探讨测量力对内、外螺纹量规测量结果的影响

广州广电计量检测股份有限公司 冯志芳

在对螺纹进行测量的时候，其中，各种单项的参数的测量尤为重要。各种单项的参数，主要是针对那种精度比较高的螺纹，比如螺纹量规以及螺纹绞刀等的质量检测，或者是用于确保螺纹制造的精度上，以研究与分析加工中潜在的误差，并提出相应的改进措施。

螺纹的中径是确保螺纹之间密切配合的最为重要的参数。在对螺纹的中径进行测量的时候，为了让量针和牙侧能够稳固地接触，减小在震动情况下得影响，确保示值的可靠性与稳定性，通常下，量具的测头应该加上必要的测量力。然而，在这种情况下，会导致牙型、三针或者测球受到一定的压力，造成在接触点附近的弹性变形，以及量具的弹性在变形之后改变了测量的结果。

通常，测量力会对测量的结果造成很大的影响。有时它们的测量误差看起来会非常小，但其影响是不可估量的，所以对其误差还是不能忽视的。

一、测量力对外螺纹的测量影响

在对螺纹的中径参数进行测量的时候，一般有两种测量方法：一是机械接触测量法；二是光学测量法。而其中，又以机械接触测量法运用得最为广泛，因为它的测量结果更为稳定，更为可靠，更为精准。它是一种将数学分析与实际测量进行结合的高度精密的测量方法。而三针测量法的具体操作是把与测量时的刚性圆柱体相适应的量针，进行分别投放在被测零部件的两侧的三个牙槽里，然后使用与之相适应的测量仪器，测出量针中外母线之间的跨距，最后利用公式，来算出螺纹中径的实际尺寸。

三针测量法是一种接触式的测量方法，它为了让量针和牙侧之间能够稳固、可靠地接触，必须在测量的仪器的测头部分施加一定量的测量力，但是这样往往会造成牙型和三针在受到挤压的时候产生变形，从而变小了测量的结果。在使用仪器进行测量的时候，除了测针以及零部件表面和测头、测针造成的变形以外，还会有测量仪器的托架本身的一个变形。

在国外测量螺纹的标准中，也有很多关于三针测量法的标准，如下图，是美国推荐使用的测量标准：

螺距：牙/英寸 测量力±10%≤20 2.5ld（11.12N）＞20-40 1ld(4.45N)＞40-80 8oz(2.22N)＞80-140 4oz(1.11N)＞140 2oz(0.55N)

1英寸=2.54cm，1安土(oz)=0.227N，1磅(ld)=4.449N

而在日本的标准中，同样也有测力的规定：

螺距mm 螺距(牙/英寸) 测量力N 0.2-0.5 80-48 1.7-2.3 0.6-1 44-24 4.4-5.4 1.25-4 20-6 8.8-10.8＞4.5 ＜5 8.8-10.8

从上述两个表之间我们可以看到，在随着螺距的增大的同时，它所需要的测量力也在随之增大。在对螺纹进行测量的时候，应该科学、合理地选择测力标准，并对它给予适当的修正。要选择标准中有推荐的测力，进而让三针和牙槽的侧面的两个接触点恰当地接触，同时减少其中测量力所引起的误差。

二、测量力对内螺纹的测量影响

相比外螺纹的测量，内螺纹中的中径测量更为复杂，但它同样也可以划分为机械接触测量法和光学测量法两大类，其中，光学测量法相对而言应用的比较少。而机械接触的测量法中，又以侧规法和环规法以及应用得较为广泛，同时还有利用T形式的双球测杆来测量内螺纹。

然而，对上述几种方法的测量力，目前在国内还没有太多的规定与说明。在国外，则有美国的标准推荐的测量力：

螺距(牙/英寸) 测量力(±10%)32-20 0.250ld(1.11N)20-8 0.375ld(1.67N)≥8 0.500ld(2.22N)

上述推荐的测量力是侧规法等方法中的测力。而在使用T形式的双球测杆来测量内螺纹的时候，因为T形双球的测量杆的受测力变形比较大，并且在测杆受大力的时候，两测球很可能会脱落，所以应该相应地减小测力。在对内螺纹进行测量的时候，同样地也应该正确选择上述推荐标准的测力，并且给予适当的修正。

三、实验数据

利用附带有可调性的测力机构的德国造万能激光的测长机，采用三针测量法来测量螺纹量规，研究并分析测力对测量的结果所产生的影响。我们的实验方式是，在测长机上对相同的量规，相同的牙进行测量，仅仅只是改变测力的大小而进行的。测长机测量的精度表示为(0.18+L/2000)μm，其中L表示为测量的长度，单位是mm。测力装置的测量重复性是小于0.02N。实验的数据：

1.型号：M3-6H，螺距P=0.5mm，选择三针d0=0.299mm

已修正中径值(mm)1.0 2.6754 1.3 2.6767 1.5 2.6738 1.7 2.6755 2.0 2.6712 2.1 2.6733 3.0 2.6704 2.8 2.6732 4.0 2.6696 3.3 2.6729 5.0 2.6689 3.8 2.6727测量力(N)中径实测值(mm)修正值(μm)

2.型号：M10-6H，螺距P=1.5mm，选择三针d0=0.895mm

测量力(N)中径实测值(mm)修正值(μm)已修正中径值(mm)1.0 9.0304 0.9 9.0313 2.0 9.0298 1.4 9.0312 3.0 9.0293 1.9 9.0312 4.0 9.0288 2.3 9.0312 5.0 9.0285 2.6 9.0311 6.0 9.0281 3.0 9.0311

3.型号：M22-6H，螺距P=2.5mm，选择三针d0=1.35mm

已修正中径值（mm）1.0 20.293 0.7 20.2927 2.0 20.292 1.1 20.2926 3.0 20.292 1.5 20.2925 4.0 20.291 1.8 20.2924 5.0 20.291 2.1 20.2923 6.0 20.291 2.4 20.2924测量力（N）中径实测值（mm）修正值（μm）

从上述事例中，我们可以很明显地观察到，对于不同的测量力而言，其测量的结果之间也会有很大的差距，其最大差距达到6μm。如果是采用千分尺等测力相对而言更大的测量仪器时，其测量结果的误差就会更大。若不及时给予适当的修正的话，它将不能适用于公差的要求。

通过上述的数据同样可以发现，在螺距或者是中径比较小的情况下，其测力会对其测量的结果产生较大的影响，大测力往往会造成大的变形，因此，会采用比较小的测力来测量。螺距或者中径较大的情况下，其量规自身的重量也会比较大，而这时，如果采用比较小的测力话，其测力是很难支撑起量规的重量，并且，在找拐点时，也会相应地增加难度，因此，还是要采用比较大的测力。

四、结语

综上所述，个人认为，在测量螺纹的时候，如果是螺距比较小或者是螺旋的升角不是很大的螺纹，这时应该选用比较小的测力，并且可以不给予修正；如果是螺距比较大的螺纹，这时应该选用比较大的测力，并且给予适当的修正。

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