深度尺（包括万量深度尺）是用于测量孔、槽、台阶等深度尺寸的高精度量具，其设计原理基于刚性基准与滑动测量的配合、精密刻度的读数逻辑以及结构稳定性设计，核心是通过 “基准面定位 + 测量杆线性位移” 实现深度的精确测量。以下从核心原理、结构组成、读数逻辑和精度保证四个方面详细说明：

一、核心设计原理：基准定位与线性位移测量

深度尺的核心逻辑是：以平整的基准面（通常为尺座底面）为测量起点，通过测量杆（或测针）的线性移动触及被测深度的底部，再通过刻度系统读取测量杆的位移量，即为被测深度。


  • 线性位移转化：测量杆与主尺（或导轨）采用高精度滑动配合（如燕尾槽、圆柱导轨），确保测量杆的移动方向严格垂直于基准面（避免倾斜导致的测量误差）。

  • 刚性传递：测量力通过测量杆直接传递到基准面与被测底面之间，要求测量杆和基准面具有足够刚性，避免受力变形影响读数。

二、结构组成：各部件的功能设计

深度尺的结构需满足 “基准稳定、移动精准、读数清晰” 的要求，核心部件如下：


部件功能设计
尺座（基准座）底面为高精度平面（通常经研磨，平面度误差极小），作为测量基准；与主尺刚性连接，保证基准面与主尺垂直。
主尺刻有主刻度（通常每格 1mm），作为读数基准；采用高刚性材料（如合金工具钢），确保与尺座垂直且不易变形。
游标（或滑块）套在主尺上，可沿主尺滑动；与测量杆刚性连接，随测量杆同步移动；表面刻有游标刻度（用于提高精度）。
测量杆（测针）一端与游标固定，另一端为测量端（根据需求可更换不同形状，如平头、尖头、球形）；沿主尺轴线方向移动，直接接触被测深度底部。
锁紧装置通常为螺钉或杠杆式锁，可固定游标位置，防止读数时游标滑动导致误差。
微调装置（高精度型号）部分深度尺在游标上设计微调螺杆，可通过旋转微调旋钮实现测量杆的微小移动，避免手动推动游标时的用力不均。

三、读数逻辑：主尺与游标刻度的配合（以游标式为例）

深度尺的读数精度取决于主尺与游标的刻度配合，常见精度为 0.02mm（游标式），部分数显式可达 0.001mm。以0.02mm 精度游标深度尺为例，读数规则如下：


  1. 读取主尺整数部分：找到游标零刻度线左侧最近的主尺刻度，该刻度值即为整数部分（单位：mm）。

  2. 读取游标小数部分：在游标上找到与主尺某一刻度线对齐的刻度线，该游标刻度数 × 精度（0.02mm）即为小数部分。

  3. 总读数 = 主尺整数部分 + 游标小数部分。


示例：主尺游标零刻度左侧最近刻度为 12mm，游标第 6 条刻度线与主尺刻度对齐，则总读数 = 12 + 6×0.02=12.12mm。


注：数显式深度尺通过光栅传感器或磁栅传感器直接将测量杆的位移转化为数字信号，显示屏直接显示读数，原理类似但省去人工读数步骤。

四、精度保证的设计细节

  1. 基准面精度：尺座底面需经精密研磨，确保平面度误差≤0.002mm/100mm，且与主尺的垂直度误差极小（通常≤0.01mm/300mm），避免因基准倾斜导致 “测量杆实际位移≠真实深度”。

  2. 滑动配合精度：主尺与游标（或滑块）的配合采用 “间隙极小的导轨结构”（如燕尾导轨、矩形导轨），并通过淬火（HRC58-62）和磨削加工保证表面光洁度（Ra≤0.8μm），确保滑动平稳无卡滞，且移动方向严格平行于主尺轴线。

  3. 测量杆刚性：测量杆采用高强度合金（如 Cr12MoV），经热处理提高刚性，避免细长杆在测量时因自重或受力弯曲（尤其长量程深度尺，可能设计加粗杆身或空心结构减轻重量同时保证刚性）。

  4. 温度补偿：主尺和测量杆采用相同或接近的材料（如均为高碳钢），减少温度变化时因热膨胀系数差异导致的尺寸误差（标准测量温度为 20℃）。

  5. 测端设计：测量端根据被测对象优化形状 —— 平头测针适合测量平面深度，尖头测针适合测量小孔或窄槽，球形测针适合测量曲面深度，确保测量端能可靠接触被测底部。

万能深度尺的特殊设计

万能深度尺在基础深度尺原理上增加了多功能适配性，例如：


  • 配备多种可更换测针（如不同长度、形状），适应不同深度（如浅槽、深孔）和被测表面（如软质材料需用塑料测针避免划伤）；

  • 部分型号集成角度测量功能（如测针可旋转一定角度），可测量斜面深度或台阶的垂直距离；

  • 结合数显技术，支持数据输出（如连接电脑或打印机），方便批量测量记录。


综上，深度尺的设计核心是 “以刚性基准面为起点，通过测量杆的线性位移转化为深度值”，配合精密的滑动结构和刻度系统实现高精度测量，而万能深度尺则通过灵活的测针设计和功能扩展，适应更复杂的测量场景。