（1）游标类量具 游标类量具是利用游标读数原理制成的一种常用量具。游标类量具的主要特点为：结构简单，使用方便，测量范围大等。
常用的游标类量具有游标卡尺、深度游标卡尺、高度游标卡尺等。它们的读数原理相同，但测量面的位置不同。图5-4所示为几种常见的游标类量具。
图5-4 游标类量具
1）游标类量具的结构。游标类量具的主体是一个刻有刻度的尺身，沿着尺身滑动的尺框上装有游标。根据其分度值的不同，游标类量具有0.1mm、0.05mm、0.02mm三种。
图5-5所示为带表游标卡尺。为了读数方便，带表游标卡尺上装有测微表头。带表游标卡尺中的机械传动装置，将两测量爪的相对移动转变成为指示表针的回转运动，并可同时借助于尺身刻度和指示表，对两测量爪的分隔距离进行读数。
图5-5 带表游标卡尺
2）游标的读数原理。在图5-6a中，尺身的标尺间距a=1mm，而游标的尺身9mm的宽度刻10格，其标尺间距b=0.9mm。这样，尺身的标尺间距与游标的标尺间距之差为0.1mm（分度值）。当游标零线与尺身零线对准时，除游标最后一根刻线与尺身刻线对准外，游标的其他刻线都不与尺身刻线对准。若将游标向右移动0.1mm，则游标的第1根线与尺身刻线对准；若将游标向右移动0.2mm，则游标的第2根刻线与尺身刻线对准，依次类推。
这样，游标在尺身的标尺间距1mm向右移动的距离，可由游标刻线与尺身刻线对准时游标刻线序号决定。如游标的第5根刻线与尺身刻线对准，则表示游标向右移动0.5mm，如图5-6b所示。因此，有了游标装置，就很容易读出尺身画线间隔的小数部分的读数。
图5-6 游标的读数原理图
a）游标的起点对齐时 b）游标移动0.5mm
用游标类量具测量零件进行读数时，应先根据游标零线所处位置读出尺身刻度的整数部分的值，其次，再判断游标第几根刻线与尺身刻线对准，用游标刻线的序号乘上读数值，即得到小数部分的读数。将整数部分与小数部分相加即为测量结果。例如，在分度值为0.05mm的游标卡尺上，游标零线的位置在尺身画线“21”与“22”之间，且游标上的第6根刻线与尺身刻线对准，则被测尺寸为21.00mm+6×0.05mm=21.30mm。
图5-7所示为电子数显卡尺，它的测量结果由液晶显示器显示，电子数显卡尺测量方便可靠。其外形结构及各部分名称如图5-7所示。
图5-7 电子数显卡尺
1—内测量爪 2—紧固螺钉 3—液晶显示器 4—数据输出端口 5—深度尺 6—尺身 7、11—防尘板 8—置零按钮 9—米制/英制转换按钮 10—外测量爪 12—台阶测量面
3）长度游标卡尺的使用与保养。
①在使用游标卡尺前，应先将量爪和被测工件表面的灰尘、油污等擦拭干净，以免碰伤游标卡尺量爪面，影响测量精度；同时检查尺框和微动装置移动等是否灵活，紧固螺钉是否能起作用。
②检查游标卡尺零位。使游标卡尺两量爪紧密贴合，目视观察应无明显的光隙，同时观察游标零刻线与尺身零刻线是否对准，游标的尾刻线与尺身的相应刻线是否对准。最好把游标卡尺量爪闭合三次，观察各次读数是否一致。如果三次读数虽然不是零，但三次的读数完全一样，就必须把这个数值记下来，作为测量时修正值对测得的尺寸加以修正。
③使用游标卡尺时，要掌握好量爪面同工件表面接触时的压力，应刚好使测量面与工件接触，既不能用力太大，也不能用力太小，同时量爪应能沿着工件表面自由滑动。有些游标卡尺装有微动装置，应使用其微动装置控制与工件的接触力。
④在使用游标卡尺尾针测量孔深尺寸时，应先在划线平台上校对其尾针位置的准确度，然后进行孔深测量。
⑤在测量读数时，应尽量使游标卡尺水平并朝着亮光方向，使视线尽可能地和尺上所读的刻度线垂直，以免视线的偏斜而引起读数误差。应在工件的同一位置多次测量，应在排除粗差后，取多次读数的平均值。
⑥在使用平头游标卡尺测量内径（孔）尺寸时，必须先对零位时的基数值进行核对，测量的读数应加上基数值后才是被测量孔的实际尺寸。
⑦测量外部尺寸时，读数后切忌从被测工件上猛力抽出游标卡尺，应先将量爪松开后再移出，否则将使量爪磨损、扭伤、变形；测量内部尺寸读数时，要使量爪沿着孔的中心线方向滑动，防止歪斜，或使尺框移动而影响测量精度。
⑧禁止用游标卡尺测量运动中的工件，否则容易使游标卡尺受到严重磨损，也容易发生事故。
⑨使用游标卡尺时不可用力与工件撞击，以防损坏游标卡尺。使用中不得以游标卡尺代替卡钳在工件上来回拖拉，游标卡尺也不能用于划线。
⑩游标卡尺不能放在磨床的磁性工作台等强磁场附近，以免使游标卡尺受磁化而影响使用。
⑪11游标卡尺使用后，应擦拭干净平放在专用卡尺盒内，以防止游标卡尺的尺身等发生变形，尤其是大尺寸游标卡尺更应加以注意。较长时间不使用时，还要在游标卡尺的表面涂上防锈油，以防止其生锈损坏。
4）高度游标卡尺的使用与保养。在使用前，应检查高度游标卡尺底座工作面是否有毛刺或擦伤，还应注意底座工作面和检验用的平板是否清洁，量爪是否完好，连接处是否紧固可靠等。
移动高度游标卡尺时应握持住底座，不允许只抓住尺身，更不允许只握住游标，否则容易使尺身变形或使高度游标卡尺跌落而摔坏。
用高度游标卡尺划线时，要装上划线量爪，按所需划线的高度尺寸调节尺框，先固紧微动装置的紧固螺钉，然后旋动微动螺母使高度尺寸准确对准所需划线的尺寸，再将尺框紧固后即可进行划线。划线时底座应贴合平台，平稳移动。
高度游标卡尺的保养方法同长度游标卡尺。
用高度游标尺在平板上测量高度的方法如下：①将被测零件的基准面与平板工作面贴合，移动尺框量爪，使卡爪端部与平板接触，检查高度尺的零位是否正确；②松开高度游标卡尺的游标框和微调框的紧固螺钉，向下推压游标框使测量爪移到即将接触被测面时，紧固微调框的紧固螺钉；③调节微调螺母使测量爪端部接触被测表面，再紧固尺框上的紧固螺钉，即可读得被测高度。
（2）螺旋测微类量具 螺旋测微类量具是利用螺旋副运动原理进行测量和读数的一种测微量具。由于它使用了螺旋装置，其测量精度得以提高。它按用途分为外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。其中，外径千分尺最普遍，主要用于测量轴类尺寸；内径千分尺用于测量内尺寸。
1）外径千分尺的结构。外径千分尺结构如图5-8所示。这是测量范围为0～25mm的外径千分尺，它主要由尺架、测微头、测力装置等组成。尺架1的一端装有固定测砧，另一端则装有测微头。尺架的两侧面上覆盖着绝缘板12，防止使用时手的温度影响千分尺的测量精度。
图5-8 外径千分尺
1—尺架 2—固定测砧 3—测微螺杆 4—螺纹轴套 5—固定套筒 6—微分筒 7—调节螺母 8—接头 9—垫圈 10—测力装置 11—锁紧把手 12—绝缘板 13—锁紧轴
外径千分尺的测微头的组装情况如下。螺纹轴套4压入尺架1中，固定套筒5用螺钉紧固在它的上面，测微螺杆3的螺距为0.5mm，精度很高，与外螺纹、螺纹轴套4右端的内螺纹紧密配合，其配合间隙可用调节螺母7调整，使测微螺杆可在螺纹轴套4螺孔中自如地旋转而间隙极小。测微螺杆3右端的外圆锥与接头8的内圆锥配合，接头上开有轴向槽，能沿着测微螺杆的外圆锥胀大，使微分筒6与测微螺杆结合成一体。
外径千分尺的测力装置如图5-9所示。它主要靠一对棘轮3和4的作用，棘轮4和转帽5连成一体，弹簧2可在棘轮3的压缩下沿轴向移动，但不能转动。弹簧的弹力用于控制测量压力。
采用外径千分尺进行测量时，用手旋转转帽5，如棘轮4对棘轮3所产生的测量压力小于弹簧2的弹力时，转帽的运动就通过棘轮4、3传给螺钉1，带动测微螺杆转动。如测量压力超过弹簧2的弹力，则棘轮3便压缩弹簧而在棘轮4上打滑，测微螺杆停止前进。
外径千分尺的锁紧装置是用来锁紧测微螺杆的。如图5-9中A—A剖视图所示，在锁紧轴13的圆周上有一缺口槽，转动锁紧手把11，便可锁紧或松开测微螺杆。
图5-9 外径千分尺的测力装置
1—螺钉 2—弹簧 3、4—棘轮 5—转帽 6—微分筒
2）外径千分尺的工作原理。外径千分尺应用螺旋副的传动原理，将角位移变为直线位移。当测微螺杆的螺距为0.5mm时，固定套筒上的标尺间隔也是0.5mm，微分筒的圆锥面刻有50等分的圆周刻线。将微分筒旋转一圈时，测微螺杆轴向位移0.5mm；当微分筒转过一格时，测微螺杆轴向位移为0.5mm×（1/50）=0.01mm，这样，可由微分筒上的刻度精确地读出测微螺杆轴向位移的小数部分。因此，千分尺的分度值为0.01mm。
常用的外径千分尺的测量范围有0～25mm，25～50mm，50～75mm等，大的外径千分尺的测量范围甚至可达几米以上，但测微螺杆的测量位移一般均为25mm。
外径千分尺的读数如图5-10所示。
图5-10 外径千分尺的读数方法示例
在使用千分尺时，如果微分筒的零线与固定套筒的中线没有对准，应该将其差数记下，并在测量结果中除去这个差数，也可在测量前加以调整。
3）外径千分尺的使用与保养。
①在正常情况下，测量前必须校对其零位，也即通常所称的对零位。对于测量范围0～25mm的千分尺，校对零位时应使两测量面接触；对于测量范围大于25mm的千分尺，应在两测量面间安放尺寸为其测量下限的校验棒后进行校对。一般情况下，应使用配套的标准校验棒来校对千分尺的正确性。(www.xing528.com)
调整零位时，必须使微分筒上的棱边与固定套筒上的“0”线重合，同时要使微分筒上零线对准固定套筒上的纵向刻线。
②使用时，应该用手握住隔热装置，否则会增加测量误差。一般情况下，应注意外径千分尺和被测工件具有相同的温度。
③旋动微分筒（快进机构），当千分尺两测量面将与工件接触时，要使用尾部测力装置（棘轮），一般听到棘轮响三或四下后读数。直接转动微分筒会造成因接触的松紧不同带来的测量误差。
④千分尺测量轴的中心线要与工件被测长度方向相一致，不可歪斜。
⑤千分尺测量面与被测工件相接触时，要考虑工件表面几何形状。
⑥在测量被加工的工件时，工件应在静态下测量，不能在工件转动或加工时测量，否则易使测量面磨损，测杆扭弯甚至折断。
⑦按被测尺寸调节外径千分尺时，要慢慢地转动微分筒或测力装置，不要握住微分筒挥动或摇转尺架，以免精密测微螺杆变形。
⑧使用后，按常规清理并涂防锈油等。
（3）指示式测量器具
1）百分表的工作原理。百分表是一种应用广泛的机械式量仪，其外形及传动原理如图5-11所示。
图5-11 百分表的外形及传动原理
1—小齿轮 2、7—大齿轮 3—中间齿轮 4—弹簧 5—测量杆 6—指针 8—游丝
百分表用于相对测量，主要进行各种跳动量、变化量等的测量；也可与标准量块配合，进行长度、直径等绝对量的测量。
从图5-11可以看到，当有齿条的测量杆5上下移动时，带动与齿条相啮合的小齿轮1转动，此时与小齿轮固定在同一轴上的大齿轮2也跟着转动，通过大齿轮即可带动中间齿轮及与中间齿轮固定在同一轴上的指针6，这样通过齿轮传动系统就可将测量杆的微小位移经放大转变为指针的偏转，并由指针在刻度盘上指示出相应的数值。
齿侧间隙而引起的测量误差是造成百分表测量误差的主要方面。为了消除齿轮传动系统中的这种误差，在百分表内装有游丝8。由游丝产生的扭转力矩作用在大齿轮7上，大齿轮7也与中间齿轮3啮合，这样可保证齿轮在正、反转时都在同一齿侧面啮合。弹簧4是用来控制百分表测量力的。
百分表的分度值为0.01mm，其表盘在圆周上刻有100条等分刻线。因此，百分表的齿轮传动系统中，测量杆移动1mm，则其指针回转一圈。百分表的示值范围有0～3mm、0～5mm、0～10mm三种，常用的是示值范围为0～3mm的百分表。
2）百分表、千分表的使用与保养。百分表与千分表都是高精度的长度测量工具，主要用于测量工件的几何形状误差和位置精度误差。百分表的分度值为0.01mm，而分度值为0.001mm或0.002mm的称为千分表。
由于百分表与千分表都是测量精度较高的精密测量器具，其使用和保养中应注意以下几个方面。
①使用百分表进行测量时，应将百分表固定在可靠的表架上，并注意拧紧螺母等固定装置，严防摔表事件的发生。根据测量需要，通常选择带平台的表架或万能表架。
②测量过程中，将百分表固定在表架夹具上时，对百分表测量杆的夹紧力也不宜过大，以免使装夹套筒变形卡住测杆，应检查测杆移动是否灵活。夹紧后不可再转动百分表。
③测量前须再次检查百分表是否夹牢，而又不影响其灵敏度。可重复性检查，即多次提拉百分表测杆略高于工件高度，再轻轻放下测杆使之与工件接触，在重复性较好的情况下，方可以进行测量。
④在实施测量的过程中，特别应轻轻提起测杆，将工件移至测头下面，缓慢下降测头，使之与工件接触；不能把工件强迫推至测头下，也不能急剧放松下降测头，以免产生瞬时冲击测力，给测量带来误差，甚至使测量杆造成变形而损坏测量仪表。在测头与工件表面接触时，测杆应有0.3～1mm的压缩量，以保持一定的起始测量力，保证测量数据的精度。
⑤测杆与被测工件表面必须垂直，否则将产生较大的测量误差，造成测量距离的放大。
⑥在测量圆柱形工件时，测杆轴线应与圆柱形工件直径方向严格一致。
⑦应根据不同的工件，选择合适形状的测头进行测量。如可用平测头测量球形的工件或外螺纹大径；可用球面测头测量圆柱形或平表面工件；可用小测头或曲率很小的球面测头测量凹面或形状复杂的表面。测量薄工件时须在正反方向上各测量一次后取最小值，以免由于工件弯曲而不能正确反映其尺寸。
⑧测量杆上不得加油，以免油污进入表内，影响表的传动机构和测杆移动的灵活性。
⑨在不使用时，要摘下表盘，使表解除所有负荷，测量杆处于自由状态。成套保存于盒内，避免丢失与损坏。
⑩表的使用与存放均应远离液体，不能使冷却液、切削液、水或油与测量用表接触。
3）内径百分表的测量原理及计量器具使用说明。内径百分表主要用于进行各类孔形零件的内径测量。
内径百分表的典型结构如图5-12所示。
图5-12 内径百分表
1—可换测量头 2—测量套 3—测杆 4—传动杆 5、10—弹簧 6—指示表 7—杠杆 8—活动测量头 9—定位装置
内径百分表是用它的可换测量头1（测量中固定不动）和活动测量头8与被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不同的可换测量头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，将量仪测头放入被测孔内，活动测量头8产生轴向移位，使等臂杠杆7回转，并通过传动杆4推动百分表6的测杆位移，从百分表上读取读数。定位装置9在弹簧的作用下，对称地压靠在被测孔壁上，使得测量头1和8的轴线位于被测孔的直径上。
内径百分表（内径千分表）是将测头的直线位移变为指针的角位移的计量器具。它采用比较测量法完成测量，可用于不同孔径的尺寸及其误差的测量。
使用内径百分表检测工件内径时，可参考如下的步骤及注意事项。
①测量前，首先应根据被测工件的尺寸选用相应尺寸的测头，然后调整内径百分表零位，如图5-13所示。测量后也应核对零位，以便观察内径百分表变化情况。
②在调整及测量工作的过程中，内径百分表的测头应与环规及被测孔径垂直，即在径向找其最大值，在轴向找其最小值；测量槽宽时，在径向及轴向找其最小值；用具有定心器的内径百分表测量内孔时，应将仪器按孔的轴线方向来回摆动，取其最小值即为孔的直径。
③测量杆外面是套管，套管外还有塑料管，手只能捏在塑料管上，不能将人体的热传到内径百分表测量杆上，以避免温差带来的误差。
④内径百分表是由百分表和测量内径的杠杆系统组成的，它是一种采用相对比较法测量孔径尺寸的精密量具，可用于测量6～1000mm的孔径，特别适合测量深孔。
⑤内径百分表的技术指标如下。
分度值0.01mm，示值范围0～10mm。
测量范围：6～7，10～18，18～35，35～50，50～100，100～160，160～250，250～450等，单位为mm。
⑥内径百分表的调整及测量内径时还应注意如下要点：将内径百分表插入被测孔中，沿被测孔的轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动内径百分表，如图5-14所示，记下示值变化的最小值。
实践任务：
1）根据图样提出的精度与技术方面的要求，按工件的外形结构，选定可选用的测量器具和测量方案。
图5-13 内径百分表的调零
1、3—专用测块 2—量块组 4—量块夹
图5-14 内径百分表的使用
2）采用现有的检测工具，按技术图样的要求，对给定的阶梯轴工件进行各部分的长度及外径的测量。
3）对测量的数据进行分析，给出检测的结果，根据图样中给定的尺寸方面的技术要求，判断工件是否合格，并出具检测结果单。
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