螺 纹 测 量 的 方 法

螺纹测量的方法
1．用螺纹环(塞)规及卡板测量
对于一般标准螺纹，都采用螺纹环规或塞规来测量如图(a)示。

在测量外螺纹时，如果螺纹“过端”环规正好旋进，而“止端”环规旋不进，则说明所加工的螺纹符合要求，反之就不合格。

测量内螺纹时，采用螺纹塞规，以相同的方法进行测量。

图(a)
图(b)
图(c)
在使用螺纹环规或塞规时，应注意不能用力过大或用扳手硬旋，在测量一些特殊螺纹时，须自制螺纹环(塞)规，但应保证其精度。

对于直径较大的螺纹工件，可采用螺纹牙形卡板来进行测量、检查，如图(b)示。

2．用螺纹千分尺测量外螺纹中径
图1为螺纹千分尺的外形图。

它的构造与外径千分尺基本相同，只是在测量砧和测量头
上装有特殊的测量头1和2，用它来直接测量外螺纹的中径。

螺纹千分尺的分度值为0.01
毫米。

测量前，用尺寸样板3来调整零位。

每对测量头只能测量一定螺距范围内的螺纹，使
用时根据被测螺纹的螺距大小，按螺纹千分尺附表来选择，测量时由螺纹千分尺直接读出螺纹中径的实际尺寸。

图 1
3．用齿厚游标卡尺测量
齿厚游标卡尺由互相垂直的高卡尺和齿厚卡尺组成，如图(d)示，用来测量梯形螺纹中径牙厚和蜗杆节径齿厚。

测量时，将齿高卡尺读数调整至齿顶高(梯形螺纹等于0.25﹡螺距t ，蜗杆等于模数)，随后使齿厚卡尺和蜗杆轴线大致相交成一螺纹升角β，并作少量摆动。

这时所测量的最小尺寸即为蜗杆轴线节径法向齿厚S n 。

蜗杆(或梯形螺纹)节径法向齿厚，可预先用下面的公式计算出来：
S n =21
t*cos β
基中：S n ：蜗杆(或梯形螺纹)节径法向齿厚、t ：蜗杆周节、β：螺纹升角
例1如何用齿厚游标卡尺对模数m n ＝6、头数K ＝2、外径d a ＝80mm 的蜗杆进行测量？ 解 在测量时应先算出：
蜗杆周节 t ＝m n *π＝6*3.142＝18.852mm 蜗杆导程 L ＝t*k ＝18.825*2 = 37.704mm 蜗杆节径 d = d a －2* m s ＝80－2*6＝68.00mm
螺旋角 β＝
π*arctan
d L =π*68704
.37arctan ＝1765.0arctan ＝10°1ˊ 蜗杆节径处法向齿厚 S n =21t*cos β＝21
*18.825*cos10°1ˊ＝9.28mm
齿厚游标卡尺应在与蜗杆轴线成10°1ˊ的交角位置上进行测量，如果测得的蜗杆节径处法向齿厚实际尺寸为9.28 mm 时(因齿厚公差的存在，有些偏差)，则说明蜗杆齿形正确。

4．三针测量法
用量针测量螺纹中径的方法称三针量法，测量时，在螺纹凹槽内放置具有同样直径D 的三根量针，如图(e)示，然后用适当的量具(如千分尺等)来测量尺寸M 的大小，以验证所加工的螺纹中径是否正确。

螺纹中径的计算公式：
d 2=M －D
)
2sin
11(α
+
+21t*ctg 2α
M ：千分尺测量的数值(mm)、D ：量针直径(mm)、α/2：牙形半角、t ：工件螺距或蜗杆周节(mm)
量针直径D 的计算公式：
D=2
12cos
αt
如果已知螺纹牙形角，也可用下面简化公式计算：
图(e)
例2对M24﹡1.5D 及螺纹中径d 2 ？
解 ∵ α = 60°代入D=0.577t 中 得D=0.577﹡1.5＝0.8655mm
∴ d 2=24.325－0.8655(1+1/0.5)+1.5﹡1.732/0.5=23.0275mm
与理论值(d 2=23.026)相差△=23.0275－23.026＝0.0015mm ，可见其差值非常的小。

实际上螺纹的中径尺寸，一般都可以从螺纹标准中查得或从零件图上直接注明，因此只要将上面计算螺纹中径的公式移项，变换一下，便可得出计算千分尺应测得的读数公式：
M=d 2+D
)
2sin
11(α
+
－21t*ctg 2α
例3用三针量法测量M24﹡1.5的螺纹，已知 D = 0.866mm ，d 2＝23.026mm ，求千分尺应测得
的读数值？
解 ∵ α = 60°代入上式
M = d 2+3D －0.866t = 23.026＋3﹡0.866－0.866﹡1.5 ＝24.325mm
5．双针测量法
双针测量法的用途比三针测量法还要广泛，如螺纹圈数很少的螺纹，以及螺距大的螺纹(螺距大于6.5)，都不便用三针量法测量，而用双针量法测量则简便可行，对于普通螺纹，牙形角α =60°，如图(f)示。

图(f)
d 2=M ˊ－3D －
)(8'
2D M t -+0.866t M ˊ：双针量法的测量尺寸(mm)
(d 2、D 、t 的含义同前，在图(f)上不再标注)
从上公式中可看出，在公式右端第一项与第三项中都含有M ˊ值，而M ˊ值需要在测量之前就计算出来，直接应用上述公式是不便计算理论M ˊ值，需对上式化简才能求出，以便在加工时准确控制M ˊ尺寸，保证螺纹中径d 2合格。

双针量法测量螺纹中径用M ˊ值的计算如下： 由上式变形为：
d 2=(M ˊ－D)－2D －)(8'
2D M t -+0.866t
设 M ˊ－D = x 上式变为：
d 2= x －2D －x t 82
+0.866t
将上式变形为：8 x d 2= 8 x 2－16 x D －t 2+0.866(8 x) t
整理后变为： x 2+(0.866 t －2 D －d 2) x －82
t =0
求解出x 来
x 1= 2
1
2
22221
)2866.0()2866.0(t d D t d D t +--+---
x 2= 21
2
22221
)2866.0()2866.0(t d D t d D t +------ 舍去x 2这个根，保留x 1得出：
x =2
1
2
22221
)2866.0()2866.0(t d D t d D t +--+---
将上式代入 M ˊ－D = x 进一步求解M ˊ：
M ˊ＝2
1
2
22221
)2866.0()2866.0(t d D t d D t +--+---＋D
这就是用双针法测量普通螺纹中径的理论值M ˊ的公式
例4用双针量法测量M12(6h)的螺纹，已知D = 1.008mm ，d 2=10.863，求用双针量法测量时测得的读数 ？
解 ∵ M12的粗牙螺纹 α = 60° 螺距 t =1.75mm
M ˊ＝2
1
2
22221
)2866.0()2866.0(t d D t d D t +--+---＋D
=
2
12
275.121
)863.10008.1*275.1*866.0()863.10008.1*275.1*866.0(+--+---+1.008
=12.4051mm
而螺纹中径本身存在着公差，所测量出来的值也有范围。

6 除外还可以用大型或小型工具显微镜测量螺纹塞规的中径、牙型半角和螺距，
下面以大型工具显微镜为例，阐述用影象法测量中径、牙型半角和螺距。

图1 图2
图1为大型工具显微镜的外形图，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，可使立柱饶支座左右摆动，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。

仪器的光学系统如图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象。

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中观察到放大的轮廓影象。

图3a为仪器的目镜外形图，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3b所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影象和分划板的米字刻线（图3c），从角度读数目镜中，可以观察到分划板上00—3600的度值刻线和固定游标分划板上0—60`的分值刻线（图3d）。

转动手轮，可使刻有米字刻线和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准时，则米字刻线中间虚线A—A正好垂直于仪器工作台的纵向移动方向。

图3
测量步骤
1. 擦净仪器及被测螺纹，将工件小心地安装在两顶尖之间，拧紧顶尖的固紧螺钉（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象清晰，则表示灯丝已位于光轴上并在聚光镜2的焦点上。

4. 根据被测螺纹尺寸，从仪器说明书中，查出适宜的光阑直径，然后调好光阑的大小。

5. 旋转手轮11（图1），按被测螺纹的螺旋升角ψ，调整立柱13的倾斜度。

6. 调整目镜14、15上的调节环（图2），使米字刻线和度值，分值刻线清晰。

松开螺钉15（图1），旋转手柄16，调整仪器的焦距，使被测轮廓影象清晰（若要求严格，可用专用的调焦棒在两顶尖中心线的水平面内调焦）。

然后，旋紧螺钉15。

测量螺纹主要参数 （1） 测量中径
螺纹中径d 2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，它是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的距离。

为了使轮廓影象清晰，需将立柱顺着螺旋线方向倾斜一个螺旋升角ψ，其值按下式计算：
2
d np
tg πψ=
式中 p ——螺纹螺距（mm ）；
d 2——螺纹中径理论值(mm)； n ——螺纹线数。

测量时，转动纵向千分尺10和横向千分尺6（图1），以移动工作台，使目镜中的A —A 虚线与螺纹投影牙形的一侧重合（图4），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ψ，转动横向千分尺，使A —A 虚线与对面牙形轮廓重合（图4），记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，须测左2d 和右2d ，取两者的平均值作为实际中径： 2
222右
左实际d d d +=
图 4 图 5
（2） 测量牙型半角
螺纹牙型半角
2
α
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，转动纵向和横向千分尺并调节手轮（图3），使目镜中的A —A 虚线与螺纹投影牙形的某一侧面重合（图5）。

此时，角度读数目镜中显示的读数，即为该牙侧的半角数值。

在角度读数目镜中，当角度读数为000
'时，则表示A —A 虚线垂直于工作台纵向轴线（图6a ）。

当A —A 虚线与被测螺纹牙形边对准时，如图6b 所示，得该半角的数值为：
2
α（右）＝652943303600
00'='- 同理，当A —A 虚线与被测螺纹牙形另一边对准时，如图6c 所示，则得另一半角的数值为：
8302
0'=（左）α
图6
为了消除被测螺纹的安装误差的影响需分别测出
2α（Ⅰ） 、2α(Ⅱ) 、2
α
(Ⅲ) 、 2
α
（Ⅳ），并按下述方式处理： 2
222）
（）（（左）ⅣⅠα
αα+= 2222）（）（（右）ⅢⅡα
αα+= 将它们与牙形半角公称值（2
α
）比较，则得牙形半角偏差为：
△2
22α
αα-
=（左）（左） △2
2
2
α
α
α
-
=（右）（右）
△2
222（右）（左）α
αα∆+∆= 为了使轮廓影象清晰，测量牙形半角时，同样要使立柱倾斜一个螺旋升角ψ。

（3） 测量螺距
螺距P 是指相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离。

测量时，转动纵向和横向千分尺，以移动工作台，利用目镜中的A —A 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，记下纵向千分尺第二次 图 7 读数。

两次读数之差，即为n 个螺距的实际长度（图7）。

为了消除被测螺纹安装误差的影响，同样要测量出右（实）左（实）
和np 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：
np np p -=∆实
8. 按图样给定的技术要求，判断被测螺纹塞规的适用性。

由于螺纹是标准件，使用极其广泛，检测其精度是否符合标准是常见的工作，上面所介绍的几种测量方法也是常用的，对其归纳、总结、推导和演绎，希望对检测工作有所帮助。

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