2.4 量具
在零件加工过程中，不但应严格按照图样规定的形状、尺寸和其他的技术要求加工，而且要随时用测量器具对工件进行测量，以便及时了解加工状况并指导加工，以保证工件的加工精度和质量。
车削加工中，根据其测量使用的频次及精确度的不同，主要有两大类：常用量具及精密量具。
2.4.1 常用量具的使用
在车削工作中，常用的量具主要有：钢直尺、游标卡尺、外径千分尺、深度千分尺、内径百分表等。各类量具的结构及使用要点如下。
（1）钢直尺
钢直尺是最基本也是最简单的量具，主要用于测量工件的毛坯尺寸或精度不高的尺寸，其规格有150mm、300mm、500mm和1000mm 4种，参见图2-88。
图2-88 钢直尺
（2）游标卡尺
对于尺寸测量精度要求较高的工件，可用游标卡尺测量，如图2-89所示。
图2-89 游标卡尺
①游标卡尺的作用。游标卡尺主要用于测量各种工件的内径、外径、孔距、深度、宽度、厚度，其测量使用方法参见图2-90、图2-91。
图2-90 游标卡尺的正确使用
图2-91 游标卡尺的使用方法
②游标卡尺读数方法。一般应分三步。
a.读出游标尺上“0”刻度线所对齐的尺身上刻度线的整数值（单位为mm），如图2-92下方的刻度线放大图中所示的“31mm”。
图2-92 游标卡尺读数示例
b.观察游标尺上的刻度线，找到与尺身刻度线对准的游标刻度线，读出该刻度线的小数值（单位为mm）。如图2-92下方的刻度线放大图中所示的“0”刻度线右边第4根游标刻度线与尺身刻度线是对准的，第4根游标刻度线应为“0.08mm”（该游标刻度每小格为0.02mm）。
c.将整数值和小数值相加，即为被测工件的实际尺寸，图2-92所示的实际尺寸为31+0.08=31.08（mm）。
（3）外径千分尺
外径千分尺是机械加工中最常用的精密量具之一，它的精度（分度值）为0.01mm，如图2-93所示。
图2-93 外径千分尺
1—尺架；2—固定量杆；3—测微螺杆；4—锁紧装置；5—微分筒；6—测力装置
①外径千分尺读数方法。外径千分尺的固定套筒上有一条纵刻线，是微分筒读数的基准线，纵刻线上下方各刻有25个分度，每分度的刻线间距为1mm。上下两排分度刻线起始位置错开0.5mm，这样可读出0.5mm的数值。具体读数分为三个步骤。
a.从固定套筒刻度线上读出被测工件的整数毫米和0.5mm的数值，如图2-94（b）中所示的32.5mm[图2-94（a）中只能读出整数12mm]。
图2-94 外径千分尺读数示例
b.从微分筒上与固定套筒基准线对准的刻线读出被测工件的小数值，图2-94（a）中为“0.04mm”，图2-94（b）中为“0.35mm”。
c.将两次读数结果相加，即为被测工件的尺寸，如图2-94（a）、图2-94（b）中所示。
②外径千分尺的作用。外径千分尺主要用于工件较精密尺寸的检测，如图2-95所示。
图2-95 外径千分尺的用途
③外径千分尺的使用
a.使用前，应认真检查、校对外径千分尺的“0”线，如图2-96所示。
图2-96 校对外径千分尺“0”线
b.使用中，先转动微分筒，使测微螺杆端面轻触被测工件，再转动测力装置，直到棘轮发出响声为止，如图2-97所示，然后读出测量值。
图2-97 外径千分尺正确测量方法
（4）深度千分尺
深度千分尺的结构如图2-98所示，其规格为0～25mm。为了扩大测量范围，可使用可换式测量杆，常用的量杆有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm等几种。
图2-98 深度千分尺
深度千分尺的读数原理和读数方法与外径千分尺完全相同，只是读数方向与外径千分尺相反（如图2-99所示）。深度千分尺上只能直接读出0～25mm。如测量深度大于25mm的工件，则应更换可换式测量杆，读数时应加上可换测量杆长度的下限值。测量深度=25+19.32=44.32mm（如图2-100所示）。
图2-99 深度千分尺读数
图2-100 深度千分尺装上可换测量杆
（5）内径百分表
内径百分表的结构如图2-101所示。通常带定心器的内径百分表的规格有10～18mm、18～35mm、35～50mm、50～100mm、100～160mm、160～250mm、250～450mm7种，各规格的内径百分表均备有整套可换测头，同时测头上标有测量范围，如图2-102所示。
图2-101 内径百分表的结构
1—百分表；2—锁紧捏手；3—隔热手柄；4—测量杆；5—可换测头；6—活动测头；7—定心器
图2-102 内径百分表的可换测头
内径百分表采用百分表作表头，百分表表盘上均匀地刻有100个格，因此表盘的每一小格表示0.01mm，如图2-103所示。
图2-103 百分表表头
内径百分表主要用于比较测量法测量内孔尺寸及其形状误差，图2-104给出了内径百分表的比较测量。
图2-104 内径百分表用于比较测量
注：图2-104（a）指针顺时针方向离开零位，被测孔径小于标准环，被测孔径尺寸等于标准环尺寸减去指针偏离格数值；图2-104（b）指针正对零位，表示被测孔径与标准环尺寸相等；图2-104（c）百分表的指针逆时针方向离开零位，表示被测孔径大于标准环，被测环孔径等于标准环尺寸加上指针偏离格数值。
使用内径百分表进行比较测量前，需对内径百分表进行对表，对表方法一般有两种：一是用标准环对表，另一种是与外径千分尺对表，对表方法如下。
①将百分表装在测量杆上，使百分表表盘平面与测头的轴线平行，并使其指针压缩0.5～1mm，如图2-105所示。
图2-105 将百分表装在测量杆上
②根据被测工件尺寸，选用一个相应的测头安装在表架上（如图2-106所示），并将可换测头上的螺母用呆扳手拧紧，但用力不能太大（如图2-107所示）。
图2-106 选用测头安装在表架上
图2-107 拧紧可换测头的螺母
③根据被测工件尺寸，选用一把相应的外径千分尺，把外径千分尺上的读数调整至等于被测工件孔径的中间值或基本尺寸；这时左手拿着外径千分尺，并把可换测头顶在外径千分尺的测砧上，右手拿着隔热手柄，大拇指靠在百分表表盘上，用大拇指推动百分表表盘，使指针对零；再重复上述步骤，检查百分表指针是否还指在零位上，如百分表指针仍在零位，说明内径百分表已经校好，可以测量工件（如图2-108所示）。
图2-108 内径百分表校尺
（6）内测千分尺
内测千分尺的结构如图2-109所示，其主要用于浅孔、沟槽、卡规等精密测量。内测千分尺规格有0～30mm、25～50mm。
图2-109 内测千分尺
内测千分尺的读数方法与外径千分尺的方法一样，只是读数方向相反。
（7）内径千分尺
内径千分尺结构如图2-110所示，其主要用于内孔孔径测量，规格主要有：50～250mm、50～600mm等。
图2-110 内径千分尺
内径千分尺的读数方法与外径千分尺方法一样，只是读数方向相反。
（8）游标万能角度尺
万能角度尺又称角度游标尺，是用来测量工件内外角度和划线的常用角度量具，分为Ⅰ型和Ⅱ型两种。Ⅰ型万能角度尺的测量范围为0°～320°，Ⅱ型万能角度尺的测量范围为0°～360°。
①万能角度尺的结构。Ⅰ型万能角度尺的结构如图2-111（a）所示，Ⅱ型万能角度尺的结构如图2-111（b）所示。
图2-111 万能角度尺的构造
万能角度尺的技术参数如表2-3所示。
表2-3 万能角度尺的技术参数
②万能角度尺的测量操作。Ⅰ型万能角度尺通过基准板、扇形主尺、游标副尺固定在扇形板上。直角尺紧固在扇形板上，直尺用套箍紧固在直角尺上。直尺7和直角尺1可在套箍2的制约下沿直角尺和扇形板滑动，并能自由装卸和改变安装方法，适应不同角度的测量。
图2-112给出了Ⅰ型万能角度尺不同安装方法所能测量的范围。
图2-112 Ⅰ型万能角度尺不同安装方法测量的范围
Ⅱ型万能角度尺的测量是通过利用基尺7和直尺8的测量面对工件的被测表面进行的。不论Ⅰ型及Ⅱ型万能角度尺，其测量尺寸的计数方法与游标卡尺相似，即：先读出游标零线左边主尺上的整度数；然后再看游标与主尺对准线的分值，两者相加即为整个读数值（如图2-113所示）。此时游标的零刻度线在主尺12°～13°的刻度线之间，因而读数的整数部分是12°；游标上40'的刻度线与主尺上某一刻度线对齐，故小数的读数部分是40'，最后实测结果=12°+40'=12°40'。
图2-113 游标万能角度尺读数示例
2.4.2 精密量具的使用
（1）量块
量块也叫块规，其结构如图2-114所示，它有两个高度平行光滑的测量面，两个测量面间的距离尺寸叫做量块尺寸，20mm及4mm就是量块尺寸。
图2-114 量块
量块是长度计量的基准，它用于调整、校正或检验测量仪器、量具及精密工件，也可用于精密机床调整等工作，如和量块附件组合使用，也可用于精密划线。量块选用优质合金钢制成，精度等级分为0、1、2、3级4个等级。0级供计量部门作长度基准，1、2级用作企业计量室，3级供车间生产使用。
①量块分组。量块分组见表2-4。
表2-4 量块分组
②量块尺寸的组合计算。测量时，把若干块（不超过5块）量块组合在一起使用；为了减少组合积累误差，应尽量选用最少的块数来组合，组合示例如下。
例如校对某量具时，需要65.456mm的量块；量块组的实际尺寸计算过程是从最小位数开始选取。如采用46块的量块见表2-4。则可按以下量块尺寸进行组合。
所需量块组的尺寸：65.456mm。
选取第一块量块尺寸：1.0060mm
余数：64.45mm
选取第二块量块尺寸：1.050mm
余数：63.4mm
选取第三块量块尺寸：1.4mm
余数：62.0mm
选取第四块量块尺寸；2.0mm
余数：60mm
选取第五块量块尺寸：60mm
余数：0
③量块的组合方法。量块的组合方法见表2-5～表2-7。
表2-5 厚量块之间的组合方法
表2-6 薄量块之间的组合方法
表2-7 厚量块与薄量块的组合方法
④角度量块。角度量块是一种角度计量基准，用于对游标万能角度尺和角度样板的检定，也可用于检查工件内、外角，以及精密机床在加工过程中的角度调整等。角度量块有两种形式，一种是三角形的，有一个工作角；另一种是四边形，有四个工作角，见表2-8。
表2-8 角度量块
角度量块分为1级、2级两种精度等级。
1级精度——不超过±10″。
2级精度——不超过±30″。
角度量块的组合计算、角度量块的选配方法与方形量块相同。
a.例如，被测角度为4°42'（如图2-115所示），可用14°42'和10°两块以相反方向组合。
图2-115 角度量块组合1
b.例如：被测角度为14°20'30″（如图2-116所示），可用15°20'、10°0'30″和11°三块量块组成。
图2-116 角度量块组合2
⑤量块使用注意事项
a.拼合和使用量块时，一定要保证量块测量面的清洁度和与测量面相接触的被测面、支承面的精密度。粗糙面、刀口、棱角面，不能使用量块，超常温的工件不得直接使用量块测量，量块测量面不得用手擦摸，要用绸布或麂皮擦拭，防止油污或汗液影响量块的精度和研合性。
b.量块是最精密的量具，但仍有制造误差。使用时要同时使用该量块的误差表，拼好的量块要计算好误差值，再用外径千分尺校对准确方能使用。
c.使用量块时，一次只能使用一套量块，不能几套量块混用。
⑥量块的维护保养
a.量块是保存和传递长度单位的基准，只允许用于检定计量器具、精密测量、精密划线和精密机床的调整。
b.拼凑成量块组时，在量块组的两工作面上应用护块，并使其刻字面朝外。
c.用完量块后，把量块放在航空汽油中洗净，涂以不含水分并不带酸性的防锈油，然后放入盒内固定位置摆好，放在干燥清洁的位置。
d.要定期检定量块。
e.在研合量块组时，可以在研合面上放少许航空汽油。
（2）杠杆千分尺
杠杆千分尺又称指示千分尺，它是由千分尺的微分筒部分和杠杆式卡规指示机构组合而成的一种精密量具，如图2-117所示。它的测量精度为0.002mm、0.001mm两种，它的测量范围为0～25mm、25～50mm。使用杠杆千分尺时，应注意以下事项。
图2-117 杠杆千分尺
1—微动测杆；2—活动测杆；3—止动器；4—固定套筒；5—微分筒；6—盖板；7—表盘；8—指针；9—退让按钮
①被测工件温度与尺温相同时才能测量，否则会影响测量精度。
②用杠杆千分尺作比较测量时，应按被测工件的尺寸，用量块调整指针的零位，固定活动测杆及微分筒后，多次按动退让按钮，当示值稳定后才能进行测量。
③测量工件时，应按动退让按钮，进入测量位置，并使测量杆砧面与工件轻轻接触，不能硬卡，以免测量面磨损及影响精度。
④测量工件直径时，应摆动杠杆千分尺或被测工件，以指针的转折点读数为正确测量值。
（3）正弦规
正弦规又称为正弦尺，主要适用于圆锥角小于30°的圆锥体测量、精密圆锥体的测量和各种角度工件的测量。正弦规分宽型、窄型；它的规格根据两个滚棒间的距离L而定，有100mm和200mm两种，为了计算方便，L值都取整数。
使用正弦规测量时，调整的角度以不超过30°为宜，因为当增大调整角时，滚棒间距离误差所造成的调整误差也很大，影响测量精度。利用正弦规原理检测工件，其正弦值就是检验标准，也就是正弦规所垫的量块高度值H。
计算公式：H=Lsinα（mm）
如图2-118所示，工件锥度α=10°，用200mm的正弦规测量，求H值（量块高度值）。
H=Lsinα=200×sin10°=34.729（mm）
图2-118 用正弦规测量圆锥体锥角
检测判断，看图2-118百分表所测两处最高点等高为合格，不等高则要重新计算出实际角度，对照工件图样角度公差，才能最后确定工件是否合格。事实上当角度误差在±1'时，换算成平行度偏差在100mm的长度上是0.0291mm，也就是说用100mm的正弦规检查工件，在其全长工件上的百分表来回移动时，跳动量只有0.029mm时，角度误差在±1'以内。
（4）水平仪
水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量平面度、直线度和垂直度等。水平仪有机械式和电子式两类。普通水平仪主要由框架和弧形玻璃管组成（如图2-119所示）。
图2-119 普通水平仪
1—玻璃管；2—框架
框架的测量面上有平面和V形槽，V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻璃管的表面上有刻线，内装乙醚，并留有一个水准泡（气泡），水准泡总是停留在玻璃管内的最高处。若水平仪倾斜一个角度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距离（格数），直接或通过计算即可知道被测工件的直线度、平面度或垂直度。
①测量水平度
a.检查气泡的大小是否等于两黑点印间的长度（规格在150mm以上的水平仪，如图2-120所示有气泡室，气泡管垂直放置可调整气泡的长度）。
图2-120 水平仪气泡室
b.将水平仪置于大致的水平面，左右倒转，检查气泡是否灵敏。
c.若倒转后的读数值与倒转前的读数值不一致，说明水平仪的零点有误差，此时应用专用工具旋转调整螺钉，以校正零点，调至倒转前后读数值相同为止。
d.确定水平仪的精度，水平仪的精度见表2-9。其中第一种表示此种水平仪在测量时，如气泡偏移1格，则表示在1000mm长度上两头相对水平面的高度差为0.02mm，即被测平面在测量方向上与水平面的夹角为4″。
表2-9 水平仪的精度
水平仪的读数常用直接读数法，气泡两端正好在两长刻线上，表示位置为“0”，气泡向右移动为正数，向左移动为负数。
②测量机床导轨纵向直线度
a.将床身需测量的导轨面用油石除去毛刺。
b.按图2-121所示测量机床导轨的纵向直线度，取其中央及两端6个位置作为测量处。
图2-121 导轨纵向直线度检测（左）低高（中）水平（右）高低
c.各测量处，顺次轻放水平仪，读纵向倾斜值。
d.气泡长度与两黑点印间的长度不相等时（如图2-121所示），可从气泡的两端读刻度值，再用2除，作为测量值。
e.如图2-121所示的A及B侧，由每侧3处测量值的最大差求A以及B侧的直线度。
例如： A侧直线度=（+0.03）-（-0.02）=+0.05（mm）
③测量机床导轨横向直线度
a.以机床导轨中央和两端的3个位置作为测量位置，用平尺或平行台变换至对纵向90°。
b.气泡的读数，只要A侧或B侧的任一侧就可以了。
c.由三个位置的测量值的最大差，求横向直线度（如图2-122所示）。
图2-122 导轨横向直线度检测
图2-122所示的横向直线度=-0.02-（-0.01）-（+0.02）
=-0.03（mm）
④检查导轨安装水平位置。检查导轨安装水平位置（即导轨在垂直平面内直线度，如图2-123所示）操作要领如下。
图2-123 导轨在垂直平面内直线度检测
a.在导轨上放一检验桥板，再在桥板上纵、横方向各放置一水平仪。
b.调整床身下的可调垫铁，使桥板放在导轨两端时水平仪B的气泡读数一致。
c.如水平仪B的气泡读数不能调到一致，说明两根导轨扭曲较大，应将两端读数差调到最小。
d.桥板放在导轨中间位置时，水平仪A的气泡应在读数范围以内。
⑤测量实例。用精度为0.02/1000mm正方形（方框）水平仪测量长1600mm平面导轨在垂直平面内的直线度误差。
把导轨分成8段测量，读数如图2-124（a）所示，根据读数在坐标图上作出曲线[如图2-124（b）所示]，首尾在线1-1处，得出导轨直线度误差最大为3.5格，再用下式把格数换算成以毫米为单位的线性误差：
Δ=nil=3.5×（0.02/1000）×200=0.014（mm）
图2-124 导轨在垂直平面内的直线度误差曲线
式中，n为坐标图中误差格数；i为水平仪精度；l为每段测量长度。