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车间最常用的测量工具----千分尺

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文章附图

早在18世纪,千分尺在机床工业的发展中登上了制造业的舞台。至今千分尺依然是车间最通用的精密测量工具之一。对千分尺诞生和发展演化史做个简要介绍。




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1、用螺纹测量长度的最初尝试


人类最早使用螺纹原理进行测量物体的长度是在17世纪得以实现。1638 年,英国约克郡的天文学家W. Gascogine应用螺纹原理测量星星的距离。在之后的1693年,他又发明了一个叫做“卡钳千分尺”的测量尺。


这是一个螺纹轴一端连着旋转手轮,另一端连着可移动量爪的测量系统。测量读数可以通过计数带有读数刻盘的手轮的旋转来获得。读数刻盘的一周被分成10 等分,通过移动量爪来测量距离,实现了人类用螺纹测量长度的最初尝试。


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↑↑H. Gascoigne发明的卡钳千分尺↑↑


2、瓦特与第一台台式千分尺


在Gascogine 发明他的测量仪器的一个世纪之后,1772年蒸汽机的发明者James Watt 发明了第一台台式千分尺,其设计的一个关键因素就是基于螺纹的放大倍率。JamesWatt最早使用的U 型结构设计在后来成了千分尺的标准,如果没有他千分尺的历史就会在此中断。


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↑↑James Watt的台式千分尺(复制品)↑↑


3、机床之父发明的“大法官”


19世纪早期,被誉为“机床之父”的Henry Mausdlay爵士同样在测量仪器的历史上留下了自己的脚印。他发明的台式千分尺“大法官”能测量当时最精密的尺寸,并被认为是精密测量仪器的开端。

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↑↑Mausdlay 发明的台式千分尺“大法官”↑↑


4、Whitworth爵士首先将千分尺商品化


然而,James Watt 和Mausdlay 的台式千分尺在很大程度上是供他们自己使用的。直到19 世纪后叶市场上才有精密测量仪器出售。发明了著名的“Whitworth 螺纹”的Joseph Whitworth爵士成为了的推动了千分尺商品化的领军人物。


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↑↑Whitworth爵士的“ 百万分之一英寸” 测量设备↑↑


5、现代千分尺的诞生


现代标准的千分尺具有U 型结构和单手操作的特点。很多生产商都采用千分尺这一共同的设计。这一典型设计可追溯至1848年,法国发明家J. Palmer 获得了称为Palmer 系统的专利。现代千分尺几乎都遵循了Palmer 系统的基本设计,比如U 型结构、套管、套筒、心轴和测砧等。在千分尺的历史上Palmer的贡献不可估量。


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↑↑在巴黎国际博览会上展出的Palmer 千分尺↑↑


6、千分尺的发展壮大


美国B&S公司的Brown & Sharpe 参观了于1867 年举行的巴黎国际博览会,他们在那里第一次见到了Palmer 千分尺并把它带回了美国。Brown & Sharpe 仔细研究了他们从巴黎带回的千分尺,并在其中增加了两个机构:一个能更好的控制心轴的机构和一个心轴锁紧装置。他们在1868 年生产出了袖珍型千分尺并在第二年将之推向市场。


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↑↑Brown & Sharpe 制造的用于测量板厚的袖珍型千分尺↑↑


此后,千分尺在机械制造车间的必要性被准确地预测了,适用各种测量的千分尺随着机床的发展得到了广泛的应用。


各部位的名称以及主要部件的名称如下图所示:


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标准机械千分尺测量原理

心轴转一圈的距离p(p=0.5mm),被微分筒(刻度)分成50等分,从而得到1个刻度的读数为0.01mm。

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标准机械千分尺的测量原理图


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标准机械千分尺的测量原理计算

❖ 标准机械千分尺刻度的读法

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当基线对正之后,我们可以通过基线的位置来确定尺寸最后一位。

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数显外径千分尺

基本构造如下图所示。

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数显外径千分尺测量原理

分辨率为0.001mm,心轴转一圈的距离0.5mm 通过传感器(转子,定子)分割成500分,0.5mm÷500=0.001mm。

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数显千分尺的测量原理

除以上两种常见的千分尺外,还有一种便是下面这种带计数器的外径千分尺。

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千分尺的测力装置

千分尺的测力装置也是非常重要的组成部件之一,合理的使用可以提高千分尺的寿命,提高测量精度。

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注:该图表来自三丰千分尺测力装置简介。

千分尺产品使用时的注意事项

既然介绍了千分尺的基本构造和读数方法,接下来最重要的就是千分尺产品使用时的注意事项和千分尺的维护和保养了。

1. 仔细检查类型、测量范围、精度和其他规格,为您的用途选择合适的型号。

2. 测量前,千分尺和工件放置在室温下足够长的时间,使其温度均衡。

3. 读取微分筒刻线时直视基准线。如果从某个角度看刻度线,由于视觉误差将不会读取线的正确位置。

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4. 测量前调整起点(零),采用不起毛的纸去拭擦测砧和测微螺杆的测量面。

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5. 作为日常保养的一部分,擦去环境周围和测量面上的任何灰尘、碎屑和其他碎片。此外,用干布仔细拭擦任何污渍和指纹。

6. 正确使用测力装置,以便在正确的测力下进行测量。

7. 当将千分尺安装到千分尺的台架时,台架应该固定夹紧在千分尺边框的中心。但不要夹得太紧。

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8. 注意千分尺不要摔落或碰撞任何东西。不要过度用力旋转千分尺测微螺杆。如果感觉意外误操作导致千分尺可能已损坏,使用前需要进一步检查其精度。

9. 经过存放很长时间后或有保护性油膜,用在抗腐蚀的油中浸泡过的布轻轻拭擦千分尺。

10.存放注意事项:存储时避免阳光直射。存储在通风性良好、低湿度的场所。存储在没有灰尘的场所。如果存放在箱子或其它容器中,箱子或容器不能放在地上。存放期间,测量面之间应该留有0.1mm 到1mm 的空隙。不要将千分尺在夹紧的状态下存放

千分尺产品使用时的维护保养

首先:将沾在各个部位的污垢和指纹用干布仔细擦拭干净。

如果长期保存和干燥无油时,用沾有防锈油的布擦上薄薄的一层油,虽然这样可能会给合金测量面留下油渍和斑点,但是如果长期不使用的时候,这样做会保证您的千分尺性能持久哦。

最后,在千分尺保管时,一定要注意以下几点。

1.保存时注意保存在无阳光直射,湿气少,通风良好,灰尘少的地方。

2.切记一定要放在收纳盒中保存,不要直接放置在地面上。

3.最重要的一点:两个测量面之间开启0.1-1mm左右保管,同时不要锁紧紧固装置,防止在保管过程中产生故障。


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