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來源：互聯網

螺旋測微器（micrometer screw）又稱千分尺、螺旋測微儀、分厘卡，是比游標卡尺更精密的測量長度的工具，用它測長度可以準確到0.01mm，測量范圍為幾個厘米。由尺架、測砧、測微螺桿、螺母套管、微分套筒、棘輪、鎖緊裝置、絕熱板等部分組成。具有體積小、堅固耐用、調整容易、測力恒定、讀數準確，使用靈活方便等特點。螺旋測微器的測量原理是通過旋轉螺旋測微桿而實現尺寸的測量。

1639年，蓋斯科因最早發明了螺旋測微器，在當時并未得到重視推廣。1666年，艾德里安·奧佐特為提高天文學的精確度，又重新發明了螺旋測微器。1772年，瓦特制造出利用螺紋副原理測長度的瓦特螺旋測微器。1848年，法國技師伯馬獲得“螺旋式卡尺”的專利。1867年，美國的布朗和夏普制造出一種新的螺旋測微器，這種螺旋測微器運用了伯馬和維爾莫特的方法。從此，螺旋測微器作為測量長度的儀器便進入了實用化階段，并得到了廣泛推廣。

螺旋測微器主要應用于機械設備生產制造及工件的精確測量等。

發展簡史

發明背景

約1600年，隨著望遠鏡和顯微鏡的發明，科學家實現了更好的觀察，從而開辟了新的境界。然而，科學家們還需要更精確的計量，因為一個指針最小的移動都會造成天壤之別。因此，科英布拉大學天文學和數學教授佩德羅·努涅斯在16世紀初葉，為了給航海和天文的讀數提供一度的分數，發明了游標（noni-us，此詞來自努涅斯的拉丁化姓氏）。這種游標后來改進為游標卡尺(vernierscale，發明人是皮埃爾·韋尼埃，1580-1637)。到了1639年，為了提高觀測精度，蓋斯科因發明了螺旋測微器，此時并未得到重視。1666年，艾德里安·奧佐特再次發明螺旋測微器，運用這種測微儀采用細金屬絲進行判讀，用螺桿（而不是滑尺）來達到精密控制。測量數據結果能達到一毫米的1/10弱，提高了天文學的精確度。

演進過程

1765年，發明家瓦特發明螺旋測微器，利用螺紋對長度進行測量，并用于測量他的機床尺寸，測量精度比起普通尺更為精確，但是該螺旋測微器仍存在不足。

1772年，英國瓦特制造出利用螺紋副原理測長度的瓦特螺旋測微器。當精密車床和精密螺桿出現以后，螺旋測微器的研究變得開始廣泛。1825年法國的威爾利、1831年法國的畢爾內姆、1848年德國的雷德拉依埃爾和法國的帕麥爾先后發明了不同形狀，不同制造方法的螺旋測微器。

1848年，法國發明家Jean Laurent Palmer獲得了“帶圓游標尺框的螺紋卡尺”的專利。專利申請中叫“螺旋式卡尺”。這種螺旋測微器上有兩個部分刻有標度，一個是與架相連的圓筒部分，另一個則是圍繞這個圓筒轉動的圓筒部分。測量尺寸時，這種刻分度的方法讀數十分容易，而且極其實用。但是，在較長時間里，這種方法并沒有引起人們重視。1849年，惠特沃斯按照自己的理論改進了瓦特的螺旋測微器，發明了測量器，這種儀器能夠準確測量物體的長度、厚度，可以精確測量工件尺寸。1850年，美國的布朗為了制造分度機開始建立了布朗·夏普公司，生產以前沒有的各種測量儀器。布朗·夏普公司首先從生產游標卡尺開始經營，1851年，制造出可以讀出千分之一的游標卡尺。除主尺外，這種測量器還備有一個副尺。這種尺使用較為容易，即使是不熟練的人也能準確地讀出尺寸，這種游標卡尺也叫作卡尺。它所使用的副尺理論是1631年法國數學家巴尼亞提出來的。

1867年，美國生產黃銅的布里奇·鮑特公司因為銅板厚度不合乎訂貨尺寸進而發生黃銅板糾紛。公司使用1858年生產的三種測量器具測出的銅板尺寸分別不同，布里奇·鮑特公司的技師維爾莫特自己新制作了一種可以精密測量長度的測量儀器，這種儀器和伯馬的螺旋測微器十分相似，但是，刻度的分法略有不同。這種千分尺每一英寸上切有40個牙的螺紋，和這種螺紋相同節距的螺旋被刻在外側的圓筒上。進而，在其上標有和這種螺旋相交的二十五等分的直線。通過這些線和指示針可以讀出千分之一英寸。這種螺旋測微器可以準確地進行測量，但是，因為圓筒部分上刻有大量的螺旋和直線，所以，不能記入數字，讀數字時比較困難，不能實用。

1867年，美國的布朗和夏普兩人參加巴黎的世界博覽會時，看到了法國的伯馬螺旋測微器，并買一個帶回了美國。而且，很快就制造出了一種新的螺旋測微器，這種螺旋測微器采取了很容易讀出分度的伯馬的方法，在尺寸上則采用了維爾莫特的方法。

1868年，以布朗·夏普的“小型金屬板測量儀器”的商品名開始在市場上公開出售這種螺旋測微器。這種螺旋測微器新安裝了固定用夾緊機構和測量面磨損時的補償用螺紋機構。此外，使用這種千分尺可以測量到萬分之四英寸。從此，螺旋測微器作為測量長度的儀器進入了實用化階段。測量板厚度的螺旋測微器在市場上普遍出售后，測量其它長度的測量儀器也相繼制造出來。1875年布朗·夏普公司，以及1881年布拉特·惠特尼公司都生產出了測量金屬絲外徑的螺旋測微器，并被廣泛使用。

工作原理

螺旋測微器是依據螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺絲螺母中旋轉一周，螺桿便沿著旋轉軸線方向前進或后退一個螺距的距離。因此，沿軸線方向移動的微小距離，就能用圓周上的讀數表示出來，如下圖所示。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動刻度有50個等分刻度，可動刻度旋轉一周，測微螺桿前進或后退0.5mm，因此旋轉每個小分度，相當于測微螺桿前進或退后0.5/50=0.01mm。可見，可動刻度每一小分度表示0.01mm，所以螺旋測微器可準確到0.01mm。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺。

結構組成

螺旋測微器有兩個主要組成部分：一部分由曲柄和套管連在一起組成；另一部分由鼓輪和螺桿連在一起組成，具體包括尺架、測砧、測微螺桿、螺絲螺母套管、微分套筒、棘輪、鎖緊裝置、絕熱板等。其結構的主要部分是精密測微螺桿和套在螺桿上的螺母套管以及緊固在螺桿上的微分套筒。

注：A-尺架；B-測砧；C-測微螺桿；D-螺母套管；E-微分套筒；F-棘輪；G-鎖緊裝置；H-絕熱板

尺架

尺架是一個弓形支架，所以又稱為弓架。它是螺旋測微器的基礎件，其它各部分都安裝在它的上面。在尺架上弦方向的同一軸線上，一端裝著固定測砧，另一端裝著測微頭，測微螺桿（又稱活動測桿）能夠沿著軸向移動，從而可以量出測砧和測微螺桿兩個測量面之間的工件尺寸。尺架還起著基準作用，對千分尺的測量精確度有較大影響。如果因摔碰或保管不當而引起尺架變形時，就會造成千分尺的平行性失準，尤其對大尺寸千分尺的影響更大，所以，尺架雖然不直接參與測量，也應仔細保護。

測砧

砧座與測微螺桿共同構成測量面，測量工件外徑時，通過固定測砧與測微螺桿之間夾緊被測工件，然后扳動鎖緊裝置，即可讀出被測工件的外徑。

測微螺桿

測微螺桿是螺旋測微器的組成部分之一，它的一部分被加工成螺距為0.5 mm的螺紋，測微螺桿螺距作為測量的基準量，它的一端為測量桿，中部外螺紋與螺紋軸套上的內螺紋精密配合，并可通過螺絲螺母調節配合間隙；另一端的外圓錐與接插件的內圓錐相配合，并通過頂端的內螺紋與測力裝置連接。

螺母套管

螺母套管（固定套筒）上的中央沿軸線方向上有一條刻度線稱為準線，上方有毫米刻度，下方有半毫米刻度，這是主尺。當測量螺桿與測砧密合時，校準好螺旋測微器，使微分筒的零刻線與準線的零點重合。此時，表示待測物體的長度為0.000 mm，稱為初讀數。

微分套筒

微分套筒圓周上有n個分度，螺距為a(單位為mm)，則每旋轉一周，螺桿就前進(或后退)一個螺距a，而每轉動一個分度，螺桿移動的距離為a/n(mm)。常見螺旋測微器螺距為a=0.5 mm，n=50個分度，所以螺旋測微器的分度值為0.5/50=0.01(mm)。

棘輪

棘輪是螺旋測微器的測力裝置，它的作用是在螺旋測微器的測量面與被測面接觸后控制恒定的測量力，以減少測量力變動引起的測量誤差，所以在測量中必須使用棘輪。因此，在測量中，當螺旋測微器的兩個測量面快要與被測面接觸時，應輕輕旋轉棘輪，待棘輪發出“咔咔”的聲音，活動套管不再轉動，測桿也停止前進，說明測量面與被測面接觸后產生的力已經達到測量力的要求，此時可以進行讀數。

鎖緊裝置

測量讀數時，如果必須取下來讀數，應先用鎖緊裝置鎖緊測量螺桿，以免螺桿移動而讀數不準。

絕熱板

尺架的兩側面覆蓋著絕熱板，使用螺旋測微器時，手拿在絕熱板上，防止人體散發的熱量影響螺旋測微器的測量精度。

產品分類

按結構型式分

按結構型式分為測砧為固定式的螺旋測微器和測砧為可調式或可換式的螺旋測微器。

按照工作原理分

按照工作原理分為機械式螺旋測微器和電子螺旋測微器兩類，機械式螺旋測微器，簡稱千分尺，改變螺旋測微器測量面形狀和尺架等就可以制成不同用途的螺旋測微器，如用于測量內徑、螺紋中徑、齒輪公法線或深度等的螺旋測微器。電子螺旋測微器，也叫數顯螺旋測微器，測量系統中應用了光柵測長技術和集成電路等。

按測量用途分

按測量用途為外徑螺旋測微器、內徑螺旋測微器、深度螺旋測微器、螺紋螺旋測微器、內測螺旋測微器、杠桿螺旋測微器、杠桿式卡規、公法線螺旋測微器、三爪螺旋測微器、V形砧螺旋測微器等。

使用方法

測量

使用螺旋測微器時要先校正零點，新出廠的螺旋測微器當AF兩面密接時，微分套筒前圓周上的0刻度線應與螺母套管上的橫線重合。工件的測量表面要擦拭干凈，并準確放在螺旋測微器的測量面間，不得偏斜。被測物放在測砧A和螺桿F的中間，測定的數值，其半毫米的倍數部分可以從微分套管上的毫米刻度和半毫米刻度線讀出，不足0.5mm的部分可以從微分套筒的圓周刻度上讀出，可以準確到0.01毫米，不足0.01毫米可以估讀一位。

測量時可用單手或雙手操作，當測量螺桿快要接觸工件時，必須使用端部棘輪（此時嚴禁使用微分筒，以防用力過度測量不準），用棘輪D'后退測量螺桿，在測砧和測量螺桿間放待測物體（紅色位置），然后再用棘輪進動測量螺桿，測量螺桿接近待測物時，應緩慢轉動測量裝置，當聽到“喀，喀”的響聲時，即可讀數。讀數時盡量不要從工件上拿下螺旋測微器，以減少測量面的磨損；如必須取下來讀數，應先用鎖緊裝置鎖緊測量螺桿，以免螺桿移動而讀數不準。測量時不能先鎖緊測量螺桿，后用力卡過工件，這樣會導致測量螺桿彎曲或測量面磨損，從而降低測量準確度。

讀數

螺旋測微器測量時不要超過尺寸范圍，讀數時先讀固定刻度，其次讀半刻度，若半刻度線已露出，記作 0.5mm；若半刻度線未露出，記作 0.0mm；然后再讀可動刻度（注意估讀）。記作 n×0.01mm；最終讀數結果為固定刻度+半刻度+可動刻度+估讀。

1.測量前對儀器進行零點校準，記下初讀數，以便對測量值進行零點修正。應注意零點位置的初讀數有正有負。若初讀數不為零，如圖1（a）所示初讀數為正值（+0.005 mm），（b）所示初讀數是負值（-0.005 mm），表示儀器有零點誤差（系統誤差），這兩次讀數中末位數“5”是估讀數。測量長度所得的讀數減去這個初讀數后（注意初讀數的正負），才是待測物體的長度，即 L=末讀數-初讀數。

2.物體長度d可由螺絲螺母套筒扳手（固定套筒）和導數套筒上的刻度數讀出。0.5 mm以上的部分由主尺讀出，0.5 mm以下的部分由微分套筒周邊上的刻度數讀出，并估讀到0.001 mm。圖2（a）所示的讀數為6.457 mm，其中0.007 mm是估讀數，圖2（b）讀數為6.957 mm，其中0.007 mm是估讀數。

3.在讀數時要注意主尺上半毫米刻度線是否露出套筒邊緣，示數如圖3所示，此時讀數應為1.5+0.483=1.983（mm）

例如：用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數如圖4所示，此示數為8.116mm。由固定刻度8 mm（8.5 mm刻度未漏出），可動刻度為11，再估讀一位6（估讀為4—8均為正確）。故讀數為8.116 mm（±0.002 mm均為正確）。

應用

螺旋測微器主要用于測量物體的外徑、寬度、厚度，以及各種外形尺寸和形位偏差、槽寬和兩個內端面之間的距離、盲孔或階梯孔的深度、鍵槽深度、臺階高度、螺紋中徑和齒輪底徑尺寸等。

標準規范

按照GB/T 1216-2018、GB/T 8061-2022、GB/T 22093-2018、GB/T 36175-2018、GB/T 20919-2018等標準對不同型號的螺旋測微器的術語和定義、型式與基本參數、要求、檢驗方法以及標志與包裝進行了規定。該標準適用于分度值為0.01mm、0.001 mm、0.002 mm、0.005mm，測量范圍上限至1000mm的螺旋測微器。螺旋測微器的測量范圍宜為0，或量程的整數倍。其對于螺旋測微器的基本參數進行了明確：

維護保養

清潔潤滑

使用完畢后，將千分尺測量面、測微螺桿圓柱部分以及校對用量桿測量面擦拭清潔，并涂抹一薄層工業凡士林，如有切削液浸入千分尺，要立即用溶劑（汽油或航空汽油）進行清洗，并在螺紋軸套內注入高級潤滑油，如汽輪機油。

校對零位

對于老式結構的千分尺，不準擰松后蓋，如果后蓋松動了必須校對“0”位后再使用。千分尺萬一掉在地上或者硬物上時，應立即檢查千分尺的各部位的相互作用是否符合要求，并校對其“0”位。

入盒保存

涂敷防銹油后置入專用盒內，專用盒內不允許放置其他物品，如鉆頭等，然后放入盒內保存。禁止重壓、彎曲千分尺，且兩砧端不得接觸，以免影響千分尺精度。

日常管理

要防止油石，砂布等硬物損傷千分尺的測量面、測微螺桿等部位；輕拿輕放千分尺，不要把千分尺放在有灰塵、液體的地方；不準把千分尺當作卡鉗使用；不準拿著微分筒快速轉動，以防止測微螺桿加速磨損或兩測量面相互猛撞，將螺旋副撞傷；不要企圖調整千分尺，除非對于調整已接受培訓；在測微螺桿和測砧之間應留有一定間隙；千分尺要實行周期檢查，檢查周期長短視使用情況而定。

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