《通用卡尺》和《高度卡尺》對比分析

柳靜媛

摘要：通用卡尺和高度卡尺都屬于游標長度類計量器具。本文從計量檢定內(nèi)容切入，從測量對象，檢定規(guī)程中的計量性能、通用技術(shù)要求、檢定條件、檢定項目、檢定設(shè)備以及檢定方法等方面來論述二者的不同。

關(guān)鍵詞：通用卡尺 高度卡尺 游標 檢定 計量

Test the Similarities And Differences Between Universal Calipers and Height Calipers

Liu Jingyuan（ Jinzhong Comprehensive Inspection and Testing Center ）

Abstract： Both universal calipers and height calipers belong to vernier length measuring instruments. From the content of metrological verification， This paper discusses the differences between them from the aspects of measurement objects， metrological performance， general technical requirements， verification conditions， verification items， verification equipment and verification methods.

Key words：? universal caliper， height caliper， vernier， verification， measurement

0 引言

在形形色色的計量器具家族中，測量長度的游標量具是一種被廣泛使用的高精度測量工具[1]。游標卡尺、游標高度卡尺、游標深度尺都屬于測量長度的游標量具，結(jié)構(gòu)原理和讀數(shù)方法相同。通常用來測量零件的尺寸、形狀精度和相互位置精度等[2，3]。其中游標卡尺、游標深度尺屬于通用卡尺。通用卡尺是用來測量任意方向上的點對點，或線對線的長度和距離的刻度量具，常用來測量長度、內(nèi)外徑、深度[4]；而游標高度卡尺是測量面與面之間的高度方向的長度和距離的精密刻度量具，常用于機械加工中的高度測量、劃線等。

機加工企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量需要有嚴謹、精確、科學的計量檢測數(shù)據(jù)做保證進行監(jiān)控，常常用到通用卡尺、游標高度卡尺、指示表、千分尺等長度類測量儀器進行計量檢測，這些測量儀器是把控產(chǎn)品質(zhì)量的“眼睛”，想要制造出高精度、高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品，就必須保證測量儀器的精準無誤[5，6]。機加工企業(yè)的測量儀器是生產(chǎn)過程必備量具，且數(shù)量多；測量儀器送檢時間長，費用高；因此大中型企業(yè)建立了企業(yè)最高計量標準[7]。通過多次計量標準新建標、復(fù)審考核中，發(fā)現(xiàn)建標企業(yè)的計量檢定人員對所建的計量標準——卡尺量具檢定裝置，所開展的工作用計量器具中的游標卡尺、游標高度卡尺、游標深度尺的檢定依據(jù)有混淆，為此提出關(guān)于檢定規(guī)程JJG 30—2012《通用卡尺》和JJG 31—2011《高度卡尺》是否可以合并為一個規(guī)程。本文就從測量儀器檢定中涉及的幾個方面來討論兩個規(guī)程合并是否可行。

1 計量標準

首先明確開展工作用計量器具：通用卡尺（游標卡尺、游標深度尺）、游標高度卡尺的檢定時量傳的上級計量標準名稱（計量標準代碼）為：“卡尺量具檢定裝置（計量標準代碼：01315300）”。即二者是同一個計量標準[8]。

2 計量檢定依據(jù)

開展檢定通用卡尺和游標高度卡尺時所建計量標準是“卡尺量具檢定裝置”，但具體檢定時，依據(jù)的國家計量檢定依據(jù)卻不同[9，10]，通用卡尺的檢定依據(jù)JJG 30—2012《通用卡尺》檢定規(guī)程；游標高度卡尺的檢定依據(jù)JJG 31—2011《高度卡尺》檢定規(guī)程。

3 計量性能要求

3.1 JJG 30—2012《通用卡尺》、JJG 31—2011《高度卡尺》計量性能的比較

JJG 30—2012《通用卡尺》計量性能具體有以下幾個方面：

（1） 標尺和標記的寬度和寬度差：按照分度值的不同分別給出了主標尺和游標尺的標記寬度和寬度差；帶表卡尺的主標尺和圓標尺標記寬度及指針末端寬度為（0.10～0.20）mm，寬度差不超過0.05 mm。

（2） 測量面的表面粗糙度：對通用卡尺不同分度值（分辨力）的外量爪測量面，內(nèi)量爪測量面，深度卡尺的尺框測量面和尺身測量面，深度測量桿的測量面的表面粗糙度給出要求。

（3） 測量面的平面度：對不同測量范圍的通用卡尺外量爪測量面的平面度、深度卡尺的尺框測量面和尺身測量面在同一平面時的平面度給出要求。

（4） 圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸偏差和平行度：對通用卡尺的不同分度值（分辨力）分別給出圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸偏差和圓弧內(nèi)量爪兩測量面的平行度。

（5） 刀口內(nèi)量爪的平行度。

（6） 零值誤差：對通用卡尺的不同分度值（分辨力）分別給出“零”標記重合度和“尾”標記重合度；帶表卡尺給出圓標尺的指針左右偏位。

（7） 示值變動性：帶表卡尺不超過分度值的1/2、數(shù)顯卡尺不超過0.01 mm。

（8） 漂移：數(shù)顯卡尺的數(shù)字漂移在1 h內(nèi)不大于一個分辨力。

（9） 示值誤差和細分誤差：游標、帶表或數(shù)顯卡尺，深度卡尺測量示值誤差；細分誤差只針對數(shù)顯類卡尺測量。

3.2 高度卡尺計量性能研究

（1） 標尺標記的寬度和寬度差：按照分度值的不同分別給出了游標高度卡尺的主標尺和游標尺的標記寬度和寬度差；帶表高度卡尺的主標尺和圓標尺標記寬度及指針末端寬度為（0.10～0.20）mm，寬度差不超過0.05 mm。指標與通用卡尺相同。

（2） 量爪測量面和底座工作面的表面粗糙度： 對不同分度值（分辨力）的高度卡尺，給出了量爪測量面和底座工作面的表面粗糙度數(shù)值。

（3） 量爪測量面和底座工作面的平面度：對不同測量范圍的高度卡尺，給出了量爪測量面的平面度和底座工作面的平面度。

（4） 量爪測量面和底座工作面的平行度：對不同分度值（分辨力）的高度卡尺，給出了量爪測量面與底座工作面在同一平面時的平行度。

（5） 重復(fù)性：僅針對帶表高度卡尺和數(shù)顯高度卡尺有重復(fù)性要求，給出不同分度值（分辨力）時，帶表高度卡尺和數(shù)顯高度卡尺的重復(fù)性。

（6） 漂移：僅針對數(shù)顯高度卡尺有漂移，數(shù)顯高度卡尺的數(shù)字漂移在1 h內(nèi)不超過一個分辨力。

（7） 零值誤差：給出不同分度值（分辨力）的高度卡尺量爪測量面與平板相接觸（底座工作面與量爪測量面在同一平面）時，游標上的“零”標尺、“尾”標尺標記重合度。

（8） 示值誤差：分別根據(jù)測量上限、分度值（分辨力）不同，給出最大允許誤差值。

3.3 異同點

（1） 相同點

二者在標尺和標記的寬度和寬度差、測量面的表面粗糙度、平面度、平行度、漂移、示值誤差都給出了計量性能的具體要求。

（2） 不同點

① 由于結(jié)構(gòu)的原因，通用卡尺給出了“圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸偏差和平行度”“刀口內(nèi)量爪的平行度”。

② 通用卡尺對數(shù)顯、帶表卡尺有示值變動性的要求，而高度卡尺給出了不同分度值（分辨力）的數(shù)量高度尺、帶表高度尺的重復(fù)性要求。

③ 通用卡尺對數(shù)顯類卡尺有細分誤差的要求，高度卡尺沒有此項計量性能的要求。

4 通用技術(shù)要求

通用卡尺和高度卡尺都對外觀、各部分相互作用、各部分相互位置有具體要求。通用技術(shù)要求中除去結(jié)構(gòu)的不同，二者的表述是基本相同的。

5 檢定環(huán)境條件

通用卡尺、高度卡尺的檢定環(huán)境條件基本相同，具體為：

（1） 檢定室內(nèi)溫度（20±5）℃。

（2） 檢定室內(nèi)相對濕度不大于80%。

（3） 檢定前，被檢量具及檢定所用設(shè)備分別根據(jù)測量范圍列出了不同平衡溫度的時間；通用卡尺還對置于平板和木桌上給出了各自平衡溫度所需時間。

6 檢定項目及檢定設(shè)備

6.1 通用卡尺的檢定項目及檢定設(shè)備

（1） 外觀；各部分相互作用；

（2） 各部分相對位置：塞尺、工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（3） 標尺標記的寬度和寬度差：工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（4） 測量面的表面粗糙度：表面粗糙度比較樣塊；

（5） 測量面的平面度：刀口形直尺；圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸和平行度：外徑千分尺；

（6） 刀口內(nèi)量爪的平行度：量塊、外徑千分尺；

（7） 零值誤差：平板、工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（8） 示值變動性：量塊、平板；漂移；

（9） 示值誤差和細分誤差：量塊、平板、內(nèi)尺寸測量專用檢具。

6.2 高度卡尺的檢定項目及檢定設(shè)備

（1） 外觀；各部分相互作用；

（2） 各部分相對位置：塞尺、工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（3） 標尺標記的寬度和寬度差：工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（4） 量爪測量面和底座工作面的表面粗糙度：表面粗糙度比較樣塊；

（5） 量爪測量面和底座工作面的平面度：刀口形直尺；

（6） 量爪測量面和底座工作面的平行度：1級平板，杠桿千分表；

（7） 重復(fù)性：量塊、1級平板；

（8） 漂移；

（9） 零值誤差：工具顯微鏡或讀數(shù)顯微鏡；

（10） 示值誤差：量塊、1級平板。

6.3 異同點

二者的檢定項目基本相同，通用卡尺另外還有示值變動性、測量圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸、對數(shù)顯類卡尺有細分誤差的檢定；而高度卡尺有重復(fù)性的檢定 。

二者檢定時所用的檢定設(shè)備基本相同。通用卡尺在圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸和平行度、刀口內(nèi)量爪的平行度的檢定項目上還會用到檢定設(shè)備：外徑千分尺。

7 檢定方法

通過以上幾個方面的比較可見，二者在檢定方法、檢定設(shè)備上基本是相同的。因此，本文重點討論高度卡尺的重復(fù)性和通用卡尺示值變動性的區(qū)別。

高度卡尺的重復(fù)性檢定方法是：在相同條件下，移動尺框，在任意位置上，使量爪測量面與量塊或平板接觸，重復(fù)測量5次并讀數(shù)，以最大與最小讀數(shù)差值確定。

通用卡尺示值變動性的檢定方法是：在相同條件下，移動尺框，使數(shù)顯卡尺或帶表卡尺量爪兩外測量面接觸;對于數(shù)顯深度卡尺，將基準面與平板接觸，移動尺身，使測量面與平板接觸。重復(fù)測量5次并讀數(shù)。示值變動性以最大與最小讀數(shù)的差值確定。

通過對高度卡尺的重復(fù)性、通用卡尺示值變動性檢定方法表述的比較，兩個規(guī)程里檢定項目重復(fù)性、示值變動性表面看名稱不同，由于二者結(jié)構(gòu)略有不同，描述有不同，檢定方法本質(zhì)是相同的。

8 檢定周期

通用卡尺、高度卡尺的檢定周期均為1年。

9 結(jié)語

綜合兩個檢定規(guī)程以上幾方面得出，由于通用卡尺與高度卡尺結(jié)構(gòu)上的不同，即通用卡尺刀口外量爪、圓弧內(nèi)量爪、刀口內(nèi)量爪等結(jié)構(gòu)特點使其在檢定的計量性能、通用技術(shù)要求、檢定項目、檢定方法、檢定設(shè)備上略不同于高度卡尺。

通用卡尺測量面包括外量爪測量面、內(nèi)量爪測量面、深度卡尺的尺框測量面和尺身測量面、深度測量桿的測量面；高度卡尺測量面包括量爪測量面和底座工作面。涉及測量面的檢定也會有所不同，例如測量面的表面粗糙度、平面度、平行度、通用卡尺圓弧內(nèi)量爪的基本尺寸偏差。

對通用卡尺、高度卡尺在測量對象、檢定內(nèi)容的比對分析得出，由于結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致相關(guān)檢定內(nèi)容表述不一致時采取分條款用文字給出，或按測量范圍、分度值的不同列表分段給出（例如，示值最大允許誤差、測量面的表面粗糙度可以表1、表2給出），JJG 30—2012、JJG 31—2011檢定規(guī)程可以考慮合并為一個規(guī)程。

兩個規(guī)程的調(diào)整及合并，統(tǒng)一了長度類游標量具的檢定依據(jù)；檢定人員學習規(guī)程能夠系統(tǒng)、條理；減少了檢定資質(zhì)考試的重復(fù)；提高了檢定的工作效率；方便了“卡尺量具檢定裝置”計量標準檔案資料的管理。

參考文獻

[1] 翟晶波，趙森，史海濤.卡尺檢定過程中減小阿貝誤差影響的兩種方法[J].中國化工裝備，2022，24（4）：42-44.

[2] 董中新.高度卡尺底座與尺身連接方式可靠性研究及應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2022，（3）：143-145，159.

[3] 水清波.通用卡尺內(nèi)量爪檢定裝置的分析與設(shè)計[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2022，40（1）：42-46.

[4] 王炎，吳玉龍，吳冰，等.預(yù)制構(gòu)件檢測用新型多功能卡尺的設(shè)計[J].建筑安全，2021，36（9）：73-76.

[5] 鄧玉湖.高度卡尺自動檢定儀的設(shè)計[J].中國計量，2020（11）：74-76.

[6] 池珊珊.高度卡尺測量不確定度的評定與表示[J].計量與測試技術(shù)，2017，44（5）：69-70，72.

[7] 汪正亞.內(nèi)測卡尺的計量性能和測量不確定度的評定[J].工業(yè)計量，2016，26（1）：36-39.

[8] 張立昆.通用卡尺示值誤差的不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2015，42（12）：74-75.

[9] 張超，黃守義，曹盛華.通用卡尺內(nèi)、外尺寸專用檢具[J].上海計量測試，2014，41（6）：15-17.

[10] 姜國雁，楊玉潔，劉偉偉，等.齒厚卡尺和奇數(shù)溝千分尺專用量規(guī)校準技術(shù)研究[J].計量與測試技術(shù)，2014，41（8）：13-14，17.