《通用卡尺》和《高度卡尺》对比分析

柳静媛

摘要：通用卡尺和高度卡尺都属于游标长度类计量器具。本文从计量检定内容切入，从测量对象，检定规程中的计量性能、通用技术要求、检定条件、检定项目、检定设备以及检定方法等方面来论述二者的不同。

关键词：通用卡尺 高度卡尺 游标 检定 计量

Test the Similarities And Differences Between Universal Calipers and Height Calipers

Liu Jingyuan（ Jinzhong Comprehensive Inspection and Testing Center ）

Abstract： Both universal calipers and height calipers belong to vernier length measuring instruments. From the content of metrological verification， This paper discusses the differences between them from the aspects of measurement objects， metrological performance， general technical requirements， verification conditions， verification items， verification equipment and verification methods.

Key words：  universal caliper， height caliper， vernier， verification， measurement

0 引言

在形形色色的计量器具家族中，测量长度的游标量具是一种被广泛使用的高精度测量工具[1]。游标卡尺、游标高度卡尺、游标深度尺都属于测量长度的游标量具，结构原理和读数方法相同。通常用来测量零件的尺寸、形状精度和相互位置精度等[2，3]。其中游标卡尺、游标深度尺属于通用卡尺。通用卡尺是用来测量任意方向上的点对点，或线对线的长度和距离的刻度量具，常用来测量长度、内外径、深度[4]；而游标高度卡尺是测量面与面之间的高度方向的长度和距离的精密刻度量具，常用于机械加工中的高度测量、划线等。

机加工企业的产品质量需要有严谨、精确、科学的计量检测数据做保证进行监控，常常用到通用卡尺、游标高度卡尺、指示表、千分尺等长度类测量仪器进行计量检测，这些测量仪器是把控产品质量的“眼睛”，想要制造出高精度、高质量的工业产品，就必须保证测量仪器的精准无误[5，6]。机加工企业的测量仪器是生产过程必备量具，且数量多；测量仪器送检时间长，费用高；因此大中型企业建立了企业最高计量标准[7]。通过多次计量标准新建标、复审考核中，发现建标企业的计量检定人员对所建的计量标准——卡尺量具检定装置，所开展的工作用计量器具中的游标卡尺、游标高度卡尺、游标深度尺的检定依据有混淆，为此提出关于检定规程JJG 30—2012《通用卡尺》和JJG 31—2011《高度卡尺》是否可以合并为一个规程。本文就从测量仪器检定中涉及的几个方面来讨论两个规程合并是否可行。

1 计量标准

首先明确开展工作用计量器具：通用卡尺（游标卡尺、游标深度尺）、游标高度卡尺的检定时量传的上级计量标准名称（计量标准代码）为：“卡尺量具检定装置（计量标准代码：01315300）”。即二者是同一个计量标准[8]。

2 计量检定依据

开展检定通用卡尺和游标高度卡尺时所建计量标准是“卡尺量具检定装置”，但具体检定时，依据的国家计量检定依据却不同[9，10]，通用卡尺的检定依据JJG 30—2012《通用卡尺》检定规程；游标高度卡尺的检定依据JJG 31—2011《高度卡尺》检定规程。

3 计量性能要求

3.1 JJG 30—2012《通用卡尺》、JJG 31—2011《高度卡尺》计量性能的比较

JJG 30—2012《通用卡尺》计量性能具体有以下几个方面：

（1） 标尺和标记的宽度和宽度差：按照分度值的不同分别给出了主标尺和游标尺的标记宽度和宽度差；带表卡尺的主标尺和圆标尺标记宽度及指针末端宽度为（0.10～0.20）mm，宽度差不超过0.05 mm。

（2） 测量面的表面粗糙度：对通用卡尺不同分度值（分辨力）的外量爪测量面，内量爪测量面，深度卡尺的尺框测量面和尺身测量面，深度测量杆的测量面的表面粗糙度给出要求。

（3） 测量面的平面度：对不同测量范围的通用卡尺外量爪测量面的平面度、深度卡尺的尺框测量面和尺身测量面在同一平面时的平面度给出要求。

（4） 圆弧内量爪的基本尺寸偏差和平行度：对通用卡尺的不同分度值（分辨力）分别给出圆弧内量爪的基本尺寸偏差和圆弧内量爪两测量面的平行度。

（5） 刀口内量爪的平行度。

（6） 零值误差：对通用卡尺的不同分度值（分辨力）分别给出“零”标记重合度和“尾”标记重合度；带表卡尺给出圆标尺的指针左右偏位。

（7） 示值变动性：带表卡尺不超过分度值的1/2、数显卡尺不超过0.01 mm。

（8） 漂移：數显卡尺的数字漂移在1 h内不大于一个分辨力。

（9） 示值误差和细分误差：游标、带表或数显卡尺，深度卡尺测量示值误差；细分误差只针对数显类卡尺测量。

3.2 高度卡尺计量性能研究

（1） 标尺标记的宽度和宽度差：按照分度值的不同分别给出了游标高度卡尺的主标尺和游标尺的标记宽度和宽度差；带表高度卡尺的主标尺和圆标尺标记宽度及指针末端宽度为（0.10～0.20）mm，宽度差不超过0.05 mm。指标与通用卡尺相同。

（2） 量爪测量面和底座工作面的表面粗糙度： 对不同分度值（分辨力）的高度卡尺，给出了量爪测量面和底座工作面的表面粗糙度数值。

（3） 量爪测量面和底座工作面的平面度：对不同测量范围的高度卡尺，给出了量爪测量面的平面度和底座工作面的平面度。

（4） 量爪测量面和底座工作面的平行度：对不同分度值（分辨力）的高度卡尺，给出了量爪测量面与底座工作面在同一平面时的平行度。

（5） 重复性：仅针对带表高度卡尺和数显高度卡尺有重复性要求，给出不同分度值（分辨力）时，带表高度卡尺和数显高度卡尺的重复性。

（6） 漂移：仅针对数显高度卡尺有漂移，数显高度卡尺的数字漂移在1 h内不超过一个分辨力。

（7） 零值误差：给出不同分度值（分辨力）的高度卡尺量爪测量面与平板相接触（底座工作面与量爪测量面在同一平面）时，游标上的“零”标尺、“尾”标尺标记重合度。

（8） 示值误差：分别根据测量上限、分度值（分辨力）不同，给出最大允许误差值。

3.3 异同点

（1） 相同点

二者在标尺和标记的宽度和宽度差、测量面的表面粗糙度、平面度、平行度、漂移、示值误差都给出了计量性能的具体要求。

（2） 不同点

① 由于结构的原因，通用卡尺给出了“圆弧内量爪的基本尺寸偏差和平行度”“刀口内量爪的平行度”。

② 通用卡尺对数显、带表卡尺有示值变动性的要求，而高度卡尺给出了不同分度值（分辨力）的数量高度尺、带表高度尺的重复性要求。

③ 通用卡尺对数显类卡尺有细分误差的要求，高度卡尺没有此项计量性能的要求。

4 通用技术要求

通用卡尺和高度卡尺都对外观、各部分相互作用、各部分相互位置有具体要求。通用技术要求中除去结构的不同，二者的表述是基本相同的。

5 检定环境条件

通用卡尺、高度卡尺的检定环境条件基本相同，具体为：

（1） 检定室内温度（20±5）℃。

（2） 检定室内相对湿度不大于80%。

（3） 检定前，被检量具及检定所用设备分别根据测量范围列出了不同平衡温度的时间；通用卡尺还对置于平板和木桌上给出了各自平衡温度所需时间。

6 检定项目及检定设备

6.1 通用卡尺的检定项目及检定设备

（1） 外观；各部分相互作用；

（2） 各部分相对位置：塞尺、工具显微镜或读数显微镜；

（3） 标尺标记的宽度和宽度差：工具显微镜或读数显微镜；

（4） 测量面的表面粗糙度：表面粗糙度比较样块；

（5） 测量面的平面度：刀口形直尺；圆弧内量爪的基本尺寸和平行度：外径千分尺；

（6） 刀口内量爪的平行度：量块、外径千分尺；

（7） 零值误差：平板、工具显微镜或读数显微镜；

（8） 示值变动性：量块、平板；漂移；

（9） 示值误差和细分误差：量块、平板、内尺寸测量专用检具。

6.2 高度卡尺的检定项目及检定设备

（1） 外观；各部分相互作用；

（2） 各部分相对位置：塞尺、工具显微镜或读数显微镜；

（3） 标尺标记的宽度和宽度差：工具显微镜或读数显微镜；

（4） 量爪测量面和底座工作面的表面粗糙度：表面粗糙度比较样块；

（5） 量爪测量面和底座工作面的平面度：刀口形直尺；

（6） 量爪测量面和底座工作面的平行度：1级平板，杠杆千分表；

（7） 重复性：量块、1级平板；

（8） 漂移；

（9） 零值误差：工具显微镜或读数显微镜；

（10） 示值误差：量块、1级平板。

6.3 异同点

二者的检定项目基本相同，通用卡尺另外还有示值变动性、测量圆弧内量爪的基本尺寸、对数显类卡尺有细分误差的检定；而高度卡尺有重复性的检定 。

二者检定时所用的检定设备基本相同。通用卡尺在圆弧内量爪的基本尺寸和平行度、刀口内量爪的平行度的检定项目上还会用到检定设备：外径千分尺。

7 检定方法

通過以上几个方面的比较可见，二者在检定方法、检定设备上基本是相同的。因此，本文重点讨论高度卡尺的重复性和通用卡尺示值变动性的区别。

高度卡尺的重复性检定方法是：在相同条件下，移动尺框，在任意位置上，使量爪测量面与量块或平板接触，重复测量5次并读数，以最大与最小读数差值确定。

通用卡尺示值变动性的检定方法是：在相同条件下，移动尺框，使数显卡尺或带表卡尺量爪两外测量面接触;对于数显深度卡尺，将基准面与平板接触，移动尺身，使测量面与平板接触。重复测量5次并读数。示值变动性以最大与最小读数的差值确定。

通过对高度卡尺的重复性、通用卡尺示值变动性检定方法表述的比较，两个规程里检定项目重复性、示值变动性表面看名称不同，由于二者结构略有不同，描述有不同，检定方法本质是相同的。

8 检定周期

通用卡尺、高度卡尺的检定周期均为1年。

9 结语

综合两个检定规程以上几方面得出，由于通用卡尺与高度卡尺结构上的不同，即通用卡尺刀口外量爪、圆弧内量爪、刀口内量爪等结构特点使其在检定的计量性能、通用技术要求、检定项目、检定方法、检定设备上略不同于高度卡尺。

通用卡尺测量面包括外量爪测量面、内量爪测量面、深度卡尺的尺框测量面和尺身测量面、深度测量杆的测量面；高度卡尺测量面包括量爪测量面和底座工作面。涉及测量面的检定也会有所不同，例如测量面的表面粗糙度、平面度、平行度、通用卡尺圆弧内量爪的基本尺寸偏差。

对通用卡尺、高度卡尺在测量对象、检定内容的比对分析得出，由于结构不同导致相关检定内容表述不一致时采取分条款用文字给出，或按测量范围、分度值的不同列表分段给出（例如，示值最大允许误差、测量面的表面粗糙度可以表1、表2给出），JJG 30—2012、JJG 31—2011检定规程可以考虑合并为一个规程。

两个规程的调整及合并，统一了长度类游标量具的检定依据；检定人员学习规程能够系统、条理；减少了检定资质考试的重复；提高了检定的工作效率；方便了“卡尺量具检定装置”计量标准档案资料的管理。

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