游标卡尺的常见误差分析和故障调修

陈文钰

（晋能控股煤业集团计量监督中心，大同 037001）

长度测量中，尤其是物料加工、机械加工、生产维修等制造业领域，游标卡尺是使用频繁的量具之一。作为机械加工领域常见的量具，游标卡尺使用频率高，使用环境相对较差。由于使用人员素质参差不齐，相关人员在使用后对仪器的保护程度也不同。多种因素叠加，导致卡尺示值不准，影响被测量的准确度，进一步影响了产品质量。本文介绍了游标卡尺的一些常见误差来源以及故障和调修方法。

1 外观残缺磨损和污渍锈蚀的处理

1.1 外观残缺和磨损

在使用或者检定校验的过程中，先观察游标卡尺是否存在有外观残缺、磨损或是出现毛刺等情况，以便确定最佳调修的步骤。如果步骤错误，往往达不到预期目的。处理过程中，先通过观察将外观残缺的部分禁用，然后考虑磨损情况。如图1 所示，圆弧内量爪最容易磨损，一般用肉眼可见，如圆弧侧面磨掉一部分，此时需禁用圆弧内量爪，随后使用千分尺进行测量，再具体决定是在误差范围内使用还是将其禁用。

1.2 外观污渍

平时工作中，相关人员往往在使用游标卡尺后将其随手放置，没有规范地保护仪器，导致卡尺上存在大量油污，严重影响仪器的使用。针对这种情况，处理的方法是先用棉纱擦拭一遍尺身，尽力擦去尺身表面的油污。实际工作中，卡尺上面除了油污还有油泥，必须先用毛刷清理油泥灰尘和污渍，再用汽油清洗。

若尺框和压板松动，尺框螺丝无法拧紧，则可能是压板内部积满了油污。此时，需要打开压板和尺框螺丝，查看是否存在油污。如果存在油污，擦拭压板和螺丝里面的油污，擦完后用汽油或煤油清洗，以达到内部清洁的目的。之后将卡尺用棉纱布在汽油中进行第二遍清洗擦拭，先将卡尺测量面的油污清洗干净，然后将尺身在汽油中清洗干净。若是实际条件不允许，一般用蘸有工业汽油或者煤油的棉纱先擦测量面，再将卡尺尺身擦拭干净。

1.3 毛刺划痕和锈蚀

工作中常见由于较大磕碰出现的毛刺导致的尺框滑动阻滞，处理方法为清洗好游标卡尺以后用虎钳固定好卡尺，在有毛刺的地方用磨砂石认真打磨尺身有毛刺、划痕、划伤的地方，直到不影响测量，手摸上去无明显毛刺或者毛刺不突出、卡尺尺身滑动无明显阻滞或者直到尺框移动起来比较平滑流畅为止。刻线部分有划痕划伤时，顺着刻线轻轻用研磨块研磨，做到既不影响刻线读数又可以把毛刺划痕打磨平整，手摸上去比较顺滑的状态。注意千万不能顺着尺身在刻线上面来回打磨，否则易磨损刻线而影响读数。若是划痕较严重影响到刻线读数，读数时会产生误差，必须顺着尺身打磨，将0 号砂布裁成比卡尺主尺尺身稍窄一点的布条，将卡尺放在水平桌面上用手压住尺身，用砂布来回均匀打磨，打磨方向与主尺方向一致[1]。

对于卡尺尺身锈蚀比较严重的卡尺，认真观察尺身后要观察圆弧内量爪和各个外量爪的测量面，查看测量面是否有锈蚀，并用纱布蘸上煤油擦拭有锈蚀的量爪测量面。若锈蚀较为严重，需将卡尺固定在稳固的虎钳上，将卡尺外量爪固定到研磨块的宽度，然后在研磨块上点几滴煤油，研磨几下研磨膏，用上下都蘸有研磨膏的研磨块研磨测量面，并按紧卡尺外量爪，用研磨块研磨，直到去除锈蚀。除去锈蚀后，用蘸有汽油的棉纱布擦去污渍，再用干净的丝绸轻轻擦拭外量爪测量面以达到清洁的目的[2]。

当测量面磨损较大时，先用油石磨平凸出的部分，再在压砂平板上进行研光。磨平时，需用力均匀，不可倾斜，直至量爪平面度和量爪间平行度合格为止。对于圆弧内量爪的测量面研磨，将量爪固定到虎钳上，用研具或者油石在卡爪上面做往复圆弧运动进行研磨。若尺身上有锈蚀，要继续用研磨块研磨锈蚀的部分，达到尺身清洁，以恢复正常平整的状态为止。

1.4 部件残缺

部件残缺主要指缺少紧固螺钉、游标螺钉等零部件而影响卡尺的使用功能。检修前，要检查这些常见问题，根据规格配好零部件，使检修的卡尺正常工作。

2 运动件的问题

2.1 缺少弹簧片问题

游标卡尺的微动或者紧固螺钉发生滑牙现象时，需要及时更换。尺框出现无法滑动的情况时，首先松几下顶丝，达到轻松滑动尺框即可。若游标卡尺尺框有较大松动或者微动和紧固螺钉发生滑牙，更换后仍然有松动现象，需首先检查上下弹簧片是否存在，若丢失，需要配好合适的弹簧片。尺框内弹簧片安装的间隙过大，在紧固螺钉紧固和松动时也会造成测量时示值的变化。测量时，推动尺框接触的用力稍大，量爪就发生倾斜。紧固螺钉拧紧时，尺框又反向倾斜，示值来回不定，测量误差过大。这时需要更换厚的弹簧片，或者拆卸现在的弹簧片做一定的弯曲度来增加弹簧片弧度，安装后就可以增加游标卡尺尺身和尺框的相互作用力，从而减小弹簧片和尺身尺框之间的接触间隙，稳定尺框，从而达到减少测量误差的目的。

若卡尺尺框发生卡死，移动起来比较费劲，先检查主尺和尺框各部分运动件的位置是否处于正常，然后检查弹簧片。游标卡尺装配不当和顶丝长期受力，会导致弹簧片受力变形过大，或者弹簧片太厚没有什么较大变形导致接触太紧。究其原因，主要在于紧固螺钉或者顶丝紧固住弹簧片，造成尺框和尺身接触太紧导致相互作用力太大造成卡尺滑动阻滞。需要注意，弹簧片的弯曲度要保证弹簧片的两端和中间三点与主尺和尺框接触，并滑动自如。尺框尺身接触太紧的解决办法是适当松动弹簧片上的3 颗顶丝和紧固螺钉，或者拆下弹簧片，用手钳调整弹簧片的弯曲度，直至合适位置再装上，并适当用顶丝卡紧，待滑动尺框达到灵活移动即可[3]。

2.2 主持尺身出现弯曲变形导致的运动不畅

在实际使用中，游标卡尺可能会出现掉落、碰撞引起尺身弯曲变形。此种情况需要检查出主尺弯曲部位，做好标记，然后将其平放在主持工作台上，用锤子敲击弯曲部位，控制好力度，对尺身进行矫直。在矫直敲击过程中，敲动后要不断拿起游标卡尺滑动几下尺框，试试尺框对主尺尺身的滑动的流畅程度。

3 外量爪和内量爪

外量爪修理首先检查外量爪测量面的表面是否粗糙锈蚀[4]，如果摸上去粗糙，用研磨块研磨到表面光滑。修理时保证量爪面的平面度和量爪间的平行度，同时注意保持量爪工作面与主尺基面的垂直度。

3.1 刀口内量爪的修理

观察上量爪的情况，如果卡尺在测试10 mm 处[5]，千分尺测量刀口内量爪一般出现比较小的数值。如果产生数值较小，则采用敲击法，用小锤轻轻敲击刀口内量爪的根部（图2 中刀口内量爪），达到用千分尺测量时数值回归准确的数值为准，从而达到修复的目的。若刀口型内量爪出现折断，用砂轮打磨调整后可以使用。如无法打磨，则禁用刀口内量爪。

图2 带刀口内量爪游标卡尺

3.2 圆弧内量爪的修理

圆弧内量爪中，如果是圆柱形内量爪，倒圆半径要小于等于两量爪厚度的一半才不会产生误差。圆弧内量爪的宽度一般为10 mm。在维修过程中，圆弧内量爪会出现不同程度的磨损，导致经修理检定后的尺寸不足10 mm。出现这样的情况时，视磨损程度用砂轮打磨后标注。尺寸标注在不影响使用的尺身上面，使用时参考标注后读数，以免读错。另外，3 mm 以内的误差一般不做标注。

3.3 外量爪的修理

外量爪由于使用频繁，量爪出现局部磨损，导致合并时有间隙。间隙出现的位置可能在量爪测量面的根部、中部和尖部。一般处理的时候，先用刀口尺检查量爪测量面，确定磨损部位，再用直角尺检查活动量爪与固定量爪对主尺基面的垂直度。若不垂直，需要用锤子敲击活动量爪，使其与主尺基面垂直[6]。这样做的目的是保证两量爪面的平面度和量爪间的平行度，同时保持量爪工作面与主尺基面的垂直度，然后将固定量爪一面的尺身固定在虎钳上，用研磨块研磨量爪，直到看到量爪合并时没有间隙为止。

4 测深尺的修理

观察深度测量杆，测深尺示值不准一般是由于使用过程中磨损、测深尺与主尺端面不重合、尺身弯曲配合松动等。尺身弯曲应当加以矫直。若测深尺沿主尺方向晃动，可以将测深尺取出，用锤子将钩的弯度敲击得更大一些。如果测量端出现磨损，将测量杆前端放在砧铁上，用锤子敲击，使测量杆产生变形延长，然后将测量段磨平即可。若无法修理或是缺失部件，可以更换深度测量杆，然后用量块检测测深杆的准确度。

5 零位调整

当卡尺整体平面性能合格后，要进行零值误差的修理。先擦拭干净测量面，将卡尺外量爪两测量面合并。合并后对着光看一下测量面之间是否有缝隙，观察零位情况。如果两测量面间有缝隙，需要用研磨块研磨，然后松开游标片上面的螺钉，用小锤轻轻敲击游标片进行对零。当对零成功以后，要拧紧游框螺钉进行微小调整。此时要随时注意零位，直到完全对零，将螺钉紧固。若游标片负偏无法调整，则需要更换游标片[7]。

当游标面与主尺基面刻线的间距过大时，大部分情况下，间隙是由游标片下面的油泥脏物造成的，也可能是游标片螺孔碰伤、游标片变形造成的。此时，先卸载游标片，清理下面的油泥和泥垢，打磨平整已经有锈蚀的接触面和游标片的毛刺，然后用蘸有煤油的棉纱擦拭，重新安装上即可。如果是游标片变形，需要放在水平台面上用锤子敲击、整平，最后重新安装，否则需要更换游标片。

6 示值误差的修理

常见的造成示值误差的原因诸多，如尺身性能问题，量爪测量面与主尺面互相不垂直，内外量爪问题，测量面的平面平行度不好，弹簧片出现松动等[8]。此外，主尺尺身若出现局部摩擦造成磨损，也会引起示值误差。比如：测量中出现了尺身不平整，甚至是刻线凹陷，或者刻线凸出，亦或是刻线不能准确测量。尺框游动到这里，要走一个波峰或者波谷的路线。这样会出现“0 位对齐，先正后负”“0 位对齐，先负后正”“0 位对齐，但之后测得值全为正或者全为负”的情况。示值出现变化的地方，就是尺身变形的地方。此时需要用油石磨去尺身基面高出的地方，然后在尖角平板上用靠铁靠住，横向推磨卡尺尺身直到磨平。特殊情况下，将卡尺放在水平台面上，用锤子敲击到平整即可。

7 游标卡尺的常见误差分析

（1）零点误差的直接原因是零位没有清理干净或者量爪测量面之间有间隙，造成无法准确读数。

（2）检定示值误差时，内、外量爪各个受检点示值超差，且有正有负。

（3）卡尺使用时间较久，尺子材质较软。主尺基面形成一定的曲线，造成尺框滑动时游标尺上的误差较大。

（4）测量面平面度平行度不符合规程要求，对测量造成一定的影响，影响被测量的精确测量。

（5）主尺和游标刻线对读数造成的影响。根据分度准确度要求，刻线越细越好。但是，如果尺子表面质量一般，表面粗糙度达不到要求，实际观察到的刻线会相应增大，影响读数。

（6）视差造成的影响。如果主刻度面和游标刻度面不在一个平面上，就会产生视差，影响读数。

8 结语

游标卡尺的修理要结合行业中实际的工作情况，如机械行业车工用的游标卡尺量爪测量面很容易磨损，比对过程中不小心触碰到速度已经降下来但是尚在运动的被测件等。要有意识地保护游标卡尺，如测量完后松开紧固螺钉，擦干净卡尺表面后放入盒内，长时间不用时要将卡尺涂上防锈油，放置要远离磁场、热源等。游标卡尺的修理要结合实际情况综合判断维修，一般情况下按照如上所述的方式进行，可保证出现故障的游标卡尺得到有效维修，充分利用好游标卡尺的计量特性，以提高维修效率，节省工作时间，达到事半功倍的效果。