角度量具的种类及使用技巧

常用的角度量具主要有直角尺、游标万能角度尺、正弦规和水平仪等。各类角度量具的结构及使用要点主要有以下方面。

1.直角尺

直角尺是测量和划线的常用量具，可用来测量工件相邻面的垂直度和工件之间相对位置的垂直度，其规格有63mm×40mm、100mm×63mm、160mm×100mm和250mm×160mm等多种，制造精度分为00、0、1、2四个等级。

（1）直角尺的结构 直角尺分为整体和组合两种形式。图2-27a所示为整体直角尺，图2-27b所示为组合直角尺。

整体直角尺由整块金属板制成。组合直角尺由尺座和尺苗两部分组成，长而薄的一边叫尺苗，短而厚的一边叫尺座。

（2）直角尺的检测操作 直角尺是用来检查和测量工件内外直角的。直角尺的测量角度为一定值（90°），因此只可用来进行比较测量，如90°V形弯曲件的弯曲角度是否正确，U形弯曲件的两翼在弯曲后是否控制了回跳角度等。

1）内测量面检测方法。用内测量面检测工件相邻面的垂直状况时（右手大拇指与其他四指相对捏住尺座的两侧面即可），右手握尺座，左手持工件，首先用尺座的内基准面紧贴工件的基准面（见图2-28a），然后轻轻地下移尺座，使尺苗的内测量面贴靠工件的被测表面（图2-28b）。此时，一般采用“透光法”目测并估计角度和间隙量，也可采用塞尺“插入法”检测间隙量。

图2-27 直角尺

a）整体直角尺 b）组合直角尺 1—尺苗 2—尺座

图2-28 内测量面检测方法

a）尺座的内基准面紧贴工件的基准面 b）下移尺苗贴靠工件被测表面

2）外测量面检测方法。用外测量面检测工件相邻面的垂直状况时，工件的基准面和尺座的外基准面都应该放置在平台（平台表面为公共基准平面）上，然后轻轻地移动尺座，使尺座的外测量面贴靠工件被测表面（见图2-29）。此时，一般采用“透光法”目测并估计角度和间隙量，也可采用塞尺“插入法”检测间隙量。

2.游标万能角度尺

游标万能角度尺是用来测量工件内外角度和划线的常用角度量具，分为Ⅰ型和Ⅱ型两种。Ⅰ型游标万能角度尺的测量范围为0°～320°，Ⅱ型游标万能角度尺的测量范围为0°～360°。

（1）游标万能角度尺的结构Ⅰ型游标万能角度尺的结构如图2-30a所示，Ⅱ型游标万能角度尺的结构如图2-30b所示。

图2-29 外测量面检测方法

图2-30 游标万能角度尺的构造

a）Ⅰ型游标万能角度尺 1—直角尺 2—套箍 3—游标副尺 4—扇形板 5—扇形主尺 6—基准板 7—直尺 b）Ⅱ型游标万能角度尺 1—圆盘尺身 2—小圆盘副尺 3—游标 4—放大镜 5—锁紧手轮 6—微动手轮 7—基尺 8—直尺 9—卡块 10—附加直尺

游标万能角度尺的技术参数见表2-6。

表2-6 游标万能角度尺的技术参数

（2）游标万能角度尺的测量操作Ⅰ型游标万能角度尺由基准板6、扇形主尺5、游标副尺3和扇形板4等组成。直角尺1紧固在扇形板4上，直尺7用套箍2紧固在直角尺1上。直尺7和直角尺1可在套箍2的制约下沿直角尺1和扇形板4滑动，并能自由装卸和改变安装方法，适应不同角度的测量。

图2-31所示为Ⅰ型游标万能角度尺不同安装方法所能测量的范围。

图2-31 不同安装方法测量的范围

a）0°～50° b）50°～140° c）140°～230° d）230°～320°

Ⅱ型游标万能角度尺的测量是通过基尺7和直尺8的测量面与工件的被测表面进行的。

不论Ⅰ型还是Ⅱ型游标万能角度尺，其测量尺寸的计数方法都与游标卡尺基本相同。

3.正弦规

正弦规是测量锥度值和角度值的一种精密量具。其原理是利用平板、量块、正弦规、指示表和滚柱等计量器具组合测量取值并通过三角函数中正弦关系来间接计算被测工件的锥度值和角度值。

（1）正弦规的结构 正弦规由两个直径相同的标准圆柱1、2和主体3、后挡板4、侧挡板5等组成，结构如图2-32所示。常用的正弦规有宽式和窄式两种，其技术参数见表2-7。

图2-32 正弦规的结构

1、2—标准圆柱 3—主体 4—后挡板 5—侧挡板 L—标准圆柱中心距 B—正弦规宽度 d—标准圆柱直径 H—工作平面高度

表2-7 正弦规的技术参数（单位：mm）

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（2）正弦规的测量方法 将被测零件放在正弦规上，再将正弦规放在精密平板上，一标准圆柱与平板接触，另外一标准圆柱下面垫以依据图样零件角度计算好的高度为h的量块组，使正弦规的工作平面与平板形成一定的圆锥角α。图2-33所示为用正弦规测量圆锥塞规的方法。

因此，圆锥角α有以下关系：

sinα=h/L

式中α——正弦规放置的角度；

h——量块组高度尺寸（mm）；

L——正弦规两圆柱的中心距（mm）。

即

h=Lsinα

图2-33 用正弦规测量圆锥塞规

1—平台 2—量块组 3—指示表 4—塞规 α—圆锥角 h—量块组高度a、b—两测量点 l—a、b两测量点间的距离 L—标准圆柱中心距

测量时将量块组放在平板上并与正弦规的标准圆柱接触，使正弦规的工作平面相对于平板倾斜α角。放上圆锥塞规后，用千分表分别测量被测圆锥上a、b两点。如果被测的圆锥角等于基本圆锥角（设计给定的），则a、b两点的指示值相同，即锥角上母线平行于平板工作面；如果被测角度有误差，则a、b两点的指示值必有一差值n（单位为mm），n与a、b两点间距离l（单位为mm）之比为锥度误差Δc（考虑正负号），即

Δ_c=n/l

锥度误差乘以弧度对秒的换算系数后，便可求得锥角误差Δα[单位为秒（″）]，即

Δα=2Δc×10⁵

4.水平仪

水平仪是测量被测平面相对水平面的倾斜角的一种计量器具，常用来检测工件表面或设备安装的水平情况，检测导轨、平尺、平板的直线度和平面度误差或测量两工作面的平行度和工作面相对水平面的垂直度误差等。常用的水平仪有条式水平仪和框式水平仪等结构形式。

图2-34a所示为条式水平仪的结构，其规格有200mm和300mm两种。图2-34b所示为框式水平仪的结构，其规格有150mm×150mm、200mm×200mm、250mm×250mm和300mm×300mm等多种。

图2-34 水平仪的结构

a）条式水平仪

1—主水准器 2—调整水准器 3—零位调整装置 4—本体 5—V形工作面 6—平底工作面 b）框式水平仪

1—调整水准器 2—主水准器 3—框架 4—零位调整装置 5—V形工作面 6—平底工作面

（1）水平仪的工作原理 水平仪的主要工作部分是管状水准器，它是一个密封的玻璃管，管内装有精馏乙醚或精馏乙醇，但未注满，形成一个气泡。当水准器处于水平位置时，气泡位于中央；当水准器相对于水平面倾斜时，气泡就偏向高的一侧，此时倾斜程度可以从玻璃管外表面上的刻度读出，再经过简单的换算，就可以得到被测表面相对水平面的倾斜度和倾斜角。

（2）水平仪的测量精度 水平仪的测量精度（即读数值）以气泡移动1格时被测表面在1000mm的距离上的高度差来表示，或以气泡移动1格时被测表面倾斜的角度来表示。例如，读数值为0.02mm/1000mm的水平仪表示气泡移动1格时，1000mm距离上的高度差为0.02mm，即水平仪的精度为0.02mm/1000mm。水平仪的精度等级见表2-8。

表2-8 水平仪的精度等级

（3）相关计算公式 用水平仪来测量时，根据不同情况，可按以下公式计算：

1）用水平仪来测量某一平面的倾斜程度时，其计算公式为

θ=4^″n

式中θ——被测平面的倾斜角度（″）；

n——水准器气泡移动格数。

2）用水平仪来测量某一平面在长度上的高度差时，其计算公式为

Δh=inl

式中Δh——被测平面两端高度差（mm）；

i——水准器的读数值；

n——水准器气泡移动格数；

l——被测平面的长度（mm）。