劉興富/廣州威而信精密儀器有限公司
螺紋中徑的測(cè)量,一般是采用三針間接測(cè)量或在工具顯微鏡上用影像法(干涉法或接觸法)直接測(cè)量。但是,三針測(cè)量實(shí)際上測(cè)量的是螺紋的單一中徑,而不是螺紋的中徑,三針在中徑實(shí)際測(cè)量中,不能嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的定義,測(cè)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(cè)量螺紋中徑的方法,也不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中徑、單一中徑的定義。
不用三針也可對(duì)螺紋中徑進(jìn)行三針測(cè)量的問題,也許會(huì)認(rèn)為是根本不可能。但是,不用三針的三針測(cè)量方法的確是可以實(shí)現(xiàn)的。本文方法根據(jù)國(guó)標(biāo)定義,不進(jìn)行計(jì)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(jiǎn)易、快捷實(shí)用的測(cè)量方法。
螺紋中徑、單一中徑的定義(GB/T 14791—1993《螺紋 術(shù)語(yǔ)》):
中徑——一個(gè)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(gè)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)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(tái)移動(dòng)方向一致后,將被測(cè)螺紋裝在兩頂針之間并鎖緊。
2)選擇適當(dāng)?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(zhǔn)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(xì)越好,以能看清為準(zhǔn))。
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(jìn)行幾何作圖:
在畫出的基線上,標(biāo)出兩側(cè)基線與相鄰牙側(cè)的交點(diǎn)A、B、C和A1、B1、C1;確定AB(A1B1)和BC(B1C1)的中點(diǎn)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(diǎn)D(D1),D(D1)被稱為中徑定義點(diǎn)(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(diǎn)(軸線另一側(cè)未畫出)
5)過點(diǎn)D(D1)作牙側(cè)直線的垂線,垂線與溝槽中線交于點(diǎn)O,OD(OD1)就是被測(cè)螺紋中徑的最適當(dāng)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(shí)際值;
α/2 —螺紋牙型半角;
M*—放大倍數(shù)。
圖4 測(cè)量中徑時(shí)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(diǎn)H(H1),移至點(diǎn)K(K1)[距離OK(O1K1)];過點(diǎn)K(K1)作平行于螺紋軸線的直線,直線與牙側(cè)的交點(diǎn)G(G1),就是單一中徑定義點(diǎn);過點(diǎn)G(G1)作牙側(cè)直線的垂線,垂線與溝槽中線交于點(diǎn)O1,O1G(O1G1)就是被測(cè)螺紋單一中徑的最適當(dāng)三針的放大半徑(圖5)。
圖5 測(cè)量單一中徑時(shí)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(cè)螺紋基本螺距;
α/2—螺紋牙型半角;
M*——放大倍數(shù)。
7)被測(cè)螺紋的中徑,可以從放大圖上直接測(cè)量出來,[即d2=圖上測(cè)量值(DD1)除以放大倍數(shù)(M*)](圖6a)。和中徑一樣,被測(cè)螺紋的單一中徑,也可以從放大圖上直接測(cè)量出來,[即d2單一=圖上測(cè)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
測(cè)量普通非標(biāo)螺紋M16×2(d2=14.7240-0.1),在投影儀上選擇放大倍數(shù)M=20X進(jìn)行測(cè)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(cè)量中徑時(shí)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(cè)量、描影、作圖
測(cè)量單一中徑時(shí)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>
1)在放大圖上量取螺紋中徑和單一中徑的尺寸時(shí),筆者推薦用0.02 mm的游標(biāo)卡尺。
2)投影作圖方法的準(zhǔn)確性,除測(cè)量?jī)x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(zhǔn)確度。
3)誤差分析表明:螺紋的螺距偏差、牙型半角偏差對(duì)螺紋中徑測(cè)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(cè)量的精度要求。