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提高三坐标测量机测量螺纹孔位置度精度的方法史洋【摘要】现有的三坐标测量机测量螺纹孔位置度的方法普遍存在测量不确定度较大的问题，如何通过改进三坐标测量螺纹孔的方法来降低螺纹孔位置度测量不确定度呢？本文探索了一种三坐标测量螺纹孔位置度的方法，可有效降低螺纹孔位置度的测量不确定度，通过检测实例与现有的测量方法比较，测量误差明显降低，这种测量螺纹孔位置度的新方法有一定的推广价值。
【关键词】螺纹孔位置度三坐标测量方法1．问题的提出三坐标测量螺纹孔位置度的准确性一直受到操作人员、维修人员、质量人员、工艺及产品设计人员的质疑，有许多机械制造企业已经完全不用三坐标测量螺纹孔位置度了，仅测量螺纹孔底孔（光孔）的位置度，或者用螺纹孔底孔（光孔）的位置度来代替螺纹孔位置度，这种处理的方法仅对加工刀具为丝锥且底孔已经经过了钻削加工的螺纹孔位置度控制有一定的效果，对车削、铣削、挤压成型的螺纹孔位置度的质量控制存在一定的风险，对直接在毛坯上攻丝的螺纹孔位置度测量就显得误差很大，虽然这种螺纹孔的位置度可采用螺纹芯轴来测量，但螺纹芯轴本身的误差以及配合误差带来的不确定度是无法消除和回避的。
另外，三坐标测量螺纹孔位置度的准确性也让我们三坐标操作者感到一定的困惑，虽然我们在测量方法上做了一些改进，但每一次改进只能解决一类个性化的问题或者仅能在一定程度上降低测量误差，对于螺纹孔位置度要求较高的测量，仍然无法保证测量的重复性和一致性，这里固然有螺纹孔的加工不规则性原因，也有螺纹孔加工方法不同带来的原因，但三坐标测量螺纹孔位置度的方法还有待进一步的改进和完善，还有很多值得探索实践的地方。
2．三坐标测量螺纹孔位置度现有方法总结及误差分析三坐标用户目前所采用的螺纹孔位置度的测量方法主要有以下三种：第一种方法同测量光孔一样在螺纹孔同一截面上采四个点测量一个圆，计算该圆心相对评价基准的位置度；第二种方法是在螺纹孔中加装螺纹芯轴，在芯轴上的同一截面上采4个点测量一个圆，计算该圆心相对评价基准的位置度；第三种方法是沿着螺纹孔中螺纹的旋转方向按1/4螺距步进采4个点测量一个圆，求该圆心相对评价基准的位置度。
内螺纹垂直度内螺纹垂直度是指内螺纹轴线与螺纹底面所构成的平面与参考面的垂直度之间的误差。
在工程制造中，内螺纹垂直度是一个重要的检验项目，它直接关系到工件的质量和性能。
在本文中，我们将讨论内螺纹垂直度的相关内容，包括其定义、检测方法、影响因素以及提高内螺纹垂直度的措施等。
内螺纹垂直度的定义：内螺纹垂直度是指内螺纹轴线与螺纹底面所构成的平面与参考面的垂直度之间的误差。
具体来说，内螺纹垂直度是用于描述内螺纹的轴线与基准面的垂直关系的一个参数，它可以用来评估内螺纹加工的准确程度。
内螺纹垂直度的检测方法：内螺纹垂直度主要通过使用测量仪器来检测。
常用的测量仪器包括测量卡尺、投影仪、三坐标测量机等。
其中，投影仪是一种常用的测量内螺纹垂直度的仪器，它可以将被测工件的影像放大到投影屏幕上，并通过对比观察被测工件的影像和标准样品的影像之间的差异来评估其垂直度的精度。
影响内螺纹垂直度的因素：内螺纹垂直度受多种因素的影响，包括加工工艺、机械设备、测量仪器等。
首先，加工工艺的不稳定性会导致内螺纹加工的误差增大，从而影响内螺纹垂直度的精度。
其次，机械设备的精度和稳定性也是影响内螺纹垂直度的重要因素，因为机械设备的精度会直接影响到螺纹的加工质量。
最后，测量仪器的精度和准确性也对内螺纹垂直度的测量结果有一定影响。
提高内螺纹垂直度的措施：为了提高内螺纹垂直度的精度，可以采取以下几个方面的措施。
首先，应该加强对加工工艺的控制，完善加工工艺流程，并加强对操作人员的培训。
其次，要使用精度较高的机械设备进行内螺纹加工，减小机械设备的误差。
此外，还应定期检查和校准测量仪器，确保测量结果的准确性。
最后，要加强对内螺纹垂直度的监控和管理，及时发现问题并采取相应措施进行纠正。
综上所述，内螺纹垂直度是内螺纹加工质量的一个重要指标，直接关系到工件的质量和性能。
在工程制造中，通过采取合适的检测方法和措施，可以有效地提高内螺纹垂直度的精度，从而提高工件的质量和性能。
一、目的：规范公司技术员，检验员，操作员对NPT螺纹的了解。
二、适用范围：适用于公司任何NPT螺纹类产品，参考资料为ANSI-ASMEB1.20。
1-1983（R2013)通用管螺纹和国家标准GB/T12716—2011。
三、目录1、NPT和NPTF介绍2、螺纹技术参数参数讲解3、NPT与NPTF加工工艺4、NPT和NPTF的检测方法四、内容：4.1 NPT和NPTF螺纹介绍NPT 是 National (American) Pipe Thread 的缩写，属於美国标准的 60 度锥管密封螺纹，用於北美地区,美国标准为ANSI—ASMEB1。
20。
1-1983(R2013)通用管螺纹．国家标准可查阅 GB/T12716-2011。
NPTF:美制干密封圆锥管螺。
NPTF = National PipeThread FineNPT螺纹称之为一般用途的锥管螺纹,这也是我们以前称之为的布氏锥螺纹.NPTF螺纹称之为干密封式锥管螺纹,它连接密封的原理是在没有润滑剂或密封填料情况下完全依靠螺纹自身形成密封,设计意图是使内、外螺纹牙的侧面、牙顶和牙底同时接触，来达到密封的目的。
它们两者的牙型角、斜度等指标都是相同的，关键是牙顶和牙底的削平高度不一样，所以，量规的设计也是不一样的。
NPTF干密封管螺纹的牙形精度比NPT螺纹高，旋合时不用任何填料，完全依靠螺纹自身形成密封,螺纹间无任何密封介质。
干密封管螺纹规定有较为严格的公差，属精密型螺纹，仅用在特殊场合。
这种螺纹有较高的强度和良好的密封性,在具有薄截面的脆硬材料上采用此螺纹可以减少断裂现象.NPTF内、外螺纹牙顶与牙底间没有间隙，是过盈配合，而NPT螺纹是过渡配合。
NPTF螺纹主要用于高温高压对密封要求严格的场所。
NPT内外螺纹均为圆锥,而NPTF外螺纹是圆锥,内螺纹则有圆锥、圆柱两种；NPT有右旋也有左旋，NPTF只有右旋一种旋向。
用NPTF丝锥在攻NPT螺纹是可以接受的，但是NPT丝锥不能用于NPTF螺纹,因为它生产的螺纹会漏气。
Mechanical & Chemical Engineering242《华东科技》一种内螺纹孔的数控铣削工艺张华珍（中国航发成都发动机有限公司，四川 成都 610503）摘要：某种壳体零件的两处M14×1.5-5H6H 螺纹孔采用车削和手攻螺纹相结合的方法加工，螺纹孔表面粗糙度不合格，加工效率低。
针对加工难点进行技术改进，采用在加工中心上铣螺纹加工工艺，选用合金多刃可换刀片的螺纹铣刀，匹配合理的切削用量及程序，保证了螺纹孔的粗糙度要求。
利用加工中心的特点，工序集中，减少了单件的装夹、找正时间，提高了加工效率；两套夹具减少为一套，相比丝锥、车螺纹刀片螺纹铣刀更耐用，降低了工装的制造成本。
关键词：表面粗糙度；加工中心；铣螺纹；可换刀片的螺纹铣刀传统的螺纹孔加工方法主要采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝。
对于有位置度等形位公差及粗糙度要求高的的小直径的螺纹孔，钻孔后手工攻丝难保证，特别对不允许有过度扣或退刀槽结构的螺纹孔，采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工。
因此，传统的螺纹加工工艺在很多场合有一定的局限性[1]。
某种壳体零件的内螺纹孔结构见图1，因端面M 对螺纹孔的垂直度要求0.05mm。
采用传统的车削和丝锥攻螺纹结合的方法加工，加工一直存在的难点是两处M14×1.5-5H6H 螺纹孔表面易起皮，粗糙度达不到“”。
随着数控加工技术的发展，尤其是三轴联动数控加工系统的出现，使更先进的螺纹加工方式---螺纹的数控铣削得以实现，考虑从数控加工中心上铣螺纹进行尝试来解决螺纹孔的加工问题[2]。
1 加工难点分析 1.1 材料的加工特点 材料38CrA，毛料模锻件，热处理硬度HB269～321，材料易粘刀,内螺纹牙型面易起皮，属难加工材料，零件加工及周转中容易锈蚀。
1.2 加工方法分析 两处M14×1.5-5H6H 螺纹孔因端面M 对螺纹孔的垂直度要求0.05mm，螺纹孔、倒角、M 端面在数控车床上一次装夹加工，两处螺纹孔分两道工序加工，车床夹具需用两套。
内螺纹垂直度测量方法以内螺纹垂直度测量方法为题，首先我们需要了解什么是内螺纹。
内螺纹是一种常见的螺纹结构，其特点是螺纹紧密地包围在螺纹孔内。
内螺纹垂直度是指内螺纹轴线与参考轴线的垂直度，也可以理解为内螺纹孔的轴线与参考轴线的垂直度。
内螺纹垂直度的测量对于确保螺纹连接的精准度和密封性具有重要意义。
内螺纹垂直度的测量方法有多种，下面我们将介绍其中两种常用的方法。
第一种方法是使用测量仪器进行测量。
首先，我们需要准备一台测量仪器，如光学投影测量仪或三坐标测量仪。
将待测的内螺纹零件放置在测量仪器的工作台上，调整测量仪器使其与内螺纹孔的轴线平行。
然后，使用测量仪器进行测量，测量仪器可以测量出内螺纹孔的轴线和参考轴线之间的夹角，即内螺纹垂直度。
第二种方法是使用角度规进行测量。
首先，我们需要准备一把角度规。
将待测的内螺纹零件放置在水平台上，调整水平台使其水平。
然后，将角度规的基座与水平台接触，并将角度规的量角器与内螺纹孔的轴线接触。
通过读取角度规上的刻度，我们可以测量出内螺纹孔的轴线和参考轴线之间的夹角，即内螺纹垂直度。
无论使用哪种测量方法，我们都需要注意以下几点。
首先，测量仪器或角度规需要经过校准，确保测量结果的准确性。
其次，测量时需要保持稳定，避免外界干扰。
最后，测量结果应进行记录和分析，以便后续的数据处理和质量控制。
除了上述两种方法外，还有其他一些测量方法可以用于内螺纹垂直度的测量，如激光测量、光学干涉测量等。
这些方法都有各自的特点和适用范围，可以根据实际情况选择合适的方法进行测量。
内螺纹垂直度的测量是确保螺纹连接质量的重要环节。
通过选择合适的测量方法和仪器，我们可以准确地测量出内螺纹孔的轴线和参考轴线之间的夹角，从而评估内螺纹垂直度的合格性。
这对于提高螺纹连接的精度和密封性具有重要意义，也是保证产品质量和安全的关键之一。
孔与平面的垂直度标注一、引言在制造和设计领域中，孔与平面的垂直度标注是一项非常重要的技术要求。
孔与平面之间的垂直度是指孔的轴线与平面的法线之间的夹角。
在许多工程应用中，如装配、定位和连接等，孔与平面的垂直度标注起着至关重要的作用。
本文将深入探讨孔与平面的垂直度标注的定义、测量方法和应用。
二、定义孔与平面的垂直度标注是根据国际标准ISO 1101来定义的。
该标准规定了孔与平面之间的垂直度的测量和标注方法。
根据ISO 1101的定义，孔与平面的垂直度可以通过测量孔的轴线与平面的法线之间的夹角来确定。
夹角的大小表示孔与平面之间的垂直度，夹角越小表示孔与平面之间的垂直度越好。
三、测量方法1. 使用测角器测量测量孔与平面的垂直度的一种常用方法是使用测角器。
测角器是一种用于测量角度的工具，可以通过将其放置在孔的轴线和平面的法线上来测量夹角的大小。
测量时，需要将测角器的底座放置在平面上，然后将测角器的指针对准孔的轴线，读取测角器上的夹角数值即可得到孔与平面的垂直度。
2. 使用光学投影仪测量另一种测量孔与平面的垂直度的方法是使用光学投影仪。
光学投影仪是一种通过光学放大和投影来测量物体特征的仪器。
使用光学投影仪测量孔与平面的垂直度时，需要将被测物放置在投影仪的平台上，通过调节投影仪的角度和焦距，使孔的影像投影在平面上。
然后，通过观察投影仪显示屏上的图像，可以直接读取孔与平面的垂直度。
3. 使用三坐标测量机测量三坐标测量机是一种高精度测量设备，可以用于测量孔与平面的垂直度。
通过将被测物放置在三坐标测量机的工作台上，可以通过测量孔的轴线和平面的法线的坐标值来计算孔与平面的垂直度。
三坐标测量机具有高精度和自动化的特点，可以实现对孔与平面的垂直度进行快速而准确的测量。
四、应用孔与平面的垂直度标注在许多工程应用中起着重要的作用。
以下是一些常见的应用场景：1.装配：在机械装配过程中，孔与平面的垂直度标注可以确保零件的正确定位和连接。
内螺纹的垂直度怎么加工和保证？以及怎么测量？在车床上加工内螺纹，可以与端面一块加工，这样就可以保证垂直度。
如果是攻丝，一要用夹具保证螺母的垂直度，二要靠丝锥有良好的导向性，可以将丝锥前段磨出导向段，保证攻丝与预制孔的同轴度。
如果用手用丝锥攻丝，在开始攻丝的时候，可以用直角尺靠在丝锥上检查垂直度，如果垂直，继续攻一圈后再量，直至垂直度达到要求。
要检查加工完成的工件，可做一个检具，检具的做法，是一个带台阶的螺纹，像丝堵一样，拧到底以后，检具的台阶贴在内螺纹的端面上，查看光隙或涂色检验，或用塞尺检验。
三针法测量螺纹测量的方法南充职业技术学院机电工程系杨明轩（南充职业技术学院学报2005年第3期）摘要：螺纹作为标准件在机件联结和传动中有着重要地位，在维修中加工螺纹也是常见的，螺纹的精度对其联结和传动有直接影响，螺纹检测的方法也是必备的。
关键词：中径、螺距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．用螺纹千分尺测量螺纹千分尺是用来测量螺纹中径的，如图(c)示，一般用来测量三角螺纹，其结构和使用方法与外径千分尺相同，有两个和螺纹牙形角相同的触头，一个呈圆锥体，一个呈凹槽。
有一系列的测量触头可供不同的牙形角和螺距选用。
测量时，螺纹千分尺的两个触头正好卡在螺纹的牙形面上，所得的读数就是该螺纹中径的实际尺寸。
图(d)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。
内螺纹的垂直度怎么加工和保证？以及怎么测量？
在车床上加工内螺纹，可以与端面一块加工，这样就可以保证垂直度。
如果是攻丝，一要用夹具保证螺母的垂直度，
二要靠丝锥有良好的导向性，可以将丝锥前段磨出导向段，保证攻丝与预制孔的同轴度。
如果用手用丝锥攻丝，在开始攻丝的时候，可以用直角尺靠在丝锥上检查垂直度，如果垂直，继续攻一圈后再量，直至垂直度达到要求。
要检查加工完成的工件，可做一个检具，检具的做法，是一个带台阶的螺纹，像丝堵一样，拧到底以后，检具的台阶贴在内螺纹的端面上，查看光隙或涂色检验，或用塞尺检验。
三针法测量
螺纹测量的方法
南充职业技术学院机电工程系杨明轩
（南充职业技术学院学报2005年第3期）
摘要：螺纹作为标准件在机件联结和传动中有着重要地位，在维修中加工螺纹也是常见的，螺纹
的精度对其联结和传动有直接影响，螺纹检测的方法也是必备的。
关键词：中径、螺距
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
螺纹千分尺是用来测量螺纹中径的，如图(c)示，一般用来测量三角螺纹，其结构和使用方法与外径千分尺相同，有两个和螺纹牙形角相同的触头，一个呈圆锥体，一个呈凹槽。
有一系列的测量触头可供不同的牙形角和螺距选用。
测量时，螺纹千分尺的两个触头正好卡在螺纹的牙形面上，所得的读数就是该螺纹中径的实际尺寸。
图(d)
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)
24.325，求需用的量针直径D 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。
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。
（责任编辑 高炳易）。
