不用三針的“三針測量”方法

劉興富/廣州威而信精密儀器有限公司

0 引言

螺紋中徑的測量，一般是采用三針間接測量或在工具顯微鏡上用影像法（干涉法或接觸法）直接測量。但是，三針測量實際上測量的是螺紋的單一中徑，而不是螺紋的中徑，三針在中徑實際測量中，不能嚴格按照國家標準的定義，測量出螺紋牙型溝槽和凸起寬度相等地方的直徑；在工具顯微鏡上測量螺紋中徑的方法，也不符合國家標準中徑、單一中徑的定義。

不用三針也可對螺紋中徑進行三針測量的問題，也許會認為是根本不可能。但是，不用三針的三針測量方法的確是可以實現(xiàn)的。本文方法根據(jù)國標定義，不進行計算，只需描出影屏上的牙型牙側(cè)直線（放大圖），螺紋中徑和單一中徑可以直接從放大圖上量出，是工廠螺紋加工中精確、簡易、快捷實用的測量方法。

螺紋中徑、單一中徑的定義（GB/T 14791—1993《螺紋 術(shù)語》）：

中徑——一個假想圓柱母線通過牙型上溝槽寬度和凸起寬度相等的地方（圖1a）；

單一中徑——一個假想圓柱母線通過牙型上溝槽寬度等于基本螺距一半的地方（圖1b）。

1 方法

1）在投影儀（或工具顯微鏡）上安裝頂針座，調(diào)整兩頂針連線與工作臺移動方向一致后，將被測螺紋裝在兩頂針之間并鎖緊。

2）選擇適當?shù)姆糯蟊稊?shù)，調(diào)整光圈、焦距等，使螺紋的牙型放大影像清晰地顯示在投影屏上（圖2）。

3）將圖2投影屏描圖紙上的牙型影像，用透明三角尺、鉛筆準確地描出牙側(cè)直線部分和畫出兩側(cè)牙型中線附近平行于螺紋軸線的基線（鉛筆線越細越好，以能看清為準）。

4）取下投影屏上描繪出的牙型牙側(cè)直線放大圖，將其放在制圖板上進行幾何作圖：

在畫出的基線上，標出兩側(cè)基線與相鄰牙側(cè)的交點A、B、C和A1、B1、C1；確定AB（A1B1）和BC（B1C1）的中點E（E1）和F（F1），再作EF（E1F1）的垂直平分線（中徑定義直線），中徑定義直線與牙側(cè)直線交于點D（D1），D（D1）被稱為中徑定義點（圖3）。

圖1 螺中徑和單一中徑

圖2 投影屏上的螺紋牙型放大圖像

圖3 中徑定義點（軸線另一側(cè)未畫出）

5）過點D（D1）作牙側(cè)直線的垂線，垂線與溝槽中線交于點O，OD（OD1）就是被測螺紋中徑的最適當三針的放大半徑（圖4）。

式中：d′ —三針直徑；

PS=OD/M*—螺紋螺距的實際值；

α/2 —螺紋牙型半角；

M*—放大倍數(shù)。

圖4 測量中徑時的虛擬三針（軸線另一側(cè)未畫出）

6）從溝槽兩牙側(cè)的交點H（H1），移至點K（K1）[距離OK（O1K1）]；過點K（K1）作平行于螺紋軸線的直線，直線與牙側(cè)的交點G（G1），就是單一中徑定義點；過點G（G1）作牙側(cè)直線的垂線，垂線與溝槽中線交于點O1，O1G（O1G1）就是被測螺紋單一中徑的最適當三針的放大半徑（圖5）。

圖5 測量單一中徑時的虛擬三針（軸線另一側(cè)未畫出）

式中：d—三針直徑；

P=O1G/M*—被測螺紋基本螺距；

α/2—螺紋牙型半角；

M*——放大倍數(shù)。

7）被測螺紋的中徑，可以從放大圖上直接測量出來，[即d2=圖上測量值（DD1）除以放大倍數(shù)（M*）](圖6a)。和中徑一樣，被測螺紋的單一中徑，也可以從放大圖上直接測量出來，[即d2單一=圖上測量值(GG1)除以放大倍數(shù)（M*）]（圖6b）。

圖6 獲得螺紋的中徑和單一中徑

2 測量、描影、作圖實例

測量普通非標螺紋M16×2（d2=14.7240-0.1），在投影儀上選擇放大倍數(shù)M=20X進行測量、描影、作圖。

從圖7a和圖7b的投影放大圖上量出PS=42.00 mm，YD=319.87 mm，YD1=25.45 mm；YG=319.82 mm，YG1=25.72 mm：

測量中徑時的三針直徑 (三針系列中無此規(guī)格，本文方法卻不受限制! )

圖7 測量、描影、作圖

測量單一中徑時的三針直徑 （和一般方法一樣，但本文方法是取三針的理論正確值，無制造誤差?。?/p>

3 結(jié)束語

1）在放大圖上量取螺紋中徑和單一中徑的尺寸時，筆者推薦用0.02 mm的游標卡尺。

2）投影作圖方法的準確性，除測量儀器的誤差外，尚取決于螺紋制件牙型本身的加工精度、放大牙型影像和牙型側(cè)邊描繪質(zhì)量、以及幾何作圖的技巧和準確度。

3）誤差分析表明：螺紋的螺距偏差、牙型半角偏差對螺紋中徑測量沒有影響。

4）本文方法可以滿足普通螺紋工作量規(guī)、精密螺紋制件中徑測量的精度要求。