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游標卡尺,是一種測量長度、內外徑、深度的量具。游標卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標兩部分構成。若從背面看,游標是一個整體。游標與尺身之間有一彈簧片,利用彈簧片的彈力使游標與尺身靠緊。游標上部有一緊固螺釘,可將游標固定在尺身上的任意位置。主尺一般以毫米為單位,而游標上則有10、20或50個分格,根據(jù)分格的不同,游標卡尺可分為十分度游標卡尺、二十分度游標卡尺、五十分度格游標卡尺等。游標卡尺的主尺和游標上有兩副活動量爪,分別是內測量爪和外測量爪,內測量爪通常用來測量內徑,外測量爪通常用來測量長度和外徑。深度尺與游標尺連在一起,可以測槽和筒的深度。

在形形色色的計量器具家族中,游標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”的測量工具較多的應用于生產和天文測量中。

中國漢代科學技術發(fā)達,發(fā)明了大量的領先當時世界的先進儀器和器具,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)代測量價值的游標卡尺一般認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)學家,在他的數(shù)學專著《新四分圓的結構、利用及特性》中記述了游標卡尺的結構和原理,而他的名字Vernier變成了英文的游標一詞沿用至今。而這把赫赫有名的游標卡尺至今沒有見到,因此有人質疑他是否制成了游標卡尺。19世紀中葉,美國機械工業(yè)快速發(fā)展,美國夏普機械有限公司創(chuàng)始人與1985年秋,成功加工出了世界上第一批四把0-4英寸的游標卡尺,其精度達到了0.001毫米。1854年荷、法、德、英、都普遍用上了游標卡尺,1856年日本也普及了游標卡尺,游標卡尺的制造技術逐漸更新迅速提高,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,中間開一導槽,槽內置一能旋轉調節(jié)的導銷,循著導槽左右移動。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,其固定尺和活動尺上的計量刻度和紀年銘文,已銹蝕難以辨認。東漢原始銅卡尺的出土,糾正了世人過去認為游標卡尺乃是歐美科學家發(fā)明的觀念。英國在1973年出版的《英國百科全書》第10卷402頁,記述游標卡尺是法國數(shù)學家“Pierre Vernier ”【維尼爾·皮】公元1580－1637年 在1631年發(fā)明的。

尺身和游標尺上面都有刻度。以準確到0.1毫米的游標卡尺為例,尺身上的最小分度是1毫米,游標尺上有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,即游標的第10條刻度線恰好與主尺的9毫米刻度線對齊。

當量爪間所量物體的線度為0.1毫米時,游標尺向右應移動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。同樣當游標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“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,左手拿待測外徑（或內徑）的物體,使待測物位于外測量爪之間,當與量爪緊緊相貼時,當測量零件的外尺寸時：卡尺兩測量面的聯(lián)線應垂直于被測量表面,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,將使測量結果a比實際尺寸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,再轉動調節(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節(jié)到接近甚至小于所測尺寸,把卡尺強制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形,或使測量面過早磨損,使卡尺失去應有的精度。

讀數(shù)時首先以游標零刻度線為準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行讀數(shù)）。如有零誤差，則一律用上述結果減去零誤差（零誤差為負，相當于加上相同大小的零誤差），讀數(shù)結果為：

L=整數(shù)部分+小數(shù)部分－零誤差

判斷游標上哪條刻度線與尺身刻度線對準，可用下述方法：選定相鄰的三條線，如左側的線在尺身對應線之右，右側的線在尺身對應線之左，中間那條線便可以認為是對準了

L= 對準前刻度+游標上第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，只要從最后結果減去零誤差即可。

下面以圖13-3所示0.02游標卡尺的某一狀態(tài)為例進行說明。

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）

主尺和游標的最小刻度之差為

Δx=y－x=y/n

y/n叫游標卡尺的精度,它決定讀數(shù)結果的位數(shù)。由公式可以看出,提高游標卡尺的測量精度在于增加游標上的刻度數(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其對應的精度為0.1,0.05毫米、0.02毫米。精度為0.02毫米的機械式游標卡尺由于受到本身結構精度和人的眼睛對兩條刻線對準程度分辨力的限制,其精度不能再提高。

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

游標卡尺（以下簡稱卡尺）是工業(yè)生產中最通用的量具之一,卡尺的結構簡單,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如下：

外觀的修理：

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

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,再用較好的細油石去掉毛刺,然后用零號細砂紙或用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行打磨,防止產生斷線現(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,以及主尺嚴重彎曲等明顯損壞。量爪扭曲和游框嚴重變形時,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：尺框沿尺身移動應手感平穩(wěn),不應有阻滯或松動現(xiàn)像。

尺框產生不靈活和晃動的修理：

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

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

游框、游標與主尺間隙的修理：

一、在游框內底面的兩側,用錫焊焊上兩條適當厚度的薄銅片或鋼片。

二、對于死游標的卡尺,可用外徑合適的金屬棒放在游標斜面上,用虎鉗擠壓.

三、對于活游標卡尺,可用小銼將游標底面修的向內側傾斜一些；也可將游框上與游標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,則應配制適應長度的螺母。

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,應及時更換新的彈簧片,并使彈簧片適應尺身的大小,不能使游框過緊或過松。

卡尺零位的調整：

（一）調整壓活游標方法。

（二）經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,對好零位。

3、刀口形內量爪上下兩平面摩擦的修理

首先查清哪個量爪變形,然后進行調整,可用銅錘或木錘敲擊調直方向,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,手和研磨器應放平,用力均勻,不可偏斜。

測量面研磨余量較大時,應先用油石粗磨.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：

應根據(jù)產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

1、游標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,以免刃具劃傷游標卡尺的表面,不使用時應置于干燥中性的地方,遠離酸堿性物質,防止銹蝕。

2、測量前應把卡尺揩干凈,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,應無明顯的間隙,同時游標和主尺的零位刻線要相互對準。這個過程稱為校對游標卡尺的零位。

3、移動尺框時,活動要自如,不應有過松或過緊,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、當測量零件的外尺寸時：卡尺兩測量面的聯(lián)線應垂直于被測量表面,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,將使測量結果a比實際尺寸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,再轉動調節(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節(jié)到接近甚至小于所測尺寸,把卡尺強制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形,或使測量面過早磨損,使卡尺失去應有的精度。

5、用游標卡尺測量零件時,不允許過分地施加壓力,所用壓力應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生彈性變形,使測量得的尺寸不準確(外尺寸小于實際尺寸,內尺寸大于實際尺寸)。

6、在游標卡尺上讀數(shù)時,應把卡尺水平的拿著,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果,可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進行測量。對于較長零件,則應當在全長的各個部位進行測量,務使獲得一個比較正確的測量結果。