基于结构对百分表示值误差的分析与检定

虞琼华 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

百分表是利用精密齿条与齿轮机构构成的显示表表式长度测量工具或杠杆与齿轮转动，将测杆的直线位移转变为指示角位移的计量器具，是机械加工和精密测量中的常用计量器具，因而，百分表检定的正确性就显得尤为重要。

1 示值误差的来源

1.1 传动原理分析

百分表的工作原理是将被测量尺寸引起的测杆微小的直线移动经过齿轮之间的啮合传动按照比例放大，变为指针在分度盘上的转动，读出指针的数值即是被测尺寸。百分表的内部构造如图1所示。

图1 百分表内部构造

齿条与轴齿轮Z2啮合，轴齿轮Z2和片齿轮Z3同轴。片齿轮Z3与中心齿轮Z1啮合，中心齿轮Z1上面装有指针。片齿轮Z4在游丝扭矩力的作用下与中心齿轮Z1啮合，片齿轮Z4的轴上装有指针，用以记录中心表针的回转圈数。

假设Z1= 10，Z2= 16，Z3= 100，Z4= 100，由于轴齿轮Z2是16齿，当测杆发生1 mm的位移时，片齿轮会移动1.6齿，所以轴齿轮Z2转动了1/10圈。与轴齿轮Z2同轴的片齿轮Z3是100齿，所以片齿轮Z被轴齿轮Z带动转动了100×= 10齿。中心齿32轮Z1也刚好是10齿，中心齿轮Z1转动了整整一圈。

1.2 示值误差的来源

造成百分表示值误差的最重要的因素为齿形磨损周节变大，或者齿廓有毛刺，周节变小。齿条Z2的磨损形变是比较常见的问题。齿条Z2的变形不局限于某个齿轮，而是多个齿轮，并且无规律可循地出现于多个周节。周节变大时，示值误差为负；周节变小时，示值误差为正。示值误差也会随着周节误差累计而增大。

2 示值误差的检定过程

百分表检定器可以用于检定百分表的示值误差，且对百分表正反两个方向上的行程上进行。

检定时先将百分表装夹在支架上，使得检定器测微螺杆对准某一分度，并且把百分表对好零位。紧固好测微头座和百分表座螺钉，每转动一个分度后，读出误差，正向和反向进行检定。百分表的工作行程示值误差是由正行程内各受检点误差中的最大值和最小值之间的差值确定的。

3 检定百分表示值误差的正确读取数值方法

1）容易发生的错误读取数值方法

以百分表对整数，在检定器测微头上读取误差数值。此方法不符合规程和示值误差的定义。

2）正确的读取数值方法

受检点示值误差需要正反向行程读取数值，且以零位为起点位置读取数值。例如，在分度值为30时，正向行程指针指向31分度线位置处，则此时的示值误差为+10 μm；反向行程，指针末走到30分度位置，仍指向31分度位置，那么此点反向行程示值误差仍读作+10 μm，而不是-10 μm。

4 检定百分表示值误差的注意事项

百分表的检定需要正反两个方向上的行程上进行，并且在整个检定过程中，不得擅自中途改变测杆的移动方向，直到整个受检分度段的检定完成后，才能改变行程方向。正反两个行程，由于传动机构受力情况不同，或者位置变化使得传动件的相对位置发生变化，造成了回程误差的不同。

5 检定间隔加大造成的相邻误差超差的处理

检定间隔加大，往往使相邻误差也加大。如果因为相邻误差超差，由于检定间隔加大的原因，有可能把某个符合级别的合格百分表错判为不合格的百分表。那么此时应该进行补点检定处理。

补点检定的原则：调整百分表检定器于正向行程中误差的最大点的前后0.1 mm处，分别进行一一采点，对采点进行检定，补点检定的值中有比原来误差最大值更大的，采纳补点值作为最大值；同样的，如果补点检定值中有比原来误差最小值更小的，也采纳补点值，剔除原来误差最小值。以此作为补点检定的方案，可以消除由于间隔加大造成的相邻误差超差引起的错判。

补点的规则：保持受检表原装的位置不变，在检定前使标准器反向多走若干个分度值，然后再正向到零位，同时百分表也调整好零位，再进行补点检定。

6 结语

本文基于百分表的传动机制和内部构造对百分表的工作原理进行分析，进而得出示值误差的主要来源，给出示值误差的检定方法，检定过程中容易遇到的问题和解决方案以及测量过程中的补偿测量方法，使百分表的检定更加科学和完善。