美制梯形螺纹(ACME)的三针测量法

美制梯形螺纹(ACME)的三针测量法
【摘要】由于我国梯形螺纹量规标准(GB/T 5796)存在某些技术缺陷，我国量规检验合格的产品，美国标准（ASME B1.5）检验有可能就不合格[3]。

结合我厂加工出口高压大螺距梯形螺纹生产的需要，本文针对美制梯形（ACME）外螺纹、量规的检测，应用三针测量法。

解决了我厂出口螺纹产品与国外标准相适应的问题，提出了美制梯形外螺纹测量的理论方法及应用方法，具有较强的实用性。

【关键词】梯形螺纹(ACME)；标准；三针；量规中径；修正量；局限性
0 引言
我厂在生产出口的美制梯形螺纹高压管汇产品中，由于我国现行的梯形螺纹标准与美制梯形螺纹存在差异，常会引起质量纠纷，以至于造成经济损失。

针对问题进行了美制梯形外螺纹测量的理论方法的研究，应用三针测量法，很好得解决了美制梯形（ACME）外螺纹、量规的检测的问题。

1 美制梯形螺纹（ACME）的三针测量理论方法
螺纹量规中径的三针量法是生产现场是最常用的精确测量方法，用此方法从测得值计算被测螺纹的中径，在现场计算多用近似公式，它是把测针看作是一个极薄的园片，在被定义牙型截面上（通过轴线的轴向平面）。

而牙型角小和导程角大的结合是梯形螺纹的特征，它导致这种螺纹中径的量针测量，要进行相当大的导程角修正。

因此，当ωｔａｎ■ｃｏｓαｃｏｔα／２这一项不大于0.00015英寸(见ANBSI B1.2)，对于单头梯形螺纹（导程角小于5°）的测量，可类似于对60°螺纹的测量；对于导程角大于5°的螺纹，在计算中要进行必要的修正。

通用公式是:
d■=■-W(1+cosecα′)+F
其中：F=f■+f■+f■+f■+f■
式中：d2——中径；
MW——量针上的测量结果；
α——螺纹半角；
n——每英寸牙数=1/螺距；
W——量针直径；
α′——tan■(tanαcosλ)；
λ——中径上的导程角。

2 应用三针测量方法
由于美国标准（ASME B1.5）螺纹量规的公差带是位于螺纹工件公差带范围之内，不允许量规公差带超出螺纹工件公差带范围之外；美国标准（GB/T 5796）对止端直径的分类更为细致和准确。

这两点与我国螺纹量规设计原则是不同的，值得我们注意。

以2G级，一般用途的梯形外螺纹的三针测量为例：
理论基本中径：d■=D-■P
导程角：tgλ=■
通规的计算公式为：
dZ2止规的理论中径
d2量规的理论中径
n每英寸牙数=1/螺距
D″公称直径
3 斜位修正量
由于梯形螺纹的三针测量中测针和螺纹接触时，是法向牙型角αn，则需用三针在螺纹齿面上因螺旋曲面接触而引起的斜位修正量fψ来加以修正，其斜位修正量为：
在梯形螺纹测量时，如果能满足■<0.05时，可以利用上式。

P为螺纹的螺距
m为三针测量时中心在螺纹轴线垂直方向的距离
为了适应现场具体应用，如果能满足■<0.05时，可以根据被测螺纹的中径d2和螺距P从下面简化计算出导程角为：
ψ=18.25■
P——螺距；
d2——中径；
18.25——由公式推导所得的计算常数。

但对于螺距较大的梯形螺纹，此比值■一般均在2以上，远远超过了0.05的范围，因此斜位修正量需要有更为严密的计算公式,这里不详细讨论。

对于梯形螺纹，由于引入了斜位修正的公式，因此各参数偏差Δp、δα和δdw 对测量中径的影响也变得比较复杂。

考虑到斜位修正本身的数量级不太大，以及因此产生的中径测量误差不大，可忽略这些参数偏差对fψ的影响。

4 三针测量的局限性
由于导程角的关系使螺纹的直径与测量量针发生双接触时，一定要用滚珠而不能用量针来检查中径。

用量针做精密测量时，在每一牙侧必须是单接触，如果下面的公式适用于一个特定的螺纹，则可以使用测量量针[2]：
YZ平面; Y=LA（带导程角）;
Y=LB（不带导程角）
带导程角的XY平面
式中：α在轴向平面内的螺纹半角；
L 导程；
R螺纹轴线到牙底尖端的距离（见图2）；
W测量量针的直径；
D螺纹大径。

如果采用最佳尺寸量针，就能使接触点靠近中径线，对于单接触的情况，公式简化为：
5 结论
结合我国和美国标准进行美制梯形螺纹、量规的测试过程中，解决了美制梯形螺纹的测量的问题。

我们在美制梯形螺纹及量规的测量中做了大量工作和实践，同时为我厂高压产品进入美国市场竞争，取得了很好的经济效益。

此方法的研究有很好的实用性，供同行商榷。

【参考文献】
［1］徐孝恩.螺纹测量[M].1986.
［2］于源,主编.螺纹标准大全[M].1993.
［3］全国螺纹标准化技术委员会,编著.公制、美制和英制螺纹标准手册[M].2009.。