广东省江门市质量计量监督检测所 广东省江门市 529000
摘 要：圆柱螺纹量规中径的测量方法，通常有双球测量法对圆柱内、外螺纹量规的单一作用中径进行测量。本文重点对圆柱螺纹量规单一中径和作用中径检测多种方法进行探析。
关键词：圆柱螺纹量规；中径测量法；单一中径；作用中径
引言
在古代，人们利用螺纹固定战袍、压榨油料和制酒等。当今，在各种现代装备系统的设计和制造工作中，螺纹被广泛地应用于机械制造领域、航空装备产业、卫星及应用产业、轨道交通装备产业、海洋工程装备产业、智能制造装备产业等。
1 螺纹量规中径测量简述
随着精密仪器广泛使用，直径200mm以内的螺纹测量已经很成熟了。但是在直径大于200mm的大尺寸螺纹测量是螺纹量规中径测量最薄弱的环节，传统的测量仪器由于测量范围限制不能满足其校准要求。而三坐标测量机作为一种通用性强、自动化程度高、测量精度高的测量系统在先进制造技术与科学研究中有极广泛的应用。下面以三坐标测量机校准螺纹量规单一中径为研究基础，从而解决螺纹量规的无法检测的困难。三坐标测量螺纹量规在确保大尺寸螺纹量规螺纹量值溯源准确性、可靠性、统一性及互换性方面将发挥不可替代的作用。
2 坐标机测量圆柱螺纹量规中径的测量原理
本测量方法是基于坐标测量机三轴空间的最大允许误差为±（1.2+L/350）μm。根据螺纹量规的类型和规格，选择符合最佳球径原则的探针，其测球最佳直径按公式计算并以此作为选用探针的依据。
式中：d0—最佳直径（mm）；p—理论螺距（mm）；α—理论牙型角（°）；调用螺纹量规（塞规或环规）的自动测量程序。输入量规的型号、规格、编号及量规的旋向、中径、螺距等主要参数的标称值。校准探针，包含参考探针和星型探针。手动测量量规的平面和塞规外圆（或环规内圆），以量规平面为第一轴，粗建坐标系（CSY1），确定量规在测量空间内的位置。
根据三坐标测量机手动粗建坐标系（CSY1）确定的空间位置，自动运动及探针自动采样螺旋线上各点，精建坐标系（CSY2），确定量规在测量空间内精确的x、y、z三维坐标轴线的方向和坐标原点。利用Quindos软件，去除探针受力本身可以感知矢量方向的能力，实现三坐标测量机的自定心功能。应用自定心功能及DO循环语句采集+X,+Y,-X,-Y方向上四条母线的自定心点。采集的自定心点形成圆柱，以此圆柱的轴线作为z轴，建立精确的量规坐标系（CSY3），原点O是z轴与x y平面的交点.根据四条母线上的采集点，进行数据处理，得出圆柱螺纹量规的螺距，牙型角和中径值。
3 圆柱螺纹量规常用的中径测量方法
在测量螺纹中径时，常用测长仪或螺纹千分尺配合三针进行测量，通过测量得到螺纹中径实际值。而三针配合测长仪或螺纹千分尺只能测量外螺纹量规的中径值，内螺纹量规不能通过上述方法得到其中径值。通常利用钢珠也能测量中径，但是钢珠圆滑易滚动，不便在操作时应用。但经过改进，将钢珠焊在钢珠座上，钢珠座固定在千分尺测砧的定位套上。定位套的内孔与千分尺测砧的间隙约0.2mm。使用时，用千分尺测量钢珠座端面与工件外径之间的尺寸S。因此，“千分尺—钢珠”测量法可以测量内、外螺纹的中径，具有简便、正确、可靠的特点，它可以控制螺纹中径到所需要的范围，可以在加工过程中随时测量，但必须了解实际的螺纹中径值，来决定进给量，不然将出现超差的情况。如果和螺纹量规配合使用，可以进一步提高螺纹的加工精度，做到不超差。钢珠座结构简单，制造方便，一般工厂都能制造。本文重点对圆柱螺纹量规中径(单一中径和作用中径)检测的几种方法进行探析。
圆柱螺纹量规中径的测量方法分为：圆柱内螺纹量规中径测量方法和圆柱外螺纹量规中径测量方法，具体测量方法见下表：
4圆柱螺纹量规中径的测量方法的分析
针对上表中圆柱内螺纹量规中径测量方法和圆柱外螺纹量规中径测量方法的特点进行分析，给出以下建议：
（1）用螺纹千分尺、内螺纹千分尺及球头千分尺测量内外螺纹量规中径(单一中径)精度较差要谨慎使用。
（2）用数据处理万能测长仪测量内外螺纹量规中径(单一中径)精度较高，但是所需时间较长，而且由于牙型半角和螺距的误差，使实测中径(单一中径)存在一定误差，比如当α/2=30°，P取标称1mm，三针选0.572mm时A=0.8500mm，如果实测α/2=29.95°，P=1.003mm，三针同样选0.572mm时，则A=0.8473mm，两者相差0.0027mm，适用于企业检测使用。
（3）螺纹综合测量仪测量内外螺纹量规中径(作用中径)由于可以一次性测出被测螺纹的牙型半角和螺距，就可以按照螺纹参数的定义进行分析计算最后得到中径实测值精度高，时间、效率高，根据JJF1345－2012《圆柱螺纹量规校准规范》，建议为首选。
（4）当量规的直径大于200mm时，可用坐标测量机，按上面(2)点进行测量，但由于测量效率不高，因此很少使用。
结束语
圆柱螺纹量规中径的测量方法是精度较高和比较复杂的测量，一定要科学严谨地进行测量，千万不能粗心大意。根据笔者校准过程中的实际情况，提出了圆柱螺纹量规中径(单一中径和作用中径)检测的几种方法，供大家探讨。
参考文献：
[1]张欣,李凌梅,马艺清,路瑞军,李青.大尺寸圆柱螺纹量规中径测量方法[J].中国标准化,2017(14):47-48.
[2]张欣,李凌梅,孙梅,马艺清,刘佳丽.三坐标测量螺纹量规的可行性论证[J].国外电子测量技术,2017,36(07):34-37.
[3]侯徐,陆晓珩.圆柱螺纹塞规中径的测量不确定度评定[J].工业计量,2012,22(01):36-38.
[4]关之浓,王永亮.关于小尺寸圆柱螺纹塞规中径的测量方法探讨[J].计测技术,2015,35(S1):27-29.
论文作者:许广森
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/29
标签：量规论文; 螺纹论文; 测量论文; 圆柱论文; 千分尺论文; 钢珠论文; 测量方法论文; 《科学与技术》2019年第09期论文;