第四節　百分表、千分表

一、主要用途

百分表是一種精度較高的比較量具，它既能測出相對數值，也能測出絕對數值，主要用于測量形狀和位置誤差，也可用于機床上安裝工件時的精密找正。百分表的分度值為0.01mm，測量范圍（mm）：0～3、0～5、0～10，適用于尺寸精度為IT6～IT8級零件的校正和檢驗。千分表的讀數精度比百分表高，為0.001mm，適用于尺寸精度為IT5～IT7級零件的校正和檢驗。百分表和千分表按其制造精度，可分為0級、1級和2級三種，0級精度較高。使用時，應按照零件的形狀和精度要求，選用合適精度等級和測量范圍的百分表或千分表。

千分表和百分表的結構原理、使用方法相同，只是讀數精度、測量范圍有所區別，故本文僅按照百分表進行說明，千分表不再贅述。

二、結構原理

1.基本原理

（1）百分表的工作原理，是利用齒條齒輪或杠桿齒輪傳動，將被測尺寸引起的測桿微小直線移動，經過齒輪傳動放大，變為指針的角位移（在刻度盤上轉動），從而讀出被測尺寸的大小，如圖1-52所示。

（2）百分表的刻度原理如圖1-53所示，大刻度盤最小刻度間隔：1格=0.01mm；小刻度盤最小刻度間隔：1格=1.0mm（長指針旋轉一周，短指針旋轉一格，即：1mm）。

2.基本結構

（1）百分表的外部結構如圖1-54（a）所示。8為測量桿，6為指針，表盤3上刻有100個等分格，其刻度值（即讀數值）為0.01mm。當指針轉一圈時，小指針即轉動一小格，轉數指示盤5的刻度值為1mm。用手轉動表圈4時，表盤3也跟著轉動，可使指針對準任一刻線。測量桿8是沿著套筒7上下移動的，套筒7可作為安裝百分表用。9是測量頭，2是手提測量桿用的圓頭。

（2）百分表的內部機構如圖1-54（b）所示。帶有齒條的測量桿1的直線移動，通過齒輪傳動（Z1、Z2、Z3），轉變為指針2的回轉運動。齒輪Z4和彈簧3使齒輪傳動的間隙始終在一個方向，起著穩定指針位置的作用。彈簧4是控制百分表的測量壓力的。百分表內的齒輪傳動機構，使測量桿直線移動1mm時，指針正好回轉一圈。

3.分類

百分表的種類很多，有鐘表式百分表、電子數顯式百分表、內徑百分表、深度百分表、杠桿百分表等。下面對區別部分進行說明。

（1）杠桿百分表：杠桿百分表目前有正面式、側面式及端面式幾種類型，按傳動方式不同又可分為杠桿齒輪傳動式和杠桿螺旋傳動式兩種。

杠桿齒輪傳動式的工作原理：在圖1-55中，球面測頭1（杠桿短臂）與扇形齒輪Z4（杠桿長臂）以摩擦結合的形式，組成一個齒輪杠桿繞轉軸2擺動的機構。軸齒輪Z3，端面齒輪Z2，在扇形齒輪Z4的帶動下做回轉運動，最后傳給了中心齒輪Z1及指針3，并反映在刻度盤4上，讀出相應的示值。

杠桿千分表由于傳動比大于、精度高于杠桿百分表，所以在傳動系統中多增加了一級齒輪的傳動，除此以外，均與杠桿百分表相同（指工作原理）。

杠桿螺旋傳動式的工作原理：如圖1-56所示，球面測頭1（杠桿短臂）與杠桿長臂3相結合（靠摩擦力）。當被測尺寸變化時，引起測頭的擺動，杠桿長臂繞轉軸2也相應擺動。長臂3的末端有一個球頭銷柱4，安裝在蝸桿5的螺旋槽內，球頭與槽的兩側表面接觸，蝸桿軸上裝有指針6。當杠桿長臂擺動時，球頭沿蝸桿螺旋槽做軸向移動。同時又迫使蝸桿旋轉，因而帶動了指針的回轉，最后反映在刻度盤上，讀出相應的數值。

杠桿百分表的體積小，測量桿的方向又易改變，在校正工件和測量工件時都很方便，尤其對于小孔的校正和在機床上校正零件時，由于空間的限制，百分表放不進去，這時使用杠桿百分表就顯得比較方便。

（2）內徑百分表：內徑百分表是內量杠桿式測量架和百分表的組合，用以測量或檢驗零件的內孔、深孔直徑及其形狀精度。內徑百分表的刻度盤上每一格為0.01mm，盤上刻有100格，即指針每轉一圈為1mm。在三通管的一端裝著活動測量頭，另一端裝著可換測量頭，垂直管口一端，通過連桿裝有百分表。活動測頭的移動，使傳動杠桿回轉，通過活動桿，推動百分表的測量桿，使百分表指針產生回轉。由于杠桿的兩側觸點是等距離的，當活動測頭移動1mm時，活動桿也移動1mm，推動百分表指針回轉一圈。所以，活動測頭的移動量，可以在百分表上讀出來。活動測頭的測量壓力由活動桿上的彈簧控制，保證測量壓力一致。內徑百分表活動測頭的移動量，小尺寸的只有0～1mm，大尺寸的可有0～3mm，它的測量范圍是由更換或調整可換測頭的長度來達到的。因此，每個內徑百分表都附有成套的可換測頭，如圖1-57所示。

（3）深度百分表：深度百分表用于工件深度（坑狀缺陷深度）、臺階等尺寸測量。結構原理與一般百分表基本相同，只是測量范圍更大，其結構如圖1-58所示。

（4）電子數顯百分表：數顯百分表是利用數字測量顯示技術，對測量桿所感測到的直線位移進行讀數的一種精密測量器具。能夠直接進行讀數，比普通機械式百分表使用更加方便，如圖1-59所示。

三、使用方法及應用實例

1.使用前，應檢查測量桿活動的靈活性。即輕輕推動測量桿時，測量桿在套筒內的移動要靈活，沒有任何軋卡現象，且每次放松后，指針能恢復到原來的刻度位置。

2.使用百分表或千分表時必須把它固定在可靠的夾持架上（如固定在萬能表架或磁性表座上），如圖1-60所示，夾持架要安放平穩，以免使測量結果不準確或摔壞百分表。用夾持百分表的套筒來固定百分表時，夾緊力不要過大，以免因套筒變形而使測量桿活動不靈活。

3.用百分表測量零件時，測量桿必須垂直于被測量表面，如圖1-61所示。即測量桿的軸線與被測量尺寸的方向一致，否則將使測量桿活動不靈活或使測量結果不準確。

4.測量時，不要使測量桿的行程超過其測量范圍；不要使測量頭突然撞在零件上；不要使百分表和千分表受到劇烈的振動和撞擊，亦不要把零件強推入測量頭下，以免損壞百分表和千分表的機件而失去精度。因此，用百分表測量表面粗糙或有顯著凹凸不平的零件是錯誤的。

5.用百分表校正或測量零件時，如圖1-62所示。應當使測量桿有一定的初始測力。即在測量頭與零件表面接觸時，測量桿應有0.3～1mm的壓縮量（千分表可小一點，有0.1mm即可），使指針轉過半圈左右，然后轉動表圈，使表盤的零位刻線對準指針。輕輕地拉動手提測量桿的圓頭，拉起和放松幾次，檢查指針所指的零位有無改變。當指針的零位穩定后，再開始測量或校正零件的工作。如果是校正零件，此時開始改變零件的相對位置，讀出指針的偏擺值，就是零件安裝的偏差數值。

6.檢查工件圓度、圓柱度及跳動時，如圖1-63所示。將工件放在平臺上，使測量頭與工件表面接觸，調整指針使其擺動，然后把刻度盤零位對準指針，跟著慢慢地移動表座或工件，當指針順時針擺動時，說明工件偏高，逆時針擺動時，說明工件偏低。

7.當測量軸的時候，就是以指針擺動最大數字為讀數（最高點），測量孔的時候，就是以指針擺動最小數字（最低點）為讀數。

8.檢驗工件的偏心度時，如果偏心距較小，可按圖1-64所示方法測量偏心距，把被測軸裝在兩頂尖之間，使百分表的測量頭接觸在偏心部位上（最高點），用手轉動軸，百分表上指示出的最大數字和最小數字（最低點）之差即為偏心距的實際尺寸。偏心套的偏心距也可用上述方法來測量，但必須將偏心套裝在心軸上進行測量。

9.偏心距較大的工件，因受到百分表測量范圍的限制，不能用上述方法測量。這時可用如圖1-65所示的間接測量偏心距的方法。測量時，把V形鐵放在平板上，并把工件放在V形鐵中，轉動偏心軸，用百分表測量出偏心軸的最高點，找出最高點后，工件固定不動。再用百分表水平移動，測出偏心軸外圓到基準外圓之間的距離a，然后用式（1-2）計算出偏心距e：

式中：e——偏心距（mm）；

D——基準軸外徑（mm）；

d——偏心軸直徑（mm）；

a——基準軸外圓到偏心軸外圓之間最小距離（mm）。

用上述方法，必須把基準軸直徑和偏心軸直徑用百分尺測量出正確的實際尺寸，否則計算時會產生誤差。

10.檢驗車床主軸軸線對刀架移動平行度時，在主軸錐孔中插入一檢驗棒，把百分表固定在刀架上，使百分表測頭觸及檢驗棒表面，如圖1-66所示。移動刀架，分別對側母線A和上母線B進行檢驗，記錄百分表讀數的最大差值。為消除檢驗棒軸線與旋轉軸線不重合對測量的影響，必須旋轉主軸180°，再同樣檢驗一次A、B的誤差分別計算，兩次測量結果的代數和之半就是主軸軸線對刀架移動的平行度誤差。要求水平面內的平行度允差只許向前偏，即檢驗棒前端偏向操作者；垂直平面內的平行度允差只許向上偏。

11.檢驗刀架移動在水平面內直線度時，將百分表固定在刀架上，使其測頭頂在主軸和尾座頂尖間的檢驗棒側母線上（圖1-67位置A），調整尾座，使百分表在檢驗棒兩端的讀數相等。然后移動刀架，在全行程上檢驗。百分表在全行程上讀數的最大代數差值，就是水平面內的直線度誤差。

12.用內徑百分表測量內徑是一種比較量法，測量前應根據被測孔徑的大小，在專用的環規或百分尺上調整好尺寸后才能使用，如圖1-68所示。調整內徑百分尺的尺寸時，選用合適的可換測頭長度及其伸出距離（大尺寸內徑百分表可換測頭，是用螺紋旋上去的，故可調整伸出的距離，小尺寸的不能調整），應使被測尺寸在活動測頭總移動量的中間位置。

內徑百分表的示值誤差比較大，如測量范圍為35～50mm，示值誤差為±0.015mm。為此，使用時應當經常在專用環規或百分尺上校對尺寸（習慣上稱校對零位），必要時可在由塊規附件裝夾好的塊規組上校對零位，并增加測量次數，以便提高測量精度。

測量時，連桿中心線應與工件中心線平行，不得歪斜，同時應在圓周上多測幾個點，找出孔徑的實際尺寸，看是否在公差范圍以內，如圖1-69所示。

13.杠桿百分表測量平行度。將工件底平面放在平臺上，使測量頭與A端孔表面接觸，左右慢慢移動表座，找出工件孔徑最低點，調整指針至零位，將表座慢慢向B端推進。也可以工件轉換方向，再使測量頭與B端孔表面接觸，A、B兩端指針最低點和最高點在全程上的讀數最大差值，就是全部長度上的平行度誤差，如圖1-70所示。

14.杠桿百分表檢測直線度。用杠桿百分表檢驗槽鍵的直線度時，如圖1-71所示。在鍵槽上插入檢驗塊，將工件放在V形鐵上，百分表的測頭觸及檢驗塊表面進行調整，使檢驗塊表面與軸心線平行。調整好平行度后，將測頭接觸A端平面，調整指針至零位，將表座慢慢向B端移動，在全程上檢驗。百分表在全程上讀數的最大代數差值，就是水平面內的直線度誤差。

15.讀數方法示例

（1）絕對測量法：以基準平面為基點，測量物體的實際尺寸，從刻度盤上直接讀取測量值，如圖1-72所示。

（2）相對測量法（工件比基準值大）：將已知尺寸的基準規放入測量頭下端，設定基準刻度A，再將被測物放入測量頭下端讀取數值B，測量值C=A+B。如圖1-73所示。

（3）相對測量法（工件比基準值小）：將已知尺寸的基準規放入測量頭下端，設定基準刻度A，再將被測物放入測量頭下端讀取數值B，測量值C=A-B。如圖1-74所示。

四、維護保養與注意事項

1.在使用百分表和千分表的過程中，要嚴格防止水、油和灰塵滲入表內，測量桿上也不要加油，免得粘有灰塵的油污進入表內，影響表的靈活性。

2.百分表不使用時，應使測量桿處于自由狀態，以免使表內的彈簧失效。內徑百分表上的百分表不使用時，應拆下來保存。

3.根據工件的形狀、表面粗糙度和材質，選用適當的測量頭。球形工件應選用平測量頭；圓柱形或平面形的工件應選用球面測量頭；凹面或形狀復雜的表面應選用尖測量頭。使用尖測量頭時，應注意避免劃傷工件表面。

4.百分表的安裝，在測量時，應把百分表裝夾在表架或其他牢靠的支架上，夾緊力要適當不要過大。有時為了測量方便，也可將百分表安裝在萬能表架或磁性表座上使用。

5.用百分表測量平面時，測量桿要與被測平面垂直，否則不僅測量誤差大，而且會使測量桿卡住不能動，造成百分表的損壞。測量圓柱形工件時，測桿的中心線要垂直地通過被測工件的中心線。

6.應按規定定期送計量部門進行檢定，合格方可使用。