1、實驗八 螺紋測量實驗81 影象法測量螺紋主要參數一、實驗目的1. 了解工具顯微鏡的測量原理及結構特點。2. 熟悉用大型（或小型）工具顯微鏡測量外螺紋主要參數的方法。二、實驗內容用大型或小型工具顯微鏡測量螺紋塞規的中徑、牙型半角和螺距。 三、 測量原理及計量器具說明工具顯微鏡用于測量螺紋量規、螺紋刀具、齒輪滾刀以及樣板等。它分為小型、大型、萬能和重型等四種形式。它們的測量精度和測量范圍雖各不相同，但基本原理是相似的。下面以大型工具顯微鏡為例，闡述用影象法測量中徑、牙型半角和螺距。圖1 圖2圖1為大型工具顯微鏡的外形圖，它主要由目鏡1、工作臺5、底座7、支座12、立柱13、懸臂14和千分尺6、10

2、等部分組成。轉動手輪11，可使立柱饒支座左右擺動，轉動千分尺6和10，可使工作臺縱、橫向移動，轉動手輪8，可使工作臺繞軸心線旋轉。儀器的光學系統如圖2所示。由主光源1發出的光經聚光鏡2、濾色片3、透鏡4、光闌5、反射鏡6、透鏡7和玻璃工作臺8，將被測工件9的輪廓經物鏡10、反射棱鏡11投射到目鏡的焦平面13上，從而在目鏡15中觀察到放大的輪廓影象。另外，也可用反射光源，照亮被測工件，以工件表面上的反射光線，經物鏡10、反射棱鏡11投射到目鏡的焦平面13上，同樣在目鏡15中觀察到放大的輪廓影象。圖3a為儀器的目鏡外形圖，它由玻璃分劃板、中央目鏡、角度讀數目鏡、反射鏡和手輪等組成。目鏡的結構原理如

3、圖3b所示，從中央目鏡可觀察到被測工件的輪廓影象和分劃板的米字刻線（圖3c），從角度讀數目鏡中，可以觀察到分劃板上003600的度值刻線和固定游標分劃板上060的分值刻線（圖3d）。轉動手輪，可使刻有米字刻線和度值刻線的分劃板轉動，它轉過的角度，可從角度讀數目鏡中讀出。當該目鏡中固定游標的零刻線與度值刻線的零位對準時，則米字刻線中間虛線AA正好垂直于儀器工作臺的縱向移動方向。圖3四、測量步驟1. 擦凈儀器及被測螺紋，將工件小心地安裝在兩頂尖之間，擰緊頂尖的固緊螺釘（要當心工件掉下砸壞玻璃工作臺）。同時，檢查工作臺圓周刻度是否對準零位。2. 接通電源。3. 用調焦筒（儀器專用附件）調節主光源1（

4、圖2），旋轉主光源外罩上的三個調節螺釘，直至燈絲位于光軸中央成象清晰，則表示燈絲已位于光軸上并在聚光鏡2的焦點上。4. 根據被測螺紋尺寸，從儀器說明書中，查出適宜的光闌直徑，然后調好光闌的大小。5. 旋轉手輪11（圖1），按被測螺紋的螺旋升角，調整立柱13的傾斜度。 6. 調整目鏡14、15上的調節環（圖2），使米字刻線和度值，分值刻線清晰。松開螺釘15（圖1），旋轉手柄16，調整儀器的焦距，使被測輪廓影象清晰（若要求嚴格，可用專用的調焦棒在兩頂尖中心線的水平面內調焦）。然后，旋緊螺釘15。7. 測量螺紋主要參數（1） 測量中徑螺紋中徑d2是指螺紋截成牙凸和牙凹寬度相等并和螺紋軸線同心的假想圓

5、柱面直徑。對于單線螺紋，它是中徑也等于在軸截面內，沿著與軸線垂直的方向量得的兩個相對牙形側面間的距離。為了使輪廓影象清晰，需將立柱順著螺旋線方向傾斜一個螺旋升角，其值按下式計算： 式中 p螺紋螺距（mm）；d2螺紋中徑理論值(mm)；n螺紋線數。測量時，轉動縱向千分尺10和橫向千分尺6（圖1），以移動工作臺，使目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的一側重合（圖4），記下橫向千分尺的第一次讀數。然后，將顯微鏡立柱反向傾斜螺旋升角，轉動橫向千分尺，使AA虛線與對面牙形輪廓重合（圖4），記下橫向千分尺第二次讀數。兩次讀數之差，即為螺紋的實際中徑。為了消除被測螺紋安裝誤差的影響，須測和，取兩者的平均值作為實

6、際中徑： 圖 4 圖 5（2） 測量牙型半角螺紋牙型半角是指在螺紋牙形上，牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角。測量時，轉動縱向和橫向千分尺并調節手輪（圖3），使目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的某一側面重合（圖5）。此時，角度讀數目鏡中顯示的讀數，即為該牙側的半角數值。在角度讀數目鏡中，當角度讀數為時，則表示AA虛線垂直于工作臺縱向軸線（圖6a）。當AA虛線與被測螺紋牙形邊對準時，如圖6b所示，得該半角的數值為：（右）同理，當AA虛線與被測螺紋牙形另一邊對準時，如圖6c所示，則得另一半角的數值為：圖6為了消除被測螺紋的安裝誤差的影響需分別測出（） 、() 、() 、（），并按下述方式處理：將它們與牙形

7、半角公稱值（）比較，則得牙形半角偏差為：為了使輪廓影象清晰，測量牙形半角時，同樣要使立柱傾斜一個螺旋升角。（3） 測量螺距螺距P是指相鄰兩牙在中線上對應兩點的軸向距離。測量時，轉動縱向和橫向千分尺，以移動工作臺，利用目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的一側重合，記下縱向千分尺第一次讀數。然后，移動縱向工作臺，使牙形縱向移動幾個螺距的長度，以同側牙形與目鏡 中的AA虛線重合，記下縱向千分尺第二次 圖 7讀數。兩次讀數之差，即為n個螺距的實際長度（圖7）。 為了消除被測螺紋安裝誤差的影響，同樣要測量出。然后，取它們的平均值作為螺紋n個螺距的實際尺寸：n個螺距的累積偏差為： 8. 按圖樣給定的技術要求，

8、判斷被測螺紋塞規的適用性。思 考 題 1. 用影象法測量螺紋時，立柱為什么要傾斜一個螺旋角？ 2. 用工具顯微鏡測量外螺紋的主要參數時，為什么測量結果要取平均值？實驗82 外螺紋中徑的測量一、實驗目的 熟悉測量外螺紋中徑的原理和方法。二、 實驗內容1. 用螺紋千分尺測量外螺紋中徑。2. 用三針測量外螺紋中徑。三、測量原理及計量器具說明1. 用螺紋千分尺測量外螺紋中徑 圖1為螺紋千分尺的外形圖。它的構造與外徑千分尺基本相同，只是在測量砧和測量頭上裝有特殊的測量頭1和2，用它來直接測量外螺紋的中徑。螺紋千分尺的分度值為0.01毫米。測量前，用尺寸樣板3來調整零位。每對測量頭只能測量一定螺距范圍內的

9、螺紋，使用時根據被測螺紋的螺距大小，按螺紋千分尺附表來選擇，測量時由螺紋千分尺直接讀出螺紋中徑的實際尺寸。 圖 1 2. 用三針測量外螺紋中徑 圖2為用三針測量外螺紋中徑的原理圖，這是一種間接測量螺紋中徑的方法。測量時，將三根精度很高、直徑相同的量針放在被測螺紋的牙凹中，用測量外尺寸的計量器具如千分尺、機械比較儀、光較儀、測長儀等測量出尺寸。再根據被測螺紋的螺距、牙形半角和量針直徑，計算出螺紋中徑。由圖2可知： 而 = 將和值代入上式，得：對于公制螺紋，則圖2 為了減少螺紋牙形半角偏差對測量結果的影響，應選擇合適的量針直徑，該量針與螺紋牙形的切點恰好位于螺紋中徑處。此時所選擇的量針直徑為最佳量

10、針直徑。由圖3可知： 對于公制螺紋，則 在實際工作中，如果成套的三針中沒有所需的最佳量針直徑時，可選擇與最佳量針直徑相近的三針來測量。 量針的精度分成0級和1級兩種：0級用于測量中徑公差為48m的螺紋塞規；1級用于測量中徑公差大于8m的螺紋塞規或螺紋工件。 測量M值所用的計量器具的種類很多，通常根據工件的精度要求來選擇。本實驗采用杠千分尺來測量（見圖4）。杠桿千分尺的測量范圍有025，2550，5075，75100mm 圖 3 圖 4四種，分度值為0.002mm。它有一個活動量砧1，其移動量由指示表7讀出。測量前將尺體5裝在尺座上，然后校對千分尺的零位，使刻度套筒管3、微分筒4和指示表7的示值

11、都分別對準零位。測量時，當被測螺紋放入或退出兩個量砧之間時，必須按下右側的按鈕8使量砧離開，以減少量砧的磨損。在指示表7上裝有兩個指標6，用來確定被測螺紋中徑上、下偏差的位置，以提高測量效率。 四、測量步驟 1. 用螺紋千分尺測量外螺紋中徑 （1） 根據被測螺紋的螺距，選取一對測量頭。 （2） 擦凈儀器和被測螺紋，校正螺紋千分尺零位。 （3） 將被測螺紋放入兩測量頭之間，找正中徑部位。 （4） 分別在同一截面相互垂直的兩個方向上測量螺紋中徑。取它們的平均值作為螺紋的實際中徑，然后判斷被測螺紋中徑的適用性。 2. 用三針測量外螺紋中徑 （1） 根據被測螺紋的螺距，計算并選擇最佳量針直徑dm。 （2） 在尺座上安裝好杠桿千分尺和三針。 （3） 擦凈儀器和被測螺紋，校正儀器零位。 （4） 將三針放入螺紋牙凹中，旋轉杠桿千分尺的微分筒4，使兩端測量頭1、2與三針接觸，然后讀出尺寸M的數值。 （5） 在同一截面相互垂直的兩個方向上測出尺