測量時,右手拿住尺身,大拇指移動游標(biāo),左手拿待測外徑（或內(nèi)徑）的物體,使待測物位于外測量爪之間,當(dāng)與量爪緊緊相貼時,當(dāng)測量零件的外尺寸時：卡尺兩測量面的聯(lián)線應(yīng)垂直于被測量表面,不能歪斜。測量時,可以輕輕搖動卡尺,放正垂直位置。否則,量爪若在錯誤位置上,將使測量結(jié)果a比實(shí)際尺寸b要大；先把卡尺的活動量爪張開,使量爪能自由地卡進(jìn)工件,把零件貼靠在固定量爪上,然后移動尺框,用輕微的壓力使活動量爪接觸零件。如卡尺帶有微動裝置,此時可擰緊微動裝置上的固定螺釘,再轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母,使量爪接觸零件并讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個量爪調(diào)節(jié)到接近甚至小于所測尺寸,把卡尺強(qiáng)制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形,或使測量面過早磨損,使卡尺失去應(yīng)有的精度。

讀數(shù)時首先以游標(biāo)零刻度線為準(zhǔn)在尺身上讀取毫米整數(shù)，即以毫米為單位的整數(shù)部分。然后看游標(biāo)上第幾條刻度線與尺身的刻度線對齊，如第6條刻度線與尺身刻度線對齊，則小數(shù)部分即為0.6毫米（若沒有正好對齊的線，則取最接近對齊的線進(jìn)行讀數(shù)）。如有零誤差，則一律用上述結(jié)果減去零誤差（零誤差為負(fù)，相當(dāng)于加上相同大小的零誤差），讀數(shù)結(jié)果為：

L=整數(shù)部分+小數(shù)部分－零誤差

判斷游標(biāo)上哪條刻度線與尺身刻度線對準(zhǔn)，可用下述方法：選定相鄰的三條線，如左側(cè)的線在尺身對應(yīng)線之右，右側(cè)的線在尺身對應(yīng)線之左，中間那條線便可以認(rèn)為是對準(zhǔn)了

L= 對準(zhǔn)前刻度+游標(biāo)上第n條刻度線與尺身的刻度線對齊 *（乘以）分度值

如果需測量幾次取平均值，不需每次都減去零誤差，只要從最后結(jié)果減去零誤差即可。

下面以圖13-3所示0.02游標(biāo)卡尺的某一狀態(tài)為例進(jìn)行說明。

1、在主尺上讀出副尺零刻度線以左的刻度，該值就是最后讀數(shù)的整數(shù)部分。圖示33mm。

2、副尺上一定有一條與主尺的刻線對齊，在副尺上讀出該刻線 距副尺的零刻度線以左的刻度 的格數(shù)，乘上該游標(biāo)卡尺的精度0.02mm，就得到最后讀數(shù)的小數(shù)部分。或者直接在副尺上讀出該刻線的讀數(shù)，圖示為0.24mm。

3、將所得到的整數(shù)和小數(shù)部分相加，就得到總尺寸為33.24mm。

一般來說,游標(biāo)上有n個等分刻度,它們的總長度與尺身上（n－1）個等分刻度的總長度相等,若游標(biāo)上最小刻度長為x,主尺上最小刻度長為y

則 nx=（n－1）y,

x=y－（y/n）

主尺和游標(biāo)的最小刻度之差為

Δx=y－x=y/n

y/n叫游標(biāo)卡尺的精度,它決定讀數(shù)結(jié)果的位數(shù)。由公式可以看出,提高游標(biāo)卡尺的測量精度在于增加游標(biāo)上的刻度數(shù)或減小主尺上的最小刻度值。一般情況下y為1毫米,n取10、20、50其對應(yīng)的精度為0.1,0.05毫米、0.02毫米。精度為0.02毫米的機(jī)械式游標(biāo)卡尺由于受到本身結(jié)構(gòu)精度和人的眼睛對兩條刻線對準(zhǔn)程度分辨力的限制,其精度不能再提高。

游標(biāo)卡尺有0.1毫米（游標(biāo)尺上標(biāo)有10個等分刻度）、0.05毫米（游標(biāo)尺上標(biāo)有20個等分刻度）、和0.02毫米（游標(biāo)尺上標(biāo)有50個等分刻度）、0.01毫米（游標(biāo)尺上標(biāo)有100個等分刻度）4種最小讀數(shù)值

游標(biāo)卡尺（以下簡稱卡尺）是工業(yè)生產(chǎn)中最通用的量具之一,卡尺的結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,測量范圍大,用途廣泛,由于卡尺使用頻繁,容易磨損和損壞,現(xiàn)將使用中常見故障的排除方法總結(jié)如下：

外觀的修理：

外觀的要求：卡尺表面應(yīng)鍍層均勻,標(biāo)尺標(biāo)記應(yīng)清晰,表蒙透明清潔,不應(yīng)有銹蝕、碰傷、毛刺,鍍層脫落及明顯劃痕,無目力可見的斷線或粗細(xì)不勻等以及影響外觀質(zhì)量的其它缺陷。

外觀基本修理：首先用工業(yè)汽油或用煤油將卡尺清洗干凈,再用較好的細(xì)油石去掉毛刺,然后用零號細(xì)砂紙或用380號小砂紙加少量煤油,向一個方向順著打光,打光后的表面,紋路力求均勻一致。

對于卡尺刻線面的打光,如有嚴(yán)重銹蝕,可將砂紙剪成比主尺寬度略小的窄條,用手壓在主尺刻線面上進(jìn)行打磨,防止產(chǎn)生斷線現(xiàn)像。

對于鍍鉻卡尺,只要清洗干凈,用碳化硼油石打掉毛刺即可,一般不必打光,以免鍍鉻層被打掉。

外觀量爪折斷的修理：

一、折斷部分較短,可將量爪同時用砂輪磨短磨齊。

二、折斷部分較長或全部折斷,可將兩量爪全部磨去,修成單面量爪使用。

外觀其它明顯損壞部分的修理：

卡尺使用中,由于意外事故,可能造成量爪扭曲,游框變形或卡死,以及主尺嚴(yán)重彎曲等明顯損壞。量爪扭曲和游框嚴(yán)重變形時,可夾在虎鉗中和平板上用木錘校正。

2、卡尺各部分相互作用的要求和修理：

要求：尺框沿尺身移動應(yīng)手感平穩(wěn),不應(yīng)有阻滯或松動現(xiàn)像。

尺框產(chǎn)生不靈活和晃動的修理：

一、主尺變曲變形：由于內(nèi)應(yīng)力沒有消除造成的,可在夾壓平口鉗上進(jìn)行調(diào)直,也可以放在木板上用硬木錘或表面光滑的紫銅錘調(diào)直。

二、主尺基準(zhǔn)面平直度和平行度不好,應(yīng)在平板工作面上縱向推拉研磨主尺基準(zhǔn)面,也可粗研量爪測量面,以達(dá)到此要求。

游框、游標(biāo)與主尺間隙的修理：

一、在游框內(nèi)底面的兩側(cè),用錫焊焊上兩條適當(dāng)厚度的薄銅片或鋼片。

二、對于死游標(biāo)的卡尺,可用外徑合適的金屬棒放在游標(biāo)斜面上,用虎鉗擠壓.

三、對于活游標(biāo)卡尺,可用小銼將游標(biāo)底面修的向內(nèi)側(cè)傾斜一些；也可將游框上與游標(biāo)貼合的面銼低或在平面磨上磨去一層。

微動裝置的修理：

微動游框的槽磨損后,產(chǎn)生空行程,間隙小的,可在虎鉗上將凹槽夾窄一些,用小銼修整即可。間隙過大時,則應(yīng)配制適應(yīng)長度的螺母。

卡尺彈簧片的修理與配制：

在多次合攏量爪時,間隙或有或無,或大或小的現(xiàn)像,多半是由于彈簧片失去彈力作用造成的,應(yīng)及時更換新的彈簧片,并使彈簧片適應(yīng)尺身的大小,不能使游框過緊或過松。

卡尺零位的調(diào)整：

（一）調(diào)整壓活游標(biāo)方法。

（二）經(jīng)長期使用無法用上述方法的,可用改裝法,把尺框上打孔,攻絲,打好定心孔,即可裝好游標(biāo),對好零位。

3、刀口形內(nèi)量爪上下兩平面摩擦的修理

首先查清哪個量爪變形,然后進(jìn)行調(diào)整,可用銅錘或木錘敲擊調(diào)直方向,但沖擊力不能過大,以免量爪變形更大或擊斷。

4、卡尺測量面的平面性和平行性的修理

（一）手工研磨,研磨時將卡尺夾在虎鉗在,手和研磨器應(yīng)放平,用力均勻,不可偏斜。

測量面研磨余量較大時,應(yīng)先用油石粗磨.這種修理方法是現(xiàn)在普遍使用的。

（三）平行性的修理通常與平面性的修理同時進(jìn)行。研磨器是修理卡尺平面性和平行性的主要工具。

5、卡尺示值誤差的修理：

應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因有針對性的修理。由于示值誤差綜合反映卡尺各部分的誤差,所以在其它各部分修理合格后,示值誤差一般也會符合要求。

6、測深卡尺的平直度的修理：

注意事項(xiàng)

1、游標(biāo)卡尺是比較精密的測量工具,要輕拿輕放,不得碰撞或跌落地下。使用時不要用來測量粗糙的物體,以免損壞量爪,避免與刃具放在一起,以免刃具劃傷游標(biāo)卡尺的表面,不使用時應(yīng)置于干燥中性的地方,遠(yuǎn)離酸堿性物質(zhì),防止銹蝕。

2、測量前應(yīng)把卡尺揩干凈,檢查卡尺的兩個測量面和測量刃口是否平直無損,把兩個量爪緊密貼合時,應(yīng)無明顯的間隙,同時游標(biāo)和主尺的零位刻線要相互對準(zhǔn)。這個過程稱為校對游標(biāo)卡尺的零位。

3、移動尺框時,活動要自如,不應(yīng)有過松或過緊,更不能有晃動現(xiàn)象。用固定螺釘固定尺框時,卡尺的讀數(shù)不應(yīng)有所改變。在移動尺框時,不要忘記松開固定螺釘,亦不宜過松以免掉了。

4、當(dāng)測量零件的外尺寸時：卡尺兩測量面的聯(lián)線應(yīng)垂直于被測量表面,不能歪斜。測量時,可以輕輕搖動卡尺,放正垂直位置,圖2-6所示。否則,量爪若在如圖2-6所示的錯誤位置上,將使測量結(jié)果a比實(shí)際尺寸b要大；先把卡尺的活動量爪張開,使量爪能自由地卡進(jìn)工件,把零件貼靠在固定量爪上,然后移動尺框,用輕微的壓力使活動量爪接觸零件。如卡尺帶有微動裝置,此時可擰緊微動裝置上的固定螺釘,再轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母,使量爪接觸零件并讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個量爪調(diào)節(jié)到接近甚至小于所測尺寸,把卡尺強(qiáng)制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形,或使測量面過早磨損,使卡尺失去應(yīng)有的精度。

5、用游標(biāo)卡尺測量零件時,不允許過分地施加壓力,所用壓力應(yīng)使兩個量爪剛好接觸零件表面。如果測量壓力過大,不但會使量爪彎曲或磨損,且量爪在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形,使測量得的尺寸不準(zhǔn)確(外尺寸小于實(shí)際尺寸,內(nèi)尺寸大于實(shí)際尺寸)。

6、在游標(biāo)卡尺上讀數(shù)時,應(yīng)把卡尺水平的拿著,朝著亮光的方向,使人的視線盡可能和卡尺的刻線表面垂直,以免由于視線的歪斜造成讀數(shù)誤差。

7、為了獲得正確的測量結(jié)果,可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進(jìn)行測量。對于較長零件,則應(yīng)當(dāng)在全長的各個部位進(jìn)行測量,務(wù)使獲得一個比較正確的測量結(jié)果。