淺析螺紋的幾種測量方法

何燕俠，劉振寧

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

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淺析螺紋的幾種測量方法

何燕俠，劉振寧

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

摘 要：介紹螺紋參數的幾種測量方法：綜合測量方法，三針測量方法，影像法和螺紋測量儀測量方法，并對這幾種測量方法進行了比較，綜合測量方法檢測效率高，三針測量適合測量外螺紋中徑，影像法可以測量多個參數，螺紋測量儀是目前最好的螺紋測量方法。

關鍵詞：螺紋中徑；綜合測量；單一測量；影像測量；螺紋測量儀

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.043

引言

螺紋是機械工業中常用的一類機械零件，它是機械零件連接與緊固、機械傳動不可缺少的部分。圓柱螺紋量規是我公司普遍使用的一種量具，是對內、外圓柱螺紋制件進行綜合檢定的量具，為保證各種圓柱螺紋量規達到其功能，必須對螺紋量規各幾何參量進行檢測。

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

螺紋的檢測方法分為單項測量和綜合檢驗兩類。單項測量是用測長機、萬工顯、螺紋測量儀等儀器測量螺紋各個參數的實際值，根據公差要求進行判斷，其特點是可以對各項誤差進行分析以指導生產加工。綜合檢驗是采用極限量規進行校驗，即只能判斷螺紋是否合格，不能給出各參數的具體數值，但檢驗效率較高，適用于批量生產的中等精度的螺紋。使用于普通螺紋公差范圍大（精度低），批量大，這種方法較經濟。

1、螺紋的綜合測量

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

同理，當有螺距誤差、牙側角偏差的內螺紋與具有基本牙型的外螺紋旋合時，會使旋合變緊，其效果好像內螺紋的中徑減小了。這個減小了的假想中徑稱為內螺紋的作用中經，其值等于內螺紋的單一中徑與螺距、牙側角偏差在中徑上的當量之差，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、外螺紋的可旋合性，對工作螺紋環規，目前大多采用校對螺紋塞規（以下簡稱校對規）進行綜合測量，這與國標中對工作螺紋環規的公差要求不一致；同時，工作螺紋環規本身精度較高，而校對規由于生產和校準技術的限制，其精度很難達到量值傳遞的要求。

例如：M10-6h T的熱前通端螺紋環規，其中徑要求為￠mm，用于對其進行檢驗的校對規的公差為通端￠48.9225-0.009mm，止端￠，由此可以看出，用校對規進行檢驗，中徑為￠（48.9135～48.945）mm的工作螺紋環規都有可能被判斷合格，這顯然與規定的公差￠（48.927～48.945）mm不吻合。另外，由于校對規本身存在著公差，在對中徑為￠(48.9225-0.009)mm及￠()mm的工作螺紋量規進行判斷時，經常會出現偏差。綜合檢驗是采用極限量規進行校驗，即只能判斷螺紋是否合格，不能給出各參數的具體數值，但檢驗效率較高，適用于批量生產的中等精度的螺紋。使用于普通螺紋公差范圍大（精度低），批量大，這種方法較經濟。綜合測量能夠檢驗螺紋合格與否，但不能給出各項參數的具體數值，所以螺紋測量最終要落到單項參數的測量上。

2、螺紋量規的單項測量

2.1 外螺紋單一中徑的測量

國標上對螺紋量規各項基本參數分別作了公差要求。為了保證其制造精度和使用上的要求，應采用單項測量來測量工作螺紋塞規的中徑。目前我公司通過三針法在測長機上實現，測長機上帶有專門測量螺紋的軟件，輸入測量螺紋的標準特征代號，通過螺距及牙型半角計算出三針直徑大小，在測頭上裝夾上三針測針，移動測頭使測針與螺紋的中徑接觸，調節儀器，通過軟件自動計算出中徑大小，來測量螺紋單一中徑的大小。

2.2 內螺紋單一中徑的測量

用T型紅寶石測頭在測長機上測量內螺紋中徑。在測長機上裝夾上測量螺紋環規的裝置，打開測量軟件，根據軟件提示，調節工作臺在水平前后移動及繞水平軸旋轉兩個方向的調整，保證能夠實現在量規的直徑位置以及軸截面位置的測量，自動計算出中徑大小。

3、影像法

3.1 外螺紋的各種五項基本參數(牙型角、螺距、中徑等)全部都可在萬能工具顯微鏡上測出。

將把要測量的螺紋用頂尖頂上，先調節顯微鏡的焦距，顯微鏡立柱傾斜一個螺紋升角 ，使被測量齒形進入視野，通過調整使螺牙輪廓在軸平面上清晰，即可對各參數進行測量。這些參數包括中徑、螺距、螺型角等。

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

2）螺距測量：使米字線中心虛線與螺紋牙形輪廓影像相壓，橫坐標讀數清零，工作臺縱向不能移動，然后移動工作臺，出相鄰螺牙的橫坐標值，讀數就是螺距值。

3）牙型角測量：螺紋牙形輪廓兩邊求直線夾角角度即為牙型角讀數。

單次測量可測出多個參數，但是只能測量外螺紋，且對螺紋表面質量要求高。

4、螺紋測量儀

螺紋測量儀主要是通過高精度氣浮軸承系統驅動測針與被測螺紋接觸掃描，采用進口高精度光柵測量系統記錄接觸掃描過程中水平和垂直方向的坐標變化記錄，由計算機將二維記錄數據進行合成，按螺紋參數的相關定義分析，計算獲得螺紋的各種參數。單次測量可測出多個參數，測量精度高、速度快、范圍廣、可測量小螺紋和內螺紋，是目前最好的螺紋測量方法。

5、小結

綜合測量方法主要使用于大批量的生產以及單項測量無法實現的螺紋的測量。而單項參數測量方法，主要適合于對單件或小批量的量規；螺紋生產廠家的質量控制和工藝分析；特殊尺寸的螺紋量規的測量。實際工作中由于場合的不同，可能選擇的測量手段也不同，例如一件量規，在螺紋生產廠家屬于同一規格大批量中的一件，適合采用綜合測量，但是對使用單位，即成為眾多不同規格的量規中的一件，適合采用單項參數測量。有必要進一步開展螺紋的單項參數測量與綜合測量的研究。

目前螺紋的測量受到種種局限，特別是采用綜合測量的方法，存在難以覆蓋所有螺紋種類以及結果判斷不一致的問題，并建立量值傳遞體系。對低精度，規格單一，大批量生產，綜合測量具有一定的優勢，但對于精度高，種類多，單件或小批量生產，直接對高精度的工件螺紋或工作螺紋量規進行單項參數檢定，顯然更合理。有必要進一步開展螺紋的單項參數測量與綜合測量的研究，為了和國標要求一致，保證螺紋的質量，同時解決軍工產品的特殊需要，有必要進一步開展螺紋的單項參數測量與螺紋測量技術研究。

參考文獻

[1] 國家技術監督局．JJG 888--1995圓柱螺紋量規，中國計量出版社,1995.

[2] 鄭江,春風.螺紋測量[M].中國計量出版,1998.

[3] 高宇海.對多個螺紋環規中徑測量方法的探討[J].計量技術,2008(10).

中圖分類號：U462.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)04-127-02

作者簡介：何燕俠，就職于陜西法士特齒輪有限責任公司。

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