在製造業不斷向高精度、智能化邁進的2025年,遊標卡尺作為重要的測量工具,其精度與校準方法關乎產品質量與生產效率。相關政策積極推動測量工具標準化進程,明確規定分度值 / 分辨力為 0.01、0.02、0.05、0.10mm,測量範圍為 0~70mm 至 0~4000mm 的遊標卡尺適用現行國家標準。然而,市場上新興的軟性遊標卡尺卻面臨校準無據可依的困境。傳統標準與規程對其並不適用,這促使業內對軟性遊標卡尺校準方法展開深入探索,以填補技術空白,確保測量結果的準確性與可溯源性。
《2025-2030年中國遊標卡尺行業運營態勢與投資前景調查研究報告》指出,現行有效的國家標準 GB/T 21389 - 2008 和檢定規程 JJG 30 - 2012,主要針對傳統樣式的遊標卡尺,其適用範圍存在一定局限。國家標準適用的測量範圍為 0~70mm 至 0~4000mm,檢定規程適用範圍為 0~2000mm。隨著測量範圍上限增加,傳統遊標卡尺主尺易形變,且自身重量會急劇增加,如 0~2000mm 的遊標卡尺重量一般達十幾公斤,在生產現場使用靈活性差。
軟性遊標卡尺基於普通遊標卡尺理論研製而成,它將普通遊標卡尺的尺身用可盤卷的彈性鋼帶替代,不僅實現了原有功能,還顯著增加了測量範圍、減輕了自身重量。其測量範圍一般大於 2000mm,主要應用於建築行業,能夠對預應力鋼筒混凝土管及大型管材直徑或長度尺寸進行精準測量,有效彌補了傳統遊標卡尺在特殊測量場景下的不足。
軟性遊標卡尺的結構組成與常見遊標卡尺有相似之處,主要由主標尺、游標尺、尺框、外量爪、內量爪、尺帶等部分構成。主尺同樣以毫米為單位,依據游標尺的差異,可分為十分度(分度值 0.10mm)、二十分度(分度值 0.05mm)、五十分度(分度值 0.02mm)等多種類型。
主尺和游標尺上配備的兩副活動量爪 —— 內測量爪和外測量爪,分工明確。內測量爪主要用於測量內徑,外測量爪則負責測量長度和外徑。這種精巧的結構設計,使得軟性遊標卡尺能夠在不同測量場景中發揮重要作用,確保測量的精準性。
使用軟性遊標卡尺時,規範的操作流程是確保測量結果準確的關鍵。首先,要用擦拭工具仔細將量爪及尺身擦拭乾淨,保證測量面清潔無雜質。接著,將兩測量爪併攏,檢查游標尺和主尺的零刻度線是否對齊。若零刻度線對齊,即可進行後續測量;若未對齊,則需調整游標尺位置使其對零,或者讀取零值誤差,游標尺零刻度線在主尺零刻線右側為正零誤差,在左側則為負零誤差,後續測量時需將讀取值與零值誤差相加得到最終測量結果。
測量過程中,需注意操作手法。右手拿住尺身,大拇指靈活移動游標尺,左手握住被測物體。測量外徑時,將被測物置於兩外測量爪之間;測量內徑時,把內測量爪卡進被測物體內部。當量爪與被測物體緊密貼合時,方可進行讀數,以此保障測量結果的準確性。
參照 JJG 30 - 2012 並結合軟性遊標卡尺實際結構特點,確定了其校準項目和計量特性,為卡尺性能評估提供了明確標準。
外觀和各部分相互作用:軟性遊標卡尺表面鍍層應均勻,標尺標記清晰可見,不應存在鏽蝕、毛刺及明顯劃痕,主尺和游標尺刻線應完整、粗細均勻。尺框沿主尺移動應平穩,既不能卡滯也不能過於鬆動。緊固螺釘和微動裝置需作用可靠,主尺尺身要有足夠長度餘量,保證測量至上限時尺框不會移出尺身。兩外量爪併攏時,不應出現明顯可見縫隙。
量爪:量爪測量面的平面度一般不超過 0.005mm。兩量爪併攏時,圓弧內量爪的基本尺寸通常為 10mm 或 20mm 的整數倍,基本尺寸偏差為 0.1mm 的整數倍,確保其在測量內孔尺寸時可按實測尺寸修正。圓弧內量爪兩測量面的平行度一般不超過 0.01mm。
零值誤差:當軟性遊標卡尺兩外量爪測量面相接觸時,游標尺上的 「零」 刻線和 「尾」 刻線與主尺相應刻線應相互重合,重合度需符合特定要求。如分度值為 0.02mm 時,「零」 刻線重合度無特殊要求,「尾」 刻線重合度為 ±0.010mm;分度值為 0.05mm 時,「零」 刻線重合度為 ±0.005mm,「尾」 刻線重合度為 ±0.020mm;分度值為 0.10mm 時,「零」 刻線重合度為 ±0.010mm,「尾」 刻線重合度為 ±0.030mm。
示值誤差:參考 GB/T 21389 - 2008,不同分度的軟性遊標卡尺示值誤差有明確限制。0.02mm 分度的示值誤差不超過 ±(0.02mm + 0.08×10⁻³L) ;0.05mm 分度的示值誤差不超過 ±(0.04mm + 0.09×10⁻³L) ;0.10mm 分度的示值誤差不超過 ±(0.05mm + 0.1×10⁻³L) ,其中 L 為測量範圍上限值,計算結果四捨五入到 0.01mm。
校準時,對環境條件和校準用標準器有著嚴格要求。環境溫度需滿足 (20±5)℃,環境相對濕度不大於 80%,為校準工作提供穩定的環境。
校準用標準器必須經過計量技術機構檢定合格或校準,且在有效期內。不同校準項目對應不同標準器,外觀及各部分相互作用通過目力觀測;量爪測量面的平面度採用刀口形直尺(MPEs:1μm)校準;圓弧內量爪的基本尺寸和平行度使用外徑千分尺(MPE:±4μm)測量;零值誤差藉助級平板、工具顯微鏡(MPEV:3μm)檢測;示值誤差則選用級或 5 等量塊、雷射干涉儀(MPE:±0.7×10⁻⁶L)和重錘(MPE:±0.5N)進行校準,確保校準結果的準確性和可靠性。
對於軟性遊標卡尺外觀及各部分相互作用、量爪測量面的平面度、圓弧內量爪的基本尺寸和平行度及零值誤差的校準,可參照 JJG 30 - 2012 中通用卡尺的檢測方法。而示值誤差的校準則採用創新方式。
由於軟性遊標卡尺測量範圍一般大於2000mm,其1000mm內的部分選用量塊校準,大於1000mm部分選用雷射干涉儀校準。1000mm 以內部分選取 101.2、201.5、291.8、500、700、1000mm 作為校準點,測量時在量爪外端和里端兩個位置分別進行,卡尺測量面長邊與量塊工作面長邊垂直,比較卡尺讀數值與量塊標稱值得出誤差值。大於 1000mm 部分,每 500mm 選取一個校準點,將卡尺平鋪於一維工作檯,固定主尺外量爪,調整主尺姿態使其與尺台平行,施加一定拉力,移動游標尺至校準點,鎖緊螺釘,對齊瞄準準線,雷射干涉儀讀數清零後,再次移動瞄準準線與游標尺外量爪測量面邊緣對齊,讀取卡尺示值及雷射干涉儀示值,計算示值誤差。
綜上所述,在2025年遊標卡尺行業政策的引導下,針對軟性遊標卡尺開展的研究工作取得了重要成果。通過對其原理、使用方法、校準項目與方法以及示值誤差不確定度的深入探討,成功提出了一套完整的軟性遊標卡尺校準方法,並驗證了該方法的合理性與可靠性。這一成果有效解決了軟性遊標卡尺無法溯源的問題,為建築等行業使用軟性遊標卡尺進行精準測量提供了有力保障,有助於推動相關行業測量技術的進步與發展,對提升產品質量和生產效率具有重要意義。
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