螺紋環(huán)規(guī)加工測(cè)量方法

　　各位專業(yè)的認(rèn)識(shí)也知道，在螺紋環(huán)規(guī)生產(chǎn)過程中，在線檢測(cè)是環(huán)規(guī)加工的難點(diǎn)，我們應(yīng)該怎么樣對(duì)螺紋環(huán)進(jìn)行規(guī)加工測(cè)量?請(qǐng)看下面：

　　1 環(huán)規(guī)螺紋中徑在線比較測(cè)量

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

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

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

　　圖1 檢具結(jié)構(gòu)

　　圖2 測(cè)頭

　　檢具利用專用量具和量塊組合標(biāo)準(zhǔn)附件作為測(cè)量中徑的依據(jù)，再對(duì)加工工件進(jìn)行比較測(cè)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(cè)螺紋的牙形和螺距，測(cè)頭直徑可表示為

　　(1)

　　其中

　　(2)

　　式中，a、b為V形測(cè)量塊的常數(shù);E為組合量塊的尺寸;dk為測(cè)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(shí)的計(jì)算螺距;M0為兩測(cè)球在V形塊接觸時(shí)的中心距。

　　(3)

　　測(cè)量具體螺紋時(shí)，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(cè)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(cè)頭放在組合塊兩個(gè)側(cè)爪中，移動(dòng)活動(dòng)測(cè)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(shí)進(jìn)行中徑尺寸測(cè)量，并可從表上直接讀出中徑尺寸。

　　2 綜合測(cè)量方式

　　(1)比較式快速測(cè)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(cè)采用精車校對(duì)塞規(guī)(通、止規(guī))綜合檢測(cè)。

　　該檢測(cè)方法是按照泰勒原則用校對(duì)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(cè)效率較高，但不能得到具體檢測(cè)中徑值，因而在加工中無法進(jìn)行在線定量檢測(cè)。

　　由于被加工環(huán)規(guī)螺紋的螺距和中徑的變化會(huì)導(dǎo)致校對(duì)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(duì)規(guī)和加工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)快捷，設(shè)計(jì)了比較式快速測(cè)量儀(見圖4)。

　　圖4 比較式快速測(cè)量儀結(jié)構(gòu)

　　該測(cè)量儀器由一個(gè)固定的測(cè)量座和一對(duì)形似螺紋塞規(guī)的測(cè)頭以及一個(gè)百分表組成。

　　測(cè)頭的一半固定，另一半活動(dòng)。

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

　　(2)測(cè)量產(chǎn)生的問題

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

　　通過變換不同螺距的測(cè)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(cè)。

　　在常規(guī)螺紋測(cè)量中，若希望使用與被測(cè)螺紋相同螺距和牙形角的螺紋測(cè)頭測(cè)量不同直徑的內(nèi)螺紋時(shí)，因其不能正確嚙合，不能實(shí)現(xiàn)一種測(cè)頭測(cè)量多種直徑的螺紋，即使工件和測(cè)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(cè)量頭的中徑;D2為被測(cè)螺紋中徑;P為螺紋螺距;φ為螺紋螺旋角;φd2為測(cè)頭的螺旋角;φD2為被測(cè)工件螺紋的螺旋角。

　　如d2φD2。

　　用同一螺距、同一牙形角的測(cè)頭測(cè)量不同直徑螺紋，當(dāng)測(cè)頭進(jìn)入螺紋牙廓時(shí)，就會(huì)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(cè)量。

　　在測(cè)量時(shí)，測(cè)量頭在被測(cè)螺紋內(nèi)作橫向運(yùn)動(dòng)找拐點(diǎn)時(shí)，測(cè)量頭移動(dòng)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(cè)頭干涉現(xiàn)象

　　為了解決測(cè)頭干涉問題，實(shí)現(xiàn)用同一螺距的測(cè)頭來測(cè)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(cè)頭所形成的螺旋升角總是大于被測(cè)螺紋螺旋升角的原理，在制造加工測(cè)頭時(shí)，設(shè)計(jì)使用左右螺旋磨削加工方法。

　　使測(cè)頭左右螺旋面形成交面(即測(cè)量刃)，而該交面形成的測(cè)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(cè)量兩側(cè)有不同的方向，所以消除了測(cè)量時(shí)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(cè)頭來測(cè)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(cè)量左旋螺紋也不會(huì)發(fā)生因螺旋線旋向不同而產(chǎn)生的干涉。

　　圖5 測(cè)量頭移動(dòng)方向的變化量與螺紋中徑、牙形角和螺距的關(guān)系

　　(4)測(cè)量頭拐點(diǎn)的相互關(guān)系

　　在測(cè)頭測(cè)量工件時(shí)，測(cè)頭和工件的接觸不同于測(cè)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(shí)，測(cè)頭擺動(dòng)產(chǎn)生X、Y方向的運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)測(cè)頭在Y方向移動(dòng)時(shí)，由于被測(cè)工件是螺紋，所以測(cè)頭測(cè)量面是有φ角的螺旋面，因此，測(cè)頭在Y方向移動(dòng)時(shí)相對(duì)被測(cè)螺紋要在螺距方向移動(dòng)ΔP，測(cè)頭因此在X方向也要移動(dòng)，其值為

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

　　當(dāng)測(cè)頭在X方向移動(dòng)時(shí)，由于測(cè)量沿測(cè)量軸線方向，測(cè)頭產(chǎn)生移動(dòng)，其值為

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

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

　　但因?yàn)檎夜拯c(diǎn)時(shí)會(huì)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(cè)頭上設(shè)計(jì)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(cè)量螺紋中徑了。

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

　　為消除環(huán)規(guī)的大徑干涉，測(cè)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(huì)使之產(chǎn)生接觸長度內(nèi)螺距的累計(jì)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(duì)常用螺紋環(huán)規(guī)加工測(cè)量方法的研究，建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)分析模型，有針對(duì)性地提出了解決問題的思路和方法，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證性測(cè)量裝置。

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

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