当前位置: 首页 » 公司动态 » 螺纹量规的中径测量方法

公司动态

螺纹量规的中径测量方法

发布时间:2011-06-12

螺纹量规的中径测量方法

1 概述
螺纹量规检定中,中径测量通常采用“三针法”或在工具显微镜上测量。这在螺纹“单一中径”概念未明确之前可以认为是符合定义的。可是,在国家标准给出了中径和单一中径定义之后,螺纹量规的中径测量应符合国家标准《螺纹术语》(GB/T14791-1993)中径的定义,即螺纹中径是一个假想圆柱的直径,该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。此假想圆柱称为中径圆柱。众所周知,螺纹量规是根据螺纹制件中径合格性判断原则(泰勒原则)进行设计的,量规的通端(T)体现螺纹制件的最大实体中径,量规的止端(Z)体现螺纹制件的最小实体中径。根据国家标准《普通螺纹量规》(GB/ T3934—1983)要求,螺纹量规检定时,无论对量规的通端(T),还是量规的止端(Z),都必须检定它们的中径(不是单一中径)。鉴于目前工厂计量检定中螺纹量规中径的测量(无论是三针测量还是在工具显微镜上测量)都不符合国标中径定义的现状,笔者提出符合国家标准定义的螺纹量规中径测量方法。


 
分析中径、单一中径国标定义可知,中径是以实际螺距来定义的(见图1)。因此,螺纹中径、单一中径既有区别,又有联系。当螺纹的实际螺距和基本螺距相等时,螺纹的中径和单一中径是一致的;当实际螺距不等于基本螺距时,中径和单一中径是有差别的。
中径和单一中径的差别来源于螺距偏差的影响。当螺距偏差较大时,单一中径与中径的差异不容忽视。
可是,在工厂螺纹量规的入、出库检定、周期检定中,一般是不测量螺距的,所以中径测量时不考虑螺距偏差的影响。当实际螺距不等于基本螺距时,测量结果不是螺纹量规的中径,而是单一中径的近似值。这是与必须测量螺纹量规中径的要求相悖的

2 中径测量方法
2.1 三针法测量
为了能使“三针法”直接测出螺纹量规符合国标定义的中径,必须依据实际螺距Ps来求解“恰当三针”直径d0,即d0=Ps/2cos(α/2)
可是,一般教科书都是根据基本螺距求解“恰当三针”的,按要求它只是“恰当三针”的一个近似值;其次,螺距是任意出现的,按实际螺距求“恰当三针”,其数量将是庞大的,实际上很难实现;如果进行规范(标准化)来减少“恰当三针”的数量,又会出现前一种问题。
如上所述,按国内生产的三针选用,仍然不是“恰当直径”。为此,笔者给出如下不用“恰当三针”测量求解中径的方法。
由三针测量原理可得 M=d2+d0[1+1/sin(α/2)]-(P/2)cot(α/2) (1)
当“恰当三针”直径d0,基本螺距P,牙型半角α/2都有偏差时,由式(1)可得
M=d2+(d0+Δd0)[1+1/sin(α/2+Δα/2)]-[(P+ΔP)/2]cot(α/2 +Δα/2)
令d0+Δd0=ds,(P+ΔP)/2=Ps/2,(α+Δα)/2=αs/2,并代入上式得 M=d2+ds[1+1/sin(αs/2)]-(Ps/2)cot(αs/2) (2)

最后,螺纹量规中径按下式计算 d2=M-ds[1+l/sin(αs/2)]+(Ps/2)cot(αs/2) (3)
检定前,先测出d0、P、α/2的实际值ds、Ps、αs/2。并根据中径公差要求计算出中径d2的两个极限值d2max、d2min,则
d2min≤d2≤d2max
当螺纹量规的实际中径d2满足上式要求时,螺纹量规的中径合格。
2.2 影像法测量
在万工显上采用坐标法测量,不但可以测出符合定义的中径,还可同时测出螺距、牙型半角,而且简便、准确,测量结果与三针法测量值的可比性较好。如果在微机型万工显上测量,还可以直接显示测量数据和打印出测量结果。


 
显微镜测量法的基本原理是,在给定直角坐标系xoy 中确定螺纹牙侧直线与假想中径圆柱母线的定义直线交点的坐标(见图2)。假想中径圆柱母线的位置应符合GB/ 14791-1993的中径定义,即中径圆柱母线通过牙型沟槽和凸起宽度相等的地方,中径圆柱母线定义直线的位置,可通过线段定比分点方法求出。
螺纹量规的中径d2可通过图2的几何关系求出。
d2=y14-y24=y11-y21+(1/2)cot(α/2)
{Ps-[(x12-x11)+(x22-x21)]}  (4)
(4)式中:Ps——实际螺距
α/2——螺纹牙型半角
仪器操作方法:
在普通万工显上测量仪器测量系统按影像法(或干涉法)调整,被测量规安装在仪器两顶尖之间(或V 形座上),通过常规调整得到清晰的牙型影像。如图2所示,在螺纹轴线两侧同一螺旋沟槽上,通过移动仪器纵向导轨,使目镜中的米字中心虚线交点与任意相邻牙侧位11、12、13 和21、22、23 相互重叠进行读数,即11( x11,y11)、12(x12,y11)、13(x13,y11)和21( x21,y21)、22(x22,y21)、23(x23,y21)。
测量时,将仪器纵向读数调整为x=(x11+x12+Ps/2)/2并锁紧。移动横向托架(严禁纵向移动),使米字中心虚线与牙侧平行并相互重叠得横向读数y14,同理得y24,则被测螺纹的中径d2=y14-y24。
在微机万工显上测量可以通过软件功能项目的组合使用,间接地利用微机软件程序求解中径或根据本文方法自编程序求解。
下面给出BASIC源程序:
10 INPUT“输入数据”X11,X12,X13,Y11,K1,X21,X22,X23,Y21,K2,P
20 X14 =[(X11 + X12)/2 +(X12 + X13)/ 2]/ 2
30 B1 = Y11 - K1*X12:Y14 = K1*X14 + B1
40 X24 =[(X21 + X22)/ 2 +(X22 + X23)/ 2]/ 2
50 B2 = Y21 - K2*X22,Y24 = K2*X24 + B2
60 D2 = ABS(Y14 - Y24)
70 PRINT“螺纹中径为”,D2
80 X15 =(X11 + X12 + P/ 2)/ 2:Y15 = K1*X15 + B1
90 X25 =(X21 + X22 + P/ 2)/ 2:Y25 = K2*K25 + B2
100 D(2)= ABS(Y15 - Y25)
110 PRINT“螺纹单一中径为:”,D(2)
120 END