2. 千分尺测量面平行度与平面度检查

为什么千分尺要检查测量面平行度与平面度

千分尺的示值误差不仅来自微分筒刻度，还直接受两个测量面的几何状态影响。若测量面存在平面度缺陷（中间凸、边缘塌）或平行度超差（两测量面不平行），测同一尺寸的不同位置会得到不同读数，量块校准也无法覆盖这种局部误差。因此，在零位校准之后、正式测量之前，需要用平行平晶和平面平晶对测量面做几何检查。

检查依据是光波干涉原理：平晶工作面与被检测量面之间形成极薄的空气楔，白光照射下产生等厚干涉条纹。条纹的形状反映平面度，条纹的疏密与移动方向反映平行度。判定标准通常为：测量面平面度不大于 0.001 mm（1 μm），两测量面平行度不大于 0.002 mm（2 μm），具体以千分尺精度等级和检定规程为准。

检查对象与工具

• 被检对象：0–25 mm 外径千分尺，测微螺杆测量面（活动测砧）与固定测砧测量面。
• 平行平晶：一组厚度差约 1/4 波长的平晶（常见 4 块一组），用于检查两测量面的平行度。
• 平面平晶：单块高精度平面，用于分别检查每个测量面的平面度。
• 光源：单色光或白光光源，斜向照射平晶表面。
• 辅助：软布、无水乙醇、测力装置（棘轮/摩擦套筒）。

平面度检查：平面平晶法

将平面平晶轻轻贴合在固定测砧测量面上，稍加压力使空气层均匀，斜向观察干涉条纹：

• 条纹为直且等距：测量面平面度良好，接近理想平面。
• 条纹弯曲：弯曲量以条纹间距的几分之几表示。若弯曲量达到一个条纹间距，对应高度差约为半个波长（白光约 0.3 μm）。
• 闭合圆环（牛眼纹）：说明测量面呈球面凸或凹，圆环数量越多，平面度越差。

判定：弯曲量或圆环对应的平面度误差应不超过 0.001 mm。活动测砧测量面用同样方法检查。

平行度检查：平行平晶法

平行度检查需在两测量面之间同时形成干涉。操作要点：

1. 选择一块厚度合适的平行平晶，使其两端分别与固定测砧和活动测砧测量面接触。
2. 旋转棘轮使测微螺杆轻压平晶，测力应均匀，避免压碎平晶。
3. 斜向白光照射，观察平晶与两测量面接触处出现的干涉条纹。
4. 比较上下（或左右）两组条纹的间距和方向：若两组条纹间距一致、方向平行，说明两测量面平行；若一组密一组疏，或条纹方向明显交叉，则平行度超差。

平行度误差可由两组条纹的间距差换算：条纹间距变化对应空气楔角度变化，进而反映两测量面夹角。实际判定中，通常以两组条纹的间距比和方向一致性作为快速判据，必要时用不同厚度的平行平晶复测。

干涉条纹判读与合格判定

操作要点与常见问题

• 清洁不到位：测量面或平晶上有油膜、纤维时，会出现不规则假条纹，误判为平面度差。必须用无水乙醇和镜头纸清洁。
• 压力过大：平行平晶被过度压紧时，平晶可能变形甚至碎裂，同时空气楔被压平，条纹消失。应使用棘轮测力装置，听到 2–3 声“咔嗒”即可。
• 光源角度不当：白光需斜向照射，角度太正或太斜都会使条纹对比度下降。一般以 30°–60° 斜照为宜。
• 条纹数不清：若条纹过密，说明空气楔太厚，可轻轻旋转测微螺杆改变间隙，使条纹变疏后再判读。
• 只查一个面：平面度必须分别检查固定测砧和活动测砧两个测量面，任一面超差都会影响测量结果。

检查记录示例

若上述任一项判定为不合格，该千分尺不能用于精密测量，应标记停用并安排研磨修复或送计量部门重新检定。