第二节 外径千分尺
一、主要用途
外径千分尺常简称为千分尺，它是比游标卡尺更精密的长度测量工具，主要用于测量零件的外尺寸，如长度、高度、直径等，可以准确读出0.01mm的数值，在机车检修中，主要用于测量各种轴外径。从读数方式上来看，常用的外径千分尺有普通式、带表式和电子数显式三种类型。
二、基本结构
1.外径千分尺，主要由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、微分筒、测力装置、锁紧装置等组成。固定套管上有一条水平线，这条线上、下各有一列间距为1mm的刻度线，上面的刻度线恰好在下面两相邻刻度线中间。微分筒上的刻度线是将圆周分为50等分的水平线，它是旋转运动的。普通式、带表式和电子数显式外径千分尺基本结构分别如图1-26～图1-28所示。
图1-26 普通外径千分尺
1—尺架（附隔热装置）；2—测砧；3—固定套管；4—轴套；5—衬套；6—微分筒；
7—测微螺杆；8—罩壳；9—弹簧；10—棘爪销；11—棘轮盘；12—螺钉；13—锁紧装置
图1-27 带表式外径千分尺
图1-28 电子数显式外径千分尺（Ⅱ型）
1—尺架；2—测砧；3—丝杆；4—锁紧装置；5—数据输出按钮；6—测力装置；7—快速驱动装置；
8—扳子；9—护板；10—按键；11—液晶显示屏；12—数据输出口；13—电池盖
2.公法线千分尺，主要用于测量外啮合圆柱齿轮的两个不同齿面公法线长度，也可以在检验切齿机床精度时，按被切齿轮的公法线检查其原始外形尺寸。公法线千分尺与外径千分尺的结构基本相同，不同之处仅在于测砧2与活动测砧3为圆盘形。有的制成半圆盘形或仅制成圆盘的一部分，如图1-29所示中的10。圆盘的直径通常为25mm或30mm。测量下限为25mm及其以上的公法线千分尺应带有校对用的量杆，如图1-26中的9。图1-29、图1-30分别是普通和带数显的公法线千分尺示意图。
图1-29 普通公法线千分尺
1—尺架；2—测砧；3—活动测砧；4—测杆；5—锁紧装置；6—固定套管；7—微分筒；
8—测力装置；9—校对用量杆；10—半圆盘测砧；11—隔热板
图1-30 带数显的公法线千分尺
1—拨叉；2—刻度盘；3—公差带指针；4—指针；5—尺架；6—数码机构；7—测微螺母；
8—锁紧装置；9—测微量杆；10—盖板；11—保护帽；12—测砧
3.壁厚千分尺如图1-31所示。主要用于测量精密管形零件的壁厚。壁厚千分尺的测量面镶有硬质合金，以提高使用寿命。
图1-31 壁厚千分尺
4.螺纹千分尺如图1-32所示。主要用于测量普通螺纹的中径。螺纹千分尺的结构与外径千分尺相似，所不同的是它有两个特殊的可调换的量头1和2，其角度与螺纹牙形角相同。
图1-32 螺纹千分尺
1、2—量头；3—校正规
三、测量原理
根据螺旋运动原理，当微分筒（又称可动刻度筒）旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距（0.5mm）。这样，当微分筒旋转一个分度后，它转过了1/50周，这时螺杆沿轴线移动了1/50×0.5mm=0.01mm，因此，使用千分尺可以准确读出0.01mm的数值。
刻度原理：①固定套筒最小刻度间隔：1格=0.5mm
②微分套筒最小刻度间隔：1格=0.01mm
微分套筒旋转一周，测杆轴向位移为0.5mm，即：固定套筒刻度1格，如图1-33所示。
图1-33 外径千分尺刻度原理
四、使用方法
1.零位校准
（1）零位是否校准。
步骤一：松开锁紧装置，清除油污；
步骤二：确认测砧与测微螺杆间接触面清洗干净。
（2）微分筒端面是否与固定套筒的零刻度线重合。
重合标志：微分筒端面与固定刻度零线重合，同时可动刻度零线与固定刻度水平横线重合。
不重合时的处理方法：先旋转旋钮，至螺杆快接近测砧时，旋转测力装置，当螺杆刚与测砧接触时会听到“咔、咔、咔”的声音，停止转动确认是否完全重合，若两零线仍不重合，应送计量室进行检定维修（可将固定套管上的小螺栓松动，用专用扳手调节套管的位置，使两零线对齐，再把小螺栓拧紧。不同厂家生产的千分尺的调零方法有所差异，这里仅是其中一种调零方法）。
注意：检查千分尺零位是否校准时，要使螺杆和测砧接触，偶尔会发生向后旋转测力装置两者不分离的情形。这时可用左手手心用力顶住尺架上测砧的左侧，右手手心顶住测力装置，再用手指沿逆时针方向旋转旋钮，可以使螺杆和测砧分开。
2.读数方法
（1）先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值。
（2）再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小度的十分之一，即0.001mm。
（3）如微分筒的端面与固定刻度的下刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值。
（4）如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上0.5mm，再加上可动刻度的值。
外径千分尺读数示例，如图1-34所示。
3.外径千分尺零误差的判定
校准好的千分尺，当测微螺杆与测砧接触后，可动刻度线上的零线与固定刻度上的水平横线应该是对齐的，如图1-35（a）所示。如果没有对齐，测量时就会产生系统误差——零误差。如无法消除零误差，则应考虑它们对读数的影响。
（1）可动刻度的零线在水平横线上方，且第x条刻度线与横线对齐，即说明测量时的读数要比真实值小x/100mm，这种零误差叫做负零误差，如图1-35（b）所示。
（2）可动刻度的零线在水平横线下方，且第y条刻度与横线对齐，则说明测量时的读数要比真实值大y/100mm，这种误差叫正零误差，如图1-35（c）所示。
图1-34 外径千分尺读数示例
图1-35 零位误差判定示例
对于存在零误差的千分尺，测量结果应等于读数减去零误差，即物体直径=固定刻度读数+可动刻度读数-零误差。
4.使用方法
（1）将被测工件擦拭干净。
（2）调整测量间距，将被测量工件放入测砧和测微螺杆之间并紧贴。
（3）调微分筒，使工作面快接触到被测件后，顺时针方向继续旋转测力装置直到使两测量面轻轻地接触。
（4）调测力装置，直到听到三声“咔、咔、咔”时停止。
（5）旋紧锁紧装置（防止移动千分尺时螺杆转动），即可读数。
（6）逆时针方向旋转测力装置，拿出外径千分尺。
（7）旋转测力装置，将外径千分尺归零位。
（8）将外径千分尺轻轻放入包装盒内，并合上盖子。
外径千分尺使用示例如图1-36所示。
图1-36 外径千分尺使用示例
5.公法线千分尺使用
（1）选择千分尺的规格。根据被测齿轮的顶圆直径选择公法线千分尺的规格。
（2）公法线千分尺使用前应校对零位，方法与外径千分尺相同，测量范围大于25mm的，则应用校对量具校对其零位。
（3）公法线千分尺的测砧为圆盘状，测量面的平面度、平行度和表面粗糙度要求较高，使用时应特别注意。使用测力装置，则可避免由于测力过大或不均而使圆盘变形，增大测量误差。
（4）测量公法线长度时，若用量块为标准以比较法测量，则可提高测量精度。
（5）公法线长度W与模数m、压力角α和齿数Z有关，为减少压力角误差对测量结果的影响，测量时要求公法线千分尺的两个测量平面在分度圆上与齿面接触，以避开齿形修缘部分和过渡曲线，为此必须正确选用跨测齿数n。
（6）跨测齿数n必须选择适当。如果跨齿数太多，则公法线千分尺两测量平面与齿轮顶部接触；如果跨齿数太少，则公法线千分尺两测量平面与齿轮的根部接触。这两种情况的测量数据均不正确。一般宜选择n=Z/9，即跨测齿数为被测齿轮齿数的1/9。
（7）测量时不要使公法线千分尺测量面在其边缘0.5mm处与齿面接触，尽可能接触在里面一些。因为测量面0.5mm处允许有塌边，同时由于测力影响，如在边缘接触，测量面变形就较大，使测量误差加大。
（8）为了测量准确，可在沿齿圈大致成120°角的三个位置上测量三次，并取三次测量的平均值作为公法线长度的最终结果。测得的公法线实际长度与公称长度之差即为公法线长度误差。
五、维护保养与注意事项
1.轻拿轻放；严禁将千分尺随意乱扔在机器上、地上，以免影响千分尺性能。
2.将测砧、微分筒擦拭干净，避免切屑粉末、灰尘影响。
3.将测砧分开，拧紧固定螺栓，以免长时间接触而造成生锈。
4.不得放在潮湿、温度变化大的地方。
5.禁止用千分尺测量运转或高温物件。
6.严禁用千分尺当卡钳用或当锤子用敲击他物。
7.使用千分尺测量零件尺寸时，必须注意以下几点：
（1）调整零位：0～25mm的直接用后面的棘轮转动对零，25mm以上的，用调节棒调节零位。
（2）测量外径时，在最后应该活动一下千分尺，不要偏斜。
（3）在对零位和测量的时候，都要使用棘轮，这样才能保持千分尺使用的拧紧力。
（4）测量前应把千分尺擦干净，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。
（5）测量时，零件必须在千分尺的测量面中心测量；眼睛应与外径千分尺表盘保持35～50cm的距离，眼睛应与千分尺保持45°倾斜角。
（6）测量时，用力要均匀，轻轻旋转棘轮，以响三声为旋转限度，零件保持要掉不掉的状态。
（7）用千分尺测量零件时，最好在零件上进行读数，放松后取出千分尺，这样可以减少对砧面的磨损；如果必须取下读数时，应用制动器锁紧测微螺杆后，再轻轻滑出零件，把千分尺当卡规使用是错误的，因这样做会使测量面过早磨损，甚至会使测微螺杆或尺架发生变形而失去精度。
（8）为了获得正确的测量结果，可在同一位置上再测量一次，尤其是测量圆柱形工件时，应在同一圆周的不同方向测量几次，检查工件有没有圆度误差，再在全长的各个部位测量几次，检查工件有没有圆柱度的误差等。
（9）测量零件时，零件上不能有异物，并在常温下测量。
（10）使用时，必须轻拿轻放，不可掉到地上。
8.如长时期不使用千分尺，应进行防锈处理后装入产品盒。
9.应按规定定期送计量部门进行检定，合格方可使用。