螺紋環(huán)規(guī)加工測量方法

　　各位專業(yè)的認(rèn)識也知道，在螺紋環(huán)規(guī)生產(chǎn)過程中，在線檢測是環(huán)規(guī)加工的難點(diǎn)，我們應(yīng)該怎么樣對螺紋環(huán)進(jìn)行規(guī)加工測量?請看下面：

　　1 環(huán)規(guī)螺紋中徑在線比較測量

　　利用雙球比較法在臥式測長儀上進(jìn)行中徑測量的原理，設(shè)計制造了環(huán)規(guī)在線檢測檢具。

　　比較法在加工中進(jìn)行在線檢測，其誤差可以從百分表上直接讀出，從而解決了在加工中測量不準(zhǔn)的問題。

　　圖1為在線中徑測量的比較測量專用檢具結(jié)構(gòu)，圖2為測頭結(jié)構(gòu)。

　　圖1 檢具結(jié)構(gòu)

　　圖2 測頭

　　檢具利用專用量具和量塊組合標(biāo)準(zhǔn)附件作為測量中徑的依據(jù)，再對加工工件進(jìn)行比較測量。

　　量塊組合標(biāo)準(zhǔn)附件結(jié)構(gòu)見圖3。

　　圖3 專用檢具量塊組合標(biāo)準(zhǔn)附件

　　根據(jù)被測螺紋的牙形和螺距，測頭直徑可表示為

　　(1)

　　其中

　　(2)

　　式中，a、b為V形測量塊的常數(shù);E為組合量塊的尺寸;dk為測球直徑;α0為V形槽的角度;D0為與組合V形塊相當(dāng)?shù)穆菁y有效徑;P0為在V形塊組合時的計算螺距;M0為兩測球在V形塊接觸時的中心距。

　　(3)

　　測量具體螺紋時，代入螺距P、中徑D2、牙形角，在垂直于螺紋軸線方向求得中心距為

　　(4)

　　在加工環(huán)規(guī)前，根據(jù)牙形角選擇好測量頭，調(diào)整量塊組尺寸到要求的中徑尺寸

　　式中，X為環(huán)規(guī)底徑;M為環(huán)規(guī)中徑;P為螺距;H為牙形理論高度;(a+b)為側(cè)爪常數(shù)。

　　按環(huán)規(guī)中徑調(diào)整好量塊組尺寸后，將圖1和圖2量具測頭放在組合塊兩個側(cè)爪中，移動活動測球一端，找其最小讀數(shù)，調(diào)整百分表讀數(shù)位置，定為檢具的零位，然后在加工中隨時進(jìn)行中徑尺寸測量，并可從表上直接讀出中徑尺寸。

　　2 綜合測量方式

　　(1)比較式快速測量儀

　　螺紋環(huán)規(guī)生產(chǎn)中，M16-M100環(huán)規(guī)的加工工藝過程為：備料—鏜孔—車螺紋—去不滿扣—熱處理—研磨內(nèi)螺紋—磨兩平面。

　　環(huán)規(guī)車螺紋加工序的檢測采用精車校對塞規(guī)(通、止規(guī))綜合檢測。

　　該檢測方法是按照泰勒原則用校對規(guī)通端控制環(huán)規(guī)螺紋的作用中徑，具有全牙形和足夠的旋合長度。

　　用止端控制其單一中徑，其牙形是截短的。

　　雖然檢測效率較高，但不能得到具體檢測中徑值，因而在加工中無法進(jìn)行在線定量檢測。

　　由于被加工環(huán)規(guī)螺紋的螺距和中徑的變化會導(dǎo)致校對規(guī)數(shù)量繁多，既不經(jīng)濟(jì)也不便于管理。

　　因此，為省去大量的精車校對規(guī)和加工現(xiàn)場檢測快捷，設(shè)計了比較式快速測量儀(見圖4)。

　　圖4 比較式快速測量儀結(jié)構(gòu)

　　該測量儀器由一個固定的測量座和一對形似螺紋塞規(guī)的測頭以及一個百分表組成。

　　測頭的一半固定，另一半活動。

　　測量時，將測頭按被測工件螺紋中徑尺寸進(jìn)行校對，表讀數(shù)置零，移動活動測頭，使其進(jìn)入環(huán)規(guī)螺旋面進(jìn)行嚙合，通過找測量拐點(diǎn)后，由百分表直接讀出其中徑測量數(shù)據(jù)，操作快捷，讀數(shù)直觀。

　　(2)測量產(chǎn)生的問題

　　測量儀器為綜合測量內(nèi)螺紋作用中徑和單一中徑的快速比較檢測儀器。

　　通過變換不同螺距的測頭而實(shí)現(xiàn)同螺距、同牙形角而不同中徑內(nèi)螺紋的中徑檢測。

　　在常規(guī)螺紋測量中，若希望使用與被測螺紋相同螺距和牙形角的螺紋測頭測量不同直徑的內(nèi)螺紋時，因其不能正確嚙合，不能實(shí)現(xiàn)一種測頭測量多種直徑的螺紋，即使工件和測頭的螺紋螺距和牙形角相同，但由于其中徑不同，其螺紋所形成的螺旋升角亦不同。

　　而螺旋升角的大小與螺距和中徑大小有關(guān)，即

　　(5)

　　式中，d2為螺紋測量頭的中徑;D2為被測螺紋中徑;P為螺紋螺距;φ為螺紋螺旋角;φd2為測頭的螺旋角;φD2為被測工件螺紋的螺旋角。

　　如d2φD2。

　　用同一螺距、同一牙形角的測頭測量不同直徑螺紋，當(dāng)測頭進(jìn)入螺紋牙廓時，就會產(chǎn)生由于螺旋升角不同而引起的干涉問題，從而無法進(jìn)行測量。

　　在測量時，測量頭在被測螺紋內(nèi)作橫向運(yùn)動找拐點(diǎn)時，測量頭移動方向的變化量不僅與螺紋中徑有關(guān)，還與牙形角和螺距有關(guān)(見圖5)。

　　(3)解決測頭干涉現(xiàn)象

　　為了解決測頭干涉問題，實(shí)現(xiàn)用同一螺距的測頭來測量所有牙形角相同、螺距相同而中徑不同的螺紋工件，利用直徑較小的測頭所形成的螺旋升角總是大于被測螺紋螺旋升角的原理，在制造加工測頭時，設(shè)計使用左右螺旋磨削加工方法。

　　使測頭左右螺旋面形成交面(即測量刃)，而該交面形成的測量刃口剛好等于理論螺距和牙形角，相當(dāng)于理想的外螺紋。

　　螺旋升角在測量兩側(cè)有不同的方向，所以消除了測量時因螺旋角的不同所產(chǎn)生的干涉，從而實(shí)現(xiàn)了用同一螺距的測頭來測量所有牙形角相同、螺距相同而直徑不同的螺紋工件。

　　而且測量左旋螺紋也不會發(fā)生因螺旋線旋向不同而產(chǎn)生的干涉。

　　圖5 測量頭移動方向的變化量與螺紋中徑、牙形角和螺距的關(guān)系

　　(4)測量頭拐點(diǎn)的相互關(guān)系

　　在測頭測量工件時，測頭和工件的接觸不同于測量球的圓柱面點(diǎn)接觸，而是螺紋牙廓的嚙合。

　　在找拐點(diǎn)時，測頭擺動產(chǎn)生X、Y方向的運(yùn)動。

　　當(dāng)測頭在Y方向移動時，由于被測工件是螺紋，所以測頭測量面是有φ角的螺旋面，因此，測頭在Y方向移動時相對被測螺紋要在螺距方向移動ΔP，測頭因此在X方向也要移動，其值為

　　式中，P為螺距;α為牙形角;θ為測量頭在找拐點(diǎn)時測頭與被測牙形接觸點(diǎn)偏離螺紋軸線的測量平面形成的角度。

　　當(dāng)測頭在X方向移動時，由于測量沿測量軸線方向，測頭產(chǎn)生移動，其值為

　　式中，R為被測工件測量點(diǎn)半徑;θ為測量頭在找拐點(diǎn)時測頭與被測牙形接觸點(diǎn)偏離螺紋軸線的測量平面形成的角度。

　　采用螺紋環(huán)規(guī)測量中徑時，應(yīng)使拐點(diǎn)位置通過環(huán)規(guī)中心截面，使測出的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。

　　但因?yàn)檎夜拯c(diǎn)時會引起中徑、螺距、牙形角等參數(shù)變化，導(dǎo)致偏離環(huán)規(guī)中心截面位置，所以該儀器在測頭上設(shè)計了一截圓柱部分，專門用來找拐點(diǎn)，找到正確的拐點(diǎn)后便可準(zhǔn)確測量螺紋中徑了。

　　在設(shè)計測頭時，由于使用過程中螺紋環(huán)規(guī)通止端所測量的中徑性質(zhì)不同，通端檢測作用中徑，需全牙型，止端檢測單一中徑，需削短牙形。

　　為消除環(huán)規(guī)的大徑干涉，測頭牙形高度分為三部分，兩端L/3處是短牙，中間全牙。

　　由于影響環(huán)規(guī)作用中徑數(shù)值的主要是螺距，而短牙不會使之產(chǎn)生接觸長度內(nèi)螺距的累計誤差發(fā)生變化，因此牙形角的影響則由中間全牙形保證。

　　小結(jié)

　　通過對常用螺紋環(huán)規(guī)加工測量方法的研究，建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)分析模型，有針對性地提出了解決問題的思路和方法，設(shè)計了驗(yàn)證性測量裝置。

　　經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，證明思路和分析方法正確，測量裝置設(shè)計合理，為下一步建立螺紋環(huán)規(guī)加工在線檢測體系提供了可借鑒的理論依據(jù)。

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