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螺纹环规加工测量方法
各位专业的认识也知道，在螺纹环规生产过程中，在线检测是环规加工的难点，我们应该怎么样对螺纹环进行规加工测量?请看下面：
1 环规螺纹中径在线比较测量
利用双球比较法在卧式测长仪上进行中径测量的原理，设计制造了环规在线检测检具。
比较法在加工中进行在线检测，其误差可以从百分表上直接读出，从而解决了在加工中测量不准的问题。
图1为在线中径测量的比较测量专用检具结构，图2为测头结构。
图1 检具结构
图2 测头
检具利用专用量具和量块组合标准附件作为测量中径的依据，再对加工工件进行比较测量。
量块组合标准附件结构见图3。
图3 专用检具量块组合标准附件
根据被测螺纹的牙形和螺距，测头直径可表示为
(1)
其中
(2)
式中，a、b为V形测量块的常数;E为组合量块的尺寸;dk为测球直径;α0为V形槽的角度;D0为与组合V形块相当的螺纹有效径;P0为在V形块组合时的计算螺距;M0为两测球在V形块接触时的中心距。
(3)
测量具体螺纹时，代入螺距P、中径D2、牙形角，在垂直于螺纹轴线方向求得中心距为
(4)
在加工环规前，根据牙形角选择好测量头，调整量块组尺寸到要求的中径尺寸
式中，X为环规底径;M为环规中径;P为螺距;H为牙形理论高度;(a+b)为侧爪常数。
按环规中径调整好量块组尺寸后，将图1和图2量具测头放在组合块两个侧爪中，移动活动测球一端，找其最小读数，调整百分表读数位置，定为检具的零位，然后在加工中随时进行中径尺寸测量，并可从表上直接读出中径尺寸。
2 综合测量方式
(1)比较式快速测量仪
螺纹环规生产中，M16-M100环规的加工工艺过程为：备料—镗孔—车螺纹—去不满扣—热处理—研磨内螺纹—磨两平面。
环规车螺纹加工序的检测采用精车校对塞规(通、止规)综合检测。
该检测方法是按照泰勒原则用校对规通端控制环规螺纹的作用中径，具有全牙形和足够的旋合长度。
用止端控制其单一中径，其牙形是截短的。
虽然检测效率较高，但不能得到具体检测中径值，因而在加工中无法进行在线定量检测。
由于被加工环规螺纹的螺距和中径的变化会导致校对规数量繁多，既不经济也不便于管理。
因此，为省去大量的精车校对规和加工现场检测快捷，设计了比较式快速测量仪(见图4)。
图4 比较式快速测量仪结构
该测量仪器由一个固定的测量座和一对形似螺纹塞规的测头以及一个百分表组成。
测头的一半固定，另一半活动。
测量时，将测头按被测工件螺纹中径尺寸进行校对，表读数置零，移动活动测头，使其进入环规螺旋面进行啮合，通过找测量拐点后，由百分表直接读出其中径测量数据，操作快捷，读数直观。
(2)测量产生的问题
测量仪器为综合测量内螺纹作用中径和单一中径的快速比较检测仪器。
通过变换不同螺距的测头而实现同螺距、同牙形角而不同中径内螺纹的中径检测。
在常规螺纹测量中，若希望使用与被测螺纹相同螺距和牙形角的螺纹测头测量不同直径的内螺纹时，因其不能正确啮合，不能实现一种测头测量多种直径的螺纹，即使工件和测头的螺纹螺距和牙形角相同，但由于其中径不同，其螺纹所形成的螺旋升角亦不同。
而螺旋升角的大小与螺距和中径大小有关，即
(5)
式中，d2为螺纹测量头的中径;D2为被测螺纹中径;P为螺纹螺距;φ为螺纹螺旋角;φd2为测头的螺旋角;φD2为被测工件螺纹的螺旋角。
如d2φD2。
用同一螺距、同一牙形角的测头测量不同直径螺纹，当测头进入螺纹牙廓时，就会产生由于螺旋升角不同而引起的干涉问题，从而无法进行测量。
在测量时，测量头在被测螺纹内作横向运动找拐点时，测量头移动方向的变化量不仅与螺纹中径有关，还与牙形角和螺距有关(见图5)。
(3)解决测头干涉现象
为了解决测头干涉问题，实现用同一螺距的测头来测量所有牙形角相同、螺距相同而中径不同的螺纹工件，利用直径较小的测头所形成的螺旋升角总是大于被测螺纹螺旋升角的原理，在制造加工测头时，设计使用左右螺旋磨削加工方法。
使测头左右螺旋面形成交面(即测量刃)，而该交面形成的测量刃口刚好等于理论螺距和牙形角，相当于理想的外螺纹。
螺旋升角在测量两侧有不同的方向，所以消除了测量时因螺旋角的不同所产生的干涉，从而实现了用同一螺距的测头来测量所有牙形角相同、螺距相同而直径不同的螺纹工件。
而且测量左旋螺纹也不会发生因螺旋线旋向不同而产生的干涉。
图5 测量头移动方向的变化量与螺纹中径、牙形角和螺距的关系
(4)测量头拐点的相互关系
在测头测量工件时，测头和工件的接触不同于测量球的圆柱面点接触，而是螺纹牙廓的啮合。
在找拐点时，测头摆动产生X、Y方向的运动。
当测头在Y方向移动时，由于被测工件是螺纹，所以测头测量面是有φ角的螺旋面，因此，测头在Y方向移动时相对被测螺纹要在螺距方向移动ΔP，测头因此在X方向也要移动，其值为
式中，P为螺距;α为牙形角;θ为测量头在找拐点时测头与被测牙形接触点偏离螺纹轴线的测量平面形成的角度。
当测头在X方向移动时，由于测量沿测量轴线方向，测头产生移动，其值为
式中，R为被测工件测量点半径;θ为测量头在找拐点时测头与被测牙形接触点偏离螺纹轴线的测量平面形成的角度。
采用螺纹环规测量中径时，应使拐点位置通过环规中心截面，使测出的数据更为准确。
但因为找拐点时会引起中径、螺距、牙形角等参数变化，导致偏离环规中心截面位置，所以该仪器在测头上设计了一截圆柱部分，专门用来找拐点，找到正确的拐点后便可准确测量螺纹中径了。
在设计测头时，由于使用过程中螺纹环规通止端所测量的中径性质不同，通端检测作用中径，需全牙型，止端检测单一中径，需削短牙形。
为消除环规的大径干涉，测头牙形高度分为三部分，两端L/3处是短牙，中间全牙。
由于影响环规作用中径数值的主要是螺距，而短牙不会使之产生接触长度内螺距的累计误差发生变化，因此牙形角的影响则由中间全牙形保证。
小结
通过对常用螺纹环规加工测量方法的研究，建立了相应数学分析模型，有针对性地提出了解决问题的思路和方法，设计了验证性测量装置。
经现场试验，证明思路和分析方法正确，测量装置设计合理，为下一步建立螺纹环规加工在线检测体系提供了可借鉴的理论依据。
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