微分螺旋结构通过 “外螺纹固定、内螺纹旋转” 的配合,将微分筒的旋转运动精准转化为活动测头的线性位移,核心原理是利用螺纹的 “导程” 特性 —— 即螺纹旋转一圈时,沿轴线方向移动的固定距离,再通过刻度细分实现微量位移的精确测量。
微分螺旋结构主要由 “固定套筒” 和 “微分筒” 两部分组成,二者通过精密螺纹连接,分工明确:
固定套筒:相当于 “基准固定件”,其外侧加工有外螺纹(螺纹参数固定,如导程 0.5mm),同时套筒上刻有 “主刻度”(整数毫米和 0.5mm 刻度线),作为读数的基准。
微分筒:相当于 “运动件”,其内侧加工有与固定套筒匹配的内螺纹,可绕固定套筒旋转;微分筒的外侧刻有 “细分刻度”(通常为 50 格),用于读取小于 0.5mm 的微量位移。
连接关系:活动测头与微分筒刚性连接,当微分筒旋转时,会通过螺纹配合沿固定套筒的轴线方向移动,进而带动活动测头同步做线性运动。
整个转化过程可拆解为 “螺纹导程决定基础位移”“刻度细分实现微量量化”“刚性连接传递运动” 三个步骤,最终实现精准的位移转化。
“导程” 是螺纹的核心参数,指螺纹旋转 1 圈时,沿轴线方向移动的距离。内径千分尺的微分螺旋结构,其螺纹导程统一设计为0.5mm,这是转化的基础:
当你顺时针旋转微分筒时,微分筒会通过内螺纹与固定套筒外螺纹的配合,沿轴线方向 “向前” 移动(靠近固定测头),旋转 1 圈时,移动距离恰好等于导程 ——0.5mm;
当逆时针旋转微分筒时,微分筒则 “向后” 移动(远离固定测头),旋转 1 圈同样移动 0.5mm。
简单说:旋转运动的 “圈数”,通过导程直接转化为线性位移的 “毫米数”,导程的固定性保证了每圈位移的一致性。
导程 0.5mm 对应 “旋转 1 圈”,但实际测量需要更小的精度(如 0.01mm),因此需要对 “1 圈的位移” 进行刻度细分,这是微分筒的核心作用:
微分筒的圆周被均匀刻成50 格,意味着 “旋转 1 格” 对应的微分筒旋转角度为:360°÷50=7.2°;
由于旋转 1 圈(50 格)对应线性位移 0.5mm,因此旋转 1 格对应的线性位移为:0.5mm÷50=0.01mm;
这就实现了 “微量转化”:你只需观察微分筒上 “与固定套筒主刻度线对齐的格子数”,就能直接读取 0.01mm 精度的位移量。
举例:若微分筒旋转了 18 格,对应的线性位移就是 18×0.01mm=0.18mm。
微分筒的旋转运动要精准转化为活动测头的线性位移,必须依赖 “刚性连接”,避免运动过程中的 “空转” 或 “位移损耗”:
活动测头与微分筒通过 “过盈配合” 或 “螺纹刚性连接” 固定,二者无相对运动;
当微分筒沿固定套筒轴线移动时,会直接带动活动测头同步移动,且移动距离完全相等(无额外间隙或损耗);
同时,固定测头与固定套筒刚性连接,位置固定,因此活动测头的线性位移量,就是 “两测头之间的距离变化量”—— 也就是被测轴孔的内径尺寸(结合接长杆长度)。
为了让 “旋转→线性” 的转化更精准,结构设计上还会强化两个细节,避免误差:
螺纹精度极高:固定套筒的外螺纹和微分筒的内螺纹,其 “螺距误差”(实际导程与设计导程的偏差)控制在 0.001mm 以内,且螺纹表面经过精密研磨,配合间隙极小(≤0.0005mm),避免因螺纹间隙导致 “旋转但不位移” 的空转现象。
导向结构稳定:固定套筒外侧会设计 “导向槽”,微分筒内侧对应有 “导向凸台”,二者配合可限制微分筒的 “径向跳动”(即旋转时不左右晃动),确保微分筒仅沿轴线方向移动,避免因径向偏差导致的位移测量误差。