外径千分尺检测轴径

一、实验目的

①掌握外径千分尺的结构及工作原理。

②能够熟练正确的使用外径千分尺。

③掌握外径千分尺测量轴径的方法及步骤。

二、实验设备

外径千分尺是一种重要的精密测量器具，它具有体积小、坚固耐用、测量准确度较高、使用方便、容易调整以及测力恒定的特点，主要用来测量工件外尺寸，如长度、厚度、外径以及凸肩板厚或壁厚等。 按精度的不同，分为0级、1级和2级。 测量范围一般有0～25mm，25～50 mm，50～75mm，…，275～300mm。 外径千分尺的结构如图9．1所示，它是由尺架、测微头、测力装置和锁紧装置等组成。

图9．1 外径千分尺的结构图

1—尺架；2—固定测砧；3—测微螺杆；4—螺纹轴套；5—固定刻度套筒；6—微分筒；7—调节螺母；8—接头；9—垫片；10—测力装置；11—锁紧螺钉；12—绝热板

尺架1是千分尺主体，一端压入固定测砧2，另一端压入螺纹轴套4。 固定测砧和测微螺杆3的测量面上都镶有硬质合金，以提高测量面的使用寿命。 尺架的两侧面覆盖着绝热板12，使用千分尺时，手拿在绝热板上，防止人体的热量影响千分尺的测量精度。 测微螺杆中部为外螺纹与螺纹轴套的内螺纹配合组成的精密螺旋副。 螺纹轴套内螺纹做成3瓣。 在3瓣的外圆锥纹上与调节螺母7配合，对调节螺母进行调节，可调整螺旋副配合间隙。 测微螺杆的前段是光滑圆柱与螺纹轴套的孔配合，作为测微螺杆移动的导向，其端部焊接硬质合金片，并与固定砧座端部焊接的硬质合金片组成两平行的测量面。 测微螺杆另一端的圆锥与锥度接头8配合，通过测力装置的螺纹紧固，压迫垫片9，使开槽的锥度接头下压，并涨开，从而使测微螺杆与微分筒6和测力装置10连接在一起。

三、实验原理

用千分尺测量零件的尺寸，就是将被测零件置于千分尺的两个测量面之间，所以两测砧面之间的距离，就是零件的测量尺寸。 当测微螺杆在螺纹轴套中旋转时，由于螺旋线的作用，测量螺杆就有轴向移动，使两测砧面之间的距离发生变化，如测微螺杆按顺时针方向旋转一周，两测砧面之间的距离就缩小一个螺距。 同理，若按逆时针方向旋转一周，则两砧面的距离就增大一个螺距。 常用千分尺测微螺杆的螺距为0．5mm。 因此，当测微螺杆顺时针旋转一周时，两测砧面之间的距离就缩小0．5mm。 当测微螺杆顺时针旋转不到一周时，缩小的距离就小于一个螺距，它的具体数值，可从与测微螺杆结成一体的微分筒的圆周刻度上读出。 微分筒的圆周上刻有50个等分线，当微分筒转一周时，测微螺杆就推进或后退0．5mm，微分筒转过它本身圆周刻度的一小格时，两测砧面之间转动的距离为0．01mm。

在千分尺的固定套筒上刻有轴向中线，作为微分筒读数的基准线。 另外，为了计算测微螺杆旋转的整数转，在固定套筒中线的两侧，刻有两排刻线，刻线间距均为1mm，上下两排相互错开0．5mm。 外径千分尺的读数方法如下：

①先读整数：微分筒的棱边作为整数毫米的读数指示线，在固定套管上露出来的刻度线数值，就是被测尺寸的毫米整数和半毫米数。

②再读小数：读出微分筒上的尺寸，要看清微分筒圆周上哪一格与固定套筒的中线基准对齐，将格数乘0．01mm即得微分筒上的尺寸。

③将上面两个数相加，即为千分尺上测的尺寸。

如图9．2（a）所示，在固定套筒上读出的尺寸为8mm，微分筒上读出的尺寸为27（格）× 0．01mm ＝0．270mm，上面两数相加即得被测零件的尺寸为8．270mm，如图9．2（b）所示，在固定套筒上读出的尺寸为8．5mm，在微分筒上读出的尺寸为27（格）×0．01mm ＝0．270mm，上两数相加即得被测零件的尺寸为8．770mm。

图9．2 外径千分尺的读数

四、实验步骤

①根据被测轴径的大小正确选择外径千分尺。

②测量前，应将零件的被测量表面擦干净，以免有脏物存在时影响测量精度。 同时两测头应光洁平整，微分筒应转动灵活并没有旷动和窜动的感觉，锁住活动测砧后拧动测力装置时应能发出均匀的“喀、喀”声响。

③对外径千分尺进行零位校准。 对量程为0～25mm的外径千分尺，转动测微螺杆使动、定测头微接触后（若测量范围大于0～25mm时，应在两测砧面间放上校对样棒），拧动测力装置至发出“喀、喀”的声响时，检查微分筒的端面是否正好使固定套筒上的“0”刻线露出来，同时微分筒圆周上的“0”刻线是否对准固定套筒的中线，如果两者位置都是正确的，就认为千分尺的零位是对的，否则就要进行零位校准。

进行零位校准时，锁紧测微螺杆，用千分尺的专用扳手，插入固定套管的小孔内，扳转固定套管，使固定套管纵刻线与微分筒上零线对准；若偏离零线较大时，需用小的螺钉旋具将固定套管上的紧固螺钉松脱，并使用测微螺杆与微分筒松动，转动微分筒，则能进行初步调整（即粗调），然后再按上述步骤进行微调即可。

④千分尺测量采用双手操作，左手捏住尺架上的绝热垫，右手先转动微分筒，后拧紧测力装置，如图9．3（a）所示。 对小工件测量，可用支架固定住千分尺，左手拿工件，右手拧测力装置，如图9．3（b）所示。 测量时还必须正确选择测砧与被测面的接触位置。 进尺时，先调整可动测砧与固定测砧之间的距离，使其稍大于被测尺寸。 放入测量位置后，拧动测力装置并同时微微前后左右摆动测杆或工件，使测杆与被测尺寸线重合，当测力装置发出“喀、喀”声响时，表明测量力合适，即可读数。

图9．3 外径千分尺的使用方法

⑤在靠近轴的两端和轴的中间部位共取3个截面，并在互相垂直的两个方向上共测量6次。

⑥将测量结果填入实验报告用表中，并按是否超出工件设计公差带所限定的最大与最小极限尺寸，判断其合格性。

五、注意事项

①使用外径千分尺时，一般用手握住隔热装置。 如果手直接握住尺架，就会使千分尺和工件温度不一致而增加测量误差。 在一般情况下，应注意外径千分尺和被测工件具有相同的温度。

②测量前，应先把测量面和被测工件表面擦干净，同时检查各部分相互作用是否灵活、平稳。 检查千分尺的测杆是否有磨损，测杆紧密贴合时，应无明显的间隙。

③千分尺两测量面将与工件接触时，要使用测力装置，不要转动微分筒。 千分尺测量轴的中心线要与工件被测长度方向相一致，不要歪斜。

④在测量被加工的工件时，工件要在静态下测量，不要在工件转动或加工时测量，否则易使测量面磨损，测杆扭弯，甚至折断。

⑤按被测尺寸调整外径千分尺时，要缓慢平稳地旋转微分筒或测力装置，不要握住微分筒挥动或摇转尺架，以避免测微螺杆变形。

⑥测量时，应使测砧测量面与被测表面接触，然后摆动测微头端找到正确位置后，使测微螺杆测量面与被测表面接触，在千分尺上读取被测值。 当千分尺离开被测表面读数时，应先用锁紧装置将测微螺杆锁紧再进行读数。

⑦千分尺用毕后，应用纱布擦干净，在测砧与螺杆之间留出一点空隙，放入盒中。 如长期不用可抹上黄油或机油，放置在干燥的地方。 注意不要让它接触腐蚀性的气体。

六、思考题

①外径千分尺的工作原理是什么？

②外径千分尺检测轴径的方法是什么？

③外径千分尺在使用时要注意哪些问题？

④外径千分尺检测轴径的合格性如何判断？