机械加工常用测量器具全解析与正确使用指南

机械加工常用测量器具全解析与正确使用指南

在机械加工领域，精确的测量是确保产品质量和加工精度的关键环节。而各类测量器具则是实现精准测量的重要工具。了解这些测量器具的特点、适用范围以及正确的使用方法，对于机械加工从业者来说至关重要。

一、测量器具选用与维护基本原则

在进行机械加工测量时，依据 “测量器具的选择原则” 来挑选合适的测量器具是首要任务。所选测量器具的计量工作必须严格遵循保养、检修、鉴定计划，以此保证所用量检具具备良好的精度、灵敏度与准确度。在使用测量器具时，应参照使用说明书或相关参考资料，操作过程要轻拿轻放，始终保持器具的清洁，做好防锈、防振措施，并进行合理的存放保管，以延长其使用寿命并确保测量结果的可靠性。

二、各类测量器具详述

（一）平板

1、材质与用途分类

钢制平板通常应用于冷作放样或样板修整工作。其材质特性使其在承受一定的机械力和保持形状稳定性方面具有较好表现，能够满足冷作加工过程中对形状和尺寸初步规划的需求。

铸铁平板除了可用于钢制平板的常规用途外，经过特殊的压砂处理后，还能够作为研磨工具使用。铸铁材质的良好吸振性和耐磨性，为其在研磨作业中提供了优势，能够使被研磨工件表面获得较高的平整度和光洁度。

大理石平板具有独特的优点，它无需涂抹防锈油脂，这在一定程度上减少了维护成本和工作量。并且其受温度影响相对较小，在温度变化较为频繁的工作环境中，能够保持较好的尺寸稳定性。然而，需要注意的是，当环境湿度较高时，大理石平板容易发生变形，因此在使用和存放时要严格控制湿度环境。

2、精度等级与应用场景

0、1、2 级平板一般作为检验用途。这些高精度等级的平板能够为精密零件的检测提供可靠的基准平面，确保测量结果的准确性和可靠性。在航空航天、精密机械制造等对精度要求极高的行业中，此类平板发挥着不可或缺的作用。

3 级平板则主要用于划线操作。在机械加工的前期准备阶段，划线是确定工件加工位置和轮廓的重要步骤。3 级平板虽然精度相对较低，但足以满足划线作业对平面度的基本要求，能够为后续的加工工序提供准确的参照。

3、平板使用注意要点

平板在安放时必须确保平稳。一般采用三个支承点来调整水平面，这是基于三点确定一个平面的几何原理，能够有效保证平板的水平度。对于大平板而言，由于其自身重量较大，可能需要增加支承点，但这些额外增加的支承点必须垫平垫稳，且绝不能破坏已经调整好的水平状态，同时要保证平板受力均匀，这样可以最大程度地减少因自重而导致的变形现象，从而维持平板的精度和使用寿命。

在使用过程中，要避免平板因局部使用过于频繁而出现磨损过多的情况。例如，在进行零件检测或划线时，应尽量均匀地分布操作位置，防止某一区域过度磨损而影响平板的整体平面度。此外，还要注意避免热源的影响，因为高温可能会使平板材料发生热胀冷缩，导致尺寸变化和精度下降。同时，要防止酸碱等腐蚀性物质对平板的侵蚀，酸碱物质可能会与平板材料发生化学反应，损坏平板表面和内部结构。

平板不宜承受冲击、重压或长时间堆放物品。冲击和重压可能会直接导致平板变形、损坏，而长时间堆放物品会使平板局部长期受力，同样容易引发变形问题，进而影响其测量和划线的准确性。

（二）样板直尺和平尺

1、样板直尺使用要点

样板直尺在使用过程中务必避免碰撞，因为其棱边的完整性对于测量精度至关重要。一旦棱边发生磕碰损伤，将会直接影响到测量结果的准确性。在握持样板直尺时，应手持绝热板部分，这样可以有效避免人体温度对直尺精度产生影响，同时也能防止因手部出汗等原因导致直尺生锈腐蚀，从而保证直尺的良好工作状态和测量精度。

在进行测量之前，必须仔细检查尺的测量面，确保其没有划痕、碰伤、锈蚀等缺陷，并且表面应清洁光亮。任何微小的瑕疵或污染物都可能在测量过程中引入误差，影响测量结果的可靠性。

2、平尺使用要点

平尺的工作面应保持良好的状态，不应有锈蚀、斑痕、鳞片、凹坑、裂缝以及其他缺陷。这些缺陷会破坏平尺工作面的平整度和直线度，导致测量误差。同时，平尺应无磁性，因为磁性可能会吸附铁屑等杂质，进而影响测量精度和平尺的正常使用。

在实际应用中，应根据不同的测量要求选用不同精度的平尺。例如，对于高精度的零件检测，需要使用精度等级较高的平尺；而对于一些一般性的测量任务，则可以选择精度相对较低的平尺，这样既能满足测量需求，又能提高测量效率和降低成本。

（三）直角尺

1、精度等级与适用范围

00 级和 0 级直角尺通常用于检验精密量具。在量具制造和校准过程中，这些高精度的直角尺能够为其他量具提供精确的直角基准，确保量具的角度准确性。例如，在千分尺、卡尺等精密量具的生产过程中，需要使用 00 级或 0 级直角尺对其测量面的垂直度进行严格检测。

1 级直角尺主要用于检验精密工件。在精密机械加工领域，如航空发动机零部件、精密模具制造等，1 级直角尺能够对工件的直角精度进行精确检测，保证工件在装配和使用过程中的性能和精度要求。

2 级直角尺则适用于检验一般工件。在普通机械加工行业，对于一些对角度精度要求不是特别高的工件，2 级直角尺可以满足基本的检测需求，用于快速判断工件的直角情况，提高生产效率。

2、直角尺使用步骤与要点

使用前，首先要检查直角尺的各工作面和边缘是否有碰伤情况。直角尺的长边的左、右面和短边的上、下面都是工作面（即内外直角），这些工作面的完整性直接影响测量结果。在检查完工作面后，需要将直尺工作面和被检工作面擦拭干净，去除表面的灰尘、油污等杂质，以防止这些杂质在测量过程中影响光隙的观察和测量精度。

使用时，将直角尺靠放在被测工件的工作面上，采用光隙法鉴别工件的角度是否正确。在操作过程中，要注意轻拿、轻靠、轻放直角尺，防止因用力不当导致直角尺弯曲变形。光隙法是利用光线通过直角尺与工件之间的微小间隙形成的明暗条纹来判断角度偏差，因此需要在光线充足且均匀的环境下进行操作，并且操作人员要有一定的经验和观察力，能够准确判断光隙的大小和均匀性。

为了获得更精确的测量结果，可以将直角尺翻转 180 度再进行一次测量，然后取两次读数的算术平均值作为最终测量结果。这样做的目的是消除直角尺本身可能存在的偏差，因为直角尺在制造和使用过程中可能会出现一定程度的不对称或磨损，通过两次测量并取平均值可以在一定程度上减小这种误差的影响，提高测量的准确性。

（四）万能角度尺

1、使用前准备工作

在使用万能角度尺之前，要先将其擦拭干净，去除表面的灰尘、油污等杂质，确保测量面的清洁。然后检查各部件的相互作用，查看其是否移动平稳可靠，例如主尺座与游标之间的滑动是否顺畅，止动装置是否能够有效固定读数等。同时，还要检查止动后的读数是否稳定不变，防止在测量过程中因部件松动或故障导致读数错误。最后，要对万能角度尺进行零位校准，使角度尺的初始状态准确无误，为后续的测量工作奠定基础。

2、测量操作步骤

测量时，首先放松制动器上的螺帽，移动主尺座进行粗调整，使角度尺的大致角度接近被测工件的角度。然后，转动游标背面的手把进行精细调整，在调整过程中要密切观察角度尺的两测量面与被测工件的工作面之间的接触情况，直到两测量面与被测工件的工作面密切接触为止。此时，拧紧制动器上的螺帽加以固定，防止在读数过程中角度发生变化，然后即可进行读数。读数时要注意读取主尺和游标上的刻度值，并按照相应的读数规则确定测量角度的数值。

3、使用后保养措施

测量完毕后，应用汽油将万能角度尺洗净，去除表面的油污和杂质，然后用干净纱布仔细擦干，确保其表面干燥无水渍。最后，在万能角度尺的表面涂以防锈油，防止其生锈腐蚀，然后将其装入专用的匣内，妥善存放保管，避免其受到碰撞、挤压等损坏。

（五）游标卡尺

1、使用前检查事项

使用前，要先把游标卡尺量爪和被测工件表面的灰尘、油污等擦拭干净。因为灰尘和油污可能会附着在量爪面上，不仅会碰伤量爪表面，影响其精度和使用寿命，还会在测量过程中导致测量误差。同时，要检查游标卡尺各部位的相互作用，例如尺框和微动装置移动是否灵活，紧固螺钉是否能够正常起作用等。如果尺框移动不灵活，可能会导致测量不准确；如果紧固螺钉失效，在测量过程中可能会出现尺框松动，使测量结果发生偏差。

还要检查游标卡尺的零位。使游标卡尺两量爪紧密贴合，用眼睛观察应无明显的光隙，同时观察游标零刻线与尺身零刻线是否对准，游标的尾刻线与尺身的相应刻线是否对准。为了确保零位的准确性，最好把游标卡尺量爪闭合三次，观察各次读数是否一致。如果三次读数虽然不是零，但读数三次完全一样，可把这数值记下来，在测量时，加以修正。这种情况可能是由于游标卡尺在制造或使用过程中出现了一定的偏差，但只要偏差稳定，就可以通过修正的方式来保证测量结果的准确性。

2、使用过程操作要点

使用时，要掌握好量爪面与工件表面接触时的压力，既不能太大，也不能太小。压力过大可能会使量爪变形或损坏工件表面；压力过小则可能导致量爪与工件接触不良，测量不准确。刚好使测量面与工件接触，同时量爪还能沿着工件表面自由滑动，这样才能获得准确的测量结果。对于有微动装置的游标卡尺，应使用微动装置进行微调，以提高测量的精度和准确性。

在游标卡尺读数时，应把游标卡尺水平地拿着朝亮光方向，使视线尽可能地和尺上所读的刻度线垂直，以免由于视线的歪斜而引起读数误差。这是因为游标卡尺的刻度较细，如果视线不垂直，会导致读取的刻度值不准确。最好在工件的同一位置多次测量，取它的平均值作为测量结果。多次测量可以减小测量过程中的随机误差，提高测量结果的可靠性。

测量外尺寸时，读数后，切不可从被测工件上猛力抽下游标卡尺，应将量爪张开后拿出，这样可以防止量爪刮伤工件表面。测内尺寸读数后，要使量爪沿着孔的中心线方向滑动，防止歪斜，否则将使量爪磨损、扭伤、变形或使尺框走动，影响测量精度。因为如果量爪歪斜，会导致测量的不是孔的真实直径，而是一个错误的尺寸，并且还可能损坏游标卡尺本身。

3、使用禁忌与注意事项

不能用游标卡尺测量运动着的工件。因为在工件运动过程中，其位置和状态不稳定，容易使游标卡尺受到严重磨损，同时也容易发生安全事故，例如量爪可能会被卷入工件运动部件中，导致卡尺损坏甚至人员受伤。

不准以游标卡尺代替卡钳在工件上来回拖拉。游标卡尺的量爪较为精密，来回拖拉会加速量爪的磨损，降低其测量精度。使用游标卡尺时不可用力同工作撞击，以防损坏游标卡尺的结构和部件，影响其正常使用和测量精度。

游标卡尺不要放在强磁场附近，（如磨床的磁性工作台上）以免使游标卡尺感受磁化。一旦游标卡尺被磁化，可能会吸附铁屑等杂质，这些杂质会附着在量爪或尺身上，影响测量的准确性和卡尺的正常使用。

（六）高度游标卡尺

1、使用前检查内容

使用前，应检查底座工作面是否有毛刺或擦伤，因为这些瑕疵可能会影响底座与平板或工件表面的贴合度，进而影响测量精度。同时，要检查底座的工作面和检验用的平板是否清洁，量爪是否完好，是否紧固等。如果底座工作面不清洁，可能会导致测量时出现偏差；如果量爪有损坏或松动，会直接影响测量结果的准确性和可靠性。

2、搬运与测量操作要点

搬动高度尺时，应握持底座，不允许抓住尺身。这是因为抓住尺身搬运容易使高度尺跌落，导致尺身变形或其他部件损坏。而握持底座可以更好地控制高度尺的重心，保证搬运过程的安全。

测量高度尺寸时，先将高度尺的底座贴合在平板上，移动尺框的量爪，使其端部与平板接触，检查高度尺的零位是否正确。这一步骤是确保测量基准的准确性，如果零位不准确，后续的测量结果都会出现偏差。然后，将尺框的量爪提高到略大于被测工件的尺寸，拧紧微动装置的紧固螺钉，旋动微动螺母，使量爪端部与被测工作表面接触，紧固尺框上的紧固螺钉，即可读得被测高度。在操作过程中，要注意各部件的紧固和微调，以保证测量的准确性。

3、划线操作要点

划线时，装上划线量爪，按所需划线的高度尺寸调节尺框，先固紧微动装置的紧固螺钉，然后旋动微动螺母使高度尺寸准确地对准所需划线的尺寸，再将尺框紧固后即可进行划线。划线时底座应贴合平台，平稳移动。这样可以确保划线的精度和直线度，使划线能够准确地反映出工件的加工位置和轮廓要求。

（七）深度千分尺

1、测量前校正要点

对于用螺旋拧紧的可换测量杆，由于拧紧程度不同，直接影响示值。因此，在使用前或更换测杆后，必须进行校正。校正的目的是确保测量杆的安装位置和预紧力处于合适的状态，使深度千分尺能够准确地测量出工件的深度尺寸。如果测量杆拧紧过松，可能会在测量过程中出现松动，导致测量结果不稳定；如果拧紧过紧，可能会使测量杆变形或产生额外的应力，同样会影响测量精度。

2、测量前准备工作

测量前，应清洁底板的测量面和工件的被测量面，并去除毛刺。被测量工件要具有一定的表面粗糙度，因为如果工件表面过于粗糙，可能会影响深度千分尺底板与工件表面的贴合度，导致测量误差。清洁和去除毛刺可以保证测量面之间的良好接触，提高测量的准确性。

3、测量操作要点

测量时，应使底板与被测工件表面保持紧密接触。测量杆中心轴线与被测工件的测量面保持垂直。这是深度千分尺准确测量的关键条件，如果底板与工件表面接触不紧密，或者测量杆不垂直，都会导致测量的深度值不准确。在测量过程中，可以通过观察和调整深度千分尺的位置来确保这两个条件的满足。

测量杆的端部易磨损，应经常校对零位是否正确。零位的校对可应用圆筒式校对量具或采用二块尺寸相同的量块组合体进行。由于测量杆端部在频繁的测量过程中会逐渐磨损，导致其初始位置发生变化，从而影响测量结果的准确性。通过定期校对零位，可以及时发现和修正这种误差，保证深度千分尺的测量精度。

（八）外径千分尺

1、测量前零位校对方法

在测量前，必须校对其零位，也即通常所称的对零位。对于测量范围 0 - 25 毫米的千分尺，校对零位时应使两测量面接触；对于测量范围大于 25 毫米时，应在两测量面间安放尺寸为其测量下限的对量棒后进行测量。调整零位时，必须使微分筒上的棱边与固定套管上的 “0” 线垂合，同时要使微分筒上零线对准固定套管上的纵刻线。零位校对是确保外径千分尺测量准确性的基础，如果零位不准确，后续的测量结果都会出现偏差，因此在每次使用前都要认真进行零位校对操作。

2、使用过程操作要点

使用时应该用手握住隔热装置，否则会增加测量误差。一般情况下，应注意外径千分尺和被测工作具有相同的温度。因为人体温度与被测工件温度不同，如果直接用手握住千分尺的金属部分，会使千分尺受热膨胀，导致测量结果偏小。而握住隔热装置可以减少这种热传递，使测量更加准确。

千分尺两测量面将与工件接触时，要使用测力装置，不要直接转动微分筒。测力装置可以使测量面与工件接触时的压力保持恒定，避免因压力过大或过小导致测量误差。直接转动微分筒可能会使测量力不均匀，影响测量结果的准确性。

千分尺测量轴的中心线要与工作被测长度方向相一致，不要歪斜。如果测量轴歪斜，会使测量的长度值大于或小于工件的实际长度，从而产生测量误差。在测量时，应仔细调整千分尺的位置，确保测量轴与工件被测长度方向完全重合，以获取精准的测量数据。

千分尺测量面与被测工作相接触时，要考虑工作表面几何形状。对于不同形状的工件表面，如圆柱面、平面、曲面等，测量时的接触方式和测量点的选取都可能会影响测量结果。例如，测量圆柱面时，应使测量面与圆柱的母线垂直，并在不同位置进行多次测量取平均值，以减小圆柱度误差对测量结果的影响。

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。因为在工件动态情况下，其表面的不稳定性和运动产生的冲击力会对千分尺造成严重损害，同时也无法保证测量的准确性。

按被测尺寸调节外径千分尺时，要慢慢地转动微分筒或测力装置，不要握住微分筒挥动或摇转尺架，以致使精密测微螺杆变形。快速的挥动或摇转可能会使测微螺杆受到不均匀的力，导致其弯曲或损坏，影响千分尺的精度和使用寿命。

（九）杠杆千分尺

1、测量前零位校对步骤

测量前应首先校对微分筒零位和杠杆指示表的零位。0 - 25 毫米杠杆千分尺可使用两测量面接触直接进行校对，25 毫米以上的杠杆千分尺用 0 级调整棒或用 4 等量块来校对零位。准确的零位校对是保证杠杆千分尺测量精度的前提，无论是微分筒还是杠杆指示表的零位偏差都可能导致测量结果出现较大误差。

2、直接测量操作方法

杠杆千分尺直接测量是将工件正确置于杠杆千分尺测砧与测微螺杆之间，调节微分筒使表盘上指针有适当示值，并应拨动拨叉几次，示值必须稳定，此时，由千分尺微分筒的读数加上表盘上的读数即为工件实际尺寸。在操作过程中，要注意调节微分筒时的力度和幅度，使指针能够稳定地指示在合适的位置，避免因指针晃动导致读数不准确。

3、比较测量操作要点

杠杆千分尺比较测量可用量块作标准调整杠杆千分尺，使测微杠杆指针位于零位，紧固微分筒后，在指示表上读数，可避免微分筒示值误差的影响，提高测量精度。这种比较测量方法在对批量工件进行高精度测量时非常有效，通过与量块的对比，可以消除千分尺自身的一些系统误差，使测量结果更加可靠。

4、成批测量操作流程

成批测量应按被测工件的公称尺寸，调整杠杆千分尺示值（可用量块进行），然后，根据公差要求，转动公差带指杆调整节螺钉，调节公差带。测量时，只需观察指针是否在公差带范围内即可确定工件是否合格。这种成批测量的方式可以大大提高测量效率，同时通过设置公差带，可以快速筛选出合格与不合格的工件，便于生产过程中的质量控制。

测量曲面间或刃面间的距离，应摆动杠杆千分尺或被测工件，在指针的折返处读数。由于曲面和刃面的特殊性，其距离测量需要采用特殊的方法，通过摆动千分尺或工件，找到指针折返的位置，此时的读数即为曲面间或刃面间的准确距离，这需要操作人员具备一定的经验和技巧，以确保测量的准确性。

（十）内测千分尺

1、零位校对要求

校对零位时，应用经鉴定合格的标准环规或量块和量块附件组合体，不宜选用外径千分尺，否则不能保证其精度。因为内测千分尺与外径千分尺的结构和测量原理存在差异，使用外径千分尺校对内测千分尺的零位无法准确反映内测千分尺的真实零位状态，可能会引入较大的误差。

2、测量操作规范

内测千分尺测量内尺寸时，仅能按量爪测量面长度进行测量。在测量过程中，要确保量爪能够准确地接触到工件的内表面，并且测量位置要符合测量要求，避免因测量位置不当导致测量结果不准确。

测量时，测量位置必须安放正确。测量孔时，用测力装置转动微分筒，使量爪在径向的最大位置和在轴向的最小距离处与工件相接触。这样可以保证测量的是孔的真实直径尺寸，防止因量爪位置偏差而产生测量误差。

不得把两量爪当作固定卡规使用，以免量爪的量面加快磨损。内测千分尺的量爪较为精密，若当作固定卡规使用，频繁的摩擦和碰撞会使量爪表面受损，降低其测量精度和使用寿命。

综上所述，机械加工常用测量器具种类繁多，每种器具都有其独特的结构、功能、适用范围以及使用注意事项。机械加工从业者只有深入了解并熟练掌握这些测量器具的相关知识，才能在实际工作中准确地选择合适的测量器具，正确地进行测量操作，从而有效地保证机械加工产品的质量和精度，提高生产效率，降低生产成本，推动机械加工行业的高质量发展。在日常使用过程中，还应注重对测量器具的定期保养、维护和校准，及时发现和处理器具可能出现的问题，确保其始终处于良好的工作状态，为机械加工测量工作提供可靠的技术支持。