CN102889834A - 锥螺纹塞规中径测量方法 - Google Patents

Abstract

锥螺纹塞规中径测量方法，它涉及一种塞规中径测量方法。该方法解决现有测量塞规中径需使用专用仪器，投资较大且后期维护费用高的问题。所述方法包括以下步骤：步骤一、在锥螺纹上半部的相邻三个齿面上各采集一点；采在锥螺纹下半部的相邻三个齿面上各采集一点；步骤二、直线L₂经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₁、d₂，计算d₁、d₂值；步骤三、直线L₃经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₃和d₄，计算d₃和d₄值；步骤四、已知螺纹塞规基面的横坐标x₀，即可求出锥螺纹塞规的基面中径值d。本发明用于测量锥螺纹塞规中径。

Description

锥螺纹塞规中径测量方法

技术领域

本发明涉及一种塞规中径测量方法。 

背景技术

检定圆柱螺纹塞规通常使用三针法，利用量针和测长机对螺纹塞规的中径进行测量，以得到螺纹塞规的中径值进行评价。这种方法用于圆柱螺纹塞规简单可靠，但对于锥螺纹塞规并不适用。由于锥螺纹塞规具有锥度，如果利用三针测量需要引入工装，因为塞规轴向每个位置中径都不相同，只能测量小头方向的中径值，而得不到基准面的中径值，测量过程中会引入很多误差，得到的数据重复性不好，准确度不高。 

目前对锥螺纹塞规的检测还属于空白。市场上瑞士某公司供应一种IAC螺纹综合测量仪。采用锥螺纹塞规齿面接触扫描的方式来采集测量数据，虽然测量结果精度准确度很高，但该设备投资较大，后期对设备的检测，精度维护等费用较高。不符合我公司目前的生产实际需要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种锥螺纹塞规中径测量方法，以解决现有测量塞规中径需使用专用仪器，投资较大且后期维护费用高的问题。 

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述方法包括以下步骤：步骤一、在锥螺纹上半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第一点(x₁₁，y₁)、第二点(x₁₂，y₁)和第三点(x₁₃，y₁)，其中第一点、第二点和第三点在同一直线上； 

采在锥螺纹下半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第四点(x₂₁，y₂)、第五点(x₂₂，y₂)和第六点(x₂₃，y₂)，其中第四点、第五点和第六点在同一直线上，采集塞规的基面位置坐标； 

步骤二、在锥螺纹上半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第二点的直线L₂，直线L₂经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₁、d₂，计算d₁、d₂值： 

$d_1=\frac{(x_{12}-x_{11})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)},$

$d_2=\frac{(x_{13}-x_{12})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角 

根据d₁、d₂可计算出L₂与L₁之间的相对距离 

则确定L₁相对于L₂的偏移量  $h_0=\frac{h}{\cos \mathrm{\β}}=\frac{d_2-d_1}{2\tan \left(\frac{180-\mathrm{\α}}{2}\right)\cos \mathrm{\β}},$ L₂的表达式可表示为 则L₁的为y_a＝y+h₀； 

步骤三、在锥螺纹下半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第五点的直线L₃，直线L₃经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₃和d₄，计算d₃和d₄值： 

$d_3=\frac{(x_{22}-x_{21})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

$d_4=\frac{(x_{23}-x_{22})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角 

根据d₃和d₄可计算出L₃与L₁之间的相对距离 

L₃的表达式可表示为  $y=\frac{1}{32}x+y_2-\frac{1}{32}{x}_{22},$ 则L₁的为y_b＝y+h₁； 

步骤四、已知螺纹塞规基面的横坐标x₀，即可求出锥螺纹塞规的基面中径值d： 

$d=y_a-y_b$

$=\frac{1}{16}x+y_1-y_2-\frac{1}{32}(x_{12}+x_{22})+h_0-h_1.$

本发明具有以下有益效果：本发明利用现有的高精度通用设备，用简单的数据采集通过计算来得到所需要的结果。在所使用设备通用性、可操作性、准确度、可靠性等方面都有所保证。使用通用万能工具显微镜采集锥螺纹塞规齿面上的的六个点坐标和基准面的坐标值，通过复杂的几何关系计算就可以得到GB-T12716-91中要求的基准面中径值。测量方法非常简单，测量数据重复性好、准确度高。非常适合在计量行业推广使用。 

附图说明

图1是采集坐标时的示意图，图2是图1上半部分的放大图，图3是图1的下半部分的放大图。 

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述方法包括以下步骤：步骤一、在锥螺纹上半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第一点1(x₁₁，y₁)、第二点2(x₁₂，y₁)和第三点3(x₁₃，y₁)，其中第一点1、第二点2和第三点3在同一直线上； 

采在锥螺纹下半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第四点4(x₂₁，y₂)、第五点5(x₂₂，y₂)和第六点6(x₂₃，y₂)，其中第四点4、第五点5和第六点6在同一直线上，采集塞规的基面位置坐标； 

步骤二、在锥螺纹上半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第二点的直线L₂，直线L₂经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₁、d₂，计算d₁、d₂值： 

$d_1=\frac{(x_{12}-x_{11})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)},$

$d_2=\frac{(x_{13}-x_{12})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角 

根据d₁、d₂可 计算出L₂与L₁之间的相对距离 

则确定L₁相对于L₂的偏移量  $h_0=\frac{h}{\cos \mathrm{\β}}=\frac{d_2-d_1}{2\tan \left(\frac{180-\mathrm{\α}}{2}\right)\cos \mathrm{\β}},$ L₂的表达式可表示为 则L₁的为y_a＝y+h₀； 

步骤三、在锥螺纹下半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第五点的直线L₃，直线L₃经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₃和d₄，计算d₃和d₄值： 

$d_3=\frac{(x_{22}-x_{21})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

$d_4=\frac{(x_{23}-x_{22})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角 

根据d₃和d₄可计算出L₃与L₁之间的相对距离 

L₃的表达式可表示为  $y=\frac{1}{32}x+y_2-\frac{1}{32}{x}_{22},$ 则L₁的为y_b＝y+h₁； 

步骤四、已知螺纹塞规基面的横坐标x₀，即可求出锥螺纹塞规的基面中径值d： 

$d=y_a-y_b$

$=\frac{1}{16}x+y_1-y_2-\frac{1}{32}(x_{12}+x_{22})+h_0-h_1.$

通过以上方法以NPT1/4锥螺纹塞规为例，基准面中径标称值为 (锥螺纹GB-T12716-91)，其磨损偏差为-0.015mm。 

三次测量结果NPT1/4基准面中径值d分别为12.4852mm、12.4832mm、12.4838mm。均在公差范围内。 

本次试验选用的测量设备为贵阳新天万能工具显微镜JX13B型，测量范围：X向行程： 200mm，Y向行程：100mm。此测量设备在所有的机械加工行业非常普及。主显微镜配有多种目镜和物镜，视场大，成像清晰。采用光电数显技术，以精密光栅尺作为测量元件。光栅数显系统信号简单易读，编程简单。附件齐全，使用面广。配合以上面的计算方法为核心的测量软件可以测量Φ100以内任意牙型角的锥螺纹。包括NPT(美标牙型角60°)、R(英标牙型角55°)所有锥管螺纹塞规。用此测量方法同样可以计算Φ100(万能工具显微镜量程)内任意规格的圆柱螺纹塞规中径值。测量精度和用三针法得到的精度相同。 

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中使用万能工具显微镜进行采集第一点1、第二点2、第三点3、第四点4、第五点5和第六点6的坐标。其他步骤与具体实施方式一相同。 

Claims (2)

1.一种锥螺纹塞规中径测量万法，其特征在于所述万法包括以下步骤：步骤一、在锥螺纹上半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第一点(1)(x₁₁，y₁)、第二点(2)(x₁₂，y₁)和第三点(3)(x₁₃，y₁)，其中第一点(1)、第二点(2)和第三点(3)在同一直线上；

采在锥螺纹下半部的相邻三个齿面上各采集一点，分别定义为第四点(4)(x₂₁，y₂)、第五点(5)(x₂₂，y₂)和第六点(6)(x₂₃，y₂)，其中第四点(4)、第五点(5)和第六点(6)在同一直线上，采集塞规的基面位置坐标；

步骤二、在锥螺纹上半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第二点的直线L₂，直线L₂经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₁、d₂，计算d₁、d₂值：

$d_1=\frac{(x_{12}-x_{11})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)},$

$d_2=\frac{(x_{13}-x_{12})\·\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角

根据d₁、d₂可计算出L₂与L₁之间的相对距离

则确定L₁相对于L₂的偏移量 $h_0=\frac{h}{\cos \mathrm{\β}}=\frac{d_2-d_1}{2\tan \left(\frac{180-\mathrm{\α}}{2}\right)\cos \mathrm{\β}},$ L₂的表达式可表示为则L₁的为y_a＝y+h₀；

步骤三、在锥螺纹下半部，取锥螺纹塞规的中径线L₁和平行于锥螺纹中径线L₁且过第五点的直线L₃，直线L₃经过三个齿面的三个交点中相邻两个交点之间的距离定义为d₃和d₄，计算d₃和d₄值：

$d_3=\frac{(x_{22}-x_{21})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

$d_4=\frac{(x_{23}-x_{22})\sin (\frac{180-\mathrm{\α}}{2}-\mathrm{\β})}{\sin \left(\frac{180+\mathrm{\α}}{2}\right)}$

其中α为锥螺纹塞规的牙型角，β为锥螺纹塞规的锥度角

根据d₃和d₄可计算出L₃与L₁之间的相对距离

L₃的表达式可表示为 $y=\frac{1}{32}x+y_2-\frac{1}{32}{x}_{22},$ 则L₁的为y_b＝y+h₁；

步骤四、已知螺纹塞规基面的横坐标x₀，即可求出锥螺纹塞规的基面中径值d：

$d=y_a-y_b$

$=\frac{1}{16}x+y_1-y_2-\frac{1}{32}(x_{12}+x_{22})+h_0-h_1.$

2.根据权利要求1所述锥螺纹塞规中径测量方法，其特征在于步骤一中使用万能工具显微镜进行采集第一点(1)、第二点(2)、第三点(3)、第四点(4)、第五点(5)和第六点(6)的坐标。

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