刻线量规（样板）的改进设计和刻线方法

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刻线量规 (样板)是汽车、摩托车，航空、航天等制造业中广泛应用的-种定值计量器具长期以来.由于刻线量规本身设计方法上的问题。-直被认为不能对精密的零件进行检验。笔者认为，如果改进刻线量规 (样板)的设计方法，刻线量规 (样板)同样可以用于精密零件的检验。为此，本文提出了刻线量规 (样板)参数设计和异名边间距的刻线方法几乎所有有关刻线量规 (样板)的论述中。

都有这样限制性的提示： 咳0线量规 (样板)只能用于检验被测尺寸公差大于0.5mm的零件” 这就为刻线量规 (样板)设置了 不能检验被测尺寸公差小于0.5mm精密的零件”的禁区：为不合理的刻线量规 (样板)参数传统设计方法开了绿灯。

以量规 (样板)刻线中心为基准的参数设计的传统方法，违背了量规 (样板)的设计基准应与使用基准相-致的基本原则 由于设计基准是量规 (样板)刻线的中心，使用基准是量规 (样板)刻线的边缘。两刻线的中心间距标志的是被测尺寸的公差.而两刻线的异名边间距是检验合格性的判断依据。设计基准与使用基准不-致。

就会导致误判 (误废和误收)。为了减少误判，所有有关刻线量规 (样板)的论述中，都限制刻线量规 (样板 )只能用于检验尺寸公差大于0.5mm的零件。这种限制恰恰掩盖了刻线量规(样板)参数传统设计方法的不合理性。

2 传统设计方法的弊端以量规 (样板)刻线中心间距标志被测件公差带宽度的传统刻线参数设计方法.是以两刻线的中心为设计基准的，而量规 (样板)实际使用时。

则是以两刻线的异名边边缘 (内边或外边)为合格判断依据的。由于设计和使用基准不相-致.被测尺寸的公差将会缩序增大-个刻线宽度 (图 1)。

假设被测尺寸的公差带宽度为05mm.刻线宽度为O2mm.当以两刻线异名内边为合格依据时，公差带缩小为0.3mm：当以两刻线异名外边为合格依据时，公差带增大为0.7mm。如果再增大刻线的宽度，则公差带的宽度还会缩序增大。

这就是说，如果被测尺寸的公差为 0.5mm，刻线宽度为008mm加.1 2mm时.公差带缩序增大1 6%～24%；刻线宽度为0-2mm0.25mm时。公差带缩序增大40% 50%∩见。传统刻线参数设计方法引起刻线量规 (样板)使用中公差带的缩序增大现象不容忽视3 中心间距刻线和异名边间距刻线笔者通过将中心间距标注的传统刻线参数设计方法.改为异名边间距标注的刻线参数设计方法 (图2)；刻线 (制造)方法由直接用刻I觯∞寸躲踊 ∞.∞0研讨园地 l Field of Discussion刀宽度控制刻线宽度.改为由刻线深度间接控制刻线宽度。取得了设计、工艺、使用 (测量)基准的统-.从而避免了刻线宽度引起的公差带宽度的缩序增大，提高了刻线量规 (样板)的使用精度。

4 刻刀刀尖几何形状的设计与计算如果仍以刻线中心为基准.来刻制异名边间距标注的刻线，则必须重新设计刻刀√刀的设计图如图3a)，刀头用YT牌号的硬质合金与西8刀杆对焊。如设刻线宽度为 ，刻线深度为 ，刀尖的倒圆半径为r，则可由图3b)的几何关系，求出刻刀的刀尖半角 ，见式 (1)：A cos -2rsin争 (1) 。m 厂 Ja)中心设计内边使用 b)中心设计外边使用图 1 刻线的中心间距设计(设计 ) ·-是盥 / 。

， 基准面-17 I-I -r I-- - I-1el eS- (使用) .1a)内边设计内边使用基准面b)外边设计外边使用图 2 刻刀参数的设计与计算刻线a)刻刀的设计图 b)刻刀刀尖几何形状图3 刻刀参数的设计与计算 Field of Discussion I研讨园地I ，机 令A柏 ，可得式 (2) 上就是以刻刀宽度控制线宽的传统刻线方法。 这 械工 2，(1-sin ) 种刻刀不易制造，最好不选用。根据刻线实践，业- ，，)、 - - 。

标 -c。s手-2sin手 达耿K1 嗣划 刀取祝 准化，、 5 异名边距刻线方法 与设 ，代入式 (2)可得式 (3) 质量 下面，笔者详细介绍在万能工具显微镜 f以c。 Ol(K-2)sin手· 0 (3 下简称t-万工显，)上，刻制单件量规(样板)将 。。 用 in 表示，并按二项式公式展 刻线的方法。

躁z z (1)装调与试刻∞ 开后，舍去高次项，最后得式 (4)： 将。万工显 按反射光测量系统调整。在物 寸般 sin 手-2( 。-2)sln oz2( r-1)0 (4) 镜镜筒上借助于光学测孔器的连接螺母连接如图Cc6 解出式 (4)三角方程， 可求出刀尖半角， 4所示的装刀、装表附件。使附件上的刻刀以其 -0 见式 (5)： 自重与固定在仪器玻璃I作台上的待刻线I件表- - arcsin[(J，2)±、/J(2-6(j(1)] (5) 依肥。竹 ⅢT上夜T 砜丌伏 是 六 、。 量块 (避免刻线时千分表测头与被测表面，. ，妻苎。， 51 .， 兰 随 倒 摩lO擦mm)上表面接触。 调整千分表的 l0 位后， 半和 刻 绻 帘 序 的 不 同 而 峦 计 笪 结 单 加 。 。～ 。 。 - 序号 刻线宽度 K r 刀尖半角(i) ) (2rlA) (KA/2) (ca2)1 0.2O O 0 26。42 39”2 O.2O 2/5 o.04 19。49 13”3 0.20 l，2 O.o5 17。37 28”4 0.20 2，3 0.O67 l3。18 19”5 O-2O 1 0.10 O试件上刻线 (刻线越细越好，以在显微镜中能看清为准)，并随之读出坐标值 ，再将米字中心虚线与刻出的细线对准 (压线”)，读出坐标值， 则可得式 (6)：m-I c l (4)式 中 试刻线时的仪器纵向读数 ，mm由表 1可知，当K1时刀尖角等于零，刻 c--测量试 刻线 时 的仪 器纵 向读刀两侧边平行，刻刀宽和刻线宽度相等。这实质 数，mm。

a)装刀表附件 b)刻刀 、千分表的安装l-物镜筒；2-连接螺母 ；3-刻刀 ；4-千分表 ；5-装刀 、表附件 ；6量块 ；7-T件图 4 装刀表附件研讨园地 l Field of Discussion)， y‰ ( K) 。

c)y0 ( K) -b)图 5 刀尖坐标的确定(2)刀尖 坐标 的确定安装待刻线量规 (样板)并找正，读出基准面坐标 0o由于刻刀刀尖不与仪器米字中心虚线重合，两者之间有-距离m。如果刀尖在米字中心虚线右侧 [图5a)和图5b)]，刀尖至基准面的距离将增大-个 ”，刀尖坐标按方程组 (1)求出。

X.Zo-mLei-争X.Xo-mLei争如果刀尖在米字中心虚线左侧 [图 5c)和图5d)，刀尖至基准面的距离将减小-个 m”，刀尖坐标按方程组 (2)求出。

XnXomLei争X，XomLei- A(2)式中 - 最孝最大极限尺寸刻线中心坐标m- 刀尖与米字中心虚线间的距离 [这里 m由式 (6)求出- - 被测基本尺寸，mm( K) lld)es、e -撤 测尺寸的上、下偏差.mmA--量规刻线宽度.mm(3)刻线由千分表控制线深 ，由 y。、y：控制线长(图 6)，按计算出的中心坐标，根据刻线深-次或多次进刀进行刻线。

，，Y2，，o Xo X X线图 6 量规刻线 的刻制(4)测量按图7方法对刻线进行测量.计算出两刻线的异名边间距 (被测尺寸公差)的实际值。如不符合要求，再次刻线和测量，直至刻线的异名边间距符合要求为止。

这里应指出，凰 和m均是变化的值√线过程中，当改变待刻线量规 (样板)的位置或更换量规 (样板)后，应重新确定 。；当调整或更换刻刀后，应重新确定 m。

Field Of Discussion l研讨园地机械工业标准化与质量ya)刻线异名内边间距标志公差 b)刻线异名外边间距标志公差图 7 量规 (样板)刻线的测量6 异名边距刻线方法的不确定度分析这里应指出，刻线量规 (样板)所要求的是两刻线的异名边间距 (被测尺寸的公差值)的准确度 .尽管刻线宽度直接影响着异名边间距的准确度.但由于采取了将刻线和测量融为-体的刻制工艺，在刻线的过程中。通过测量后进行再重刻。就问接地对刻刀制造、安装、刀杆配合间隙、刀尖初始位置各项误差进行了修正。两刻线异名边间距的误差.仅仅是由测量仪器误差所引起的。所以本文刻线方法的误差如下：万能工具显微镜的极限误差-般为：△Ii ±(2-5 HL )tu，m 由于量规刻线时.被测量规的长度和厚度均不大。所以：Alhn ±2.51xm仪器误差为±2.51xm.其区间半宽度为按均匀分布处理.引入的合成不确定度和扩展不确定度为：/Zc-/-2.5/X，/--1.441xm取置信因子 k2Uk·uc2x1.442.88txm7 结束语(1)本文刻线方法特别适用单件量规 (样板)的刻线。对小批量量规 (样板)的刻线可在坐标镗床上刻制；专业厂大批量的量规 (样板)刻线，可直接在刻线机上刻制。也可在刻线机上刻制出底板后，进行照相复制。

(2)本文刻线方法也可用于圆柱、圆锥量规的刻线(收稿 日期：2013-02-20)2013年中国标准创新贡献奖揭晓在2013年2月 21日召开全国标准化工作会议上.国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会对 2013年 中国标准创新贡献奖”获奖单位 (组织)和个人进行了表彰。全国政协副主席、科技部部长万钢。国家质量监督检验检疫总局局长支树平等出席颁奖仪式。

本次 中国标准创新贡献奖”分设项 目奖、组织和个人奖。分别对技术水平和编写质量高。

实施后经济社会效益突出的标准化项目的主要完成者给予奖励。对国际国内标准化工作中贡献突出、成效显著的组织和个人进行表彰。共58个项目获项目奖。五个单位获组织奖，中国著名标准化专家李春田获终身成就奖.另有三人获优秀青年奖躁 ∞寸躲距 . 5