探析千分尺精確測量小微導(dǎo)線外徑的改進(jìn)措施

陳萍

廣西壯族自治區(qū)計量檢測研究院 廣西南寧 530007

工業(yè)領(lǐng)域在不斷發(fā)展過程中對于各個部件的精密程度有了更高的需求，也使得千分尺的應(yīng)用程度越來越為廣泛，千分尺是屬于測量儀器，在使用的中很多因素都會導(dǎo)致千分尺的測量結(jié)果與真實數(shù)據(jù)有所誤差，降低了測量的精確度，對此問題必須要給與高度的重視。

1 外徑千分尺主要結(jié)構(gòu)和特點

（0-25）mm外徑千分尺，由測微頭、尺架、同定測砧、測力裝置和鎖緊裝置等組成。

（1）測微頭主要包括一對螺旋副傳動裝置和標(biāo)尺。測微頭由螺紋軸套、調(diào)節(jié)螺帽、測微螺桿、固定套管和微分筒等組成。螺紋軸套左端與尺架過盈連接，右端有螺距O.5mm內(nèi)螺紋和外螺紋及圓錐面，內(nèi)螺紋與測微螺桿的外螺紋組成了一對螺旋副傳動裝置。測微螺桿的軸線與千分尺的測量線重合。測微螺桿左端面是兩測量面之一，中部是一段螺距o.5mm高精度外螺紋.螺紋的精度幾乎就是整把千分尺的精度。測微螺桿右端有M4內(nèi)螺紋和外圓錐面，M4內(nèi)螺紋用于連接測力裝置和緊固微分筒與測微螺桿的連接，外圓錐面通過彈簧套與微分筒相連。固定套管和微分筒上都有刻度線，兩者共同組成了分度裝置。固定套管通過彈簧力浮動在螺紋軸套上（兩者同軸），固定套管上有一條平行于軸線的縱刻線，在縱刻線的上下兩側(cè)各有一列均勻分度橫刻線，刻線間距都是1mm。但上下兩列橫刻線相互錯位0.5mm；下側(cè)橫刻線標(biāo)有數(shù)字，表示毫米整數(shù)值，左端橫刻線稱下限刻線，右端橫刻線稱上限刻線，上、下限刻線距離25mm，也就是每把千分尺的量程（測砧固定式）；上側(cè)橫刻線未標(biāo)數(shù)字，表示半毫米數(shù)值。微分筒左端錐面上，有50條均勻刻線（平行母線）并標(biāo)出數(shù)字。微分筒每轉(zhuǎn)一周。測微螺桿軸向位移O.5mm；每轉(zhuǎn)動一個刻線間距，測微螺桿移動距離O.5／50=O.01，這就是千分尺的分度值。

（2）尺架是千分尺的基礎(chǔ)件，大部分件都安裝在它的上面。在尺架的測量軸線上，左側(cè)有固定測砧，右側(cè)裝著測微頭。尺架對測量精度有重大影響：如尺架變形時，就會造成兩測量面平行度偏位，溫度的變化也影響測量不確定性。所以，尺架雖然不直接參與測量，也應(yīng)重點保護(hù)。

（3）鎖緊裝置的作用是將測微螺桿固定在當(dāng)前位置一保持測最值不變——便于讀數(shù)。需要時，順時針制動手柄即可，用力要適當(dāng)，不可太大。

2 誤差分析及改進(jìn)措施

2.1 樣品本身誤差

（1）不圓整。拉絲模具加工精度不夠或者不均勻磨損會造成模孔成橢圓形導(dǎo)致導(dǎo)線外徑不圓整；特別軟的導(dǎo)線在收線時受到較大不均勻的壓力也會造成導(dǎo)線外徑不圓整。在同一測量位置，以互成900測量導(dǎo)線的2次外徑取平均值，可以極大地減小測量誤差。（2）折痕。導(dǎo)線由于受到較大外力而發(fā)生變形，應(yīng)避免在有明顯折痕的位置進(jìn)行測量。（3）外徑波動。由于張力波動較大或者導(dǎo)線成分和性能的較大波動造成外徑波動，加大測量次數(shù)和間隔距離取平均值可降低誤差。（4）彎曲。導(dǎo)線拉絲時在鼓輪和收線盤上都需帶張力盤繞在上面，導(dǎo)線必然產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，取下的一段被測樣品呈自由狀態(tài)后往往還有一定的彎曲，強(qiáng)度較大的線更明顯，在彎曲部位測量易導(dǎo)致外徑偏大。應(yīng)盡量讓導(dǎo)線呈直線狀態(tài)進(jìn)行測量或者避免在彎曲部位測量。（5）溫度。溫度會造成導(dǎo)線熱脹冷縮而產(chǎn)生外徑變化，不同材料膨脹系數(shù)不同造成的誤差也不同。導(dǎo)線應(yīng)盡量在其冷卻到室溫后進(jìn)行測量，且室溫應(yīng)符合測試溫度條件[1]。

2.2 儀器誤差

儀器的誤差主要是零誤差，校準(zhǔn)好的千分尺，當(dāng)測微螺桿與測砧接觸后，可動刻度上的零線與固定度上的水平橫線應(yīng)該是對齊的。若沒有對齊，測量時就會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，即零誤差。零誤差若無法消除，應(yīng)考慮讀數(shù)是否會受影響。零誤差一般不大，千分尺零位沒調(diào)到位和不當(dāng)使用產(chǎn)生的磨損或松動等都會造成零誤差，尤其是零誤差只有l(wèi)-2μm時是比較難發(fā)現(xiàn)的。使用數(shù)顯千分尺非常容易產(chǎn)生零誤差，若測砧上面粘有臟污或灰塵，此時若清零必然產(chǎn)生負(fù)零誤差而造成測量外徑偏小，而且很多員工喜歡按清零鍵。用干凈的紗布將用于測量兩個面徹底清理干凈后檢查千分尺是否歸零或兩零線是否對齊，對于0.001mm精度的千分尺應(yīng)用測量針進(jìn)行校準(zhǔn)和檢驗，因為l-2μm的臟污比較難清除，1-2μm的零誤差也難于發(fā)現(xiàn)。用測量針檢查外徑是否符合標(biāo)準(zhǔn)外徑，否則應(yīng)繼續(xù)清理；符合標(biāo)準(zhǔn)外徑后，此時的零位就可作為標(biāo)準(zhǔn)的零位，數(shù)顯干分尺的零位設(shè)置完后不能輕易再改變或按清零鍵。機(jī)械千分尺調(diào)整零位時，可用扳手松動固定套管小螺絲，采用扳手對套筒位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證兩零線的對齊，再擰緊小螺絲。

2.3 操作誤差

（1）讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差主要是測量人員視覺位置所造成的。數(shù)顯千分尺不存在該誤差，機(jī)械千分尺讀數(shù)不當(dāng)一般會造成約2μm的誤差。對于機(jī)械千分尺，正確的視覺應(yīng)位于讀取刻度的正上方。因讀數(shù)視線的角度偏差造成測試結(jié)果偏小和偏大，0.01mm精度千分尺的讀取應(yīng)在固定套筒零線（基準(zhǔn)線）正上方（視線應(yīng)垂直零線）。0.001mm精度千分尺先按上述方法讀取，第三位通過固定套筒上面的副尺刻度讀取，副尺刻度有10條，如第1條線與微分筒刻度對齊，則讀數(shù)為1μm，此時的正確視線應(yīng)與第1條副尺刻度線垂直。（2）測量壓力誤差。測量壓力誤差是被測樣品受到壓力的不同而產(chǎn)生的誤差，也稱為測力誤差。因此，測力應(yīng)合適，過大過小都會造成誤差。標(biāo)準(zhǔn)GB／T4909.2《裸電線試驗方法第2部分尺寸測量》中規(guī)定，0.1mm以下的試件，測力應(yīng)為0.1-1.0N；0.1mm及以上的試件，測力應(yīng)為1-3N。尤其是對于微細(xì)線或軟線，受壓容易變形造成測量外徑偏小。實際測量時不知具體測力大小，小心操作可以避免較大的測力誤差。測量時應(yīng)小心輕緩轉(zhuǎn)動旋鈕，待將要或剛接觸樣品后輕緩轉(zhuǎn)動測力裝置，一般響動2-4聲后開始讀數(shù)，通?？扇№憚?聲。視被測物的大小和軟硬適當(dāng)調(diào)整響動次數(shù)，容易受壓變形的取下值。對于同種被測樣品應(yīng)保持相同的響動次數(shù)以保證每次測力相同。

3 結(jié)語

外徑千分尺是一種常用量具，因此在使用時應(yīng)當(dāng)按照操作規(guī)范進(jìn)行操作，防止不合理操作以及磕碰等現(xiàn)象，以減少誤差對測量結(jié)果的影響，外徑千分尺能夠滿足測量精度的要求，為實驗和生產(chǎn)服務(wù)。