第一節　游標卡尺

一、主要用途

應用游標讀數原理制成的量具有：游標卡尺、高度游標卡尺、深度游標卡尺、游標量角尺（如萬能量角尺）和齒厚游標卡尺等，用以測量零件的外徑、內徑、長度、寬度、厚度、高度、深度、角度以及齒輪的齒厚等，應用范圍非常廣泛。游標類量具的優點是利用游標原理進行讀數，量具主要由主尺和游標尺框兩部分組成，利用游標原理來提高讀數準確度；其缺點是游標類量具沒有測力控制裝置，測力大小由手的推力或使尺框微動來控制，主觀性很強，測量的一致性較差。

二、主要技術指標

1.刻度原理

第一種：當主尺（N-1）格的長度正好等于游標N格時，游標的分度值i為主尺每格的寬度與游標尺每格的寬度之差，即i=a-b，如圖1-1及表1-1所示。

第二種：當主尺（2N-1）格的長度正好等于游標N格時，游標的分度值為主尺2格的寬度與游標尺1格的寬度之差，即i=2a-b，如圖1-2及表1-2所示。

2.測量范圍及分度值

游標卡尺測量范圍及分度值見表1-3。

3.示值誤差

游標卡尺示值誤差見表1-4。

三、原理結構

1.工作原理

通過往復移動游標尺，從主尺與游標尺刻度讀取測量面之間的距離（包括外部尺寸、內部尺寸、深度尺寸）。

2.外觀結構形式及特點

（1）具有固定量爪的尺身，尺身上有類似鋼尺一樣的主尺刻度，主尺上的刻線間距為1mm，主尺的長度決定于游標卡尺的測量范圍，如圖1-3所示。

（2）具有活動量爪的尺框，尺框上有游標，游標卡尺的游標分度值可制成0.1mm、0.05mm和0.02mm三種。游標分度值，就是指使用這種游標卡尺測量零件尺寸時，卡尺上能夠讀出的最小數值（圖1-3）。

（3）在0～150mm的游標卡尺上，還帶有測量深度的深度尺。深度尺固定在尺框的背面，能隨著尺框在尺身的導向凹槽中移動。測量深度時，應把尺身尾部的端面靠緊在零件的測量基準平面上（圖1-3）。

（4）測量范圍等于和大于200mm的游標卡尺，帶有隨尺框作微動調整的微動裝置，如圖1-4中的5。使用時，先用固定螺釘4把微動裝置5固定在尺身上，再轉動微動螺母7，活動量爪就能隨同尺框3作微量的前進或后退。微動裝置的作用是使游標卡尺在測量時用力均勻，便于調整測量壓力，減少測量誤差。

（5）測量范圍為0～200mm和0～300mm的游標卡尺，也可制成只帶有內外測量面的下量爪的形式，如圖1-5所示。而測量范圍大于300mm的游標卡尺，只制成這種僅帶有下量爪的形式。

（6）高度游標卡尺如圖1-6所示，用于測量零件的高度和精密劃線。它的結構特點是用質量較大的基座4代替固定量爪5，而移動的尺框3則通過橫臂裝有測量高度和劃線用的量爪，量爪的測量面上鑲有硬質合金，用以提高量爪使用壽命。高度游標卡尺的測量工作，應在平臺上進行。當量爪的測量面與基座的底平面位于同一平面時，如在同一平臺平面上，主尺1與游標6的零線相互對準。所以在測量高度時，量爪測量面的高度，就是被測量零件的高度尺寸，它的具體數值，與一般游標卡尺一樣可在主尺（整數部分）和游標（小數部分）上讀出。應用高度游標卡尺劃線時，調好劃線高度，用固定螺釘2把尺框鎖緊后，也應在平臺上進行先調整再進行劃線。

（7）深度游標卡尺如圖1-7所示，用于測量零件的深度尺寸或臺階高低和槽的深度。它的結構特點是尺框3的兩個量爪連成一起成為一個帶游標測量基座1，基座的端面和尺身4的端面就是它的兩個測量面。如測量內孔深度時應把基座的端面緊靠在被測孔的端面上，使尺身與被測孔的中心線平行，伸入尺身，則尺身端面至基座端面之間的距離，就是被測零件的深度尺寸。它的讀數方法和游標卡尺完全一樣。

（8）齒厚游標卡尺是用來測量齒輪（或蝸桿）的弦齒厚和弦齒頂高。這種游標卡尺由兩互相垂直的主尺組成，因此它就有兩個游標，如圖1-8所示。A的尺寸由垂直主尺上的游標調整；B的尺寸由水平主尺上的游標調整。刻線原理和讀法與一般游標卡尺相同。

測量蝸桿時，把齒厚游標卡尺讀數調整到等于齒頂高（蝸桿齒頂高等于模數ms），法向卡入齒廓，測得的讀數是蝸桿中徑（d2）的法向齒厚。但圖紙上一般注明的是軸向齒厚，必須進行換算。法向齒厚Sn的換算如式（1-1）所示：

式中，τ為蝸桿導程角。

以上所介紹的各種游標卡尺都存在一個共同的問題，就是讀數不是很清晰，容易讀錯，有時不得不借放大鏡將讀數部分放大。為此，研制出了帶表游標卡尺，如圖1-9所示，便于讀數準確，提高了測量精度；更有一種帶有數字顯示裝置的游標卡尺，如圖1-10所示，這種游標卡尺在零件表面上量得尺寸時，就直接用數字顯示出來，其使用極為方便。

3.刻度原理

游標卡尺的讀數部分由尺身和游標組成。其原理是利用尺身刻線間距與游標刻線間距之差來進行小數讀數。游標卡尺按其分度值的不同，可分為0.1mm、0.05mm和0.02mm三種，不管哪一種，尺身刻度都是相同的，即每格1mm，每大格10mm，只是游標與尺身相對應的刻線寬度不同，分度值為0.02mm的測量精度最高。下面分別說明。

（1）分度值為0.1mm的游標卡尺刻線原理

尺身每小格為1mm，當兩測量爪合攏時，尺身上9mm剛好等于游標10格的長度，則游標每格寬度為9mm/10=0.9mm。尺身與游標每格相差1mm-0.9mm=0.1mm。數值0.1mm即為該種游標卡尺的刻度值（測量時的讀數精度/分度值/刻度值），如圖1-11所示。這種精度的游標還有另外一種刻制方法，游標尺刻度仍為10等分，但總長度為19mm，則游標每格寬1.9mm，尺身2mm與游標每格相差0.1mm，如圖1-12所示。

（2）分度值為0.05mm游標卡尺刻線原理

尺身每小格為1mm，當兩測量爪合攏時，尺身上19mm剛好等于游標20格的長度，則游標每格寬度為19mm/20=0.95mm，尺身與游標每格相差1mm-0.95mm=0.05mm。如圖1-13所示。另一種是尺身上39mm剛好等于游標的20格長度，則游標每格寬度為39mm/20=1.95mm，尺身2格與游標1格相差2mm-1.95mm=0.05mm，這種刻線方法的優點是線條清晰，容易看準。

（3）分度值為0.02mm的游標卡尺刻線原理

尺身每小格為1mm，當兩測量爪合攏時，尺身上49mm剛好等于游標50格的長度，則游標每格寬度為49mm/50=0.98mm。尺身與游標每格相差1mm-0.98mm=0.02mm，所以此種游標卡尺的分度值為0.02mm。如圖1-14所示。

四、使用方法

1.游標卡尺的選用

測量或檢驗零件尺寸時，要按所測零件的部位和尺寸精度，正確合理地選擇游標卡尺的種類和規格。游標卡尺是一種中等精度的量具，它只適用于中等精度尺寸的測量和檢驗。用游標卡尺去測量鍛鑄件毛坯或精度要求很高的尺寸，都是不合理的。前者容易損壞量具，后者測量精度達不到要求，因為量具都有一定的示值誤差，在一般情況下，讀數值為0.02mm的游標卡尺用于測量公差等級IT12～IT16的外尺寸和公差等級IT14～IT15的內尺寸，而讀數值為0.05mm的游標卡尺用于測量公差等級IT14～IT16的內、外尺寸。通常情況下，選用精度比被測物的精度高5～10倍的測量工具。

游標卡尺的選用示例見表1-5。

2.讀數方法

用游標卡尺測量時，首先應知道游標卡尺的分度值和測量范圍。游標卡尺上的零線是讀數的基準。讀數時，要同時看清尺身和游標的刻線，兩者應結合起來讀。具體的讀數步驟如下。

（1）讀整數：讀出游標零線左邊靠近零線最近的尺身刻線數值，該數值就是被測件的整數值。

（2）讀小數：找出與尺身刻線相重合的游標刻線，將其順序數乘以游標的分度值所得的積，即為被測件的小數值。

（3）求和：將上面兩次所讀數值相加，就是被測件的完整數值。

0.02mm、0.05mm、0.10mm游標卡尺讀數方法分別如圖1-15～圖1-17所示。

3.測量精度

（1）游標卡尺的示值誤差，就是游標卡尺本身的制造精度，是卡尺本身就可能產生的誤差。例如，用游標讀數值為0.02mm的0～125mm的游標卡尺（示值誤差為±0.02mm），測量50mm的軸時，若游標卡尺上的讀數為50.00mm，實際直徑可能是50.02mm，也可能是49.98mm。這不是游標尺的使用方法上有什么問題，而是它本身制造精度所允許產生的誤差。因此，若該軸的直徑尺寸是IT5級精度的基準軸），則軸的制造公差為0.025mm，而游標卡尺本身就有著±0.02mm的示值誤差，選用這樣的量具去測量，顯然是無法保證軸徑的精度要求的。

（2）如果受條件限制（如受測量位置限制），其他精密量具用不上，必須用游標卡尺測量較精密的零件尺寸時，又該怎么辦呢？此時，可以用游標卡尺先測量與被測尺寸相當的塊規，消除游標卡尺的示值誤差（稱為用塊規校對游標卡尺）。例如，要測量上述直徑50mm的軸時，先測量50mm的塊規，看游標卡尺上的讀數是不是正好50mm。如果不是正好50mm，則比50mm大的或小的數值，就是游標卡尺的實際示值誤差，測量零件時，應把此誤差作為修正值考慮進去。例如，測量50mm塊規時，游標卡尺上的讀數為49.98mm，即游標卡尺的讀數比實際尺寸小0.02mm，則測量軸時，應在游標卡尺的讀數上加上0.02mm，才是軸的實際直徑尺寸；若測量50mm塊規時的讀數是50.01mm，則在測量軸時，應在讀數上減去0.01mm，才是軸的實際直徑尺寸。另外，游標卡尺測量時的松緊程度（即測量壓力的大小）和讀數誤差（即看準是哪一根刻線對準），對測量精度影響亦很大。所以，當必須用游標卡尺測量精度要求較高的尺寸時，最好采用和被測件相等尺寸的塊規相比較的辦法。

4.應用示例

（1）用游標卡尺測量孔中心線與側平面之間的距離。用游標卡尺測量孔中心線與側平面之間的距離L時，先要用游標卡尺測量出孔的直徑D，再用刃口形量爪測量孔的壁面與零件側面之間的最短距離，如圖1-18所示。

此時，卡尺應垂直于側平面，且要找到它的最小尺寸，讀出卡尺的讀數A，則孔中心線與側平面之間的距離為：

（2）用游標卡尺測量兩孔的中心距。用游標卡尺測量兩孔的中心距有兩種方法：一種是先用游標卡尺分別量出兩孔的內徑D1和D2，再量出兩孔內表面之間的最大距離A，如圖1-19所示，則兩孔的中心距為：

另一種測量方法是先分別量出兩孔的內徑D1和D2，然后用刀口形量爪量出兩孔內表面之間的最小距離B，則兩孔的中心距為：

五、維護保養與注意事項

1.測量前要進行擦拭和檢查。測量前先將游標卡尺擦干凈，檢查卡尺的兩個測量面和測量刃口是否平直無損，檢查工件表面是否有銹蝕、碰傷及影響使用的質量缺陷等。尺框移動應平穩靈活，不應出現有時松有時緊或明顯晃動的現象。深度尺不應有竄動。固定螺釘的作用應可靠。輕輕推動尺框，使兩個量爪合攏，待嚴密貼合沒有明顯的漏光縫隙時檢查零位。在移動尺框時，不要忘記松開固定螺釘，亦不宜過松以免掉了。此時游標的零線應與尺身零線對齊，如對不齊，說明存在零位偏差，一般不能使用，應送計量部門檢修，不能自己隨便調整和使用。如仍要使用，需加修正值。

2.當測量零件的外尺寸時，卡尺兩測量面的連線應垂直于被測量表面，不能歪斜。測量時，可以輕輕搖動卡尺，放正垂直位置，如圖1-20（a）、圖1-20（b）所示。否則，量爪若在如圖1-20（c）、圖1-20（d）所示的錯誤位置上，將使測量結果a比實際尺寸b要大。先把卡尺的活動量爪張開，使量爪能自由地卡進工件，把零件貼靠在固定量爪上，然后移動尺框，用輕微的壓力使活動量爪接觸零件。如卡尺帶有微動裝置，此時可擰緊微動裝置上的固定螺釘，再轉動調節螺母，使量爪接觸零件并讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個量爪調節到接近甚至小于所測尺寸，把卡尺強制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形，或使測量面過早磨損，使卡尺失去應有的精度。

3.測量溝槽時，應當用量爪的平面測量刃進行測量，盡量避免用端部測量刃和刀口形量爪去測量外尺寸。而對于圓弧形溝槽尺寸，則應當用刃口形量爪進行測量，不應當用平面形測量刃進行測量，如圖1-21（a）所示，圖1-21（b）、圖1-21（c）為選用錯誤的情況。

4.測量溝槽寬度時，也要放正游標卡尺的位置，如圖1-22（a）所示，應使卡尺兩測量刃的連線垂直于溝槽，不能歪斜。量爪若在如圖1-22（b）、圖1-22（c）所示的錯誤位置上，將使測量結果不準確（可能大也可能小）。

5.當測量零件的內尺寸時，要使量爪分開的距離小于所測內尺寸，進入零件內孔后，再慢慢張開并輕輕接觸零件內表面，用固定螺釘固定尺框后，輕輕取出卡尺來讀數。取出量爪時，用力要均勻，并使卡尺沿著孔的中心線方向滑出，不可歪斜，否則會使量爪扭傷、變形和受到不必要的磨損，同時會使尺框走動，影響測量精度。卡尺兩測量刃應在孔的直徑上，不能偏歪，如圖1-23所示。

圖1-21為帶有刀口形量爪和帶有圓柱面形量爪的游標卡尺，在測量內孔時，正確位置如圖1-24（a）、圖1-24（b）所示，錯誤位置如圖1-24（c）、圖1-24（d）所示。當量爪在錯誤位置時，其測量結果將比實際孔徑D要小。

6.用下量爪的外測量面測量內尺寸，在讀取測量結果時，一定要把量爪的厚度加上去。即游標卡尺上的讀數A，加上量爪的厚度b，才是被測零件的內尺寸L，如圖1-25所示。測量范圍在500mm以下的游標卡尺，量爪厚度一般為10mm。但當量爪磨損和修理后，量爪厚度就要小于10mm，讀數時這個修正值也要考慮進去。

7.用游標卡尺測量零件時，不允許過分地施加壓力，所用壓力應使兩個量爪剛好接觸零件表面。如果測量壓力過大，不但會使量爪彎曲或磨損，且量爪在壓力作用下產生彈性變形，使測量的尺寸不準確（外尺寸小于實際尺寸，內尺寸大于實際尺寸）。

8.在游標卡尺上讀數時，應將卡尺水平拿著，朝著有亮光的方向，使人的視線盡可能和卡尺的刻線表面垂直，以免由于視線的歪斜造成讀數誤差。

9.為了獲得正確的測量結果，可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進行測量。對于較長零件，則應當在全長的各個部位進行測量，盡量獲得一個比較正確的測量結果。

10.不準把游標卡尺的兩個量爪當作劃針、圓規、鉤子或螺釘旋具等來使用，也不準將游標卡尺代替卡鉗、卡板等在被測工件上推拉，以免游標卡尺磨損，影響測量精度。

11.游標卡尺受到損傷后或發現量爪的測量面和尺身等表面有毛刺、彎曲變形等情況，絕不允許用錘子、銼刀等工具自行修理，應及時送交計量部門修理，并經檢定合格后才能使用。

12.不可在游標卡尺的刻線處打鋼印或記號，否則將造成刻線不準確。必要時允許用電刻法或化學法刻蝕記號。

13.不可用砂布或普通磨料來擦除刻度尺表面的銹跡和污物。

14.游標卡尺不要放在強磁場附近（如磨床的磁性工作臺上），以免其感受磁性。

15.帶深度尺的游標卡尺，用完后應將量爪合攏，否則較細的深度尺露在外邊，容易變形，甚至折斷。

16.游標卡尺使用結束后應將其平放，尤其是大尺寸游標卡尺更應注意，否則會造成彎曲變形。也不要將游標卡尺與其他工具堆放在一起。使用完畢時，擦凈并涂油，放置在專用盒內，防止弄臟或生銹。

17.應按規定定期送計量部門進行檢定，合格方可使用。