内径百分表工作原理、误差、结构及使用

王海波

（哈尔滨量具刃具集团有限责任公司量具刃具研究所，哈尔滨150040）

内径百分表工作原理、误差、结构及使用

王海波

（哈尔滨量具刃具集团有限责任公司量具刃具研究所，哈尔滨150040）

内径百分表是一种常用比较法测量孔径、槽宽及其他几何形状误差的机械式量仪。文中介绍了内径百分表的结构、原理、误差产生的原因，以及使用中的注意事项。

内径百分表；工作原理；误差分析

0 引言

内径百分表简称内径表，其实质是一种安装着百分表的专门测量内尺寸的表架。它是一种常用比较法测量孔径、槽宽及其他几何形状误差的机械式量仪。它有一个用来保证测量线位于通过被测孔轴线平面的装置，这一装置常被称为定位装置或称为护桥。有了定位装置，只需要在通过轴线的平面内摆动内径表，求出尺寸的最小值，即可得到被测直径。它一般分为带定心护桥及不带定心护桥两种。

1 工作原理

内径百分表的传动原理较为简单，被测尺寸（偏差）的变化量，引起表架支承中的活动测头做直线位移，经传杠杆的90°转换，传到主体导孔中的顶杆又推动百分表的测量杆，从而测出了工件的内径尺寸。

图1

2 定心误差

内径百分表的测量精度主要取决于表的定心是否正确。定位装置是一个有圆倒角表面（支点）的压板（护桥）。压板与被测零件的表面通过支点相接触，对于压板的基本要求是，护桥表面与零件的接触点（支点）对于测杆形成的测量线是对称的。利用三个点（定位护桥的两个支点和测杆的一个点）定位在圆柱体内。这三个点是一个等腰三角形的顶点，而测量线与这个三角形的高线及其延长线相重合。测量中，表架的测量线AB如能通过孔心O（见图1），测量就准确。如测量线AB偏离孔心O1，并移至O1点（见图2），则定心误差δ=AB-D=（D-d）（cosα-1）。

当α很小时，可简化为δ＝（D-d）α2/2。

式中：D为所测孔的直径，mm；d为侧头球面直径，mm；α为测量线偏离后与孔径的夹角弧度。

一般sinα=2OO1/（D-d），其中OO1是测量线到孔中心的距离。

图2

若定心护桥两臂不等，则测量线AB偏离孔心O，引起定心误差δ（见图3），其计算式为：δ＝a2/D。

式中a是定心护桥两臂不等的尺寸差。

上述两种计算结果一致，可按已知条件来决定采用公式。

图3

3 内径百分表的结构

内径百分表的结构主要是指它的表架部分。为了保证测量孔径时测量线通过孔径中心，所测值是孔的直径而不是弦。为此，表架结构应包括如下部分：1）定心装置。即测孔时，自动通过孔中心的专用装置。2）测量装置。即将孔径（内尺寸）的变化量，正确地测量出来的机构。3）传动装置。即将内孔（内尺寸）的变化量，经90°转换，传至百分表进行读数的机构。

内径百分表所采用的读数头应该具有反向刻字盘，因为测量时放开测头表示尺寸增大，所以在许多测量表头、特别是百分表的分度刻度盘上具有双重字盘（按钟表指针方向）：顺时针方向的供外测用；逆时针方向的供内测用。

4 内径百分表的使用

1）首先要按所要测孔径的基本尺寸与精度情况，选择内径表的规格与百分表的级别。

2）选出表后，应仔细查看它是否有影响使用的缺陷，检查它的灵活程度，尤其应注意查看两种测头的球面部分，看它是否有影响测量的磨损。

3）将百分表及表架擦净，把百分表装夹到表架的卡头内，使百分表的指针压缩一圈左右卡住，要求卡牢但又不被卡死。

4）按所测尺寸选择可换测头，可换测头应安装调整到使活动测头在活动范围的中限。

5）校对零位。一般采用对表环规或量块附件来对零位。方法是：先将表架放入样圈内或放入量块附件内，再把直管扶正，并沿轴平面摆动，找出表针的最高值（孔的最小值）。然后，转动表盘，对准“0”位，找好“0”位的表，要继续摆动几次，重复查看指针，看其是否仍然指“0”位，否则要继续调整，直至“0”位不变为止。

6）测量孔径时，先将内径百分表的可换测头一端斜放入孔内，双手扶正直管，再按两个测头和直管所在的平面平行摆动表架，找出表针的最高点，该点的读数值就是所测孔与标准尺寸（对表环规或量块附件）的差值。这时，如果指针仍然对“0”，说明所测的孔径与标准尺寸一致。假如针位顺时针离开“0”位，说明所测的孔小于标准尺寸（针位离“0”多少就是小多少）；假如针位逆时针离开“0”位，则说明孔径大于标准尺寸。

7）测量孔径圆度误差时，应在径向平面内的多个位置上测量；测量孔径圆柱度误差时，应在孔径的径向平面及纵向轴平面的多处位置上测量。所得的最大值与最小值的差值，便是被测孔径的圆度误差或圆柱度误差。

8）测量误差。除定心误差会造成测量误差外，当测量线与轴线不垂直时，还会因倾角α而引起测量误差ΔD其计算公式为：ΔD=Dα2/2，mm。

9）内径百分表在测量过程中，要轻拿轻放，以防破坏调好的尺寸，更不能让活动测头受到剧烈的震动，用手按压活动测头时，不能用力过大，以防卡死。

10）装卸百分表时，不许硬性地插入或拔出，要先松开卡箍或紧固螺钉。

11）内径百分表用完后，应将表卸下，擦净各零件，再放入包装盒内。长期不用时应涂防锈油。

（编辑：立 明）

TH 71

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1002－2333（2014）04－0215－02

王海波（1961—），男，工程师，从事量具设计与研究工作。

2013-12-12