賈興元

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部，黑龍江 161042)

螺紋表面粗糙度的定量檢測

賈興元

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部，黑龍江 161042)

通過制作螺紋模擬件在激光顯微鏡下進(jìn)行定量檢測得到粗糙度數(shù)值，實現(xiàn)了對螺紋表面粗糙度的定量檢測。

螺紋;粗糙度;定量檢測;模擬件

目前，在機(jī)械產(chǎn)品實際生產(chǎn)檢驗過程中，國內(nèi)均采用“粗糙度對比樣塊”法對螺紋粗糙度進(jìn)行檢測。然而這種檢測方法只能定性分析，無法給出精確的定量數(shù)值。在驗證某核電產(chǎn)品螺紋光潔度的具體指標(biāo)是否滿足設(shè)計圖紙Ra0.8μm的檢驗中，特別制作了螺紋模擬件及檢測試塊，對試塊的完整螺紋部分做了破壞性的解剖試驗，并采用國外進(jìn)口的OLYMPUS激光共聚焦顯微鏡對螺紋齒面粗糙度進(jìn)行定量檢測。

1 模擬件的制造

1.1 模擬件螺紋的車削加工

模擬件的材質(zhì)、螺紋尺寸(M155×4)與產(chǎn)品螺紋的設(shè)計圖紙要求一致。在普通車床上完成螺紋大徑的車削拋光，再使用進(jìn)口自主設(shè)計的刀片在數(shù)控車床上進(jìn)行螺紋加工。參照圖1進(jìn)行有效長度100 mm的M155×4螺紋加工，注意螺紋加工過程中工藝參數(shù)的選擇，分別進(jìn)行粗車、半精車、精車操作。首先進(jìn)行粗車螺紋，徑向進(jìn)給量為0.1 mm ～0.15 mm，轉(zhuǎn)速(120 ～150)r/min，數(shù)控程序控制;螺紋直徑剩余量在1 mm時進(jìn)行半精車，徑向進(jìn)給量為0.05 mm ～0.10 mm，轉(zhuǎn)速(150～180)r/min;螺紋直徑余量在0.2 mm時進(jìn)行精車，進(jìn)給量0.05 mm，轉(zhuǎn)速(180 ～200)r/min。完成螺紋加工后，要將螺紋旋進(jìn)、旋出部位的毛刺清理干凈。模擬件的制作方法、工藝參數(shù)、所使用刀具及所使用設(shè)備均與核電產(chǎn)品實際制造一致。

1.2模擬件螺紋部分的解剖

圖1 螺紋加工示意圖Figure 1 Schematic sketch of thread machining

圖2 螺紋圓柱Figure 2 Thread column

鋸床切下100 mm長的M155×4螺紋圓柱(圖2)，選取具有完整牙型的40 mm長有效螺紋切下。在端面上劃十字中心線，標(biāo)記好0°、180°(見圖3)，按線切下，轉(zhuǎn)移印記，從而得到了兩塊車削狀態(tài)的模擬試塊。

1.3 模擬試塊的精加工

根據(jù)激光共聚焦顯微鏡的操作要求，被檢測面須平行于工作臺面。以螺紋30°齒面為基準(zhǔn)，徑向保留一個螺距劃線，按線銑底平面(與工作臺接觸面)與保留的30°齒面平行，機(jī)床打表檢查平行度0.03 mm。制作好的兩塊螺紋粗糙度檢測試塊見圖 4，轉(zhuǎn)移 0°、180°印記。

2 模擬試塊粗糙度的檢測

2.1 激光共聚焦顯微鏡對螺紋粗糙度檢測的可行性驗證

在使用OLYMPUS激光共聚焦顯微鏡檢測之前，對檢測設(shè)備(OLS4000激光共聚焦顯微鏡)進(jìn)行了驗證。驗證的方法是用OLS4000激光共聚焦顯微鏡對粗糙度標(biāo)準(zhǔn)對比試塊進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果與粗糙度標(biāo)準(zhǔn)對比試塊的數(shù)值完全吻合。這表明將此種檢測方法應(yīng)用于螺紋表面粗糙度的檢測是可行的。

2.2 螺紋試塊粗糙度的檢測

具有檢測資質(zhì)的人員首先對檢測設(shè)備進(jìn)行了校準(zhǔn)在檢測試塊。OLS4000激光共聚焦顯微鏡的原理是采用激光對所要檢測的表面進(jìn)行掃描，內(nèi)置的軟件會在放大鏡的作用下生成一組所測表面的放大狀態(tài)圖片(圖5)，并生成一條曲線(圖6)。由人工選取有效的曲線段，系統(tǒng)軟件自動計算這段曲線的粗糙度數(shù)值。

圖3 螺紋端面切分圖Figure 3 Segmentation of thread end face

圖4 檢測試塊Figure 4 Detected testspecimen

圖5 檢測表面放大圖Figure 5 Enlargement drawing of detected surface

圖6 檢測表面生成曲線Figure 6 Generated curve of detected surface

圖7 螺紋試塊粗糙度定量檢測數(shù)據(jù)Figure 7 Quantitative detection data of thread specimen roughness

2.3 檢測結(jié)果

OLS4000激光共聚焦顯微鏡分別對兩塊試塊進(jìn)行了檢測，檢測數(shù)據(jù)見圖7。

3 結(jié)論

經(jīng)過對模擬試塊的螺紋齒面粗糙度定量檢測得出，0°車削模擬試塊粗糙度為 Ra0.566μm，180°車削模擬試塊粗糙度為Ra0.506μm，圓周上的螺紋粗糙度數(shù)值無明顯差異。證明采用此車削制造工藝加工得到的核電產(chǎn)品的螺紋表面粗糙度完全能夠滿足設(shè)計圖紙螺紋表面粗糙度Ra0.8 μm的要求。

編輯 杜 敏

Quantitative Detection of Thread Surface Roughness

Jia Xingyuan

Simulative piece has been worked out to carry outquantitative detection to obtain roughness value under lasermicroscope，which realized quantitative detection of thread surface roughness.

thread;roughness;quantitative detection;simulative piece

TG85

B

2013—10—23