探討測量力對內、外螺紋量規測量結果的影響

廣州廣電計量檢測股份有限公司 馮志芳

在對螺紋進行測量的時候，其中，各種單項的參數的測量尤為重要。各種單項的參數，主要是針對那種精度比較高的螺紋，比如螺紋量規以及螺紋絞刀等的質量檢測，或者是用于確保螺紋制造的精度上，以研究與分析加工中潛在的誤差，并提出相應的改進措施。

螺紋的中徑是確保螺紋之間密切配合的最為重要的參數。在對螺紋的中徑進行測量的時候，為了讓量針和牙側能夠穩固地接觸，減小在震動情況下得影響，確保示值的可靠性與穩定性，通常下，量具的測頭應該加上必要的測量力。然而，在這種情況下，會導致牙型、三針或者測球受到一定的壓力，造成在接觸點附近的彈性變形，以及量具的彈性在變形之后改變了測量的結果。

通常，測量力會對測量的結果造成很大的影響。有時它們的測量誤差看起來會非常小，但其影響是不可估量的，所以對其誤差還是不能忽視的。

一、測量力對外螺紋的測量影響

在對螺紋的中徑參數進行測量的時候，一般有兩種測量方法：一是機械接觸測量法；二是光學測量法。而其中，又以機械接觸測量法運用得最為廣泛，因為它的測量結果更為穩定，更為可靠，更為精準。它是一種將數學分析與實際測量進行結合的高度精密的測量方法。而三針測量法的具體操作是把與測量時的剛性圓柱體相適應的量針，進行分別投放在被測零部件的兩側的三個牙槽里，然后使用與之相適應的測量儀器，測出量針中外母線之間的跨距，最后利用公式，來算出螺紋中徑的實際尺寸。

三針測量法是一種接觸式的測量方法，它為了讓量針和牙側之間能夠穩固、可靠地接觸，必須在測量的儀器的測頭部分施加一定量的測量力，但是這樣往往會造成牙型和三針在受到擠壓的時候產生變形，從而變小了測量的結果。在使用儀器進行測量的時候，除了測針以及零部件表面和測頭、測針造成的變形以外，還會有測量儀器的托架本身的一個變形。

在國外測量螺紋的標準中，也有很多關于三針測量法的標準，如下圖，是美國推薦使用的測量標準：

螺距：牙/英寸 測量力±10%≤20 2.5ld（11.12N）＞20-40 1ld(4.45N)＞40-80 8oz(2.22N)＞80-140 4oz(1.11N)＞140 2oz(0.55N)

1英寸=2.54cm，1安土(oz)=0.227N，1磅(ld)=4.449N

而在日本的標準中，同樣也有測力的規定：

螺距mm 螺距(牙/英寸) 測量力N 0.2-0.5 80-48 1.7-2.3 0.6-1 44-24 4.4-5.4 1.25-4 20-6 8.8-10.8＞4.5 ＜5 8.8-10.8

從上述兩個表之間我們可以看到，在隨著螺距的增大的同時，它所需要的測量力也在隨之增大。在對螺紋進行測量的時候，應該科學、合理地選擇測力標準，并對它給予適當的修正。要選擇標準中有推薦的測力，進而讓三針和牙槽的側面的兩個接觸點恰當地接觸，同時減少其中測量力所引起的誤差。

二、測量力對內螺紋的測量影響

相比外螺紋的測量，內螺紋中的中徑測量更為復雜，但它同樣也可以劃分為機械接觸測量法和光學測量法兩大類，其中，光學測量法相對而言應用的比較少。而機械接觸的測量法中，又以側規法和環規法以及應用得較為廣泛，同時還有利用T形式的雙球測桿來測量內螺紋。

然而，對上述幾種方法的測量力，目前在國內還沒有太多的規定與說明。在國外，則有美國的標準推薦的測量力：

螺距(牙/英寸) 測量力(±10%)32-20 0.250ld(1.11N)20-8 0.375ld(1.67N)≥8 0.500ld(2.22N)

上述推薦的測量力是側規法等方法中的測力。而在使用T形式的雙球測桿來測量內螺紋的時候，因為T形雙球的測量桿的受測力變形比較大，并且在測桿受大力的時候，兩測球很可能會脫落，所以應該相應地減小測力。在對內螺紋進行測量的時候，同樣地也應該正確選擇上述推薦標準的測力，并且給予適當的修正。

三、實驗數據

利用附帶有可調性的測力機構的德國造萬能激光的測長機，采用三針測量法來測量螺紋量規，研究并分析測力對測量的結果所產生的影響。我們的實驗方式是，在測長機上對相同的量規，相同的牙進行測量，僅僅只是改變測力的大小而進行的。測長機測量的精度表示為(0.18+L/2000)μm，其中L表示為測量的長度，單位是mm。測力裝置的測量重復性是小于0.02N。實驗的數據：

1.型號：M3-6H，螺距P=0.5mm，選擇三針d0=0.299mm

已修正中徑值(mm)1.0 2.6754 1.3 2.6767 1.5 2.6738 1.7 2.6755 2.0 2.6712 2.1 2.6733 3.0 2.6704 2.8 2.6732 4.0 2.6696 3.3 2.6729 5.0 2.6689 3.8 2.6727測量力(N)中徑實測值(mm)修正值(μm)

2.型號：M10-6H，螺距P=1.5mm，選擇三針d0=0.895mm

測量力(N)中徑實測值(mm)修正值(μm)已修正中徑值(mm)1.0 9.0304 0.9 9.0313 2.0 9.0298 1.4 9.0312 3.0 9.0293 1.9 9.0312 4.0 9.0288 2.3 9.0312 5.0 9.0285 2.6 9.0311 6.0 9.0281 3.0 9.0311

3.型號：M22-6H，螺距P=2.5mm，選擇三針d0=1.35mm

已修正中徑值（mm）1.0 20.293 0.7 20.2927 2.0 20.292 1.1 20.2926 3.0 20.292 1.5 20.2925 4.0 20.291 1.8 20.2924 5.0 20.291 2.1 20.2923 6.0 20.291 2.4 20.2924測量力（N）中徑實測值（mm）修正值（μm）

從上述事例中，我們可以很明顯地觀察到，對于不同的測量力而言，其測量的結果之間也會有很大的差距，其最大差距達到6μm。如果是采用千分尺等測力相對而言更大的測量儀器時，其測量結果的誤差就會更大。若不及時給予適當的修正的話，它將不能適用于公差的要求。

通過上述的數據同樣可以發現，在螺距或者是中徑比較小的情況下，其測力會對其測量的結果產生較大的影響，大測力往往會造成大的變形，因此，會采用比較小的測力來測量。螺距或者中徑較大的情況下，其量規自身的重量也會比較大，而這時，如果采用比較小的測力話，其測力是很難支撐起量規的重量，并且，在找拐點時，也會相應地增加難度，因此，還是要采用比較大的測力。

四、結語

綜上所述，個人認為，在測量螺紋的時候，如果是螺距比較小或者是螺旋的升角不是很大的螺紋，這時應該選用比較小的測力，并且可以不給予修正；如果是螺距比較大的螺紋，這時應該選用比較大的測力，并且給予適當的修正。

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