1、实验八 螺纹测量 一实验目的 1了解螺纹参数的常用测量方法，熟悉工具显微镜的测量原理及结构特点。 2学会用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。 二实验内容介绍 螺纹的测量方法分为综合测量和单项测量。综合测量采用螺纹量规检验螺纹的合格性。对于比 较精密的螺纹，为了进行工艺分析和使它能满足工艺要求，一般采用单项测量，即分别测量中径、 螺距及牙型半角等。本实验主要介绍如何用影像法测量螺纹中径、牙形半角和螺距等主要参数。 三测量仪器及测量原理 测量仪器是工具显微镜，可用来测量螺纹塞规、螺纹刀具、齿轮滚刀及轮廓样板等，它分为小 型、大型、万能和重型等四种型式，它们的测量精度和测量范围虽各不
2、相同，但基本原理是相似的。 下面以大型工具显微镜为例，介绍测量螺纹参数的方法。 大型工具显微镜的外形如图 8-1 所示，它主要由目镜 1、工作台 5、底座 7、支座 12、立柱 13、 悬臂 14 和千分尺 6、10 等部分组成。转动手轮 11，可使立柱绕支座左右摆动，转动千分尺 6 和 10， 可使工作台纵、横向移动，转动手轮 8，可使工作台绕轴心线旋转。 图8-1 大型工具显微镜外形图 图8-2 工具显微镜的光学系统图 仪器的光学系统如图 8-2 所示，由主光源 1 发出的光经聚光镜 2、滤色片 3、透镜 4、光阑 5、 反射镜 6、透镜 7 和玻璃工作台 8，将被测工件 9的轮廓经物镜
3、10、反射棱镜 11 投射到目镜的焦平 面 13 上，从而在目镜 15 中观察到放大的轮廓影像。另外，也可用反射光源，照亮被测工件，以工 件表面上的反射光线，经物镜 10、反射棱镜 11 投射到目镜的焦平面 13 上，同样在目镜 15 中可观 察到放大的轮廓影像。 仪器的目镜外形如图 8-3a 所示。它由玻璃分划板、中央目镜、角度读数目镜、反射镜和手轮等 组成。目镜的结构原理如图 8-3b 所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影像和分划板的米字刻 线（如图 8-3c 所示） 。从角度读数目镜中，可以观察到分划板上 0360的度值刻线和固定游标 分划板上 060的分值刻线（如图 8-3d） 。
4、转动手轮、可使刻有米字刻线的度值刻线的分划板转 动，它转过的角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中固定游标的零刻线与度值刻线的零位对 1图 8-3 工具显微镜的目镜 准时，则米字刻线中间虚线 AA正好垂直于工作台的纵向移动方向。 四测量步骤 1檫净仪器及被测螺纹，将工件小心的安装在两顶尖的固紧螺钉（要当心工件掉下砸坏玻璃工 作台） 。同时，检查工作台圆周刻度是否对准零位。 2接通电源。 3用调焦筒（仪器专用附件）调节主光源 1 （图 8-2） ，旋转主光源外罩上的三个调节螺钉， 直至灯丝位于光轴中央成像清晰，则表示灯丝已 位于光轴上并在聚光镜 2 的焦点上。 根据被测螺纹尺寸，从仪器说明书中
5、查出适宜的 光阑直径，然后，调好光阑的大小。 4. 旋转手轮 11（图 8-1） ，按被测螺纹的螺旋 升角 ，调整立柱 13 的倾斜度。 5调整目镜 14、15 上的调节环（图 8-2） ，使米字刻 线和度值、分值刻线清晰。松开螺钉 15（图 8-1） ，旋转手柄 16，调整仪器的焦距，使被测轮廓影像 清晰（若要求严格，可用专用的调焦棒在两顶尖中心线的水平内调焦） 。然后，旋紧螺钉 15。 6测量螺纹主要参数 （1）测量中径 螺纹中径 2 d 是指螺纹截成牙凸和牙凹宽度相等并和螺纹轴线同心的假想 圆柱面直径。对于单线螺 纹，它的中径也等于在轴截面内，沿着与轴线垂直的方向量得的两个相对牙形侧面间
6、的距离。 为了使轮廓影像清晰，需将立柱顺着螺旋线方向倾斜一个螺旋倾角 ，其值按下式计算 2 tan d nP = 式中 P螺纹距离（mm） 2 d 螺纹中径公称值 n螺纹线数 测量时，转动纵向千分尺 10 和横向千分尺 6（图 8-1） ，并移动工作台，使目镜中的 AA虚线 与螺纹投影牙形的一侧重合（如图 8-4 所示） ，记下横向千分尺的第一次读数。然后，将显微镜立柱 反向倾斜螺旋升角 ，转动横向千分尺，使 AA虚线与对面牙形轮廓重合（如图 8-4 所示） ，计下 横向千分尺第二次读数。两次读数之差，即为螺纹的实际中径。为了消除被测螺纹安装误差的影响， 须测出 左 2 d 和 右 2 d ，
7、取两者的平均值作为实际中径 2 2 2 2 右 左 实际 d d d + = （2）测量牙形半角 螺纹牙形半角 2 是指在螺纹牙形上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。测量时，转动纵向和 2图8-6 测量牙形半角读数 横向千分尺并调节手轮（见图 8-3） ，使目镜中的 AA 虚线与螺纹投影牙形的某一侧面重合（如图 8-5 所示） 。此时，角度读数目镜中显示的读数，即为该牙侧的半角数值。 图8-4 测量中径 图8-5 测量牙形半角 在角度读数目镜中当角度读数为 0 0 时，则表示 AA虚线垂直于工作台纵向轴线（图 8-6a 所 示） 。当 A-A 线与被测螺纹牙形边对准时，如图 8-6b 所示，得该
8、半角的数值为 56 29 4 330 360 2 = = （右） a同理，当 AA虚线与被测螺纹牙形另一边对准时，如图 38 c 所示，则得另仪半角的数值为 8 30 2 = （左） a为了消除被测螺纹的安装误差的影响，需分别测出 2 a （I） 、 2 a （II） 、 2 a （III） 、 2 a （IV） 。并 按下述方式处理 2 ) ( 2 ) ( 2 2 IV a II a a + = （左） 2 ) ( 2 ) ( 2 ( 2 III a I a a + = 右） 将它们与牙形半角 公称值（ 2 a ）比较，则得牙形半角偏差为 2 ( 2 ( 2 a a a = 左） 左） 2
9、( 2 ( 2 a a a = 右） 右） 2 ( 2 ( 2 2 右） 左） a a a + = 为了使轮廓影像清晰，测量牙形半角时，同样要使立柱倾斜一个螺旋升角 。 （3）测量螺距 螺距 p 是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离测量时，转动纵向和横向千分尺，且移 3 图8-7 测量螺距 P 动工作。 台，利用目镜中的 AA 虚线与螺纹投影牙形 的一侧重合，记下纵向千分尺第一次读数。然 后，移动纵向工作台，使牙形纵向移动几个螺 距的长度，以同侧牙形与目镜中的 A-A 虚线重 合，计下纵向千分尺第二次读数。两次读数之 差， 即为 n 个螺距的实际长度 （如图 8-7 所示） 。 为了消除被测螺纹安装误差的影响，同样要测出 左（实） nP 和 右（实） nP 。然后，取它们的平均值作为螺纹 n 个螺距的实际尺寸 2 右（实） 左（实） 实 nP nP nP + = n个螺距的累积偏差为 实 nP P = -nP 8按图样给定的技术要求，判断被测螺纹塞规的适用性。 五思考题 1用影像法测量螺纹时，立柱为什么要倾斜一个螺旋升角 ？ 2用工具显微镜测量外螺纹的主要参数时，为什么测量结果要取平均值？ 3测量平面样板时，如何安置被测样板？立柱是否需要倾斜？
