林士騰

深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院 廣東 深圳 518000

各行業(yè)應(yīng)用技術(shù)與設(shè)備的革新與進(jìn)步,有效促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,也使人們對(duì)機(jī)械生產(chǎn)中各項(xiàng)細(xì)微環(huán)節(jié)更加重視,而螺紋作為機(jī)械制造構(gòu)建中的重要影響因素,對(duì)螺紋檢測方法的革新與優(yōu)化已經(jīng)成為一種必然趨勢。在研究與生產(chǎn)實(shí)踐中,如何對(duì)螺紋的各項(xiàng)參數(shù)形成有效檢測,通過技術(shù)改進(jìn)提高其應(yīng)用性能,值得我們更為深入的探索。

1 螺紋的幾何參數(shù)

所謂螺紋,指的是在圓錐或者圓形構(gòu)件之上,沿著所設(shè)置的螺旋線而形成,且具備完全相同剖面的一種連續(xù)性溝槽或者凸起。依據(jù)螺紋的主要用途,可以將其分成連接型、密封型以及傳動(dòng)型三個(gè)大類,在實(shí)際工程應(yīng)用中起到不同的作用。而從螺紋外觀方面來說,可以將螺紋劃分為標(biāo)準(zhǔn)螺紋以及特殊螺紋兩大類。其中,標(biāo)準(zhǔn)螺紋主要有普通螺紋、梯形螺紋以及管螺紋等,有著良好的通用性與互換性特征,被廣泛應(yīng)用在各類工業(yè)用途。相比之下,特殊螺紋的外部形態(tài)更加特殊,主要有矩形螺紋以及端面螺紋等,通常用在具有特殊需求的機(jī)械結(jié)構(gòu)當(dāng)中。就目前各行業(yè)機(jī)械制造的整體需求來說,對(duì)特殊螺紋的應(yīng)用技術(shù)要求相對(duì)更高,給相關(guān)生產(chǎn)與測量工作都帶來了更大的難度。標(biāo)準(zhǔn)螺紋的應(yīng)用范圍更加廣泛,而其中普通螺紋所具備的基本牙型對(duì)其基本尺寸進(jìn)行反映的主要依據(jù),其它類型螺紋的基本牙型可以看作為以普通螺紋為基礎(chǔ)做出一定適應(yīng)性調(diào)整,因此與普通螺紋之間具有較強(qiáng)的相似性。將螺紋原始三角形頂部位置截除其高度的1/8,將底部截除1/4,所獲得螺紋理論牙型便稱之為基本牙型。螺紋的幾何參數(shù)主要包括大徑、中徑、小徑、螺距、單一中徑、牙型角以及旋合長度等。

螺紋的連接需要體現(xiàn)出良好的互換性,同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)的旋合性與連接強(qiáng)度。因?yàn)樵诼菁y工作過程中,經(jīng)過旋合后其實(shí)際作用發(fā)揮主要依賴螺紋牙型角的側(cè)面位置,受力點(diǎn)較為單一,倘若出現(xiàn)內(nèi)外螺紋牙側(cè)相互接觸均勻度較差的問題,會(huì)導(dǎo)致螺紋各部負(fù)荷分布失衡,從而影響到螺紋配合連接強(qiáng)度。對(duì)螺紋所呈現(xiàn)互換性最為重要的決定因素主要包括其中徑、螺距以及牙型角。

2 大螺距螺紋及多頭螺紋檢測方法

經(jīng)上文的分析可以發(fā)現(xiàn),螺紋中徑屬于影響螺紋幾何參數(shù)的重要因素,因此對(duì)其加以科學(xué)而精準(zhǔn)的檢測能夠?yàn)槠溲邪l(fā)與生產(chǎn)過程提供良好的理論依據(jù)。只有在檢測工作中選擇更具科學(xué)性特征的檢測方法,才能提高螺紋中徑的檢測精度與檢測效率,對(duì)其研究與推廣應(yīng)用起到良好的促進(jìn)作用。常用檢測方法主要包括：①利用螺紋千分尺進(jìn)行測量。②將三個(gè)具備同等直徑的圓柱體,即三針,放置于螺紋牙槽當(dāng)中,隨后依據(jù)實(shí)際精度需求通過千分尺、測長儀以及比較儀等獲得M 值,經(jīng)過分析計(jì)算之后最終獲得所需螺紋中徑的具體數(shù)值。③利用工具顯微鏡以影像法進(jìn)行測量。④利用工具顯微鏡采取周切法進(jìn)行測量。其中,三針法的實(shí)際測量精度與測量效果更佳優(yōu)質(zhì),實(shí)際檢測過程較為便捷,且成本投入相對(duì)較低。接下來我們以三針法與單針法為例,探討對(duì)螺紋檢測的主要原理。

2.1 三針法 三針法是對(duì)外螺紋中徑進(jìn)行精密測量的一種常用方法,因?yàn)闄z測過程所使用的設(shè)備和工具較為簡單,測量過程具有較強(qiáng)的簡便性,而且實(shí)際測量精度較高,使其得到大范圍推廣應(yīng)用。在實(shí)際測量過程中,需要依據(jù)螺紋的螺距與牙型角選擇三根具有良好精準(zhǔn)程度的量針(保證三者直徑相等),將它們放進(jìn)牙槽當(dāng)中,讓量針處于螺紋中徑的位置,并與螺紋保持相切的位置關(guān)系,如圖一所示。隨后利用臥式測長儀、外徑千分尺等對(duì)M 值進(jìn)行測量,經(jīng)計(jì)算分析間接獲得被測螺紋中徑。

圖一

圖一當(dāng)中的M 表示儀器所給出測量值(單位為毫米),d2表示螺紋中徑(毫米),P表示公稱螺距,α/2表示牙型半角(°),d0表示最佳三針直徑(毫米)?？傻檬揭弧?duì)于d0,我們?cè)诤雎匝佬徒瞧罱o中徑數(shù)值所形成影響的前提之下,能夠得到式二：。將式二代入到式一當(dāng)中,便能間接獲得螺紋中徑數(shù)值。

而在工作實(shí)際中,被測螺紋相應(yīng)螺距會(huì)無法避免的出現(xiàn)一定誤差,很難針對(duì)其實(shí)際需求找到適合的最優(yōu)三針直徑,所以只能選擇近似最佳三針。如圖二所示。

圖二

如此一來,便可得出最大變動(dòng)量。經(jīng)過分析計(jì)算獲得普通螺紋(即60°)Δd0max＝0.1022P ,其中螺距P易得,將P代入便可求得其最大變動(dòng)量。如果實(shí)際測量過程所使用的量針在直徑方面超過最佳直徑所設(shè)定的變動(dòng)范圍,在(0.505181-1.010363)P之間進(jìn)行測量具有較強(qiáng)的可行性,但不可避免的導(dǎo)致測量誤差問題的出現(xiàn)。式三：Δd0max＝0.25·L·tan,使(式四),可以將式一寫成d2＝M-A(式五)。

大螺距螺紋指的是螺距相對(duì)較大螺紋,其螺距大于5毫米,多頭螺紋(也稱多線螺桿)指的是沿多條處于軸向等距離螺旋線所得到的螺紋。經(jīng)實(shí)證研究可知,放置了兩根量針的一側(cè),其測冒和量針之間會(huì)呈現(xiàn)部分接觸。在螺距過大的情況下,非?？赡艹霈F(xiàn)基體不能同時(shí)跟兩根量針實(shí)現(xiàn)同時(shí)接觸的問題。而這種情況所造成的后果便是實(shí)際測量過程非常有可能出現(xiàn)量針掉落失誤而無法進(jìn)行檢測。對(duì)這種現(xiàn)象,在檢測實(shí)踐中可以采取單針法針對(duì)以上情況螺紋作測量處理。

2.2 單針法 如果在實(shí)際檢測工作中遇到螺距較大,亦或是多線螺紋等情況,可以將大徑作為主要的測量基準(zhǔn),如圖三所示。利用單針法,將單根量針放進(jìn)溝槽當(dāng)中,通過測量分析獲得M1值。為了在檢測過程中避免大徑、中徑形狀以及位置誤差等相關(guān)因素給實(shí)際檢測精度帶來的影響,需要在同一個(gè)橫向界面的兩個(gè)相互垂直的位置分別進(jìn)行一次測量處理,從

在采用單針法針對(duì)多線螺紋進(jìn)行檢測處理的過程中,需要將量針依次放在各個(gè)溝槽當(dāng)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)M1值的測量,繼而逐個(gè)得出每個(gè)線相應(yīng)的螺紋中徑。此種檢測方法與三針法相比更具其實(shí)用性,能夠有效避免量針掉落等相關(guān)問題出現(xiàn),因此在實(shí)際檢測工作中的應(yīng)用范圍較廣。

結(jié)束語

總而言之,對(duì)螺紋各相關(guān)參數(shù)檢測方法的優(yōu)化與革新具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,值得我們投入更多的時(shí)間和精力對(duì)其做出更為深入的研究。在日常工作中應(yīng)該積極探索,對(duì)國外的一些先進(jìn)檢測理念與技術(shù)加以借鑒,繼而與我國各行業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的實(shí)際需求進(jìn)行有機(jī)融合,優(yōu)化螺紋的整體設(shè)計(jì)與生產(chǎn)效果,通過技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)注入源源不斷的活力。

圖三