第三節　內徑千分尺

一、主要用途

內徑千分尺適用于機械加工中測量IT10或低于IT10級工件的孔徑、槽寬及兩端面距等內尺寸。

二、原理及結構

1.基本原理

（1）工作原理：內徑千分尺是根據螺旋副傳動原理進行讀數的通用內尺寸測量工具。通過螺旋傳動，將被測尺寸轉換為絲桿的軸向位移和微分套筒的圓周位移，從固定套筒刻度和微分套筒刻度上讀取測量頭和測桿測量面間的距離。

（2）刻度原理（圖1-37）

刻度：①固定套筒最小刻度間隔：1格=0.5mm。

②微分套筒最小刻度間隔：1格=0.005mm。

微分套筒旋轉一周，測桿軸向位移為0.5mm，即：固定套筒刻度1格。

2.基本結構

內徑千分尺主要由微分頭、測量觸頭和各種接長桿組成。成套的內徑千分尺配有調整量具，用于校對微分頭零位。微分頭包括測微頭、鎖緊裝置、固定套管、微分筒、測微螺桿等結構，示值范圍一般有：13mm、25mm、50mm，測量下限為50mm、75mm、100mm、150mm等，分度值為0.01mm。接長桿包括測量頭、芯桿等。測量觸頭主要用來調整量具（卡板），如圖1-38所示。

內徑千分尺往往要接長桿使用，所以又稱為接桿千分尺。內徑千分尺由微分頭與接長桿的不同組合得到不同的測量范圍，通常是0～5000mm，最大可達10m，微分頭裝上接長桿組合體的示值誤差與接長桿的長度有直接關系，如圖1-39所示。

微分頭的結構原理和讀數方法與外徑千分尺相同。微分頭的結構特點是無測力控制機構，因此由測力因素引起的測量誤差會相應增大。在固定套管2的一端有螺紋，用以與接長桿連接。鎖緊螺帽7將微分筒端面與測微螺桿尾部的凸緣壓緊，使測微螺桿與微分筒結成一體。

3.分類

常用的內徑千分尺有普通形式和桿式兩種。

（1）普通內徑千分尺（圖1-40）又稱帶量爪內徑千分尺，也稱內測千分尺。測量孔徑不大的內孔（如小于40mm）時，可用普通內徑千分尺。這種千分尺與外徑千分尺的不同之處在于固定套筒上的刻線方向與外徑千分尺相反。這是因為當微分筒轉動時，是測桿帶動量爪移動。

還有一種三爪式內徑千分尺（圖1-41），適用于測量中小直徑的精密內孔，尤其適用于測量深孔的直徑。測量范圍（mm）：6～8，8～10，10～12，11～14，14～17，17～20，20～25，25～30，30～35，35～40，40～50，50～60，60～70，70～80，80～90，90～100。三爪內徑千分尺的零位，必須在標準孔內進行校對。

三爪內徑千分尺是利用螺旋副原理，通過旋轉塔形阿基米德螺旋體或移動錐體使三個測量爪做徑向位移，使其與被測內孔接觸，對內孔尺寸進行讀數的內徑千分尺。圖1-41為測量范圍11～14mm的三爪內徑千分尺，當順時針旋轉測力裝置6時，就帶動測微螺桿3旋轉，并使它沿著螺紋軸套4的螺旋線方向移動，于是測微螺桿端部的方形圓錐螺紋就推動三個測量爪1作徑向移動。扭簧2的彈力使測量爪緊緊地貼合在方形圓錐螺紋上，并隨著測微螺桿的進退而伸縮。

三爪內徑千分尺的方形圓錐螺紋的徑向螺距為0.25mm。即當測力裝置順時針旋轉一周時測量爪1就向外移動（半徑方向）0.25mm，三個測量爪組成的圓周直徑就要增加0.5mm。即微分筒旋轉一周時，測量直徑增大0.5mm，而微分筒的圓周上刻著100個等分格，所以它的讀數值為0.5mm÷100=0.005mm。

（2）桿式內徑千分尺（圖1-42）又分為單桿式（管狀）、管接式和換桿式三種。

①單桿式內徑千分尺利用螺旋副原理，對主體兩端球形測量面間分隔的距離進行讀數，且其中一端球形測量面可調，它是不可接拆的，測量范圍為50～300mm，如圖1-42（a）所示。

②管接式內徑千分尺是可接拆的，測量范圍為50～150mm，如圖1-42（b）所示。

③換桿式內徑千分尺是可接拆的，測量范圍為100～5000mm，它有多種長度規格，可根據工件孔的尺寸選用不同規格的接長桿，并裝到千分尺上，如圖1-42（c）所示。

（3）根據讀數方式，內徑千分尺還可以分為機械內徑千分尺、表式內徑千分尺、電子數顯式內徑千分尺。

①機械內徑千分尺，如圖1-40、圖1-41所示。

②表式內徑千分尺，是利用螺旋副原理，測量兩球形測量面間分隔距離并由指示表讀數的千分尺，如圖1-43所示。

③電子數顯式內徑千分尺，利用電子測量、數字顯示原理，通過液晶顯示屏直接將測量數據顯式出來，讀數方便快捷，如圖1-44所示。

三、使用方法

1.校準

內徑千分尺在使用前，一般需要進行檢查，如有誤差，必須加以校正，其方法步驟如下：

（1）轉動活動套管，使其圓錐面上的“0”線與刻有基線的固定套管“50”刻線對齊，然后用25～50mm（或50～75mm）的外徑千分尺測量其長度，檢查內徑千分尺本身最小長度是否等于50mm。

（2）當內徑千分尺本身長度小于50mm時，可用專用扳手將固定套管的測量頭擰松一些，然后再用外徑千分尺檢查，直至準確無誤（有些內徑千分尺也可以調整活動套管的測量頭）。

（3）當內徑千分尺安裝加長量桿后，也可以用類似上述的方法進行檢查、校正。

2.測量使用步驟

（1）使用前用棉絲將千分尺及標準規擦凈，并用標準規校正零位。

（2）測量時，根據被測孔徑，需要連接接長桿時，盡可能選用最少量的接長桿來組成所需要的尺寸，減少累計誤差，同時要將尺寸最大的接桿與其測微頭連接，依次順接到測量觸頭，以減少連接后的軸線彎曲。連接完后反復檢查連接桿是否完全擰緊。

（3）測量時應看測微頭固定和松開時的變化量。

（4）用內徑千分尺測量孔徑時，先將千分尺調整到比被測尺寸略小一些，把千分尺放進被測孔內，左手拿住固定測頭，將測頭輕輕壓在被測孔壁上不動，右手慢慢轉動微分筒，同時使活動測頭在孔的徑向截面內擺動，找出最大值，如圖1-45（a）中尺寸a，在孔的軸向截面內擺動，找出最小值，如圖1-45（b）中尺寸b。此調整需重復進行幾次，然后擰緊鎖緊裝置，從被測工件的孔中取出內徑千分尺進行讀數。徑向最大值A、軸向最小值B即是被測孔徑（圖1-45）。

在徑向截面內沒有找到最大值時，測量結果的直徑要小于實際直徑，在軸向截面內沒找到最小值時，測出結果的直徑要大于實際直徑。

（5）內徑千分尺測量時支承位置要正確。接長后的大尺寸內徑尺重力變形，涉及直線度、平行度、垂直度等形位誤差。其剛度的大小，具體可反映在“自然撓度”上。理論和實驗結果表明由工件截面形狀所決定的剛度對支承后的重力變形影響很大。如不同截面形狀的內徑尺其長度L雖相同，當支承在（2/9）L處時，都能使內徑尺的實測值誤差符合要求。但支承點稍有不同，其直線度變化值就較大。所以在國家標準中將支承位置移到最大支承距離位置時的直線度變化值稱為“自然撓度”。為保證剛性，在我國國家標準中規定了內徑尺的支承點要在（2/9）L處和在離端面200mm處，即測量時變化量最小。并將內徑尺每轉90°檢測一次，其示值誤差均不應超過要求。

對于大型內徑千分尺，要合理選擇支承點的數目和位置。對于1250～2500mm內徑千分尺用兩個支承點，分別支承在距離端面為全長的0.21L處，如圖1-46（a）所示；對于2500～6000mm內徑千分尺用3個支承點，其中一點支承在中間，其他兩點分別位于距離端面為全長的0.1L處，如圖1-46（b）所示。

支承方法一般是用手扶。最好是用可調式V形支架，將支承點調至同一高度位置。測量大尺寸時，應由兩人進行，一個人將固定測頭緊貼孔徑面的一端，活動測量頭的一端應由一較熟練的工人進行操作。

（6）測量力的控制：內徑千分尺無控制測量力機構，所以全憑手感控制測量力。測量時，兩測量面與被測工件表面接觸要輕，接觸力不應超過內徑千分尺本身重量引起的摩擦力，測量力要保持均勻。內徑千分尺接長時，擰緊力必須適度，不要過大或過小。

3.測量實例

（1）桿式內徑千分尺測量孔徑，如圖1-47、圖1-48所示。

（2）內測千分尺測量內尺寸，僅能按量爪測量面的長度測量孔的端部直徑，如圖1-49所示。

（3）內徑千分尺測量的錯誤位置，如圖1-50所示。

4.讀數方法

以微分套筒的基準線為基準讀取左邊固定套筒毫米數和半毫米數，即為固定套筒刻度值；再以固定套筒基準線讀取微分套筒刻度線上與基準線對齊的刻度，即為微分套筒刻度值，將固定套筒刻度值與微分套筒刻度值相加，即為測量值，如圖1-51所示。

5.誤差分析

內徑千分尺直接測量誤差包括受力變形誤差、溫度誤差和一般測量所具有的示值誤差，讀數瞄準誤差、接觸誤差和測長機的對零誤差。影響內徑千分尺測量誤差的主要因素為受力變形誤差、溫度誤差。

五、維護保養與注意事項

1.測量時必須注意溫度的影響，在測量過程中避免測量過程時間過長和用手大面積接觸內徑千分尺。尤其是大尺寸測量時要特別注意。

2.由于內徑千分尺沒有測力裝置，要掌握好測力的大小。要剛好接觸到被測表面，避免旋轉力過大損壞千分尺或造成很大誤差。

3.用內徑千分尺測量孔徑時，被測表面必須擦拭干凈，同時每一截面至少要在相互垂直的兩個方向上進行，深孔要適當增加截面數量。

4.為了提高測量精度，應考慮內徑千分尺修正量的使用。

5.正確讀數，要正視量具讀數裝置，不能斜視。

6.避免高溫和陽光直接輻射，經常維護，應防磁、防銹、非計量人員嚴禁拆卸或調整量具。

7.對于較大尺寸測量，測量時應在全長尺寸兩端的0.21L處安裝支承，這樣可以使千分尺的變形量最小，以減小測量誤差。

8.測量完成后，內徑千分尺應墊平放置或垂直吊掛，以免尺體變形。不可斜靠或兩端擱置中間懸空。工作完畢用汽油擦干凈放入盒中。

9.應按規定定期送計量部門進行檢定，合格方可使用。