探討測(cè)量力對(duì)內(nèi)、外螺紋量規(guī)測(cè)量結(jié)果的影響

廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司 馮志芳

在對(duì)螺紋進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，其中，各種單項(xiàng)的參數(shù)的測(cè)量尤為重要。各種單項(xiàng)的參數(shù)，主要是針對(duì)那種精度比較高的螺紋，比如螺紋量規(guī)以及螺紋絞刀等的質(zhì)量檢測(cè)，或者是用于確保螺紋制造的精度上，以研究與分析加工中潛在的誤差，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

螺紋的中徑是確保螺紋之間密切配合的最為重要的參數(shù)。在對(duì)螺紋的中徑進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，為了讓量針和牙側(cè)能夠穩(wěn)固地接觸，減小在震動(dòng)情況下得影響，確保示值的可靠性與穩(wěn)定性，通常下，量具的測(cè)頭應(yīng)該加上必要的測(cè)量力。然而，在這種情況下，會(huì)導(dǎo)致牙型、三針或者測(cè)球受到一定的壓力，造成在接觸點(diǎn)附近的彈性變形，以及量具的彈性在變形之后改變了測(cè)量的結(jié)果。

通常，測(cè)量力會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果造成很大的影響。有時(shí)它們的測(cè)量誤差看起來(lái)會(huì)非常小，但其影響是不可估量的，所以對(duì)其誤差還是不能忽視的。

一、測(cè)量力對(duì)外螺紋的測(cè)量影響

在對(duì)螺紋的中徑參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，一般有兩種測(cè)量方法：一是機(jī)械接觸測(cè)量法；二是光學(xué)測(cè)量法。而其中，又以機(jī)械接觸測(cè)量法運(yùn)用得最為廣泛，因?yàn)樗臏y(cè)量結(jié)果更為穩(wěn)定，更為可靠，更為精準(zhǔn)。它是一種將數(shù)學(xué)分析與實(shí)際測(cè)量進(jìn)行結(jié)合的高度精密的測(cè)量方法。而三針測(cè)量法的具體操作是把與測(cè)量時(shí)的剛性圓柱體相適應(yīng)的量針，進(jìn)行分別投放在被測(cè)零部件的兩側(cè)的三個(gè)牙槽里，然后使用與之相適應(yīng)的測(cè)量?jī)x器，測(cè)出量針中外母線之間的跨距，最后利用公式，來(lái)算出螺紋中徑的實(shí)際尺寸。

三針測(cè)量法是一種接觸式的測(cè)量方法，它為了讓量針和牙側(cè)之間能夠穩(wěn)固、可靠地接觸，必須在測(cè)量的儀器的測(cè)頭部分施加一定量的測(cè)量力，但是這樣往往會(huì)造成牙型和三針在受到擠壓的時(shí)候產(chǎn)生變形，從而變小了測(cè)量的結(jié)果。在使用儀器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，除了測(cè)針以及零部件表面和測(cè)頭、測(cè)針造成的變形以外，還會(huì)有測(cè)量?jī)x器的托架本身的一個(gè)變形。

在國(guó)外測(cè)量螺紋的標(biāo)準(zhǔn)中，也有很多關(guān)于三針測(cè)量法的標(biāo)準(zhǔn)，如下圖，是美國(guó)推薦使用的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：

螺距：牙/英寸 測(cè)量力±10%≤20 2.5ld（11.12N）＞20-40 1ld(4.45N)＞40-80 8oz(2.22N)＞80-140 4oz(1.11N)＞140 2oz(0.55N)

1英寸=2.54cm，1安土(oz)=0.227N，1磅(ld)=4.449N

而在日本的標(biāo)準(zhǔn)中，同樣也有測(cè)力的規(guī)定：

螺距mm 螺距(牙/英寸) 測(cè)量力N 0.2-0.5 80-48 1.7-2.3 0.6-1 44-24 4.4-5.4 1.25-4 20-6 8.8-10.8＞4.5 ＜5 8.8-10.8

從上述兩個(gè)表之間我們可以看到，在隨著螺距的增大的同時(shí)，它所需要的測(cè)量力也在隨之增大。在對(duì)螺紋進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，應(yīng)該科學(xué)、合理地選擇測(cè)力標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)它給予適當(dāng)?shù)男拚Ｒx擇標(biāo)準(zhǔn)中有推薦的測(cè)力，進(jìn)而讓三針和牙槽的側(cè)面的兩個(gè)接觸點(diǎn)恰當(dāng)?shù)亟佑|，同時(shí)減少其中測(cè)量力所引起的誤差。

二、測(cè)量力對(duì)內(nèi)螺紋的測(cè)量影響

相比外螺紋的測(cè)量，內(nèi)螺紋中的中徑測(cè)量更為復(fù)雜，但它同樣也可以劃分為機(jī)械接觸測(cè)量法和光學(xué)測(cè)量法兩大類，其中，光學(xué)測(cè)量法相對(duì)而言應(yīng)用的比較少。而機(jī)械接觸的測(cè)量法中，又以側(cè)規(guī)法和環(huán)規(guī)法以及應(yīng)用得較為廣泛，同時(shí)還有利用T形式的雙球測(cè)桿來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)螺紋。

然而，對(duì)上述幾種方法的測(cè)量力，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有太多的規(guī)定與說(shuō)明。在國(guó)外，則有美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)推薦的測(cè)量力：

螺距(牙/英寸) 測(cè)量力(±10%)32-20 0.250ld(1.11N)20-8 0.375ld(1.67N)≥8 0.500ld(2.22N)

上述推薦的測(cè)量力是側(cè)規(guī)法等方法中的測(cè)力。而在使用T形式的雙球測(cè)桿來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)螺紋的時(shí)候，因?yàn)門形雙球的測(cè)量桿的受測(cè)力變形比較大，并且在測(cè)桿受大力的時(shí)候，兩測(cè)球很可能會(huì)脫落，所以應(yīng)該相應(yīng)地減小測(cè)力。在對(duì)內(nèi)螺紋進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，同樣地也應(yīng)該正確選擇上述推薦標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)力，并且給予適當(dāng)?shù)男拚?/p>

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

利用附帶有可調(diào)性的測(cè)力機(jī)構(gòu)的德國(guó)造萬(wàn)能激光的測(cè)長(zhǎng)機(jī)，采用三針測(cè)量法來(lái)測(cè)量螺紋量規(guī)，研究并分析測(cè)力對(duì)測(cè)量的結(jié)果所產(chǎn)生的影響。我們的實(shí)驗(yàn)方式是，在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上對(duì)相同的量規(guī)，相同的牙進(jìn)行測(cè)量，僅僅只是改變測(cè)力的大小而進(jìn)行的。測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量的精度表示為(0.18+L/2000)μm，其中L表示為測(cè)量的長(zhǎng)度，單位是mm。測(cè)力裝置的測(cè)量重復(fù)性是小于0.02N。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)：

1.型號(hào)：M3-6H，螺距P=0.5mm，選擇三針d0=0.299mm

已修正中徑值(mm)1.0 2.6754 1.3 2.6767 1.5 2.6738 1.7 2.6755 2.0 2.6712 2.1 2.6733 3.0 2.6704 2.8 2.6732 4.0 2.6696 3.3 2.6729 5.0 2.6689 3.8 2.6727測(cè)量力(N)中徑實(shí)測(cè)值(mm)修正值(μm)

2.型號(hào)：M10-6H，螺距P=1.5mm，選擇三針d0=0.895mm

測(cè)量力(N)中徑實(shí)測(cè)值(mm)修正值(μm)已修正中徑值(mm)1.0 9.0304 0.9 9.0313 2.0 9.0298 1.4 9.0312 3.0 9.0293 1.9 9.0312 4.0 9.0288 2.3 9.0312 5.0 9.0285 2.6 9.0311 6.0 9.0281 3.0 9.0311

3.型號(hào)：M22-6H，螺距P=2.5mm，選擇三針d0=1.35mm

已修正中徑值（mm）1.0 20.293 0.7 20.2927 2.0 20.292 1.1 20.2926 3.0 20.292 1.5 20.2925 4.0 20.291 1.8 20.2924 5.0 20.291 2.1 20.2923 6.0 20.291 2.4 20.2924測(cè)量力（N）中徑實(shí)測(cè)值（mm）修正值（μm）

從上述事例中，我們可以很明顯地觀察到，對(duì)于不同的測(cè)量力而言，其測(cè)量的結(jié)果之間也會(huì)有很大的差距，其最大差距達(dá)到6μm。如果是采用千分尺等測(cè)力相對(duì)而言更大的測(cè)量?jī)x器時(shí)，其測(cè)量結(jié)果的誤差就會(huì)更大。若不及時(shí)給予適當(dāng)?shù)男拚脑挘鼘⒉荒苓m用于公差的要求。

通過(guò)上述的數(shù)據(jù)同樣可以發(fā)現(xiàn)，在螺距或者是中徑比較小的情況下，其測(cè)力會(huì)對(duì)其測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，大測(cè)力往往會(huì)造成大的變形，因此，會(huì)采用比較小的測(cè)力來(lái)測(cè)量。螺距或者中徑較大的情況下，其量規(guī)自身的重量也會(huì)比較大，而這時(shí)，如果采用比較小的測(cè)力話，其測(cè)力是很難支撐起量規(guī)的重量，并且，在找拐點(diǎn)時(shí)，也會(huì)相應(yīng)地增加難度，因此，還是要采用比較大的測(cè)力。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，個(gè)人認(rèn)為，在測(cè)量螺紋的時(shí)候，如果是螺距比較小或者是螺旋的升角不是很大的螺紋，這時(shí)應(yīng)該選用比較小的測(cè)力，并且可以不給予修正；如果是螺距比較大的螺紋，這時(shí)應(yīng)該選用比較大的測(cè)力，并且給予適當(dāng)?shù)男拚?/p>

[1]張紅巖,張國(guó)雄.大螺紋在線測(cè)試系統(tǒng)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2008(12).

[2]顧楊丹.圓錐螺紋量規(guī)中徑測(cè)量方法探討[J].上海標(biāo)準(zhǔn)化,2012(8).

[3]李艷濤,王金鴻.D2型螺紋量規(guī)通端中徑測(cè)量不確定度評(píng)定[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督,2010(10).

[4]馮娜,吳健,衛(wèi)尊義,艾裕豐,白小亮,李光峰.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量螺紋量規(guī)誤差來(lái)源分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2010(11).

[5]馮娜,衛(wèi)尊義,艾裕豐,白小亮,吳健,李光峰.石油螺紋量規(guī)校準(zhǔn)控制程序研究[J].工具技術(shù),2010(12).