淺析螺紋的幾種測(cè)量方法

何燕俠，劉振寧

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

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淺析螺紋的幾種測(cè)量方法

何燕俠，劉振寧

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710077）

摘 要：介紹螺紋參數(shù)的幾種測(cè)量方法：綜合測(cè)量方法，三針測(cè)量方法，影像法和螺紋測(cè)量?jī)x測(cè)量方法，并對(duì)這幾種測(cè)量方法進(jìn)行了比較，綜合測(cè)量方法檢測(cè)效率高，三針測(cè)量適合測(cè)量外螺紋中徑，影像法可以測(cè)量多個(gè)參數(shù)，螺紋測(cè)量?jī)x是目前最好的螺紋測(cè)量方法。

關(guān)鍵詞：螺紋中徑；綜合測(cè)量；單一測(cè)量；影像測(cè)量；螺紋測(cè)量?jī)x

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.043

引言

螺紋是機(jī)械工業(yè)中常用的一類(lèi)機(jī)械零件，它是機(jī)械零件連接與緊固、機(jī)械傳動(dòng)不可缺少的部分。圓柱螺紋量規(guī)是我公司普遍使用的一種量具，是對(duì)內(nèi)、外圓柱螺紋制件進(jìn)行綜合檢定的量具，為保證各種圓柱螺紋量規(guī)達(dá)到其功能，必須對(duì)螺紋量規(guī)各幾何參量進(jìn)行檢測(cè)。

螺紋的基本參數(shù)有五項(xiàng)：大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角，其中影響螺紋互換性的參數(shù)主要是中徑、螺距、牙型半角。

螺紋的檢測(cè)方法分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合檢驗(yàn)兩類(lèi)。單項(xiàng)測(cè)量是用測(cè)長(zhǎng)機(jī)、萬(wàn)工顯、螺紋測(cè)量?jī)x等儀器測(cè)量螺紋各個(gè)參數(shù)的實(shí)際值，根據(jù)公差要求進(jìn)行判斷，其特點(diǎn)是可以對(duì)各項(xiàng)誤差進(jìn)行分析以指導(dǎo)生產(chǎn)加工。綜合檢驗(yàn)是采用極限量規(guī)進(jìn)行校驗(yàn)，即只能判斷螺紋是否合格，不能給出各參數(shù)的具體數(shù)值，但檢驗(yàn)效率較高，適用于批量生產(chǎn)的中等精度的螺紋。使用于普通螺紋公差范圍大（精度低），批量大，這種方法較經(jīng)濟(jì)。

1、螺紋的綜合測(cè)量

1.1 影響螺紋可旋合性的主要因素是中徑偏差、螺距誤差和牙側(cè)角偏差，它們的綜合結(jié)果可以用作用中徑表示。作用中徑的實(shí)質(zhì)是在螺紋配合中起實(shí)際作用的中徑，它與光滑圓柱形工件配合中的體外作用尺寸相似。當(dāng)有螺距誤差、牙側(cè)角偏差的外螺紋與具有基本牙型的內(nèi)螺紋旋合時(shí)，會(huì)使旋合變緊，其效果好像外螺紋的中徑增大了。這個(gè)假想中徑稱(chēng)為外螺紋的作用中徑，其值等于外螺紋的單一中徑與螺距、牙側(cè)角偏差在中徑上的當(dāng)量之和，

同理，當(dāng)有螺距誤差、牙側(cè)角偏差的內(nèi)螺紋與具有基本牙型的外螺紋旋合時(shí)，會(huì)使旋合變緊，其效果好像內(nèi)螺紋的中徑減小了。這個(gè)減小了的假想中徑稱(chēng)為內(nèi)螺紋的作用中經(jīng)，其值等于內(nèi)螺紋的單一中徑與螺距、牙側(cè)角偏差在中徑上的當(dāng)量之差，由以上分析可知，作用中徑是判斷螺紋可旋合的中徑，即要保證內(nèi)、外螺紋的可旋合性，對(duì)工作螺紋環(huán)規(guī)，目前大多采用校對(duì)螺紋塞規(guī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)校對(duì)規(guī)）進(jìn)行綜合測(cè)量，這與國(guó)標(biāo)中對(duì)工作螺紋環(huán)規(guī)的公差要求不一致；同時(shí)，工作螺紋環(huán)規(guī)本身精度較高，而校對(duì)規(guī)由于生產(chǎn)和校準(zhǔn)技術(shù)的限制，其精度很難達(dá)到量值傳遞的要求。

例如：M10-6h T的熱前通端螺紋環(huán)規(guī)，其中徑要求為￠mm，用于對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)的校對(duì)規(guī)的公差為通端￠48.9225-0.009mm，止端￠，由此可以看出，用校對(duì)規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，中徑為￠（48.9135～48.945）mm的工作螺紋環(huán)規(guī)都有可能被判斷合格，這顯然與規(guī)定的公差￠（48.927～48.945）mm不吻合。另外，由于校對(duì)規(guī)本身存在著公差，在對(duì)中徑為￠(48.9225-0.009)mm及￠()mm的工作螺紋量規(guī)進(jìn)行判斷時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)偏差。綜合檢驗(yàn)是采用極限量規(guī)進(jìn)行校驗(yàn)，即只能判斷螺紋是否合格，不能給出各參數(shù)的具體數(shù)值，但檢驗(yàn)效率較高，適用于批量生產(chǎn)的中等精度的螺紋。使用于普通螺紋公差范圍大（精度低），批量大，這種方法較經(jīng)濟(jì)。綜合測(cè)量能夠檢驗(yàn)螺紋合格與否，但不能給出各項(xiàng)參數(shù)的具體數(shù)值，所以螺紋測(cè)量最終要落到單項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量上。

2、螺紋量規(guī)的單項(xiàng)測(cè)量

2.1 外螺紋單一中徑的測(cè)量

國(guó)標(biāo)上對(duì)螺紋量規(guī)各項(xiàng)基本參數(shù)分別作了公差要求。為了保證其制造精度和使用上的要求，應(yīng)采用單項(xiàng)測(cè)量來(lái)測(cè)量工作螺紋塞規(guī)的中徑。目前我公司通過(guò)三針?lè)ㄔ跍y(cè)長(zhǎng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)，測(cè)長(zhǎng)機(jī)上帶有專(zhuān)門(mén)測(cè)量螺紋的軟件，輸入測(cè)量螺紋的標(biāo)準(zhǔn)特征代號(hào)，通過(guò)螺距及牙型半角計(jì)算出三針直徑大小，在測(cè)頭上裝夾上三針測(cè)針，移動(dòng)測(cè)頭使測(cè)針與螺紋的中徑接觸，調(diào)節(jié)儀器，通過(guò)軟件自動(dòng)計(jì)算出中徑大小，來(lái)測(cè)量螺紋單一中徑的大小。

2.2 內(nèi)螺紋單一中徑的測(cè)量

用T型紅寶石測(cè)頭在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上測(cè)量?jī)?nèi)螺紋中徑。在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上裝夾上測(cè)量螺紋環(huán)規(guī)的裝置，打開(kāi)測(cè)量軟件，根據(jù)軟件提示，調(diào)節(jié)工作臺(tái)在水平前后移動(dòng)及繞水平軸旋轉(zhuǎn)兩個(gè)方向的調(diào)整，保證能夠?qū)崿F(xiàn)在量規(guī)的直徑位置以及軸截面位置的測(cè)量，自動(dòng)計(jì)算出中徑大小。

3、影像法

3.1 外螺紋的各種五項(xiàng)基本參數(shù)(牙型角、螺距、中徑等)全部都可在萬(wàn)能工具顯微鏡上測(cè)出。

將把要測(cè)量的螺紋用頂尖頂上，先調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距，顯微鏡立柱傾斜一個(gè)螺紋升角 ，使被測(cè)量齒形進(jìn)入視野，通過(guò)調(diào)整使螺牙輪廓在軸平面上清晰，即可對(duì)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。這些參數(shù)包括中徑、螺距、螺型角等。

1）中徑測(cè)量：將目鏡視場(chǎng)中米字線中心虛線與螺紋牙形輪廓的影像壓線，使Y軸讀數(shù)清零，再將顯微鏡的立柱沿縱行程移動(dòng)，使目鏡米字線中心虛線與螺紋直徑對(duì)面的另一個(gè)牙形輪廓的影像相壓，工作臺(tái)橫向不能移動(dòng)，讀出縱向讀數(shù)，縱向不動(dòng)，移動(dòng)橫向，是米字線中心虛線和牙型輪廓的影像相壓，縱向讀數(shù)清零，兩次讀數(shù)平均值即為螺紋中徑值。

2）螺距測(cè)量：使米字線中心虛線與螺紋牙形輪廓影像相壓，橫坐標(biāo)讀數(shù)清零，工作臺(tái)縱向不能移動(dòng)，然后移動(dòng)工作臺(tái)，出相鄰螺牙的橫坐標(biāo)值，讀數(shù)就是螺距值。

3）牙型角測(cè)量：螺紋牙形輪廓兩邊求直線夾角角度即為牙型角讀數(shù)。

單次測(cè)量可測(cè)出多個(gè)參數(shù)，但是只能測(cè)量外螺紋，且對(duì)螺紋表面質(zhì)量要求高。

4、螺紋測(cè)量?jī)x

螺紋測(cè)量?jī)x主要是通過(guò)高精度氣浮軸承系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)測(cè)針與被測(cè)螺紋接觸掃描，采用進(jìn)口高精度光柵測(cè)量系統(tǒng)記錄接觸掃描過(guò)程中水平和垂直方向的坐標(biāo)變化記錄，由計(jì)算機(jī)將二維記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，按螺紋參數(shù)的相關(guān)定義分析，計(jì)算獲得螺紋的各種參數(shù)。單次測(cè)量可測(cè)出多個(gè)參數(shù)，測(cè)量精度高、速度快、范圍廣、可測(cè)量小螺紋和內(nèi)螺紋，是目前最好的螺紋測(cè)量方法。

5、小結(jié)

綜合測(cè)量方法主要使用于大批量的生產(chǎn)以及單項(xiàng)測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)的螺紋的測(cè)量。而單項(xiàng)參數(shù)測(cè)量方法，主要適合于對(duì)單件或小批量的量規(guī)；螺紋生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制和工藝分析；特殊尺寸的螺紋量規(guī)的測(cè)量。實(shí)際工作中由于場(chǎng)合的不同，可能選擇的測(cè)量手段也不同，例如一件量規(guī)，在螺紋生產(chǎn)廠家屬于同一規(guī)格大批量中的一件，適合采用綜合測(cè)量，但是對(duì)使用單位，即成為眾多不同規(guī)格的量規(guī)中的一件，適合采用單項(xiàng)參數(shù)測(cè)量。有必要進(jìn)一步開(kāi)展螺紋的單項(xiàng)參數(shù)測(cè)量與綜合測(cè)量的研究。

目前螺紋的測(cè)量受到種種局限，特別是采用綜合測(cè)量的方法，存在難以覆蓋所有螺紋種類(lèi)以及結(jié)果判斷不一致的問(wèn)題，并建立量值傳遞體系。對(duì)低精度，規(guī)格單一，大批量生產(chǎn)，綜合測(cè)量具有一定的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于精度高，種類(lèi)多，單件或小批量生產(chǎn)，直接對(duì)高精度的工件螺紋或工作螺紋量規(guī)進(jìn)行單項(xiàng)參數(shù)檢定，顯然更合理。有必要進(jìn)一步開(kāi)展螺紋的單項(xiàng)參數(shù)測(cè)量與綜合測(cè)量的研究，為了和國(guó)標(biāo)要求一致，保證螺紋的質(zhì)量，同時(shí)解決軍工產(chǎn)品的特殊需要，有必要進(jìn)一步開(kāi)展螺紋的單項(xiàng)參數(shù)測(cè)量與螺紋測(cè)量技術(shù)研究。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：U462.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)04-127-02

作者簡(jiǎn)介：何燕俠，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。

The Comparison Among Several Measuring Methods of Thread

He Yanxia, Liu Zhenning
( Shannxi Fast Gear Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710077 )

Abstract：This paper introduces several thread measuring methods，such as gage measurement，three-needle measurement，Image method and apparatus measurement．The comparison among these methods shows that gage measurement can be more effective in measuring thread，the three-needle measurement is suitable for measuring pitch diameter of male thread ，Image method can measure several parameters in one time and Screw thread gauge is the best measurement method．

Keywords：Pitch diameter of thread; integration measurement; comparing measurement; apparatus measurement CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-127-02