2.4 量具
在零件加工過程中，不但應嚴格按照圖樣規定的形狀、尺寸和其他的技術要求加工，而且要隨時用測量器具對工件進行測量，以便及時了解加工狀況并指導加工，以保證工件的加工精度和質量。
車削加工中，根據其測量使用的頻次及精確度的不同，主要有兩大類：常用量具及精密量具。
2.4.1 常用量具的使用
在車削工作中，常用的量具主要有：鋼直尺、游標卡尺、外徑千分尺、深度千分尺、內徑百分表等。各類量具的結構及使用要點如下。
（1）鋼直尺
鋼直尺是最基本也是最簡單的量具，主要用于測量工件的毛坯尺寸或精度不高的尺寸，其規格有150mm、300mm、500mm和1000mm 4種，參見圖2-88。
圖2-88 鋼直尺
（2）游標卡尺
對于尺寸測量精度要求較高的工件，可用游標卡尺測量，如圖2-89所示。
圖2-89 游標卡尺
①游標卡尺的作用。游標卡尺主要用于測量各種工件的內徑、外徑、孔距、深度、寬度、厚度，其測量使用方法參見圖2-90、圖2-91。
圖2-90 游標卡尺的正確使用
圖2-91 游標卡尺的使用方法
②游標卡尺讀數方法。一般應分三步。
a.讀出游標尺上“0”刻度線所對齊的尺身上刻度線的整數值（單位為mm），如圖2-92下方的刻度線放大圖中所示的“31mm”。
圖2-92 游標卡尺讀數示例
b.觀察游標尺上的刻度線，找到與尺身刻度線對準的游標刻度線，讀出該刻度線的小數值（單位為mm）。如圖2-92下方的刻度線放大圖中所示的“0”刻度線右邊第4根游標刻度線與尺身刻度線是對準的，第4根游標刻度線應為“0.08mm”（該游標刻度每小格為0.02mm）。
c.將整數值和小數值相加，即為被測工件的實際尺寸，圖2-92所示的實際尺寸為31+0.08=31.08（mm）。
（3）外徑千分尺
外徑千分尺是機械加工中最常用的精密量具之一，它的精度（分度值）為0.01mm，如圖2-93所示。
圖2-93 外徑千分尺
1—尺架；2—固定量桿；3—測微螺桿；4—鎖緊裝置；5—微分筒；6—測力裝置
①外徑千分尺讀數方法。外徑千分尺的固定套筒上有一條縱刻線，是微分筒讀數的基準線，縱刻線上下方各刻有25個分度，每分度的刻線間距為1mm。上下兩排分度刻線起始位置錯開0.5mm，這樣可讀出0.5mm的數值。具體讀數分為三個步驟。
a.從固定套筒刻度線上讀出被測工件的整數毫米和0.5mm的數值，如圖2-94（b）中所示的32.5mm[圖2-94（a）中只能讀出整數12mm]。
圖2-94 外徑千分尺讀數示例
b.從微分筒上與固定套筒基準線對準的刻線讀出被測工件的小數值，圖2-94（a）中為“0.04mm”，圖2-94（b）中為“0.35mm”。
c.將兩次讀數結果相加，即為被測工件的尺寸，如圖2-94（a）、圖2-94（b）中所示。
②外徑千分尺的作用。外徑千分尺主要用于工件較精密尺寸的檢測，如圖2-95所示。
圖2-95 外徑千分尺的用途
③外徑千分尺的使用
a.使用前，應認真檢查、校對外徑千分尺的“0”線，如圖2-96所示。
圖2-96 校對外徑千分尺“0”線
b.使用中，先轉動微分筒，使測微螺桿端面輕觸被測工件，再轉動測力裝置，直到棘輪發出響聲為止，如圖2-97所示，然后讀出測量值。
圖2-97 外徑千分尺正確測量方法
（4）深度千分尺
深度千分尺的結構如圖2-98所示，其規格為0～25mm。為了擴大測量范圍，可使用可換式測量桿，常用的量桿有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm等幾種。
圖2-98 深度千分尺
深度千分尺的讀數原理和讀數方法與外徑千分尺完全相同，只是讀數方向與外徑千分尺相反（如圖2-99所示）。深度千分尺上只能直接讀出0～25mm。如測量深度大于25mm的工件，則應更換可換式測量桿，讀數時應加上可換測量桿長度的下限值。測量深度=25+19.32=44.32mm（如圖2-100所示）。
圖2-99 深度千分尺讀數
圖2-100 深度千分尺裝上可換測量桿
（5）內徑百分表
內徑百分表的結構如圖2-101所示。通常帶定心器的內徑百分表的規格有10～18mm、18～35mm、35～50mm、50～100mm、100～160mm、160～250mm、250～450mm7種，各規格的內徑百分表均備有整套可換測頭，同時測頭上標有測量范圍，如圖2-102所示。
圖2-101 內徑百分表的結構
1—百分表；2—鎖緊捏手；3—隔熱手柄；4—測量桿；5—可換測頭；6—活動測頭；7—定心器
圖2-102 內徑百分表的可換測頭
內徑百分表采用百分表作表頭，百分表表盤上均勻地刻有100個格，因此表盤的每一小格表示0.01mm，如圖2-103所示。
圖2-103 百分表表頭
內徑百分表主要用于比較測量法測量內孔尺寸及其形狀誤差，圖2-104給出了內徑百分表的比較測量。
圖2-104 內徑百分表用于比較測量
注：圖2-104（a）指針順時針方向離開零位，被測孔徑小于標準環，被測孔徑尺寸等于標準環尺寸減去指針偏離格數值；圖2-104（b）指針正對零位，表示被測孔徑與標準環尺寸相等；圖2-104（c）百分表的指針逆時針方向離開零位，表示被測孔徑大于標準環，被測環孔徑等于標準環尺寸加上指針偏離格數值。
使用內徑百分表進行比較測量前，需對內徑百分表進行對表，對表方法一般有兩種：一是用標準環對表，另一種是與外徑千分尺對表，對表方法如下。
①將百分表裝在測量桿上，使百分表表盤平面與測頭的軸線平行，并使其指針壓縮0.5～1mm，如圖2-105所示。
圖2-105 將百分表裝在測量桿上
②根據被測工件尺寸，選用一個相應的測頭安裝在表架上（如圖2-106所示），并將可換測頭上的螺母用呆扳手擰緊，但用力不能太大（如圖2-107所示）。
圖2-106 選用測頭安裝在表架上
圖2-107 擰緊可換測頭的螺母
③根據被測工件尺寸，選用一把相應的外徑千分尺，把外徑千分尺上的讀數調整至等于被測工件孔徑的中間值或基本尺寸；這時左手拿著外徑千分尺，并把可換測頭頂在外徑千分尺的測砧上，右手拿著隔熱手柄，大拇指靠在百分表表盤上，用大拇指推動百分表表盤，使指針對零；再重復上述步驟，檢查百分表指針是否還指在零位上，如百分表指針仍在零位，說明內徑百分表已經校好，可以測量工件（如圖2-108所示）。
圖2-108 內徑百分表校尺
（6）內測千分尺
內測千分尺的結構如圖2-109所示，其主要用于淺孔、溝槽、卡規等精密測量。內測千分尺規格有0～30mm、25～50mm。
圖2-109 內測千分尺
內測千分尺的讀數方法與外徑千分尺的方法一樣，只是讀數方向相反。
（7）內徑千分尺
內徑千分尺結構如圖2-110所示，其主要用于內孔孔徑測量，規格主要有：50～250mm、50～600mm等。
圖2-110 內徑千分尺
內徑千分尺的讀數方法與外徑千分尺方法一樣，只是讀數方向相反。
（8）游標萬能角度尺
萬能角度尺又稱角度游標尺，是用來測量工件內外角度和劃線的常用角度量具，分為Ⅰ型和Ⅱ型兩種。Ⅰ型萬能角度尺的測量范圍為0°～320°，Ⅱ型萬能角度尺的測量范圍為0°～360°。
①萬能角度尺的結構。Ⅰ型萬能角度尺的結構如圖2-111（a）所示，Ⅱ型萬能角度尺的結構如圖2-111（b）所示。
圖2-111 萬能角度尺的構造
萬能角度尺的技術參數如表2-3所示。
表2-3 萬能角度尺的技術參數
②萬能角度尺的測量操作。Ⅰ型萬能角度尺通過基準板、扇形主尺、游標副尺固定在扇形板上。直角尺緊固在扇形板上，直尺用套箍緊固在直角尺上。直尺7和直角尺1可在套箍2的制約下沿直角尺和扇形板滑動，并能自由裝卸和改變安裝方法，適應不同角度的測量。
圖2-112給出了Ⅰ型萬能角度尺不同安裝方法所能測量的范圍。
圖2-112 Ⅰ型萬能角度尺不同安裝方法測量的范圍
Ⅱ型萬能角度尺的測量是通過利用基尺7和直尺8的測量面對工件的被測表面進行的。不論Ⅰ型及Ⅱ型萬能角度尺，其測量尺寸的計數方法與游標卡尺相似，即：先讀出游標零線左邊主尺上的整度數；然后再看游標與主尺對準線的分值，兩者相加即為整個讀數值（如圖2-113所示）。此時游標的零刻度線在主尺12°～13°的刻度線之間，因而讀數的整數部分是12°；游標上40'的刻度線與主尺上某一刻度線對齊，故小數的讀數部分是40'，最后實測結果=12°+40'=12°40'。
圖2-113 游標萬能角度尺讀數示例
2.4.2 精密量具的使用
（1）量塊
量塊也叫塊規，其結構如圖2-114所示，它有兩個高度平行光滑的測量面，兩個測量面間的距離尺寸叫做量塊尺寸，20mm及4mm就是量塊尺寸。
圖2-114 量塊
量塊是長度計量的基準，它用于調整、校正或檢驗測量儀器、量具及精密工件，也可用于精密機床調整等工作，如和量塊附件組合使用，也可用于精密劃線。量塊選用優質合金鋼制成，精度等級分為0、1、2、3級4個等級。0級供計量部門作長度基準，1、2級用作企業計量室，3級供車間生產使用。
①量塊分組。量塊分組見表2-4。
表2-4 量塊分組
②量塊尺寸的組合計算。測量時，把若干塊（不超過5塊）量塊組合在一起使用；為了減少組合積累誤差，應盡量選用最少的塊數來組合，組合示例如下。
例如校對某量具時，需要65.456mm的量塊；量塊組的實際尺寸計算過程是從最小位數開始選取。如采用46塊的量塊見表2-4。則可按以下量塊尺寸進行組合。
所需量塊組的尺寸：65.456mm。
選取第一塊量塊尺寸：1.0060mm
余數：64.45mm
選取第二塊量塊尺寸：1.050mm
余數：63.4mm
選取第三塊量塊尺寸：1.4mm
余數：62.0mm
選取第四塊量塊尺寸；2.0mm
余數：60mm
選取第五塊量塊尺寸：60mm
余數：0
③量塊的組合方法。量塊的組合方法見表2-5～表2-7。
表2-5 厚量塊之間的組合方法
表2-6 薄量塊之間的組合方法
表2-7 厚量塊與薄量塊的組合方法
④角度量塊。角度量塊是一種角度計量基準，用于對游標萬能角度尺和角度樣板的檢定，也可用于檢查工件內、外角，以及精密機床在加工過程中的角度調整等。角度量塊有兩種形式，一種是三角形的，有一個工作角；另一種是四邊形，有四個工作角，見表2-8。
表2-8 角度量塊
角度量塊分為1級、2級兩種精度等級。
1級精度——不超過±10″。
2級精度——不超過±30″。
角度量塊的組合計算、角度量塊的選配方法與方形量塊相同。
a.例如，被測角度為4°42'（如圖2-115所示），可用14°42'和10°兩塊以相反方向組合。
圖2-115 角度量塊組合1
b.例如：被測角度為14°20'30″（如圖2-116所示），可用15°20'、10°0'30″和11°三塊量塊組成。
圖2-116 角度量塊組合2
⑤量塊使用注意事項
a.拼合和使用量塊時，一定要保證量塊測量面的清潔度和與測量面相接觸的被測面、支承面的精密度。粗糙面、刀口、棱角面，不能使用量塊，超常溫的工件不得直接使用量塊測量，量塊測量面不得用手擦摸，要用綢布或麂皮擦拭，防止油污或汗液影響量塊的精度和研合性。
b.量塊是最精密的量具，但仍有制造誤差。使用時要同時使用該量塊的誤差表，拼好的量塊要計算好誤差值，再用外徑千分尺校對準確方能使用。
c.使用量塊時，一次只能使用一套量塊，不能幾套量塊混用。
⑥量塊的維護保養
a.量塊是保存和傳遞長度單位的基準，只允許用于檢定計量器具、精密測量、精密劃線和精密機床的調整。
b.拼湊成量塊組時，在量塊組的兩工作面上應用護塊，并使其刻字面朝外。
c.用完量塊后，把量塊放在航空汽油中洗凈，涂以不含水分并不帶酸性的防銹油，然后放入盒內固定位置擺好，放在干燥清潔的位置。
d.要定期檢定量塊。
e.在研合量塊組時，可以在研合面上放少許航空汽油。
（2）杠桿千分尺
杠桿千分尺又稱指示千分尺，它是由千分尺的微分筒部分和杠桿式卡規指示機構組合而成的一種精密量具，如圖2-117所示。它的測量精度為0.002mm、0.001mm兩種，它的測量范圍為0～25mm、25～50mm。使用杠桿千分尺時，應注意以下事項。
圖2-117 杠桿千分尺
1—微動測桿；2—活動測桿；3—止動器；4—固定套筒；5—微分筒；6—蓋板；7—表盤；8—指針；9—退讓按鈕
①被測工件溫度與尺溫相同時才能測量，否則會影響測量精度。
②用杠桿千分尺作比較測量時，應按被測工件的尺寸，用量塊調整指針的零位，固定活動測桿及微分筒后，多次按動退讓按鈕，當示值穩定后才能進行測量。
③測量工件時，應按動退讓按鈕，進入測量位置，并使測量桿砧面與工件輕輕接觸，不能硬卡，以免測量面磨損及影響精度。
④測量工件直徑時，應擺動杠桿千分尺或被測工件，以指針的轉折點讀數為正確測量值。
（3）正弦規
正弦規又稱為正弦尺，主要適用于圓錐角小于30°的圓錐體測量、精密圓錐體的測量和各種角度工件的測量。正弦規分寬型、窄型；它的規格根據兩個滾棒間的距離L而定，有100mm和200mm兩種，為了計算方便，L值都取整數。
使用正弦規測量時，調整的角度以不超過30°為宜，因為當增大調整角時，滾棒間距離誤差所造成的調整誤差也很大，影響測量精度。利用正弦規原理檢測工件，其正弦值就是檢驗標準，也就是正弦規所墊的量塊高度值H。
計算公式：H=Lsinα（mm）
如圖2-118所示，工件錐度α=10°，用200mm的正弦規測量，求H值（量塊高度值）。
H=Lsinα=200×sin10°=34.729（mm）
圖2-118 用正弦規測量圓錐體錐角
檢測判斷，看圖2-118百分表所測兩處最高點等高為合格，不等高則要重新計算出實際角度，對照工件圖樣角度公差，才能最后確定工件是否合格。事實上當角度誤差在±1'時，換算成平行度偏差在100mm的長度上是0.0291mm，也就是說用100mm的正弦規檢查工件，在其全長工件上的百分表來回移動時，跳動量只有0.029mm時，角度誤差在±1'以內。
（4）水平儀
水平儀是測量角度變化的一種常用量具，主要用于測量平面度、直線度和垂直度等。水平儀有機械式和電子式兩類。普通水平儀主要由框架和弧形玻璃管組成（如圖2-119所示）。
圖2-119 普通水平儀
1—玻璃管；2—框架
框架的測量面上有平面和V形槽，V形槽便于在圓柱面上測量。弧形玻璃管的表面上有刻線，內裝乙醚，并留有一個水準泡（氣泡），水準泡總是停留在玻璃管內的最高處。若水平儀傾斜一個角度，氣泡就向左或向右移動，根據移動的距離（格數），直接或通過計算即可知道被測工件的直線度、平面度或垂直度。
①測量水平度
a.檢查氣泡的大小是否等于兩黑點印間的長度（規格在150mm以上的水平儀，如圖2-120所示有氣泡室，氣泡管垂直放置可調整氣泡的長度）。
圖2-120 水平儀氣泡室
b.將水平儀置于大致的水平面，左右倒轉，檢查氣泡是否靈敏。
c.若倒轉后的讀數值與倒轉前的讀數值不一致，說明水平儀的零點有誤差，此時應用專用工具旋轉調整螺釘，以校正零點，調至倒轉前后讀數值相同為止。
d.確定水平儀的精度，水平儀的精度見表2-9。其中第一種表示此種水平儀在測量時，如氣泡偏移1格，則表示在1000mm長度上兩頭相對水平面的高度差為0.02mm，即被測平面在測量方向上與水平面的夾角為4″。
表2-9 水平儀的精度
水平儀的讀數常用直接讀數法，氣泡兩端正好在兩長刻線上，表示位置為“0”，氣泡向右移動為正數，向左移動為負數。
②測量機床導軌縱向直線度
a.將床身需測量的導軌面用油石除去毛刺。
b.按圖2-121所示測量機床導軌的縱向直線度，取其中央及兩端6個位置作為測量處。
圖2-121 導軌縱向直線度檢測（左）低高（中）水平（右）高低
c.各測量處，順次輕放水平儀，讀縱向傾斜值。
d.氣泡長度與兩黑點印間的長度不相等時（如圖2-121所示），可從氣泡的兩端讀刻度值，再用2除，作為測量值。
e.如圖2-121所示的A及B側，由每側3處測量值的最大差求A以及B側的直線度。
例如： A側直線度=（+0.03）-（-0.02）=+0.05（mm）
③測量機床導軌橫向直線度
a.以機床導軌中央和兩端的3個位置作為測量位置，用平尺或平行臺變換至對縱向90°。
b.氣泡的讀數，只要A側或B側的任一側就可以了。
c.由三個位置的測量值的最大差，求橫向直線度（如圖2-122所示）。
圖2-122 導軌橫向直線度檢測
圖2-122所示的橫向直線度=-0.02-（-0.01）-（+0.02）
=-0.03（mm）
④檢查導軌安裝水平位置。檢查導軌安裝水平位置（即導軌在垂直平面內直線度，如圖2-123所示）操作要領如下。
圖2-123 導軌在垂直平面內直線度檢測
a.在導軌上放一檢驗橋板，再在橋板上縱、橫方向各放置一水平儀。
b.調整床身下的可調墊鐵，使橋板放在導軌兩端時水平儀B的氣泡讀數一致。
c.如水平儀B的氣泡讀數不能調到一致，說明兩根導軌扭曲較大，應將兩端讀數差調到最小。
d.橋板放在導軌中間位置時，水平儀A的氣泡應在讀數范圍以內。
⑤測量實例。用精度為0.02/1000mm正方形（方框）水平儀測量長1600mm平面導軌在垂直平面內的直線度誤差。
把導軌分成8段測量，讀數如圖2-124（a）所示，根據讀數在坐標圖上作出曲線[如圖2-124（b）所示]，首尾在線1-1處，得出導軌直線度誤差最大為3.5格，再用下式把格數換算成以毫米為單位的線性誤差：
Δ=nil=3.5×（0.02/1000）×200=0.014（mm）
圖2-124 導軌在垂直平面內的直線度誤差曲線
式中，n為坐標圖中誤差格數；i為水平儀精度；l為每段測量長度。