一、能力目标
1．知识要求
（1）掌握数控车削加工测量工件常用仪器的名称和适用范围。
（2）掌握各种量具的使用和保养知识。
2．技能要求
能正确使用数控车削加工常用量具检测工件。
二、任务说明
1．教学媒体
多媒体教学设备、网络、数控实训基地的机床。
2．教学说明
教师应该使用真实量具讲解数控车削加工常用量具的使用方法，以及日常保养的注意事项。
3．学习说明
学习数控车削常用量具的使用，掌握量具的选用和正确操作方法，能够对一般零件进行检测，保证能加工出合格的产品。
三、相关知识
（一）游标卡尺
1．分类
游标卡尺分类如图10－1所示。游标卡尺能够进行外测、内测、深度的测量，一般用于测量精度分别为0．02、0．05、0．1mm的工件。
2．游标卡尺结构
游标卡尺结构如图10－2所示。
图10－1 游标卡尺分类
图10－2 游标卡尺结构
3．游标卡尺刻度的读法
刻度的读取方法如图10－3所示：
图10－3 游标卡尺读法
①读取与游尺的0刻度吻合时的尺身的刻度（15＋amm）。
②读取尺身刻度与游尺的刻度吻合时游尺的刻度（3×1／10mm）。
则实测为L＝（15＋a）＝15＋0．3＝15．3（mm）。
4．游标卡尺的使用方法（测量例）
1）测量被测量物的外径
①使用如图10－4所示游标卡尺的外侧测定部分，将被测定物用尺身量爪和量爪向箭头所指的方向施加压力夹紧，然后测量被测定物的外径。
图10－4 测量外径
②过于施加压力，会因游标卡尺结构上的原因出现测定误差，所以不要过度施加压力。
2）测量被测量物的内径
①使用如图10－5所示游标卡尺的内侧测定部分，将被测定物用尺身内量爪和内量爪向箭头所指方向施加压力夹紧，然后测量被测定物的内径。
②过于施加压力，会因游标卡尺结构上的原因出现测定误差，所以不要过度施加压力。
③测定内径时，量爪要在孔的中心上安稳后才能得出正确的测定值。
④测量被测量物的内部宽度时，要尽量将量爪放入内侧，稍微倾斜一点，来读取最大宽度的值，如图10－6所示。
图10－5 测量内径
图10－6 量抓稍斜
3）测量被测量物的深度
将深度尺的凹R侧移到测定物一侧，然后将测量深度的基准面与测定物贴紧，进行测定，如图10－7所示。
图10－7 测量深度
图10－8 测量段差
4）测量被测量物的段差
测量段差方法如图10－8所示。
5．注意事项
（1）使用之前，要清洁游标卡尺的滑动部位和测量面
（2）测量时，要尽量在接近尺身的地方测量。
（3）不要将不必要的测量压力施加在游标卡尺上。
（4）要使测量面正确地接触被测量物。
（5）使用后要全面擦拭，不要使垃圾进入滑轨内部。
（6）使用后要检查各部位有无损伤，如有击打痕等要进行修正。
（二）千分尺
千分尺主要精密测量外径、内径、深度、螺纹中径等，其最小刻度为0．01mm（最小刻度间用眼观测分为5或10等分，能够读到0．001～0．002mm左右的值）。千分尺（用于测量外径的）各部位的名称如图10－9所示。
图10－9 千分尺各部位的名称
1．千分尺（刻度）的读法
（1）A型千分尺（外径千分尺）的读法如图10－10所示：
①读取固定套管的刻度（32＋amm）。
②读取微分管的刻度（0．13mm）。
③微分管和固定套管的刻度线吻合后固定套管的刻度（0．002mm）。
则测得外径为D＝32＋0．13＋0．002＝32．132（mm）。
图10－10 A型千分尺的读法
图10－11 B型千分尺的读法
（2）B型千分尺（内径千分尺）的读法如图10－11所示：
①读取固定套管的刻度（9＋amm）。
②读取固定套管和微分管的刻度线吻合后的微分管的刻度（0．17mm）。
则测得内径为D＝9＋0．17＝9．170（mm）。
2．千分尺的测量方法
（1）确认0点 0～25mm千分尺校零如图10－12所示，用右手转动微分管前头的棘轮保险器，使主轴的前头与基准面慢慢接触后，空转两圈确认0刻度是否吻合。重复此动作2～3次确认0点。
图10－12 千分尺校零
其他千分尺应将附属的基准表夹在主轴与基准面之间，然后与上述方法相同，确认0刻度是否吻合。
当0点出现误差时，用夹紧螺栓固定主轴，并用附属扳手转动固定套管，使固定套管的基准线与微分管的0刻度对准。
（2）测量外径 如图10－13所示，左手握尺身，用左手的食指将基准面向测定面轻轻按压。以千分尺的基准面作为支点，用右手将主轴侧沿着被测定物的外周稍微移动，再转动棘轮保险器，寻找通过测定轴中心的最长点，用确认0点的要点来读取刻度。要反复测定2～3次，以得出正确的尺寸。
图10－13 测量外径时的操作
3．注意事项
（1）使用前，要清洁干净千分尺的测量面。
（2）为了不使体温传给尺身，要使用手套等进行测量或在短时间内进行测量。
（3）要从正面读数，将误差降到最小。
（4）不要与其他类工具一起放置（伤痕、碎末、灰尘等会进入缝隙间）。
（5）千分尺是精度很高的测量仪器，必须注意不要掉落，不要施加压力，不要使其受到震动、冲撞。
（6）要将测量面正确接触被测量物。
（7）使用后，要全面擦拭干净。
（8）保管时，要使标准面和主轴之间间隔1～2mm，并解除固定主轴的夹紧螺栓。
（三）万能角度尺
万能角度尺结构如图10－14所示。
图10－14 万能角度尺
1．万能角度尺的使用方法
根据产品被测部位的情况，先调整好角尺或直尺的位置，用卡块上的螺钉把它们紧固住，再来调整基尺测量面与其他有关测量面之间的夹角。这时，要先松开制动头上的螺母，移动主尺作粗调整；然后再转动扇形板背面的微动装置作细调整，直到两个测量面与被测表面密切贴合为止；最后拧紧制动器上的螺母，把角度尺取下来读数。
（1）测量0°～50°之间角度 如图10－15所示，角尺和直尺全都装上，产品的被测部位放在基尺和直尺的测量面之间。
图10－15 万能角度尺测量0°～50°之间角度
（2）测量50°～140°之间角度 如图10－16所示，可把角尺卸掉，把直尺装上去，使它与扇形板连在一起，工件的被测部位放在基尺和直尺的测量面之间。
（3）测量140°～230°之间角度 如图10－17所示，可把直尺卸掉，把角尺装上去，使它与扇形板连在一起，工件的被测部位放在基尺和角尺的测量面之间。
图10－16 万能角度尺测量50°～140°之间角度
图10－17 万能角度尺测量140°～230°之间角度
（4）测量230°～320°之间角度 如图10－18所示，把角尺、直尺和卡块全部卸掉，只留下扇形板和主尺（带基尺），把产品的被测部位放在基尺和扇形板测量面之间。
图10－18 万能角度尺测量230°—320°之间角度
图10－19 万能角度尺的读数
2．万能角度尺的读数方法
如图10－19所示，万能角度尺的读数可分3步：
（1）先读“度”的数值。看游标零线左边，主尺上最靠近一条刻线的数值，读出被测角度的整数部分，图示被测角“度”的整数部分为16。
（2）再从游标尺上读出“分”的数值。看游标上哪条刻线与主尺相应刻线对齐，可以从游标上直接读出被测角“度”的小数部分，即“分”的数值。图示游标的30刻线与主尺刻线对齐，故小数部分为30。
（3）被测角度等于上述两次读数之和，即16°＋30′＝16°30′。
（4）主尺上基本角度的刻线只有90个分度，如果被测角度大于90°，在读数时，应加上一基数（90、180、270）作为被测角度：
①90°～180°时，被测角度＝90°＋角度尺读数。
②180°～270°时，被测角度＝180°＋角度尺读数。
③270°～320°时，被测角度＝270°＋角度尺读数。
（四）正弦规
正弦规是用于准确检验零件及量规角度和锥度的量具，是利用三角函数中的正弦关系来度量的，故称正弦规或正弦尺、正弦台。如图10－20所示，正弦规主要由带有精密工作平面的主体和两个精密圆柱组成，四周可以装有挡板（使用时只装互相垂直的两块），测量时作为放置零件的定位板。国产正弦规有宽型和窄型两种，其规格见表10－1。
两个精密圆柱的中心距的精度很高，窄型正弦规的中心距200mm的误差不大于0．003mm，宽型的不大于0．005mm。同时，主体上工作平面的平直度，以及它与两个圆柱之间的相互位置精度都很高，可以用于精密测量，也可作为机床上加工带角度零件的精密定位用。利用正弦规测量角度和锥度时，测量精度可达±3″～±1″，但适宜测量小于40°的角度。
图10－20 正弦规
表10－1 正弦规的规格
图10－21 正弦规的应用
如图10－21所示，应用正弦规测量零件角度时，先把正弦规放在精密平台上，被测零件（如圆锥塞规）放在正弦规的工作平面上，被测零件的定位面平靠在正弦规的挡板上（如圆锥塞规的前端面靠在正弦规的前挡板上）。在正弦规的一个圆柱下面垫入量块，用百分表检查零件全长的高度，调整量块尺寸，使百分表在零件全长上的读数相同。此时，就可应用直角三角形的正弦公式，算出零件的角度为
式中，2α为圆锥的锥角（度）；H为量块的高度（mm）；L为正弦规两圆柱的中心距（mm）。
例如，测量圆锥塞规的锥角时，使用的是窄型正弦规，中心距L＝200mm，在一个圆柱下垫入的量块高度H＝10．06mm时，才使百分表在圆锥塞规的全长上读数相等。此时，圆锥塞规的锥角计算得：
图10－22 用正弦规检验根锥角
查正弦函数表得2α＝2°53′，即圆锥塞规的实际锥角为2°53′。
图10－22所示是锥齿轮的锥角检验。由于节锥是一个假想的圆锥，直接测量节锥角有困难，通常以测量根锥角δf值来代替。简单的测量方法是用全角样板测量根锥顶角，或用半角样板测量根锥角。此外，也可用正弦规测量，将锥齿轮套在心轴上，心轴置于正弦规上，将正弦规垫起一个根锥角δf，然后用百分表测量齿轮大小端的齿根部即可。根据根锥角δf值，计算应垫起的量块高度H为
H＝Lsinδf。
四、知识拓展
如图10－23所示，三坐标测量机（coordinate measuring machine，CMM）是在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。
三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。
图10－23 三坐标测量机
主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中，对箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量。还可用于电子、五金、塑胶等行业中，对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。
五、想一想
（1）试述精度为0．02mm游标卡尺的刻线原理。
（2）试述千分尺的刻线原理。
六、做一做
根据下图写出量具表示的刻度。
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