游標(biāo)卡尺的常見誤差分析和故障調(diào)修

陳文鈺

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)計(jì)量監(jiān)督中心，大同 037001）

長度測量中，尤其是物料加工、機(jī)械加工、生產(chǎn)維修等制造業(yè)領(lǐng)域，游標(biāo)卡尺是使用頻繁的量具之一。作為機(jī)械加工領(lǐng)域常見的量具，游標(biāo)卡尺使用頻率高，使用環(huán)境相對較差。由于使用人員素質(zhì)參差不齊，相關(guān)人員在使用后對儀器的保護(hù)程度也不同。多種因素疊加，導(dǎo)致卡尺示值不準(zhǔn)，影響被測量的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步影響了產(chǎn)品質(zhì)量。本文介紹了游標(biāo)卡尺的一些常見誤差來源以及故障和調(diào)修方法。

1 外觀殘缺磨損和污漬銹蝕的處理

1.1 外觀殘缺和磨損

在使用或者檢定校驗(yàn)的過程中，先觀察游標(biāo)卡尺是否存在有外觀殘缺、磨損或是出現(xiàn)毛刺等情況，以便確定最佳調(diào)修的步驟。如果步驟錯誤，往往達(dá)不到預(yù)期目的。處理過程中，先通過觀察將外觀殘缺的部分禁用，然后考慮磨損情況。如圖1 所示，圓弧內(nèi)量爪最容易磨損，一般用肉眼可見，如圓弧側(cè)面磨掉一部分，此時需禁用圓弧內(nèi)量爪，隨后使用千分尺進(jìn)行測量，再具體決定是在誤差范圍內(nèi)使用還是將其禁用。

1.2 外觀污漬

平時工作中，相關(guān)人員往往在使用游標(biāo)卡尺后將其隨手放置，沒有規(guī)范地保護(hù)儀器，導(dǎo)致卡尺上存在大量油污，嚴(yán)重影響儀器的使用。針對這種情況，處理的方法是先用棉紗擦拭一遍尺身，盡力擦去尺身表面的油污。實(shí)際工作中，卡尺上面除了油污還有油泥，必須先用毛刷清理油泥灰塵和污漬，再用汽油清洗。

若尺框和壓板松動，尺框螺絲無法擰緊，則可能是壓板內(nèi)部積滿了油污。此時，需要打開壓板和尺框螺絲，查看是否存在油污。如果存在油污，擦拭壓板和螺絲里面的油污，擦完后用汽油或煤油清洗，以達(dá)到內(nèi)部清潔的目的。之后將卡尺用棉紗布在汽油中進(jìn)行第二遍清洗擦拭，先將卡尺測量面的油污清洗干凈，然后將尺身在汽油中清洗干凈。若是實(shí)際條件不允許，一般用蘸有工業(yè)汽油或者煤油的棉紗先擦測量面，再將卡尺尺身擦拭干凈。

1.3 毛刺劃痕和銹蝕

工作中常見由于較大磕碰出現(xiàn)的毛刺導(dǎo)致的尺框滑動阻滯，處理方法為清洗好游標(biāo)卡尺以后用虎鉗固定好卡尺，在有毛刺的地方用磨砂石認(rèn)真打磨尺身有毛刺、劃痕、劃傷的地方，直到不影響測量，手摸上去無明顯毛刺或者毛刺不突出、卡尺尺身滑動無明顯阻滯或者直到尺框移動起來比較平滑流暢為止?？叹€部分有劃痕劃傷時，順著刻線輕輕用研磨塊研磨，做到既不影響刻線讀數(shù)又可以把毛刺劃痕打磨平整，手摸上去比較順滑的狀態(tài)。注意千萬不能順著尺身在刻線上面來回打磨，否則易磨損刻線而影響讀數(shù)。若是劃痕較嚴(yán)重影響到刻線讀數(shù)，讀數(shù)時會產(chǎn)生誤差，必須順著尺身打磨，將0 號砂布裁成比卡尺主尺尺身稍窄一點(diǎn)的布條，將卡尺放在水平桌面上用手壓住尺身，用砂布來回均勻打磨，打磨方向與主尺方向一致[1]。

對于卡尺尺身銹蝕比較嚴(yán)重的卡尺，認(rèn)真觀察尺身后要觀察圓弧內(nèi)量爪和各個外量爪的測量面，查看測量面是否有銹蝕，并用紗布蘸上煤油擦拭有銹蝕的量爪測量面。若銹蝕較為嚴(yán)重，需將卡尺固定在穩(wěn)固的虎鉗上，將卡尺外量爪固定到研磨塊的寬度，然后在研磨塊上點(diǎn)幾滴煤油，研磨幾下研磨膏，用上下都蘸有研磨膏的研磨塊研磨測量面，并按緊卡尺外量爪，用研磨塊研磨，直到去除銹蝕。除去銹蝕后，用蘸有汽油的棉紗布擦去污漬，再用干凈的絲綢輕輕擦拭外量爪測量面以達(dá)到清潔的目的[2]。

當(dāng)測量面磨損較大時，先用油石磨平凸出的部分，再在壓砂平板上進(jìn)行研光。磨平時，需用力均勻，不可傾斜，直至量爪平面度和量爪間平行度合格為止。對于圓弧內(nèi)量爪的測量面研磨，將量爪固定到虎鉗上，用研具或者油石在卡爪上面做往復(fù)圓弧運(yùn)動進(jìn)行研磨。若尺身上有銹蝕，要繼續(xù)用研磨塊研磨銹蝕的部分，達(dá)到尺身清潔，以恢復(fù)正常平整的狀態(tài)為止。

1.4 部件殘缺

部件殘缺主要指缺少緊固螺釘、游標(biāo)螺釘?shù)攘悴考绊懣ǔ叩氖褂霉δ堋z修前，要檢查這些常見問題，根據(jù)規(guī)格配好零部件，使檢修的卡尺正常工作。

2 運(yùn)動件的問題

2.1 缺少彈簧片問題

游標(biāo)卡尺的微動或者緊固螺釘發(fā)生滑牙現(xiàn)象時，需要及時更換。尺框出現(xiàn)無法滑動的情況時，首先松幾下頂絲，達(dá)到輕松滑動尺框即可。若游標(biāo)卡尺尺框有較大松動或者微動和緊固螺釘發(fā)生滑牙，更換后仍然有松動現(xiàn)象，需首先檢查上下彈簧片是否存在，若丟失，需要配好合適的彈簧片。尺框內(nèi)彈簧片安裝的間隙過大，在緊固螺釘緊固和松動時也會造成測量時示值的變化。測量時，推動尺框接觸的用力稍大，量爪就發(fā)生傾斜。緊固螺釘擰緊時，尺框又反向傾斜，示值來回不定，測量誤差過大。這時需要更換厚的彈簧片，或者拆卸現(xiàn)在的彈簧片做一定的彎曲度來增加彈簧片弧度，安裝后就可以增加游標(biāo)卡尺尺身和尺框的相互作用力，從而減小彈簧片和尺身尺框之間的接觸間隙，穩(wěn)定尺框，從而達(dá)到減少測量誤差的目的。

若卡尺尺框發(fā)生卡死，移動起來比較費(fèi)勁，先檢查主尺和尺框各部分運(yùn)動件的位置是否處于正常，然后檢查彈簧片。游標(biāo)卡尺裝配不當(dāng)和頂絲長期受力，會導(dǎo)致彈簧片受力變形過大，或者彈簧片太厚沒有什么較大變形導(dǎo)致接觸太緊。究其原因，主要在于緊固螺釘或者頂絲緊固住彈簧片，造成尺框和尺身接觸太緊導(dǎo)致相互作用力太大造成卡尺滑動阻滯。需要注意，彈簧片的彎曲度要保證彈簧片的兩端和中間三點(diǎn)與主尺和尺框接觸，并滑動自如。尺框尺身接觸太緊的解決辦法是適當(dāng)松動彈簧片上的3 顆頂絲和緊固螺釘，或者拆下彈簧片，用手鉗調(diào)整彈簧片的彎曲度，直至合適位置再裝上，并適當(dāng)用頂絲卡緊，待滑動尺框達(dá)到靈活移動即可[3]。

2.2 主持尺身出現(xiàn)彎曲變形導(dǎo)致的運(yùn)動不暢

在實(shí)際使用中，游標(biāo)卡尺可能會出現(xiàn)掉落、碰撞引起尺身彎曲變形。此種情況需要檢查出主尺彎曲部位，做好標(biāo)記，然后將其平放在主持工作臺上，用錘子敲擊彎曲部位，控制好力度，對尺身進(jìn)行矯直。在矯直敲擊過程中，敲動后要不斷拿起游標(biāo)卡尺滑動幾下尺框，試試尺框?qū)χ鞒叱呱淼幕瑒拥牧鲿吵潭取?/p>

3 外量爪和內(nèi)量爪

外量爪修理首先檢查外量爪測量面的表面是否粗糙銹蝕[4]，如果摸上去粗糙，用研磨塊研磨到表面光滑。修理時保證量爪面的平面度和量爪間的平行度，同時注意保持量爪工作面與主尺基面的垂直度。

3.1 刀口內(nèi)量爪的修理

觀察上量爪的情況，如果卡尺在測試10 mm 處[5]，千分尺測量刀口內(nèi)量爪一般出現(xiàn)比較小的數(shù)值。如果產(chǎn)生數(shù)值較小，則采用敲擊法，用小錘輕輕敲擊刀口內(nèi)量爪的根部（圖2 中刀口內(nèi)量爪），達(dá)到用千分尺測量時數(shù)值回歸準(zhǔn)確的數(shù)值為準(zhǔn)，從而達(dá)到修復(fù)的目的。若刀口型內(nèi)量爪出現(xiàn)折斷，用砂輪打磨調(diào)整后可以使用。如無法打磨，則禁用刀口內(nèi)量爪。

圖2 帶刀口內(nèi)量爪游標(biāo)卡尺

3.2 圓弧內(nèi)量爪的修理

圓弧內(nèi)量爪中，如果是圓柱形內(nèi)量爪，倒圓半徑要小于等于兩量爪厚度的一半才不會產(chǎn)生誤差。圓弧內(nèi)量爪的寬度一般為10 mm。在維修過程中，圓弧內(nèi)量爪會出現(xiàn)不同程度的磨損，導(dǎo)致經(jīng)修理檢定后的尺寸不足10 mm。出現(xiàn)這樣的情況時，視磨損程度用砂輪打磨后標(biāo)注。尺寸標(biāo)注在不影響使用的尺身上面，使用時參考標(biāo)注后讀數(shù)，以免讀錯。另外，3 mm 以內(nèi)的誤差一般不做標(biāo)注。

3.3 外量爪的修理

外量爪由于使用頻繁，量爪出現(xiàn)局部磨損，導(dǎo)致合并時有間隙。間隙出現(xiàn)的位置可能在量爪測量面的根部、中部和尖部。一般處理的時候，先用刀口尺檢查量爪測量面，確定磨損部位，再用直角尺檢查活動量爪與固定量爪對主尺基面的垂直度。若不垂直，需要用錘子敲擊活動量爪，使其與主尺基面垂直[6]。這樣做的目的是保證兩量爪面的平面度和量爪間的平行度，同時保持量爪工作面與主尺基面的垂直度，然后將固定量爪一面的尺身固定在虎鉗上，用研磨塊研磨量爪，直到看到量爪合并時沒有間隙為止。

4 測深尺的修理

觀察深度測量桿，測深尺示值不準(zhǔn)一般是由于使用過程中磨損、測深尺與主尺端面不重合、尺身彎曲配合松動等。尺身彎曲應(yīng)當(dāng)加以矯直。若測深尺沿主尺方向晃動，可以將測深尺取出，用錘子將鉤的彎度敲擊得更大一些。如果測量端出現(xiàn)磨損，將測量桿前端放在砧鐵上，用錘子敲擊，使測量桿產(chǎn)生變形延長，然后將測量段磨平即可。若無法修理或是缺失部件，可以更換深度測量桿，然后用量塊檢測測深桿的準(zhǔn)確度。

5 零位調(diào)整

當(dāng)卡尺整體平面性能合格后，要進(jìn)行零值誤差的修理。先擦拭干凈測量面，將卡尺外量爪兩測量面合并。合并后對著光看一下測量面之間是否有縫隙，觀察零位情況。如果兩測量面間有縫隙，需要用研磨塊研磨，然后松開游標(biāo)片上面的螺釘，用小錘輕輕敲擊游標(biāo)片進(jìn)行對零。當(dāng)對零成功以后，要擰緊游框螺釘進(jìn)行微小調(diào)整。此時要隨時注意零位，直到完全對零，將螺釘緊固。若游標(biāo)片負(fù)偏無法調(diào)整，則需要更換游標(biāo)片[7]。

當(dāng)游標(biāo)面與主尺基面刻線的間距過大時，大部分情況下，間隙是由游標(biāo)片下面的油泥臟物造成的，也可能是游標(biāo)片螺孔碰傷、游標(biāo)片變形造成的。此時，先卸載游標(biāo)片，清理下面的油泥和泥垢，打磨平整已經(jīng)有銹蝕的接觸面和游標(biāo)片的毛刺，然后用蘸有煤油的棉紗擦拭，重新安裝上即可。如果是游標(biāo)片變形，需要放在水平臺面上用錘子敲擊、整平，最后重新安裝，否則需要更換游標(biāo)片。

6 示值誤差的修理

常見的造成示值誤差的原因諸多，如尺身性能問題，量爪測量面與主尺面互相不垂直，內(nèi)外量爪問題，測量面的平面平行度不好，彈簧片出現(xiàn)松動等[8]。此外，主尺尺身若出現(xiàn)局部摩擦造成磨損，也會引起示值誤差。比如：測量中出現(xiàn)了尺身不平整，甚至是刻線凹陷，或者刻線凸出，亦或是刻線不能準(zhǔn)確測量。尺框游動到這里，要走一個波峰或者波谷的路線。這樣會出現(xiàn)“0 位對齊，先正后負(fù)”“0 位對齊，先負(fù)后正”“0 位對齊，但之后測得值全為正或者全為負(fù)”的情況。示值出現(xiàn)變化的地方，就是尺身變形的地方。此時需要用油石磨去尺身基面高出的地方，然后在尖角平板上用靠鐵靠住，橫向推磨卡尺尺身直到磨平。特殊情況下，將卡尺放在水平臺面上，用錘子敲擊到平整即可。

7 游標(biāo)卡尺的常見誤差分析

（1）零點(diǎn)誤差的直接原因是零位沒有清理干凈或者量爪測量面之間有間隙，造成無法準(zhǔn)確讀數(shù)。

（2）檢定示值誤差時，內(nèi)、外量爪各個受檢點(diǎn)示值超差，且有正有負(fù)。

（3）卡尺使用時間較久，尺子材質(zhì)較軟。主尺基面形成一定的曲線，造成尺框滑動時游標(biāo)尺上的誤差較大。

（4）測量面平面度平行度不符合規(guī)程要求，對測量造成一定的影響，影響被測量的精確測量。

（5）主尺和游標(biāo)刻線對讀數(shù)造成的影響。根據(jù)分度準(zhǔn)確度要求，刻線越細(xì)越好。但是，如果尺子表面質(zhì)量一般，表面粗糙度達(dá)不到要求，實(shí)際觀察到的刻線會相應(yīng)增大，影響讀數(shù)。

（6）視差造成的影響。如果主刻度面和游標(biāo)刻度面不在一個平面上，就會產(chǎn)生視差，影響讀數(shù)。

8 結(jié)語

游標(biāo)卡尺的修理要結(jié)合行業(yè)中實(shí)際的工作情況，如機(jī)械行業(yè)車工用的游標(biāo)卡尺量爪測量面很容易磨損，比對過程中不小心觸碰到速度已經(jīng)降下來但是尚在運(yùn)動的被測件等。要有意識地保護(hù)游標(biāo)卡尺，如測量完后松開緊固螺釘，擦干凈卡尺表面后放入盒內(nèi)，長時間不用時要將卡尺涂上防銹油，放置要遠(yuǎn)離磁場、熱源等。游標(biāo)卡尺的修理要結(jié)合實(shí)際情況綜合判斷維修，一般情況下按照如上所述的方式進(jìn)行，可保證出現(xiàn)故障的游標(biāo)卡尺得到有效維修，充分利用好游標(biāo)卡尺的計(jì)量特性，以提高維修效率，節(jié)省工作時間，達(dá)到事半功倍的效果。