2.3　常用测量器具及选用

2.3.1　测量器具的基本类型

测量器具是测量仪器和测量工具的总称，按其结构特点可分为量具、量规、量仪（测量仪器）和计量装置四类。

（1）量具：通常是指结构比较简单的工具，包括单值量具、多值量具和标准量具等。

①单值量具：是指体现单一量值的量具，如量块、角度块等，通常成套使用。

②多值量具：是指体现一定范围内的一系列不同量值的量具，如线纹尺、90°角尺等。

③标准量具：是指用作计量标准，供量值传递用的量具，如量块、基准米尺等。

（2）量规：是指没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。量规的检验结果只能判断被测几何量是否合格，而不能获得具体数值。如光滑极限量规、螺纹量规等。

（3）量仪：即测量仪器，是指能将被测的量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量器具。按工作原理和结构特征，量仪可分为机械式、电动式、光学式、气动式，以及它们的组合形式——光机电一体的现代量仪。

（4）计量装置：是一种专用检验工具，可迅速检验更多、更复杂的参数，易于实现检测自动化和半自动化。如自动分选机、检验用夹具、主动测量装置等。

2.3.2　常用测量方法的分类

每一批零件的加工，均需完成包括夹具的找正对定、零件定位测定、首件零件加工的三检（自检、互检、专检）、工序间检测和加工完成后的检测等大量工作。完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线实时检测。

检测过程所使用的测量方法是指在实现测量时所使用的检测器具、依据的原理和检测条件的综合。根据测量目的不同，常见的各测量项目也有多种不同的测量方法。测量方法有以下几种分类方法。

1.直接测量和间接测量

按是否能直接测量出所需要的量值，可将测量方法分为直接测量和间接测量。

（1）直接测量。指可直接得到被测量值的测量。直接测量又可分为绝对测量和相对测量。

若测量读数可直接表示出被测量的全值，则这种测量方法就称为绝对测量法。例如，用游标卡尺测量外圆直径。

若测量读数仅表示被测量相对于已知标准量的偏差值，则这种方法称为相对测量法。例如，使用千分表测量孔径、用比较仪测量长度尺寸等。

（2）间接测量。对无法直接测出的量或直接测量达不到精度的量，采用测量有关量，并通过一定的函数关系，求得被测量的量值的方法。例如，用正弦规测量工件角度，用卡尺的弓高弧长法测量得圆弧半径等，以及第5章中深度尺测量弧形支架圆弧尺寸等。

2.静态测量和动态测量

按所测物理量是否随时间快速变化，可将测量方法分为静态测量和动态测量。

例如，每一批零件加工完成后的检测一般为静态测量；而数控加工中的在线检测（也称实时检测）则为动态测量。

3.接触测量和非接触测量

按被测零件的表面与测量头是否有机械接触，可将测量方法分为接触测量和非接触测量。

（1）接触测量。指被测零件表面与测量头有机械接触，并有机械作用的测量力存在。由于有接触变形的影响，故存在测量误差。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件尺寸等。

（2）非接触测量。指被测零件表面与测量头没有机械接触。非接触测量一般利用光、气、磁等物理量关系，使敏感元件与工件建立起联系，从而获得准确度较高的测量值。如光学投影测量、激光测量、气动测量等。显微镜非接触测量参见图2-4。

受测量力的影响，接触测量的测量精度比非接触测量低。

4.绝对测量和相对测量

按示值是否为被测几何量的整个量值，可将测量方法分为绝对测量和相对测量。

（1）绝对测量。指测量读数可直接表示出被测量的全值。如用千分尺测量轴径尺寸等称为绝对测量。

（2）相对测量。指测量读数仅表示被测量相对于已知标准量的偏差值，故又称比较测量。相对测量的测量精度比绝对测量高。

5.单项测量和综合测量

按零件被测部位参数的多少，可将测量方法分为单项测量和综合测量。

（1）单项测量。指分别测量零件的各个参数。例如，分别测量齿轮的齿厚、齿距偏差、螺纹中径测量等。

（2）综合测量。指同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参数。例如，光滑极限量规（通规止规）、螺纹量规、检验样板等的综合测量。综合测量方法详见第3章。

6.主动测量和被动测量

按技术测量在生产加工工艺中所起的作用，可将测量方法分为主动测量和被动测量。

（1）主动测量。指在加工过程中进行的测量，又称为在线测量。主动测量可以直接用来控制零件的加工过程，能及时防止废品的产生。

（2）被动测量。又称“死尸检验”，用于加工完成后的合格性测量。此方法不能防止废品的产生，只能发现和剔除废品进入下一道工序。

7.等精度测量和不等精度测量

按决定测量结果的全部因素或条件是否改变，可将测量方法分为等精度测量和不等精度测量。一般情况下大多采用等精度测量，不等精度测量只用于重要的高精度测量。

（1）等精度测量。是指在测量条件（包括测量仪器、测量人员、测量方法及环境条件等）不变的情况下，对某一被测几何量进行的多次测量。

（2）不等精度测量。指在测量过程中，全部或部分因素和条件发生改变。

对具体的一个测量过程，可能同时兼有几种测量方法的特征。例如，用机械接触式三坐标测量机测量工件的轮廓度，则同属于直接测量、接触测量、在线测量、动态测量等。因此，测量方法的选用应考虑被测对象的结构特点、被测部位的精度要求及生产批量、技术条件、经济效益等。目前，测量技术正朝向加工和测量紧密结合的动态测量和在线测量发展。

2.3.3　测量器具的选择

1.选择依据

不能毫无道理地在测量中拔高选用昂贵的或精密的量具量仪，而应使用容易操作、精度适当、经济适用的测量器具来满足具体生产中检验所要求的精度。例：长度尺寸为（50±0.15）mm时，使用游标卡尺测量比用千分尺更合适，一般不会麻烦到去使用坐标测量机。

选择测量器具的主要依据：一般来说，器具的选择主要取决于被测工件的精度要求，在保证精度要求的前提下，也要考虑尺寸大小、结构形状、材料与被测表面的位置，同时也要考虑工件批量、生产方式和生产成本等因素。

对批量大的工件，多用专用测量器具；对单件小批工件，则多用通用测量器具。

2.绝对测量中的测量器具选用

对于绝对测量来说，要求测量器具的测量范围要大于被测量的量的大小，但不能相差太大。如果用测量范围大的测量器具测量小型工件，不仅不经济，操作也不方便，而且测量精度难以保证。用于进行绝对测量的万分尺外观参见图2-5。

3.比较测量中的测量器具选用

对于比较测量来说，测量器具的示值范围一定要大于被测件的参数公差值。

（1）在测量形状误差时，测量器具的测量头要做往复运动，因此要考虑回程误差的影响。当工件的精度要求高时，应当选择灵敏度高、回程误差小的高精度测量器具。

（2）对于薄型、软质、易变形的工件，应当选用测量力小的测量器具。

（3）对于粗糙的表面，尽量不使用精密的测量器具去测量。被测表面的表面粗糙度值要小于或等于测量器具测量面的表面粗糙度值。

（4）在单件或小批量生产中应选用通用（万能）测量器具，而大批量生产则应优先考虑各种极限量规等专用测量器具。