遊標卡尺

遊標卡尺，是一種測量長度、內外徑、深度的量具。遊標卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標兩部分構成。若從背面看，游標是一個整體。深度尺與游標尺連在一起，可以測槽和筒的深度。

在形形色色的計量器具家族中，遊標卡尺作為一種被廣泛使用的高精度測量工具，它是刻線直尺的延伸和拓展，它最早起源於中國。古代早期測量長度主要採用木杆或繩子，或用“邁步”“布手”的手法，待有了長度的單位制以後，就出現了刻線直尺。這種刻線直尺在公元前3000年的古埃及，在公元前2000年的我國夏商時代都已有使用，當時主要是用象牙和玉石製成，直到青銅刻線直尺的出現這種“先進”的測量工具較多的應用於生產和天文測量中。

中國漢代科學技術發達，發明了大量的領先當時世界的先進儀器和器具，如渾天儀、地動儀、水排等，這些圓軸類零件的誕生，都昭示著刻線直尺在中國的誕生。在北京國家博物館中珍藏的“新莽銅卡尺”，經過專家考證，它是全世界發現最早的卡尺，製造於公元9年，距2000多年。與我國相比，國外在卡尺領域的發明晚了1000多年，最早的是英國的“卡鉗尺”，外形酷似遊標卡尺，但是與新莽銅卡尺一樣，也僅僅是一把刻線卡尺，精度和使用範圍都較低。

最具現代測量價值的遊標卡尺一般認為是由法國人約尼爾·比爾發明的。他是一名頗具名氣的數學家，在他的數學專著《新四分圓的結構、利用及特性》中記述了遊標卡尺的結構和原理，而他的名字Vernier變成了英文的游標一詞沿用。而這把赫赫有名的遊標卡尺沒有見到，因此有人質疑他是否製成了遊標卡尺。19世紀中葉，美國機械工業快速發展，美國夏普機械有限公司創始人於1985年秋，成功加工出了世界上第一批四把0-4英寸的遊標卡尺，其精度達到了0.1毫米。1851年由美國Brown & Sharpe 公司將Nonuth 及 Vernier 兩個構想製造出第一支遊標卡尺，後由德國Masuer兵工廠加以改良製造，是工程上應用最廣的量具。1854年荷、法、德、英、都普遍用上了遊標卡尺，1856年日本也普及了遊標卡尺，遊標卡尺的製造技術逐漸更新迅速提高，使之成為了通用性的長度。1992年5月在揚州市西北8公里的邗江縣甘泉鄉（今邗江區甘泉鎮）順利清理了一座東漢早期的磚室墓，從墓中出土了一件銅卡尺（見圖），此銅卡尺由固定尺和活動尺等部件構成。固定尺通長13.3厘米，固定卡爪長5.2厘米、寬0.9厘米、厚0.5厘米。固定尺上端有魚形柄，長13厘米，中間開一導槽，槽內置一能旋轉調節的導銷，循著導槽左右移動。在活動尺和活動卡爪間接一環形拉手，便於繫繩或抓握。兩個爪相併時，固定尺與活動尺等長。使用時，將左手握住魚形柄，右手牽動環形拉手，左右拉動，以測工件。用此量具既可測器物的直徑，又可測其深度以及長、寬、厚，均較直尺方便和精確。惜因年代久遠，其固定尺和活動尺上的計量刻度和紀年銘文，已鏽蝕難以辨認。東漢原始銅卡尺的出土，糾正了世人過去認為遊標卡尺乃是歐美科學家發明的觀念。英國在1973年出版的《英國百科全書》第10卷402頁，記述遊標卡尺是法國數學家“Pierre Vernier ”【維尼爾·皮】公元1580－1637年 在1631年發明的。

遊標卡尺是工業上常用的測量長度的儀器，它由尺身及能在尺身上滑動的游標組成，如圖2.3-1所示。若從背面看，游標是一個整體。游標與尺身之間有一彈簧片（圖中未能畫出），利用彈簧片的彈力使游標與尺身靠緊。游標上部有一緊固螺釘，可將游標固定在尺身上的任意位置。尺身和游標都有量爪，利用內測量爪可以測量槽的寬度和管的內徑，利用外測量爪可以測量零件的厚度和管的外徑。深度尺與游標尺連在一起，可以測槽和筒的深度。尺身和游標尺上面都有刻度。以準確到0.1毫米的遊標卡尺為例，尺身上的最小分度是1毫米，游標尺上有10個小的等分刻度，總長9毫米，每一分度為0.9毫米，比主尺上的最小分度相差0.1毫米。量爪併攏時尺身和游標的零刻度線對齊，它們的第一條刻度線相差0.1毫米，第二條刻度線相差0.2毫米，……，第10條刻度線相差1毫米，即游標的第10條刻度線恰好與主尺的9毫米刻度線對齊。當量爪間所量物體的線度為0.1毫米時，游標尺向右應移動0.1毫米。這時它的第一條刻度線恰好與尺身的1毫米刻度線對齊。同樣當游標的第五條刻度線跟尺身的5毫米刻度線對齊時，說明兩量爪之間有0.5毫米的寬度，……，依此類推。在測量大於1毫米的長度時，整的毫米數要從游標“0”線與尺身相對的刻度線讀出。

用軟布將量爪擦乾淨，使其併攏，查看游標和主尺身的零刻度線是否對齊。如果對齊就可以進行測量：如沒有對齊則要記取零誤差：游標的零刻度線在尺身零刻度線右側的叫正零誤差，在尺身零刻度線左側的叫負零誤差（這件規定方法與數軸的規定一致，原點以右為正，原點以左為負）。測量時，右手拿住尺身，大拇指移動游標，左手拿待測外徑（或內徑）的物體，使待測物位於外測量爪之間，當與量爪緊緊相貼時，即可讀數，如下圖所示：當測量零件的外尺寸時：卡尺兩測量面的聯線應垂直於被測量表面，不能歪斜。測量時，可以輕輕搖動卡尺，放正垂直位置，圖2-6所示。否則，量爪若在如圖2-6所示的錯誤位置上，將使測量結果a比實際尺寸b要大；先把卡尺的活動量爪張開，使量爪能自由地卡進工件，把零件貼靠在固定量爪上，然後移動尺框，用輕微的壓力使活動量爪接觸零件。如卡尺帶有微動裝置，此時可擰緊微動裝置上的固定螺釘，再轉動調節螺母，使量爪接觸零件並讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個量爪調節到接近甚至小於所測尺寸，把卡尺強制的卡到零件上去。這樣做會使量爪變形，或使測量面過早磨損，使卡尺失去應有的精度。

以上是對遊標卡尺的介紹，包括其讀數、使用方法以及其應用等內容，由於遊標卡尺是種比較精密的量具，現已經被廣泛應用於工業測量長度上，隨著科學技術的發展以及行業的不斷壯大，檢測儀器數字化是當前及未來儀器的普遍趨勢，而且對工件的測量效率也會要求越來越高。而當前工廠內部品質檢查的方法是測量一個數據后，由測量人員人工記錄在紙張中，或者由一個人測量，另一個人進行記錄的操作方式，當需要進行分析時，由操作人員錄入到電腦的EXCEL表格中；這種傳統的測量方式導致的問題是效率低，數據容易記錯。針對這種情況，推廣出了一種高效應用遊標卡尺測量長度的方法，只把利用我們的數據採集儀連接到遊標卡尺上，採集儀就會自動從遊標卡尺中獲取測量數據，進行記錄，分析計算，形成相應的各類圖形，對測量結果進行自動判斷等，這種方法真正實現了測量的數據化，不但可以減少由於人工測量所造成的誤差，還可以大大提高測量效率。

遊標卡尺作為一種常用量具，其可具體應用在以下這四個方面：1）測量工件寬度2）測量工件外徑3）測量工件內徑4）測量工件深度

讀數時首先以游標零刻度線為準在尺身上讀取毫米整數，即以毫米為單位的整數部分。然後看游標上第幾條刻度線與尺身的刻度線對齊，如第6條刻度線與尺身刻度線對齊，則小數部分即為0.6毫米（若沒有正好對齊的線，則取最接近對齊的線進行讀數）。如有零誤差，則一律用上述結果減去零誤差（零誤差為負，相當於加上相同大小的零誤差），讀數結果為：L=整數部分+小數部分－零誤差判斷游標上哪條刻度線與尺身刻度線對準，可用下述方法：選定相鄰的三條線，如左側的線在尺身對應線之右，右側的線在尺身對應線之左，中間那條線便可以認為是對準了L= 對準前刻度+游標上第n條刻度線與尺身的刻度線對齊 *（乘以）分度值如果需測量幾次取平均值，不需每次都減去零誤差，只要從最後結果減去零誤差即可。

下面以圖13-3所示0.02遊標卡尺的某一狀態為例進行說明。1.在主尺上讀出副尺零刻度線以左的刻度，該值就是最後讀數的整數部分。圖示33mm。2.副尺上一定有一條與主尺的刻線對齊，在副尺上讀出該刻線 距副尺的零刻度線以左的刻度 的格數為12格，乘上該遊標卡尺的精度0.02mm，就得到最後讀數的小數部分。或者直接在副尺上讀出該刻線的讀數，圖示為0.24mm。3.將所得到的整數和小數部分相加，就得到總尺寸為33.24mm。

常用遊標卡尺按其精度可分為3種：即0.1毫米、0.05毫米和0.02毫米。精度為0.05毫米和0.02毫米的遊標卡尺。它們的工作原理和使用方法與本文介紹的精度為0.1毫米的遊標卡尺相同。精度為0.05毫米的遊標卡尺的游標上有20個等分刻度，總長為19毫米。測量時如游標上第11根刻度線與主尺對齊，則小數部分的讀數為11/20毫米=0.55毫米，如第12根刻度線與主尺對齊，則小數部分讀數為12/20毫米=0.60毫米。一般來說，游標上有n個等分刻度，它們的總長度與尺身上（n－1）個等分刻度的總長度相等，若游標上最小刻度長為x，主尺上最小刻度長為y則 nx=（n－1）y，x=y－（y/n）主尺和游標的最小刻度之差為Δx=y－x=y/ny/n叫遊標卡尺的精度，它決定讀數結果的位數。由公式可以看出，提高遊標卡尺的測量精度在於增加游標上的刻度數或減小主尺上的最小刻度值。一般情況下y為1毫米，n取10、20、50其對應的精度為0.1，0.05毫米、0.02毫米。精度為0.02毫米的機械式遊標卡尺由於受到本身結構精度和人的眼睛對兩條刻線對準程度分辨力的限制，其精度不能再提高。

遊標卡尺使用完畢，用棉紗擦拭乾凈。長期不用時應將它擦上黃油或機油，兩量爪合攏並擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內蓋好。遊標卡尺有0.1毫米（游標尺上標有10個等分刻度）、0.05毫米（游標尺上標有20個等分刻度）、和0.02毫米（游標尺上標有50個等分刻度）、0.01毫米（游標尺上標有100個等分刻度）4種最小讀數值。

1．遊標卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下。使用時不要用來測量粗糙的物體，以免損壞量爪，避免與刃具放在一起，以免刃具划傷遊標卡尺的表面，不使用時應置於

乾燥中性的地方，遠離酸鹼性物質，防止鏽蝕。2.測量前應把卡尺揩乾凈，檢查卡尺的兩個測量面和測量刃口是否平直無損，把兩個量爪緊密貼合時，應無明顯的間隙，同時游標和主尺的零位刻線要相互對準。這個過程稱為校對遊標卡尺的零位。3.移動尺框時，活動要自如，不應有過松或過緊，更不能有晃動現象。用固定螺釘固定尺框時，卡尺的讀數不應有所改變。在移動尺框時，不要忘記鬆開固定螺釘，亦不宜過松以免掉了。4.用遊標卡尺測量零件時，不允許過分地施加壓力，所用壓力應使兩個量爪剛好接觸零件表面。如果測量壓力過大，不但會使量爪彎曲或磨損，且量爪在壓力作用下產生彈性變形，使測量得的尺寸不準確(外尺寸小於實際尺寸，內尺寸大於實際尺寸)。5.在遊標卡尺上讀數時，應把卡尺水平的拿著，朝著亮光的方向，使人的視線儘可能和卡尺的刻線表面垂直，以免由於視線的歪斜造成讀數誤差。6.為了獲得正確的測量結果，可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進行測量。對於較長零件，則應當在全長的各個部位進行測量，務使獲得一個比較正確的測量結果。