螺紋測量方法－章森螺紋指示量規

（1）概況

       螺紋中徑（Pitch Diameter）是決定螺紋質量的基本參數。目前，國內外企業在生產現場對工件螺紋的檢驗大多采用極*規，即分別利用螺紋環、塞規對外、內螺紋進行檢測。這種定性檢驗方法的不足之處是無法獲得螺紋相關參數的實際值，而通常安放在精測室中的投影儀、測長儀、工具顯微鏡乃至三坐標測量機等顯然又不適合生產現場的快速檢測。鑒于這一情況，美國章森螺紋公司開發了新穎、實用的螺紋測量儀系列產品，較好解決了上述問題。該系列測量儀主要有以下特點：

①能直接測出螺紋中徑和作用中徑的值；

②能測出螺紋自身形狀（如錐度、圓度）及判明是橢圓形還是多棱形；

③可以定性檢測螺紋的螺距和牙形半角，準確給出誤差來源；

④能測出以螺紋為基準的相關參數（主要是形位公差），如：同軸度、跳動、錐度、（端面）垂直度等。

       章森螺紋指示量規的主要技術指標為：外螺紋測量范圍：1～1000mm，內螺紋測量范圍：4.5～1000mm，分辨率：1μm，適用各種精度等級的工作螺紋

（2）測量原理

        章森螺紋指示量規也是為適用于批量生產而研制的，因此采用了大家熟悉的比較測量原理，即對應于每一種螺紋參數相同的零件提供一個的標準件，測量儀的指示表讀數是實際工件相對于標準件的偏差值。

       *，螺紋中徑是諸多螺紋參數中重要的一項。通用量儀測出的都是一個牙的中徑值，也可稱為“單扣中徑”（Pitch Diameter），而對于工件在螺紋全長或某個區段內制造質量的綜合評價則用作用中徑（Function Size）表示。外螺紋的單扣中徑是采用3個在圓周上等分布置的盤形測頭來測量的。測頭頂端呈梯形，其寬度為螺紋節線處的谷寬。測頭呈“品”字形布置，其中2個固定在下方，構成類似“V”型架的態勢，被測螺紋支于其上后，位于上方的測頭降下，嵌入同一牙螺紋后即開始檢測。

        外螺紋作用中徑的測量原理與單扣中徑的測量不同，此時不是采用單一的盤形測頭，而是2種其上帶有精密螺紋的測頭。第1種是兩瓣式弧形測頭，弧形內帶有精密螺紋；第2種是3個獨立的圓柱型螺紋測頭。采用的測頭寬度則取決于用戶的具體要求，或由Johnson Gage公司在了解被測對象特征后提出方案。無論是何種情況，只要所設計的檢具能保證一組測頭可靠地壓緊在被測工件的螺紋部分，通過以標準件為媒介的比較測量方法，就能準確地獲得螺紋的單扣中徑值和作用中徑值。

         檢測內螺紋的工作原理與外螺紋基本相同，差別是在測量小規格螺孔的單扣中徑時，由于在內孔布置三個盤形測頭比較困難，因此采用的是兩瓣式測頭。測頭的形狀由盤形變成一段弧形，對向嵌入被測工件螺孔的同一牙螺紋，這種情況與測量小孔的內徑量表的一組測頭很相象。檢測工件內螺紋的作用中徑時情況相似，兩瓣式測頭適用于較小的螺孔。當工件螺紋處于*理想狀態時，單扣中徑與作用中徑應相等，如果不相等，則說明螺紋參數存在誤差。但另一方面，通過適當方式對比兩者之間的偏差，又可間接地分析出螺距和牙形半角的誤差，實現對它們的定性檢測。螺紋加工方式決定了其全長部分的牙形半角值相差很小，而由前面的介紹可知，檢測“作用中徑”的測頭被制成與被測工件*相同的精密螺紋（包括牙形半角）。通過用已校準的Johnson檢具的單扣中徑測頭先對工件末端的一牙完整螺紋進行測量，再用“作用中徑”測頭的一側卡在相對應的位置作一次測量，若兩者結果不一致，就表明牙形半角存在偏差。在確認工件螺紋部分的錐度符合要求及對牙形半角的偏差有所了解后，還可分析螺距的實際情況。與齒輪的周節誤差類似，螺距誤差也具有累積誤差的性質，故可先將“作用中徑”測頭的一側卡在工件末端2～3牙處，獲得一個讀數后再向內移動，增加接觸的牙數，顯然，若各次讀數均與讀數很接近，則表明螺距誤差甚小，反之則較大。其實作用中徑的本質就是工件螺紋段制造質量的綜合反映，除了主要的三要素——中徑、牙形半角和螺距外，還反映了圓度、錐度等形狀誤差的影響。

（3）應用

       章森螺紋指示量規的種類很多，在采用相同工作原理的基礎上，可根據用戶的實際需求提供合適的型式。

      根據工作方式的不同，Johnson螺紋測量儀可分為臺式和手持式兩類。采用量表示值的臺式外螺紋檢具下方的單元用于測量單扣中徑，上方的單元用于測量作用中徑。手持式內螺紋帶表檢具所采用的測頭為兩瓣式，分別用于測量螺紋的單扣中徑和作用中徑。但若將它們固定在一個底板的兩個支架上，則又可成為臺式檢具。一般來說，手持式檢具主要用于檢測大型工件，或對工件的螺紋部位進行在線檢測，如測量設備上的絲杠或重要的螺孔等。

      根據檢測對象的不同，章森螺紋指示量規可分為單一型和綜合型。前面介紹的都屬于單一型，雖然通過回轉工件或移動測頭以改變測量截面，還可以得到圓度、錐度的實測值，但主要還是用于測量螺紋中徑。Johnson Gage公司還開發了綜合型檢具，用于檢測那些以螺紋為基準的相關參數，主要是形位公差，如同軸度、跳動、（端面）垂直度等。由于經過精加工的工件內孔對外螺紋有位置公差要求，故必須檢測跳動這項指標。檢具的右邊是一作用中徑檢測裝置，在測出中徑值的同時也實現了對螺紋的定位，左邊的可調滑塊（板）的前端安裝有一杠桿量表，其測頭與工件內孔圓柱面相接觸。當被測工件在夾緊位置沿一個方向間斷轉動時（為減少測頭磨損，可在回轉時先微微抬起測頭），杠桿量表的大變化值即為徑向跳動。一般情況下，檢測跳動這類位置公差時不需配備標準件，但由于檢具還需測量外螺紋的作用中徑，因此還是配備有一個標準件。事實上，只要改變杠桿量表測頭在工件上的接觸位置，將其從內孔轉移到端面，就能檢測端面跳動，或折算出端面相對螺紋部分的垂直度。

        上述實例采用的都是機械式量表，如果改用帶有輸出接口的數顯量表，就可以實現數據的采集輸出，并輸入計算機進行各種統計分析及打印存檔。實際上，被測螺紋的種類也不局限于標準螺紋，還可擴展到T型螺紋、錐螺紋等。