作图投影法在螺纹芯轴加工中的应用

黄育全 刘红艳

(南京工艺装备制造有限公司，江苏南京210004)

我公司作为国内专业化生产滚珠丝杠副的龙头企业，在滚珠螺母的加工中常使用一种称为螺纹芯轴的工装，其中径尺寸制造误差对于滚珠螺母的批量加工非常重要。该螺纹芯轴的主要结构形式如图1a所示，其法向截型为凸圆型(如图1b所示)。

在精加工后，该螺纹芯轴的中径检测一般可以效仿三角螺纹的常规检测方法——三针法。先根据接触点的位置计算、选用合适的三针，然后借助标准测量块配合测量，如图2所示。该测量方法在大多数情况下方便可行。

但对于以下几种情况，采用三针法测量就不再适用:

(1)螺纹芯轴的导程比较大，根据接触点计算出最佳三针，但三针和螺纹芯轴的实体部分干涉，无法进行检测，如图3所示。

(2)螺纹芯轴为多线螺纹时，如图4所示，芯轴有2条螺旋线，螺旋线A和螺旋线B不能同时成型加工，实际加工中很可能A和B的螺纹中径d2A和d2B不一致，造成测量中径和真实中径存在一定的误差。

(3)特殊情况下，螺旋升角较大，螺纹芯轴的螺纹部分设计较短，仅有1～1.5牙(如图5a所示)，此时无法放置三针(如图5b所示)，造成螺旋千分尺夹持不稳，测量困难。

针对上述测量问题，下面介绍一种工程作图投影法来加以解决。其方法及主要步骤如下:

(1)将工件大径作为工艺基准加工至某一实际值。根据图纸设计要求，计算出理论螺纹中径上差(d2max)、下差(d2min)与实际大径的差值，以实际外圆尺寸线为基准，确定螺纹中径公差带尺寸线位置，按一定比例画出螺纹部分的放大透视图(图6)，图中R和R'数值相等，为便于说明，对圆弧标注加以区分。

(2)在光学投影仪上安装好两端顶针座，调整两顶针连线与工作台移动方向一致，将被测螺纹芯轴装在两顶针之间并锁紧。按下式计算出螺纹芯轴的螺旋升角β，将工作台与该轴水平方向按螺旋升角调整好。

式中:P为螺纹导程;d2为螺纹中径名义尺寸。

(3)选择适当放大倍数，调整光圈、焦距等，使螺纹部分的法向截型放大并清晰地显示在投影屏上。

(4)将事先画好的放大透视图与投影屏上实物放大图比较，比较时将透视图的大径与芯轴的实际大径投影相重合，目测螺纹两R投影落在透视图R与R'之间则说明螺纹中径合格;如落在R'之上，则说明螺纹中径还有余量;如落在R之下，则说明螺纹中径已超下差，无法返修。

在上述投影法中，如在步骤(1)中将放大透视图的画法做一微调，将图6中的d尺寸线和R圆弧部分整体平移，使得d2max与d2min重合，R圆弧部分与R'圆弧部分重合，此时形成了图7所示的透视图，d和d'两条大径线分开，同时在上述步骤(4)操作中，我们可将透视图(图7)的R与芯轴的实际R投影相重合，目测螺纹大径投影落在透视图d与d'之间则说明螺纹中径合格;如落在d'之上，则说明螺纹中径已超下差，无法返修;如落在d'之下，则说明螺纹中径还有余量。如想定量测出螺纹中径值，我们可将螺纹大径投影线在透视图中描出，用游标卡尺测出其与d的实际距离H，由下式计算出螺纹中径实测值:

式中:x为投影放大倍数;当螺纹大径投影线在d尺寸线下方，H取正值，反之取负值。

值得注意的是，作图投影方法测量螺纹中径的准确性，除了测量仪器的误差外，螺纹法向截型R实际大小、透视图准确度、图形线宽和描绘质量是影响测量准确度的重要因素。为减小测量误差，建议在画放大透视图前，可先采用投影法测出螺纹法向截型R实际大小，并以R的实际值画出图中R部分。在条件允许下，尽可能地采用电脑绘图，并用专业的工程绘图仪，采用精密输出绘制，线越细越好，以能看清为准。此外，投影时尽可能地选择大的放大倍数，也可减小测量误差。

通过作图投影法代替常规三针法测量螺纹中径，有效地解决了我公司特殊凸圆型螺纹芯轴在实际加工中的测量难题，虽然其测量准确性受诸多因素的影响，但在一定的设计标准范围内，该方法具有很好的工程意义。