工程光学第6章螺纹测量

1、 6-0 6-0 概述概述 6-2 6-2 圆柱内螺纹的测量圆柱内螺纹的测量 6-3 6-3 丝杠测量丝杠测量 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 6-0 6-0 概述概述一、螺纹的种类一、螺纹的种类 根据螺纹牙型，通常将其分为以下三类。根据螺纹牙型，通常将其分为以下三类。 1 1、三角形螺纹、三角形螺纹 2 2、梯形螺纹、梯形螺纹 3 3、锯齿形螺纹、锯齿形螺纹第六章第六章 螺纹测量螺纹测量三角形螺纹三角形螺纹6-0 6-0 概述概述第六章第六章 螺纹测量螺纹测量梯形螺纹梯形螺纹6-0 6-0 概述概述第六章第六章 螺

2、纹测量螺纹测量锯齿形螺纹锯齿形螺纹6-0 6-0 概述概述第六章第六章 螺纹测量螺纹测量二、螺纹的主要参数大径大径d 小径小径d1 中径中径d2 螺距螺距P 牙型角牙型角 牙侧角牙侧角 6-0 6-0 概述概述第六章第六章 螺纹测量螺纹测量6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量 螺纹测量的方法有两类：螺纹测量的方法有两类：综合检验和单项测量综合检验和单项测量。 综合检验综合检验用螺纹量规进行，内螺纹用用螺纹量规进行，内螺纹用塞规塞规，外螺，外螺纹用纹用环规环规。检验时通规能旋进通过，止规不能旋入。检验时通规能旋进通过，止规不能旋入或只能旋入少于特定的牙数，则被检螺纹合格。这或只能旋入

3、少于特定的牙数，则被检螺纹合格。这种检验方法主要用在车间生产中，种检验方法主要用在车间生产中， 检验效率高。检验效率高。 单项测量单项测量主要针对螺纹的加工误差分析，以提出主要针对螺纹的加工误差分析，以提出改进工艺的措施，或对高精度螺纹（螺纹量规、螺改进工艺的措施，或对高精度螺纹（螺纹量规、螺纹铰刀及精密螺旋副）的质量检查，主要测量参数纹铰刀及精密螺旋副）的质量检查，主要测量参数包括螺纹中径包括螺纹中径d2 (D2)、螺距、螺距P和牙型半角和牙型半角 /2。 第六章第六章 螺纹测量螺纹测量一、一、牙型量头法牙型量头法测量螺纹中径测量螺纹中径d d2 2 该方法采用专用的该方法采用专用的螺纹千分

4、尺螺纹千分尺进行测量，它附进行测量，它附有一套适应不同尺寸和牙型成对的有一套适应不同尺寸和牙型成对的V槽形和圆锥形槽形和圆锥形测头。测量时分别卡入与螺纹牙型角规格相同螺牙测头。测量时分别卡入与螺纹牙型角规格相同螺牙上，即可进行读数。上，即可进行读数。 此法测量则误此法测量则误差大。只适用于差大。只适用于测量精度较低的测量精度较低的螺纹。螺纹。6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 二、二、 量针法测量螺纹中径量针法测量螺纹中径 量针法是将精密加工的小圆柱放在牙槽内，测出量针法是将精密加工的小圆柱放在牙槽内，测出量针外母线间的尺寸，求出中径的方法。包括三针

5、法、量针外母线间的尺寸，求出中径的方法。包括三针法、双针法和单针法双针法和单针法 。 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 量针有各种不同规格大小，每三根为一套，直径相量针有各种不同规格大小，每三根为一套，直径相同。它的精度分成同。它的精度分成0级和级和1级两种，级两种，0级用于测量中径级用于测量中径公差为公差为 4微米的螺纹塞规，微米的螺纹塞规，1级用于测量中径公差级用于测量中径公差大于大于8微米的螺纹塞规或螺纹工件。微米的螺纹塞规或螺纹工件。6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量1 1三针法三针法 （1 1）

6、计算公式）计算公式：3002222222MddddDBDCBC3202()MddDCBC01cot,422 sin(2)dPBCDC 即而23011cot22sin2PdMd 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量23011c o t22s in2PdMd 0()2cos/ 2pd 佳佳23030.36/ 208 6dMdP 时时2304.86371.8266/15dMdP 时时（2 2）最佳量针直径）最佳量针直径0cos(/ 2)24dP 2303020sin21sin2dMdddMd 由由得得6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六

7、章 螺纹测量螺纹测量2022cos12042sinsin22dPd 令令 0()2cos/ 2pd 佳佳解解得得：077300.5dP 当当，时时23011co t22sin2PdMd ：根根 据据6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量（3 3）测量精度分析）测量精度分析系统误差：系统误差： 间接测量的函数误差间接测量的函数误差23011cotsin/ 222PdMd （根根：）据据 0220211cos(/ 2)11sincot0.291sin/ 2222sin (/ 2)2 sin (/ 2)2PdMdPd 020/22dPdMCdCPC 传递系数见

8、表6-16-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 螺纹升角螺纹升角 的影响的影响 螺纹升角将螺纹升角将使轴剖面内使轴剖面内量针并没有量针并没有与牙侧接触，与牙侧接触，导致测得值导致测得值增大。增大。修正修正值为：值为：20coscottan222d 修正值见表6-16-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 测量力的影响测量力的影响 量针法是接触式测量。为使量针与牙侧可靠接量针法是接触式测量。为使量针与牙侧可靠接触，量具的测头需有一定的测量力，这就会使牙型触，量具的测头需有一定的测量力，这就会使牙型受压变形，而使测量结果

9、变小。由此引起的测量误受压变形，而使测量结果变小。由此引起的测量误差的差的修正量修正量p可按下面的经验公式计算：可按下面的经验公式计算：23pKp 式中：式中：p测量力测量力(N) 三针测量时所用的各种仪器的三针测量时所用的各种仪器的 测量力可参考表测量力可参考表62， K测量力为测量力为1N 时的压陷系数时的压陷系数见见表表636-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量020/22dPdMCdCPC 20coscottan222d 23pKp 三项系统误差的修正值：三项系统误差的修正值：222()/1000dddp 实实际际计计算算修正后的测量结果：修正后

10、的测量结果：注意：修正值与系统误差的区别。注意：修正值与系统误差的区别。极限误差：极限误差：2002222222/2/2dMddPPCCC 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量2 2双针法双针法 （1 1）计算公式：）计算公式：300MMd22020242032020()2()8()128()PMMdPPMdMdMd 取前两项代入取前两项代入232208()PMMMd 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量02022211cot22s()i8n2PdPMMdd （2 2）应用范围：）应用范围： 主要用于螺纹牙数较

11、少，如螺纹量规的止规，通主要用于螺纹牙数较少，如螺纹量规的止规，通常只有常只有2-3扣扣23011cot22sin2PdMd 3M 将上式中将上式中 替换三针测替换三针测量公式：量公式：232208()PMMMd 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量3 3 单针法单针法3122MdM 23011cot22sin2PdMd 312MMd 代换：12011cot22sin22PdMdd 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量三、在工具显微镜上测量螺纹参数三、在工具显微镜上测量螺纹参数 用上述专用量具和工具只能测量中径

12、一项参数，而用上述专用量具和工具只能测量中径一项参数，而用工具显微镜可以测量螺纹的各项参数。用工具显微镜可以测量螺纹的各项参数。 工具显微镜分为小型、大型和万能三种，用于测量工具显微镜分为小型、大型和万能三种，用于测量外螺纹、轮廓样板以及其他机械零件等。工具显微镜的外螺纹、轮廓样板以及其他机械零件等。工具显微镜的精度、量程大小各不相同，但它们的测量原理相同。精度、量程大小各不相同，但它们的测量原理相同。仪器名称仪器名称测量范围测量范围(mm)分度值分度值纵向纵向横向横向长度长度(mm)角度角度(分分)小型工具显微镜小型工具显微镜0250250.011大型工具显微镜大型工具显微镜01500500

13、.011万能工具显微镜万能工具显微镜020001000.0011大型工具显微镜大型工具显微镜万能工具显微镜万能工具显微镜1 ,26-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量1 1、影像法、影像法 在工具显微镜上在工具显微镜上用影像法测量外螺纹用影像法测量外螺纹是将被测螺纹牙型轮是将被测螺纹牙型轮廓放大投影成像于目廓放大投影成像于目镜分划板上，用目镜镜分划板上，用目镜中的虚线来瞄准轮廓，中的虚线来瞄准轮廓，并通过该量仪纵向、并通过该量仪纵向、横向和角度读数装置横向和角度读数装置来实现螺纹中径、螺来实现螺纹中径、螺距和牙型半角的测量。距和牙型半角的测量。 万能工具

14、显微镜万能工具显微镜1 ,26-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量（1） 测量前的准备工作测量前的准备工作： 1）接通电源）接通电源（大工显要通过变压器）（大工显要通过变压器） 2）调）调 整光阑：整光阑：根据被测件直径尺寸大小，参照根据被测件直径尺寸大小，参照量仪说明书调量仪说明书调 整光阑大小。整光阑大小。 螺纹中径（螺纹中径（mm）101012121414161618182020252530304040光阑直径（光阑直径（mm） 11.911.9111110.410.410109.59.59.39.38.68.68.18.17.47.4 3）调整焦

15、距）调整焦距：先转动目镜调：先转动目镜调节环，使视场中的米字线清晰。节环，使视场中的米字线清晰。然后用调焦棒调整物镜焦距，然后用调焦棒调整物镜焦距，调好后取下调焦棒，装上工件。调好后取下调焦棒，装上工件。 万能工具显微镜万能工具显微镜1 ,26-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 4）调整立柱倾角）调整立柱倾角:用影像法测量螺纹时，由于螺用影像法测量螺纹时，由于螺旋角影响，当光线垂直于螺纹轴线射入物镜时，牙旋角影响，当光线垂直于螺纹轴线射入物镜时，牙型轮廓影像就会有一侧模糊。为了获得清晰的牙形型轮廓影像就会有一侧模糊。为了获得清晰的牙形轮廓，必须摆动立柱

16、使光线顺着螺旋线射入物镜。轮廓，必须摆动立柱使光线顺着螺旋线射入物镜。这样立柱就需要向右或向左倾斜一个螺纹升角这样立柱就需要向右或向左倾斜一个螺纹升角 ， arctan (P/ d2) 万能工具显微镜万能工具显微镜1 ,2 垂直于螺纹垂直于螺纹轴线看到的轴线看到的螺牙两侧并螺牙两侧并不在同一轴不在同一轴剖面内剖面内6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量万能工具显微镜万能工具显微镜1 ,2 5）两种瞄准方法：）两种瞄准方法： 压线法压线法：米字线：米字线的中虚线的中虚线AA与牙形与牙形轮廓的一侧边重合，轮廓的一侧边重合，用于测量长度。用于测量长度。 对线法

17、：对线法：米字线的米字线的中虚线中虚线AA与牙形轮与牙形轮廓的一侧边间有一条廓的一侧边间有一条宽度均匀的细缝，用宽度均匀的细缝，用于测量角度。于测量角度。6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量 （2）测量中径测量中径 中径是螺纹直径方向上相中径是螺纹直径方向上相对牙廓侧面之间的距离，采用对牙廓侧面之间的距离，采用压线法测量。横向两次瞄准的压线法测量。横向两次瞄准的读数只差即为螺纹的实际中径。读数只差即为螺纹的实际中径。 为了消除螺纹轴线与仪器为了消除螺纹轴线与仪器测量轴线不重合引起的测量误测量轴线不重合引起的测量误差，应在牙廓左、右侧面分别差，应在牙廓左

18、、右侧面分别测出中径测出中径d2左左和和d2右右，取两者的，取两者的平均值作为中径的实际尺寸平均值作为中径的实际尺寸d2 22212ddd右右左左6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹测量（3）测量螺距测量螺距 螺距是相邻同侧牙廓在中径线上的轴向距离，螺距是相邻同侧牙廓在中径线上的轴向距离，采用压线法测量采用压线法测量。纵向两次瞄准的读数只差即为螺。纵向两次瞄准的读数只差即为螺纹的实际螺距。纹的实际螺距。 为了消除螺纹轴线与仪器测量轴线不重合引起的测为了消除螺纹轴线与仪器测量轴线不重合引起的测量误差，应在牙廓左、右侧面分别测量量误差，应在牙廓左、右侧面分别测量 P实际实际（P左左P右右）/2 n个螺距之个螺距之间的实际距离与间的实际距离与基本距离基本距离nP只只差的绝对值为螺差的绝对值为螺距累积误差。距累积误差。 6-1 6-1 圆柱外螺纹的测量圆柱外螺纹的测量第六章第六章 螺纹测量螺纹