一種用於內螺紋檢測的柱塞工裝及方法與流程
2023-12-02 20:50:42
本發明涉及螺紋的檢測裝置及方法，特別涉及一種用於內螺紋檢測的柱塞工裝及方法，屬於機械製造技術領域。
背景技術：
在中高速柴油機的主要部件中，一些固定或連接螺孔具有較高的強度要求以及形位公差要求。該類螺孔零件出於其強度要求往往採用軋絲進行螺紋的加工，但是在軋絲過程中，實際軋出的螺紋的中心線的位置度會受到軋絲前定位等因素影響，可能因為操作不當而引起內螺紋中心線的位置度誤差，因此對該類零件螺紋部分的形位公差的檢驗必不可少。
以往，內孔類零件的形位公差的檢測方法有兩種：夾持在工具機上使用千分表測量，或者使用三坐標測量儀進行多次取點測量實現被測要素的擬合比較。但是上述兩種方法應用在螺紋檢測的情況下都存在一個共同問題，那就是由於螺紋表面結構相對複雜、尺寸過小，容易導致千分表指針或三坐標測量儀的探頭無法與被測內螺紋的中徑有效地接觸，也就無法對螺紋的形位公差進行有效的直接擬合。
技術實現要素：
本發明的目的在於，克服現有技術對螺紋特徵檢測的困難，提供一種用於內螺紋檢測的柱塞工裝及方法，將柱塞工裝與待檢測的內螺紋擰合，使得柱塞工裝上的特製螺紋能夠等效於待測量內螺紋的形位尺寸特徵，而特製螺紋與柱塞工裝的定位銷柱的形位誤差極小，從而將對待測內螺紋的直接檢測轉換為對定位銷柱的間接檢測。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種用於內螺紋檢測的柱塞工裝，該柱塞工裝為圓柱形，一側部設有外螺紋，另一側部設有定位銷柱，該定位銷柱與所述外螺紋同軸，該外螺紋為錐螺紋，螺紋牙型與被測內螺紋相配，所述外螺紋上開設有用以產生螺紋變形的徑向變形槽和軸向變形槽；所述外螺紋與被測內螺紋旋緊並形成螺紋咬合段，該螺紋咬合段上的外螺紋與被測內螺紋互相擠壓產生變形，以補償兩者連接之間的間隙，達到所述外螺紋與被測內螺紋緊密的貼合狀態，從而將被測內螺紋的形位特徵擬合至所述柱塞工裝的定位銷柱上，便於對所述被測內螺紋進行定位和檢測。
作為進一步改進，所述的外螺紋的錐度為1:540～1:1080。
作為進一步改進，所述的螺紋咬合段的長度和所述外螺紋的錐度根據被測內螺紋的長度進行調整。
作為進一步改進，所述的軸向變形槽的寬度和深度以及所述徑向變形槽的寬度和深度根據被測內螺紋的直徑和所需所述螺紋咬合段的螺紋變形進行調整。
作為進一步改進，所述的外螺紋的齒高短於所述被測內螺紋的齒高。
作為進一步改進，所述的柱塞工裝採用低碳鋼製成，所述定位銷柱處進行滲碳淬火。
作為進一步改進，所述的被測內螺紋的形位特徵包括直線度和垂直度。
本發明的另一技術方案為：
一種採用上述柱塞工裝實現的內螺紋檢測方法，其特徵在於，將所述柱塞工裝的外螺紋旋緊於被測內螺紋上並形成螺紋咬合段，所述外螺紋與被測內螺紋互相擠壓，該柱塞工裝上的軸向變形槽和徑向變形槽使所述螺紋咬合段發生螺紋變形，對該外螺紋與被測內螺紋之間的間隙進行補償並達到兩者緊密的貼合狀態，將被測內螺紋的形位特徵擬合至所述柱塞工裝的定位銷柱上，然後通過對該定位銷柱的定位和檢測實現對所述被測內螺紋的定位和檢測。
與現有技術相比較，本發明利用特製的外螺紋的彈性變形填補與被測內螺紋擰合過程中存在的間隙，使得外螺紋在形位尺寸特徵上能夠等效於被測內螺紋，而柱塞工裝上的定位銷柱與外螺紋的同軸度及垂直度誤差極小，這樣就可以將對被測內螺紋特徵形位公差的直接檢測轉換為對定位銷柱的間接檢測，從而完成對外螺紋的測量。本發明具有結構簡單、參數可調、使用便捷、擬合精度高、穩定可靠的優點，定位精度可以保證在0.0075～0.012mm範圍內，除了專門用於內螺紋的檢測外，還可以在零件加工過程中作為定位元件起到螺紋定位的作用。
本發明實現了內螺紋在加工現場的快速測量，既極大的方便了實際生產，又有效的控制了產品的質量。
附圖說明
圖1是本發明的主視圖。
圖2是圖1的側視圖。
圖3是圖1的A部放大圖。
圖中，
1—外螺紋，2—定位銷柱，3—軸向變形槽，4—徑向變形槽，L—螺紋咬合段，a—軸向槽寬度，b—軸向槽深度，α—徑向槽寬度，β—徑向槽寬度。
具體實施方式
本發明所述的柱塞工裝用於機加工零件內螺紋部位的檢測及定位，通過其螺紋咬合段牙型的適當彈性變形，保證外螺紋與待檢測內螺紋的有效貼合，將被測內螺紋的形位特徵轉移至定位銷柱上，再通過千分表或者探頭測量定位銷柱的表面來間接擬合被檢測內螺紋的形位誤差。
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明，但不能以此限制本發明的保護範圍。
實施例
請結合參閱圖1、圖2和圖3，本發明所述的用於內螺紋檢測的柱塞工裝為為圓柱形，一側部設有外螺紋1，另一側部設有定位銷柱2，該定位銷柱2與所述外螺紋1的中心線同軸。所述柱塞工裝整體採用低碳鋼製成，所述定位銷柱2處進行滲碳淬火處理，從而保證所述柱塞工裝整體的硬度及剛性，以提高定位及檢測精度；滲碳淬火的深度一般為2mm以上，具體根據被測內螺紋的不同尺寸和工裝的剛性要求進行調整。所述外螺紋1部分保持原有材料性能。
所述外螺紋1為錐螺紋，其螺紋牙型與被測內螺紋相配，齒高短於該被測內螺紋的齒高；請參閱圖3，所述外螺紋1的螺紋錐度1:c可以根據被測內螺紋的長度和精度來調整，一般取1:540～1:1080。
所述外螺紋1與被測內螺紋旋緊並形成螺紋咬合段L，該螺紋咬合段L上的外螺紋1與被測內螺紋互相擠壓產生變形，以補償兩者連接之間的間隙，達到所述外螺紋1與被測內螺紋緊密的貼合狀態。所述螺紋咬合段L的長度可以根據被測內螺紋的長度進行調整。
所述外螺紋1在軸向及徑向上分別開設有軸向變形槽3和徑向變形槽4，允許該外螺紋1的牙齒向這兩個方向變形。所述軸向變形槽3如圖3放大圖所示，其允許所述外螺紋1牙型前後擠壓，補償被測內螺紋螺距上的間隙；所述徑向變形槽4如圖2側視圖所示，允許所述外螺紋1直徑方向的擠壓變形，以補償被測內螺紋直徑方向的間隙。可以根據實際需要調整開槽的大小來調整該外螺紋1變形程度的大小；所述軸向變形槽3的寬度a和深度b以及所述徑向變形槽4的寬度α和深度β，可以根據被測內螺紋的直徑和所述螺紋咬合段L所需的螺紋塑性變形能力進行調整。
為了增強所述外螺紋1與被測內螺紋的貼合度，還可以在所述定位銷柱2上加工出便於工具擰緊的特徵。
本發明所述的內螺紋檢測方法採用所述柱塞工裝實現，其包括：將待檢測零件夾持於工具機或者三坐標測量儀的檯面上，將所述柱塞工裝的外螺紋1旋緊於被測內螺紋上並形成螺紋咬合段，該柱塞工裝上的軸向變形槽3和徑向變形槽4使所述外螺紋1與被測內螺紋互相擠壓發生變形，對該外螺紋1與被測內螺紋之間的間隙進行補償並達到兩者緊密的貼合狀態，旋緊的柱塞工裝與被測內螺紋將被測內螺紋的形位特徵擬合至所述柱塞工裝的定位銷柱2上，然後通過千分表或者三坐標測量儀探頭與該定位銷柱2表面之間的接觸，對該定位銷柱2進行測量，從而實現對所述被測內螺紋的直線度和垂直度等形位特徵的定位和檢測。
以上僅為本發明的較佳實施例，但並非用來限定本發明的實施範圍，凡依據本發明的精神和原則所做的等效替換、變化及修改，都應屬於本發明的保護範圍。
綜上所述，本發明具有結構簡單、使用便捷、精度可靠的優點，實現了在工具機上直接檢測內螺紋的形位公差的功能。本發明所述柱塞工裝可以作為夾具中對內螺紋進行定位的元件，也可以作為檢測內螺紋形位公差的輔助工裝。