工具学校：如何获得最精确的测量结果

在某种程度上，每个建筑商都会超越“目测”测量方法，随着您建造更复杂的项目，卷尺通常不够精确。例如，如果您正在组装发动机或加工零件，您通常需要精确到几千分之一英寸，否则零件会失效，并发生糟糕的事情。不幸的是，大多数可以提供这种精度的工具在肮脏、混乱的多功能商店中都无法很好地保存。除了游标卡尺，这种设备看起来很吓人（尤其是对那些把它放在你衬衫口袋里的人来说），直到你破解它的基本代码。以下是如何在您建造的任何东西中像工程师一样一丝不苟。

游标卡尺体现了皮埃尔·韦尔尼埃发明的一项巧妙技巧。游标卡尺没有带表卡尺的精确和精密机制，但却是一种坚固耐用且价格实惠的精确测量工具。但首先，您必须了解游标刻度的工作原理。查看图中的卡尺，应该可以明显看到它有两个刻度，其中一个滑过另一个。不太明显的是，每个刻度上标记的刻度大小之间存在精确的关系。正是这种精确的关系使一个仅标记 1/20 或 1/40 英寸且没有齿轮或螺钉的简单设备能够精确测量高达 1/1000 英寸的精度。

为什么这种尺寸关系很重要？滑动刻度盘上标记的每个分度的尺寸比主刻度盘上标记的分度小 1/1000 英寸。因此，例如，当卡尺闭合且 0 标记对齐时，滑动刻度盘上的第一个标记比主刻度盘上的第一个标记短 1/1000 英寸，滑动刻度盘上的第二个标记比主刻度盘上的第二个标记短 2/1000 英寸，依此类推。分度尺寸的差异会累加。在图示的卡尺上，滑动刻度盘上的第 50 个标记将比主刻度盘上的第 50 个标记短一个整格，直接与第 49 个标记对齐。相对分度尺寸的这种差异是关键点。

举个例子：首先假设卡尺闭合，并且“0”标记对齐。我们任意选择一个数字，考虑滑动刻度盘上的第 14 个标记。根据我们对滑动刻度盘和主刻度盘上刻度的相对大小的了解，我们可以推断出这个标记比主刻度盘上的第 14 个标记短 14 * 1/1000 英寸 = 14/1000 英寸。现在让我们假设我们稍微打开卡尺的钳口，并移动滑动刻度盘，使其第 14 个标记与主刻度盘上的第 14 个标记完美对齐。卡尺钳口刚打开了 14/1000 英寸。

这一基本概念就是使用游标卡尺测量物体时所应用的。主刻度盘上的单位实际上与我们测量系统中的单位相对应，根据所用的游标刻度盘的种类，它可用于测量 1/20 或 1/40 英寸。滑动刻度盘上的分度比主刻度盘小 1/1000 英寸，用于计算测量值的余数，因此该工具的精度为 1/1000 英寸。因此，您先读取主刻度盘。然后，读取滑动刻度盘，指示测量值比主刻度盘上的读数大多少千分之一英寸。将这两个尺寸相加，便得出测量值。

为了完整起见，应该提到卡尺中常见的两种游标刻度，即 25 格游标和 50 格游标。虽然细节不同，但基本概念保持不变。每种游标的滑动刻度上的分度都比主刻度上的分度小 1/1000 英寸。对于 25 格游标，主刻度每 1/40 英寸一个分度，滑动刻度有 25 个分度，每个分度比主刻度上的分度小 1/25（1/40 * 1/25 = 1/1000）。对于 50 格游标尺（如图所示），主刻度分度为 1/20 英寸，滑动刻度有 50 个分度，每个分度比主刻度上的分度小 1/50（1/20 * 1/50 = 1/1000）。它们的使用方式相同，精度也相同。

数学知识讲得够多了。让我们看看这些是如何使用的。

虽然游标卡尺乍一看可能让人困惑，但实际上非常简单。调整卡尺的滑动钳口，使其紧贴要测量的部件。首先读取主刻度盘上的整格数。如上图所示，为 1.25。接下来，找到滑动刻度盘上与主刻度盘上的标记直接对齐的第一个标记。将该数字作为千分之一英寸（例如，滑动刻度盘上的 14 为 0.014 英寸），并将其添加到第一步的数字中。在此示例中，测量值为 1.39 英寸。

要了解更多信息，可以参考《Starrett 学生机械师手册》 。