作圖投影法在螺紋芯軸加工中的應用

黃育全 劉紅艷

(南京工藝裝備制造有限公司，江蘇南京210004)

我公司作為國內專業化生產滾珠絲杠副的龍頭企業，在滾珠螺母的加工中常使用一種稱為螺紋芯軸的工裝，其中徑尺寸制造誤差對于滾珠螺母的批量加工非常重要。該螺紋芯軸的主要結構形式如圖1a所示，其法向截型為凸圓型(如圖1b所示)。

在精加工后，該螺紋芯軸的中徑檢測一般可以效仿三角螺紋的常規檢測方法——三針法。先根據接觸點的位置計算、選用合適的三針，然后借助標準測量塊配合測量，如圖2所示。該測量方法在大多數情況下方便可行。

但對于以下幾種情況，采用三針法測量就不再適用:

(1)螺紋芯軸的導程比較大，根據接觸點計算出最佳三針，但三針和螺紋芯軸的實體部分干涉，無法進行檢測，如圖3所示。

(2)螺紋芯軸為多線螺紋時，如圖4所示，芯軸有2條螺旋線，螺旋線A和螺旋線B不能同時成型加工，實際加工中很可能A和B的螺紋中徑d2A和d2B不一致，造成測量中徑和真實中徑存在一定的誤差。

(3)特殊情況下，螺旋升角較大，螺紋芯軸的螺紋部分設計較短，僅有1～1.5牙(如圖5a所示)，此時無法放置三針(如圖5b所示)，造成螺旋千分尺夾持不穩，測量困難。

針對上述測量問題，下面介紹一種工程作圖投影法來加以解決。其方法及主要步驟如下:

(1)將工件大徑作為工藝基準加工至某一實際值。根據圖紙設計要求，計算出理論螺紋中徑上差(d2max)、下差(d2min)與實際大徑的差值，以實際外圓尺寸線為基準，確定螺紋中徑公差帶尺寸線位置，按一定比例畫出螺紋部分的放大透視圖(圖6)，圖中R和R'數值相等，為便于說明，對圓弧標注加以區分。

(2)在光學投影儀上安裝好兩端頂針座，調整兩頂針連線與工作臺移動方向一致，將被測螺紋芯軸裝在兩頂針之間并鎖緊。按下式計算出螺紋芯軸的螺旋升角β，將工作臺與該軸水平方向按螺旋升角調整好。

式中:P為螺紋導程;d2為螺紋中徑名義尺寸。

(3)選擇適當放大倍數，調整光圈、焦距等，使螺紋部分的法向截型放大并清晰地顯示在投影屏上。

(4)將事先畫好的放大透視圖與投影屏上實物放大圖比較，比較時將透視圖的大徑與芯軸的實際大徑投影相重合，目測螺紋兩R投影落在透視圖R與R'之間則說明螺紋中徑合格;如落在R'之上，則說明螺紋中徑還有余量;如落在R之下，則說明螺紋中徑已超下差，無法返修。

在上述投影法中，如在步驟(1)中將放大透視圖的畫法做一微調，將圖6中的d尺寸線和R圓弧部分整體平移，使得d2max與d2min重合，R圓弧部分與R'圓弧部分重合，此時形成了圖7所示的透視圖，d和d'兩條大徑線分開，同時在上述步驟(4)操作中，我們可將透視圖(圖7)的R與芯軸的實際R投影相重合，目測螺紋大徑投影落在透視圖d與d'之間則說明螺紋中徑合格;如落在d'之上，則說明螺紋中徑已超下差，無法返修;如落在d'之下，則說明螺紋中徑還有余量。如想定量測出螺紋中徑值，我們可將螺紋大徑投影線在透視圖中描出，用游標卡尺測出其與d的實際距離H，由下式計算出螺紋中徑實測值:

式中:x為投影放大倍數;當螺紋大徑投影線在d尺寸線下方，H取正值，反之取負值。

值得注意的是，作圖投影方法測量螺紋中徑的準確性，除了測量儀器的誤差外，螺紋法向截型R實際大小、透視圖準確度、圖形線寬和描繪質量是影響測量準確度的重要因素。為減小測量誤差，建議在畫放大透視圖前，可先采用投影法測出螺紋法向截型R實際大小，并以R的實際值畫出圖中R部分。在條件允許下，盡可能地采用電腦繪圖，并用專業的工程繪圖儀，采用精密輸出繪制，線越細越好，以能看清為準。此外，投影時盡可能地選擇大的放大倍數，也可減小測量誤差。

通過作圖投影法代替常規三針法測量螺紋中徑，有效地解決了我公司特殊凸圓型螺紋芯軸在實際加工中的測量難題，雖然其測量準確性受諸多因素的影響，但在一定的設計標準范圍內，該方法具有很好的工程意義。