螺紋塞規(guī)

楔形螺紋新增加了重要螺紋參數(shù)（30°楔形斜面小徑），這一螺紋參數(shù)的檢測是此類螺紋的關(guān)鍵，影響著螺紋聯(lián)接的防松鎖緊性能。由于楔形螺紋的特殊性，檢測該螺紋用的螺紋塞規(guī)設(shè)計顯得尤為重要。

1 楔形螺紋塞規(guī)與普通螺紋塞規(guī)的區(qū)別

(1) 塞規(guī)檢查功能不同

在檢驗普通內(nèi)螺紋時，為了控制螺紋的最大、最小實體狀態(tài)的極限尺寸，采用通端塞規(guī)檢查內(nèi)螺紋的最大實體時的作用中徑和大徑，止端塞規(guī)檢查內(nèi)螺紋上限尺寸的單一中徑。而30°楔形防松螺紋塞規(guī)設(shè)計為兩件：通端塞規(guī)——用于檢查內(nèi)螺紋的最大實體尺寸，即最小斜面小徑尺寸和最小牙槽寬度；止端塞規(guī)——用于檢查楔形斜面的最大直徑尺寸。

在普通螺紋件聯(lián)接時，內(nèi)、外螺紋的中徑作為重要尺寸，用于判定螺紋聯(lián)接的精度、間隙及聯(lián)接強度等，而30°楔形防松螺紋的內(nèi)、外螺紋的中徑差值大于普通螺紋內(nèi)、外螺紋的中徑差值，且在內(nèi)螺紋牙底部形成30°楔形斜面，該斜面傾斜至內(nèi)螺紋中徑以下，即斜面小徑小于內(nèi)螺紋中徑值，造成該牙側(cè)的螺紋中徑實體已不存在，致使螺紋聯(lián)接時的內(nèi)螺紋承載不在產(chǎn)生斜面小徑一側(cè)，而在完整60°牙型面?zhèn)?，即完整中徑型面牙?cè)（見圖1）。

圖1

由于螺紋的這一特點，楔形螺紋塞規(guī)的設(shè)計就不完全是為了控制內(nèi)螺紋中徑極限尺寸的，根據(jù)楔形螺紋的特殊性，對新增螺紋參數(shù)——30°楔形斜面小徑的尺寸必須進行嚴格控制，才能有效發(fā)揮螺紋的防松鎖緊性能。因此，止端塞規(guī)專門用于檢測楔形斜面小徑的最大直徑尺寸，但是為了量規(guī)設(shè)計的完整性及制造方便，止端螺紋塞規(guī)還是對中徑進行相應(yīng)的規(guī)定，這一中徑并不是為了控制內(nèi)螺紋的最大中徑而設(shè)計，所以止端塞規(guī)的中徑并不具有控制內(nèi)螺紋中徑最大的作用。同時，為了更好地檢測螺紋參數(shù)，對楔形螺紋塞規(guī)各項參數(shù)規(guī)定了較嚴格的加工公差。

(2) 塞規(guī)大徑設(shè)計不同

楔形螺紋塞規(guī)在大徑設(shè)計上也與普通螺紋塞規(guī)不同，普通螺紋用通端塞規(guī)設(shè)計為完整牙型，止端塞規(guī)設(shè)計為截短牙型，兩件塞規(guī)的大徑要求是不同的，通端的大徑大于止端的大徑。而楔形螺紋塞規(guī)按照標(biāo)準(zhǔn)JB/T10971的規(guī)定，通端塞規(guī)與止端塞規(guī)采用相同的大徑要求，這點與普通螺紋量規(guī)的設(shè)計有所不同。

可能出現(xiàn)的情況包括：通端塞規(guī)加工成下差值，止端塞規(guī)加工成上差值，而工件實際大徑介于通端、止端塞規(guī)大徑之間，從而出現(xiàn)由于大徑不合格的原因造成誤判，未將斜面小徑最大直徑檢查出來。從標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求可以看出，塞規(guī)的設(shè)計大徑小于內(nèi)螺紋大徑要求的值，而且內(nèi)螺紋為尖形牙頂，螺紋塞規(guī)為削平牙頂?shù)?，加工楔形?nèi)螺紋用的絲錐大徑設(shè)計尺寸應(yīng)留有充分的備磨量，以防止絲錐大徑磨損造成內(nèi)螺紋大徑減小，有效防止內(nèi)螺紋大徑小于設(shè)計要求的情況。因此，在加工塞規(guī)時，在公差范圍內(nèi)最好控制止端大徑小于或等于通端大徑。

2 判斷能否采用三針進行檢測

楔形螺紋塞規(guī)的加工及測量難點在于楔形斜面小徑的加工控制及檢測，該小徑在制造過程中不能與磨削60°螺紋牙型面同時形成，需要單獨進行修磨加工，制造工藝難度加大，而且測量困難。在普通螺紋檢測中，三針測量是常用的快速、準(zhǔn)確的測量方法，在此類螺紋檢測時能否采用還需要進行分析。

(1) 塞規(guī)螺紋中徑的測量

采用三針測量中徑時，必須選擇合適的三針，使三針放入螺紋牙槽內(nèi)，恰好與螺紋的中徑點相切，使中徑的測量可以不受牙型角誤差的影響。為了保證三針與60°牙型兩側(cè)面相切，在有楔形斜面的一側(cè)，三針只能與楔形斜面小徑下部的牙側(cè)齒型面相切，必須重新計算選用三針（見圖2）。

圖2

假定三針與斜面小徑所在的牙側(cè)相切時直徑為最大d0max，因此以斜面小徑d5p點進行計算三針直徑為

由上式計算得出的三針直徑是在斜面小徑位置時的理論d0max三針直徑，在選用現(xiàn)有三針時，需要選用小于此計算值的三針，才能保證是與牙側(cè)相切，然后計算出常量A值，可以得到測量的M值。

通過計算，可以對楔形塞規(guī)測量M值，但由此測量的M值存在兩點缺陷：一是此時的三針并未與螺紋的中徑點相切，不符合三針測量的定義；二是通過計算選用的三針直徑小于普通螺紋選用三針的最小值，即不符合普通螺紋選用三針的直徑范圍d0max=1.0101P、d0min=0.5052P。由于該缺陷地存在，按照上述計算得到的三針、M值并不能準(zhǔn)確判定螺紋的中徑是否合格。因此，在檢測楔形螺紋塞規(guī)中徑時，不能采用三針進行判定，必須采用其他測量方法進行準(zhǔn)確測量。

(2) 塞規(guī)斜面小徑的測量

假定采用三針測量斜面小徑，測量方法是：使三針放入螺紋牙槽內(nèi)，恰好與螺紋60°牙側(cè)、30°斜面都保證相切（如圖3左側(cè)牙型）。選用與30°斜面、60°牙側(cè)同時相切的三針，并計算出理論三針的d0直徑值，通過計算得到測量M值，由此M值推算需要測量的斜面小徑d5p的值。

圖3

這種測量斜面小徑d5p的方法存在兩點缺陷：一是根據(jù)三針測量的定義，此時測得的應(yīng)是楔形斜面上與三針相切的點所在圓柱的直徑，并不能直接反映斜面小徑值；二是通過該直徑進行計算斜面小徑時未考慮到斜面角度誤差的影響（如圖3右側(cè)牙型所示情況），在相同測量M值的情況下，三針直徑為d0′，由于楔形斜面角度出現(xiàn)誤差，實際的楔形斜面小徑值為d5p′，造成對楔形斜面小徑值的誤判。因此在檢測楔形斜面小徑時不能采用三針進行判定。

由以上分析可以得出，在檢測楔形螺紋塞規(guī)中徑及楔形斜面小徑時，無法使用三針法進行準(zhǔn)確檢測。

3 楔形螺紋塞規(guī)檢測方法

(1) 楔形塞規(guī)中徑的檢測

由于螺紋牙型的特殊性，在制造過程中，當(dāng)螺紋磨削成60°螺紋牙型面，還未磨削30°斜面時，螺紋中徑可以采用普通螺紋中徑的三針測量方法，準(zhǔn)確測量此時的螺紋中徑值。當(dāng)30°斜面磨削完成后，無法采用三針法進行測量，這種情況下可以采用掃描法對螺紋塞規(guī)牙型進行輪廓掃描，根據(jù)牙型凸起寬度等于P/2基本螺距的假想圓柱所在直徑即為被測塞規(guī)中徑測量值，這種測量方法測出的中徑值符合牙型的定義，同時能夠滿足設(shè)計要求，測量方法準(zhǔn)確、方便、易操作。

(2) 楔形塞規(guī)斜面小徑的檢測

測量斜面小徑時，可以在萬能工具顯微鏡上找出30°楔形斜面與同側(cè)60°螺紋牙型面的交點，以此為測量點，然后按照儀器使用方法讀取測量值。這種測量方法存在確定交點時有一定的測量誤差，只適合檢測6H精度，規(guī)格、螺距較大時的楔形塞規(guī)。

對精度高的楔形塞規(guī)，在現(xiàn)有檢測狀態(tài)下，為了準(zhǔn)確測量，可以采用如下測量方法：首先采用掃描法對被檢測螺紋塞規(guī)進行輪廓掃描，如圖4所示，采集掃描結(jié)果，再對掃描得到的牙型進行數(shù)據(jù)處理，將30°楔形斜面與同側(cè)60°螺紋牙型面的交點進行理論點的建立，通過對這些新建立點形成的圓柱直徑進行擬合，得出斜面小徑圓柱直徑的測量值，即楔形斜面小徑值。楔形塞規(guī)其他參數(shù)與普通螺紋塞規(guī)的測量方法相同，可參考相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

圖4

通過試驗分析，采用上述測量方法進行多次論證，加工完成的楔形塞規(guī)得到用戶肯定，推薦作為楔形塞規(guī)的檢測方法。

原載《工具技術(shù)》 作者：許麗華