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    螺纹测量方法-章森螺纹指示量规

    时间:2019-01-23 点击:166次

    (1)概况

           螺纹中径(Pitch Diameter)是决定螺纹质量的基本参数。目前,国内外企业在生产现场对工件螺纹的检验大多采用极限量规,即分别利用螺纹环、塞规对外、内螺纹进行检测。这种定性检验方法的不足之处是无法获得螺纹相关参数的实际值,而通常安放在精测室中的投影仪、测长仪、工具显微镜乃至三坐标测量机等显然又不适合生产现场的快速检测。鉴于这一情况,美国章森螺纹公司开发了新颖、实用的螺纹测量仪系列产品,较好解决了上述问题。该系列测量仪主要有以下特点:

    ①能直接测出螺纹中径和作用中径的值;

    ②能测出螺纹自身形状(如锥度、圆度)及判明是椭圆形还是多棱形;

    ③可以定性检测螺纹的螺距和牙形半角,准确给出误差来源;

    ④能测出以螺纹为基准的相关参数(主要是形位公差),如:同轴度、跳动、锥度、(端面)垂直度等。

           章森螺纹指示量规的主要技术指标为:外螺纹测量范围:1~1000mm,内螺纹测量范围:4.5~1000mm,分辨率:1μm,适用各种精度等级的工作螺纹

     

    (2)测量原理

            章森螺纹指示量规也是为适用于批量生产而研制的,因此采用了大家熟悉的比较测量原理,即对应于每一种螺纹参数相同的零件提供一个的标准件,测量仪的指示表读数是实际工件相对于标准件的偏差值。

           众所周知,螺纹中径是诸多螺纹参数中重要的一项。通用量仪测出的都是一个牙的中径值,也可称为“单扣中径”(Pitch Diameter),而对于工件在螺纹全长或某个区段内制造质量的综合评价则用作用中径(Function Size)表示。外螺纹的单扣中径是采用3个在圆周上等分布置的盘形测头来测量的。测头顶端呈梯形,其宽度为螺纹节线处的谷宽。测头呈“品”字形布置,其中2个固定在下方,构成类似“V”型架的态势,被测螺纹支于其上后,位于上方的测头降下,嵌入同一牙螺纹后即开始检测。

            外螺纹作用中径的测量原理与单扣中径的测量不同,此时不是采用单一的盘形测头,而是2种其上带有精密螺纹的测头。第1种是两瓣式弧形测头,弧形内带有精密螺纹;第2种是3个独立的圆柱型螺纹测头。采用的测头宽度则取决于用户的具体要求,或由Johnson Gage公司在了解被测对象特征后提出方案。无论是何种情况,只要所设计的检具能保证一组测头可靠地压紧在被测工件的螺纹部分,通过以标准件为媒介的比较测量方法,就能准确地获得螺纹的单扣中径值和作用中径值。

             检测内螺纹的工作原理与外螺纹基本相同,差别是在测量小规格螺孔的单扣中径时,由于在内孔布置三个盘形测头比较困难,因此采用的是两瓣式测头。测头的形状由盘形变成一段弧形,对向嵌入被测工件螺孔的同一牙螺纹,这种情况与测量小孔的内径量表的一组测头很相象。检测工件内螺纹的作用中径时情况相似,两瓣式测头适用于较小的螺孔。当工件螺纹处于完全理想状态时,单扣中径与作用中径应相等,如果不相等,则说明螺纹参数存在误差。但另一方面,通过适当方式对比两者之间的偏差,又可间接地分析出螺距和牙形半角的误差,实现对它们的定性检测。螺纹加工方式决定了其全长部分的牙形半角值相差很小,而由前面的介绍可知,检测“作用中径”的测头被制成与被测工件完全相同的精密螺纹(包括牙形半角)。通过用已校准的Johnson检具的单扣中径测头先对工件末端的一牙完整螺纹进行测量,再用“作用中径”测头的一侧卡在相对应的位置作一次测量,若两者结果不一致,就表明牙形半角存在偏差。在确认工件螺纹部分的锥度符合要求及对牙形半角的偏差有所了解后,还可分析螺距的实际情况。与齿轮的周节误差类似,螺距误差也具有累积误差的性质,故可先将“作用中径”测头的一侧卡在工件末端2~3牙处,获得一个读数后再向内移动,增加接触的牙数,显然,若各次读数均与读数很接近,则表明螺距误差甚小,反之则较大。其实作用中径的本质就是工件螺纹段制造质量的综合反映,除了主要的三要素——中径、牙形半角和螺距外,还反映了圆度、锥度等形状误差的影响。

     

    (3)应用

           章森螺纹指示量规的种类很多,在采用相同工作原理的基础上,可根据用户的实际需求提供合适的型式。

          根据工作方式的不同,Johnson螺纹测量仪可分为台式和手持式两类。采用量表示值的台式外螺纹检具下方的单元用于测量单扣中径,上方的单元用于测量作用中径。手持式内螺纹带表检具所采用的测头为两瓣式,分别用于测量螺纹的单扣中径和作用中径。但若将它们固定在一个底板的两个支架上,则又可成为台式检具。一般来说,手持式检具主要用于检测大型工件,或对工件的螺纹部位进行在线检测,如测量设备上的丝杠或重要的螺孔等。

     

          根据检测对象的不同,章森螺纹指示量规可分为单一型和综合型。前面介绍的都属于单一型,虽然通过回转工件或移动测头以改变测量截面,还可以得到圆度、锥度的实测值,但主要还是用于测量螺纹中径。Johnson Gage公司还开发了综合型检具,用于检测那些以螺纹为基准的相关参数,主要是形位公差,如同轴度、跳动、(端面)垂直度等。由于经过精加工的工件内孔对外螺纹有位置公差要求,故必须检测跳动这项指标。检具的右边是一作用中径检测装置,在测出中径值的同时也实现了对螺纹的定位,左边的可调滑块(板)的前端安装有一杠杆量表,其测头与工件内孔圆柱面相接触。当被测工件在夹紧位置沿一个方向间断转动时(为减少测头磨损,可在回转时先微微抬起测头),杠杆量表的大变化值即为径向跳动。一般情况下,检测跳动这类位置公差时不需配备标准件,但由于检具还需测量外螺纹的作用中径,因此还是配备有一个标准件。事实上,只要改变杠杆量表测头在工件上的接触位置,将其从内孔转移到端面,就能检测端面跳动,或折算出端面相对螺纹部分的垂直度。

            上述实例采用的都是机械式量表,如果改用带有输出接口的数显量表,就可以实现数据的采集输出,并输入计算机进行各种统计分析及打印存档。实际上,被测螺纹的种类也不局限于标准螺纹,还可扩展到T型螺纹、锥螺纹等。

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