浅析螺纹的几种测量方法

何燕侠，刘振宁

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）



浅析螺纹的几种测量方法

何燕侠，刘振宁

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

摘 要：介绍螺纹参数的几种测量方法：综合测量方法，三针测量方法，影像法和螺纹测量仪测量方法，并对这几种测量方法进行了比较，综合测量方法检测效率高，三针测量适合测量外螺纹中径，影像法可以测量多个参数，螺纹测量仪是目前最好的螺纹测量方法。

关键词：螺纹中径；综合测量；单一测量；影像测量；螺纹测量仪

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.043

引言

螺纹是机械工业中常用的一类机械零件，它是机械零件连接与紧固、机械传动不可缺少的部分。圆柱螺纹量规是我公司普遍使用的一种量具，是对内、外圆柱螺纹制件进行综合检定的量具，为保证各种圆柱螺纹量规达到其功能，必须对螺纹量规各几何参量进行检测。

螺纹的基本参数有五项：大径、中径、小径、螺距、牙型半角，其中影响螺纹互换性的参数主要是中径、螺距、牙型半角。

螺纹的检测方法分为单项测量和综合检验两类。单项测量是用测长机、万工显、螺纹测量仪等仪器测量螺纹各个参数的实际值，根据公差要求进行判断，其特点是可以对各项误差进行分析以指导生产加工。综合检验是采用极限量规进行校验，即只能判断螺纹是否合格，不能给出各参数的具体数值，但检验效率较高，适用于批量生产的中等精度的螺纹。使用于普通螺纹公差范围大（精度低），批量大，这种方法较经济。

1、螺纹的综合测量

1.1 影响螺纹可旋合性的主要因素是中径偏差、螺距误差和牙侧角偏差，它们的综合结果可以用作用中径表示。作用中径的实质是在螺纹配合中起实际作用的中径，它与光滑圆柱形工件配合中的体外作用尺寸相似。当有螺距误差、牙侧角偏差的外螺纹与具有基本牙型的内螺纹旋合时，会使旋合变紧，其效果好像外螺纹的中径增大了。这个假想中径称为外螺纹的作用中径，其值等于外螺纹的单一中径与螺距、牙侧角偏差在中径上的当量之和，

同理，当有螺距误差、牙侧角偏差的内螺纹与具有基本牙型的外螺纹旋合时，会使旋合变紧，其效果好像内螺纹的中径减小了。这个减小了的假想中径称为内螺纹的作用中经，其值等于内螺纹的单一中径与螺距、牙侧角偏差在中径上的当量之差，由以上分析可知，作用中径是判断螺纹可旋合的中径，即要保证内、外螺纹的可旋合性，对工作螺纹环规，目前大多采用校对螺纹塞规（以下简称校对规）进行综合测量，这与国标中对工作螺纹环规的公差要求不一致；同时，工作螺纹环规本身精度较高，而校对规由于生产和校准技术的限制，其精度很难达到量值传递的要求。

例如：M10-6h T的热前通端螺纹环规，其中径要求为¢mm，用于对其进行检验的校对规的公差为通端¢48.9225-0.009mm，止端¢，由此可以看出，用校对规进行检验，中径为¢（48.9135～48.945）mm的工作螺纹环规都有可能被判断合格，这显然与规定的公差¢（48.927～48.945）mm不吻合。另外，由于校对规本身存在着公差，在对中径为¢(48.9225-0.009)mm及¢()mm的工作螺纹量规进行判断时，经常会出现偏差。综合检验是采用极限量规进行校验，即只能判断螺纹是否合格，不能给出各参数的具体数值，但检验效率较高，适用于批量生产的中等精度的螺纹。使用于普通螺纹公差范围大（精度低），批量大，这种方法较经济。综合测量能够检验螺纹合格与否，但不能给出各项参数的具体数值，所以螺纹测量最终要落到单项参数的测量上。

2、螺纹量规的单项测量

2.1 外螺纹单一中径的测量

国标上对螺纹量规各项基本参数分别作了公差要求。为了保证其制造精度和使用上的要求，应采用单项测量来测量工作螺纹塞规的中径。目前我公司通过三针法在测长机上实现，测长机上带有专门测量螺纹的软件，输入测量螺纹的标准特征代号，通过螺距及牙型半角计算出三针直径大小，在测头上装夹上三针测针，移动测头使测针与螺纹的中径接触，调节仪器，通过软件自动计算出中径大小，来测量螺纹单一中径的大小。

2.2 内螺纹单一中径的测量

用T型红宝石测头在测长机上测量内螺纹中径。在测长机上装夹上测量螺纹环规的装置，打开测量软件，根据软件提示，调节工作台在水平前后移动及绕水平轴旋转两个方向的调整，保证能够实现在量规的直径位置以及轴截面位置的测量，自动计算出中径大小。

3、影像法

3.1 外螺纹的各种五项基本参数(牙型角、螺距、中径等)全部都可在万能工具显微镜上测出。

将把要测量的螺纹用顶尖顶上，先调节显微镜的焦距，显微镜立柱倾斜一个螺纹升角 ，使被测量齿形进入视野，通过调整使螺牙轮廓在轴平面上清晰，即可对各参数进行测量。这些参数包括中径、螺距、螺型角等。

1）中径测量：将目镜视场中米字线中心虚线与螺纹牙形轮廓的影像压线，使Y轴读数清零，再将显微镜的立柱沿纵行程移动，使目镜米字线中心虚线与螺纹直径对面的另一个牙形轮廓的影像相压，工作台横向不能移动，读出纵向读数，纵向不动，移动横向，是米字线中心虚线和牙型轮廓的影像相压，纵向读数清零，两次读数平均值即为螺纹中径值。

2）螺距测量：使米字线中心虚线与螺纹牙形轮廓影像相压，横坐标读数清零，工作台纵向不能移动，然后移动工作台，出相邻螺牙的横坐标值，读数就是螺距值。

3）牙型角测量：螺纹牙形轮廓两边求直线夹角角度即为牙型角读数。

单次测量可测出多个参数，但是只能测量外螺纹，且对螺纹表面质量要求高。

4、螺纹测量仪

螺纹测量仪主要是通过高精度气浮轴承系统驱动测针与被测螺纹接触扫描，采用进口高精度光栅测量系统记录接触扫描过程中水平和垂直方向的坐标变化记录，由计算机将二维记录数据进行合成，按螺纹参数的相关定义分析，计算获得螺纹的各种参数。单次测量可测出多个参数，测量精度高、速度快、范围广、可测量小螺纹和内螺纹，是目前最好的螺纹测量方法。

5、小结

综合测量方法主要使用于大批量的生产以及单项测量无法实现的螺纹的测量。而单项参数测量方法，主要适合于对单件或小批量的量规；螺纹生产厂家的质量控制和工艺分析；特殊尺寸的螺纹量规的测量。实际工作中由于场合的不同，可能选择的测量手段也不同，例如一件量规，在螺纹生产厂家属于同一规格大批量中的一件，适合采用综合测量，但是对使用单位，即成为众多不同规格的量规中的一件，适合采用单项参数测量。有必要进一步开展螺纹的单项参数测量与综合测量的研究。

目前螺纹的测量受到种种局限，特别是采用综合测量的方法，存在难以覆盖所有螺纹种类以及结果判断不一致的问题，并建立量值传递体系。对低精度，规格单一，大批量生产，综合测量具有一定的优势，但对于精度高，种类多，单件或小批量生产，直接对高精度的工件螺纹或工作螺纹量规进行单项参数检定，显然更合理。有必要进一步开展螺纹的单项参数测量与综合测量的研究，为了和国标要求一致，保证螺纹的质量，同时解决军工产品的特殊需要，有必要进一步开展螺纹的单项参数测量与螺纹测量技术研究。

参考文献

[1] 国家技术监督局．JJG 888--1995圆柱螺纹量规，中国计量出版社,1995.

[2] 郑江,春风.螺纹测量[M].中国计量出版,1998.

[3] 高宇海.对多个螺纹环规中径测量方法的探讨[J].计量技术,2008(10).

中图分类号：U462.1

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)04-127-02

作者简介：何燕侠，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司。

The Comparison Among Several Measuring Methods of Thread

He Yanxia, Liu Zhenning
( Shannxi Fast Gear Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710077 )

Abstract：This paper introduces several thread measuring methods，such as gage measurement，three-needle measurement，Image method and apparatus measurement．The comparison among these methods shows that gage measurement can be more effective in measuring thread，the three-needle measurement is suitable for measuring pitch diameter of male thread ，Image method can measure several parameters in one time and Screw thread gauge is the best measurement method．

Keywords：Pitch diameter of thread; integration measurement; comparing measurement; apparatus measurement CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-127-02