一種基於v型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置的製作方法

2023-09-21 18:24:40

專利名稱：一種基於v型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於軸類零件形狀誤差測量技術領域，尤其涉及一種新的基於V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置。
背景技術：
隨著精密加工和精密測量的發展，大型軸類零件(國標規定直徑大於500mm的軸類零件為大軸類零件，如:冶金軋輥、大電機轉子、定子及大型曲軸)的圓柱度誤差測量問題，一直是生產領域發展的制約因素。由於大型軸類零件尺寸巨大、材料特別、輪廓測量精度要求高以及測量環境的局限性，而且在高溫、內部或者外部高負載這些操作條件下零件還容易發生變形，所以圓柱度誤差應該在製造和操作的過程中進行測量。軸類零件在各種機器和儀器中應用極為廣泛，其形狀誤差直接影響配合表面的配合性質以及迴轉表面的定位精度，進而影響整個機器的迴轉精度、旋轉件的振動、潤滑、噪聲、密封及零件的使用壽命
坐寸ο一般情況下，圓柱度形狀誤差的測量是在圓度儀上進行的，其評定多使用被測零件幾個截面的圓度形狀誤差、零件母線的直線度形狀誤差及半徑誤差等幾項給出，其測量及評定精度有限。在應用圓度儀進行圓柱度形狀誤差測量時，不僅要求圓度儀具有很高的迴轉精度，又要求導軌具有很高的直線運動精度，同時還要求導軌和迴轉軸線之間具有極高的平行度。比如Talyix)und300圓度儀的主軸迴轉精度為0.0025 μ m,導軌的直線度誤差控制在0.5μπι以內，已具有極高的精度。若被測零件長度為500_，那麼由此引得的誤差可達到2.4 μ m，這是精度測量所不能接受的，因此傳統的圓柱度形狀誤差測量方法難以勝任。國內外的學者在這方面做了很大的努力，波蘭凱爾採工業大學(Kielce Universityof Technology)的一些學者提出了採用「V型塊法」用於軸類零件圓柱度誤差的測量，文獻((Qualitative and quantitative evaluation of the accuracy of the V-block methodof cylindricity measurements)) (Precision Engineering, 34 (2010) 619-626)公開了該方法，並採用該方法設計出實驗裝置。將該裝置測量得出的數據與傳統方法得到的數據進行比較，定性定量的評定了該裝置測量所得數據的準確性，成功驗證了 「V型塊法」的可行性。上述文獻公開的實驗裝置採用的是自主加工的V型塊，不具有通用性，不能廣泛適用於各類軸類零件的測量；其兩V型塊通過兩組彈簧使得V型塊能夠與被測工件輕微接觸，通過旋轉表面帶有螺紋的圓柱來調整V型塊，使得兩V型塊垂直架在被測軸類工件上，該機構結構較複雜，操作不方便；測量傳感器固定在支撐底座，不利於靈活調整傳感器的偏擺角。

實用新型內容本實用新 型針對國外學者所提出的「V型塊法」進行分析研究，針對其實驗裝置體現出的不足進行改進，提出一種基於V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置。[0006]本實用新型測量圓柱度原理:通過一對符合國家標準的四口 V型塊來實現被測軸類工件的定位，兩V型塊相互連接垂直架在位於加工工具機上的被測軸類工件上，其位置固定不動，保證所選四口 V型塊的下V型槽能夠與被測軸類工件表面相切於兩點，所述的V型塊其特徵在於是一對完全符合國家標準，具有相同的形狀、尺寸、表面平面度、粗糙度以及V型槽夾角的四口 V型塊。同時兩V型塊相互平行，由支撐機構支撐使得兩V型塊與被測軸類工件輕微接觸，不影響被測軸類工件在工具機上的旋轉，轉速由工具機控制。兩V型塊通過連接杆(或者光軸)連接，其中連接杆(或者連接光軸)相當於導軌，將具有一定偏擺角的傳感器通過傳感支架固定在導軌上，傳感器角度可調，根據四口 V型塊自身的機構特點，在四口 V型塊頂端安裝導軌驅動機構，帶動傳感器在導軌上的直線運動，傳感器測頭與置於工具機上旋轉的被測軸類工件表面相接觸，沿著被測軸類工件表面按照指定的軌跡運動。所述的兩個特徵一致的V型塊本身的對中性定位出的被測軸類工件的中心軸，同時兩V型塊本身的結構特點更好的保證了被測軸類工件的中心軸與導軌的平行度，從而進一步提高被測軸類工件圓柱度誤差的測量精度。本實用新型具有如下優越性:1、本實用新型採用符合國家標準的四口 V型塊作為定於元件，同時也是測量元件，能廣泛運用於各類軸類零件圓柱度的測量；2、本實用新型中整個導軌直行系統安裝在兩V型塊之間，合理利用四口 V型塊結構特點，結構簡單，靈活性強，更有利於被測工件的在位測量；3、本實用新型中兩V型塊通過四根螺杆支撐，通過旋轉調節螺母調整V型塊與被測軸類工件之間的接觸，操作更加方便； 4、本實用新型測量能夠靈活調整傳感器偏擺角。

圖1V型塊法測量大型軸類零件圓柱度的實驗裝置示意圖圖1中:4_螺杆底座；5_螺杆；6_調節螺母；7_彈簧座；8_螺杆支撐塊；9_壓板；10-滑塊連接板；11_滑塊連接板移動孔；12_傳感器安裝塊；3_傳感器；13_絲杆螺母連接機構；14-絲杆螺母；15-聯軸器；16-驅動電機;M-被測軸類工件；P-連接軸(光軸)；Q-四口 V型塊；N-軸承座；G-滾珠絲杆；H-滑塊。圖2V型塊測量原理示意圖圖2中:M-被測軸類工件；Q_四口 V型塊；1_導軌；2_傳感器支架；3_傳感器。圖3V型塊測量原理示意圖的左視圖圖3中:M-被測軸類工件；Q_四口 V型塊；2_傳感器支架；3_傳感器；α -為V型塊中V型槽夾角；β -傳感器的偏擺角，即傳感器與V型槽角平分線的夾角。
具體實施方式
以下結合附圖1對本實用新型基於V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量實驗裝置的結構及工作原理進行詳細說明:如圖1所示，本實用新型中兩V型塊為一對四口 V型塊，尺寸為200*200*45mm，V型槽夾角α為120°，傳感器偏擺角β為9°，被測軸類工件直徑為200mm，長度為500mm。V型塊支撐定位機構包括一對相互平行的四口 V型塊Q垂直架在加工工具機上已加工的軸類工件M兩端，四口 V型塊Q的下V型槽與被測軸類工件M表面相切於兩點。兩V型塊Q通過四根螺杆5頂端與V型塊兩側的支撐塊8連接固定，螺杆5上安裝了彈簧座7、調節螺母6和底座4，通過旋轉四個調節螺母6可以調整兩V型塊Q的高低，使得V型塊地面處於同一平面，同時兩個V型塊Q能夠與被測軸類工件M相切於兩點，與被測軸類工件M輕微接觸，不影響被測軸類工件的旋轉，四根螺杆5底端通過螺杆底座7固定在地面上。雙導軌系統由兩根光軸P (選用直徑為40mm的光軸)、兩個滑塊H、滑塊連接板10、滾珠絲杆G、兩個軸承座N、絲杆螺母14、絲杆螺母連接機構13、驅動電機16、聯軸器15、電機安裝板(17)組成。根據四口 V型塊Q自身的對稱性，用兩根尺寸、特徵一致的光軸P將兩四口 V型塊Q相連接，兩光軸P兩端通過壓板9固定在四口 V型塊兩側的V型槽內，在每個光軸P上安裝滑塊H構成兩根導軌I，通過滑塊連接板10將兩個滑塊H連接在一起，滾珠絲杆G架在兩V型塊Q頂端，通過軸承座N固定，將絲杆G和驅動電機16主軸通過聯軸器15連接固定在位於四口 V型塊Q頂端上的電機安裝板17上，通過絲杆螺母連接機構13將滾珠絲杆G與滑塊連接板10相連接組成了雙導軌系統。本實用新型不另外安裝傳感器支架2，直接將傳感器安裝塊12設在滑塊連接板10上，通過傳感器安裝塊12固定傳感器3 (選用高精度的位移傳感器)，傳感器安裝塊12角度可調，滑塊連接板10設置了移動孔11，使得滑塊連接板可以再移動孔11範圍內前後移動，有利於更好的調整傳感器3的偏擺角β。本實用新型工作原理: 被測軸類工件M在工具機加工完後，將安裝好了 V型塊測量裝置垂直架在被測工件上，通過旋轉螺杆5上的調節螺母6調整V型塊測量裝置的高低，使得兩個四口 V型塊Q的下V型槽表面都能與被測軸類工件M表面相切，且輕微接觸，不影響被測軸類工件M的旋轉，然後固定螺杆底端4。雙導軌系統的直行運動由驅動電機16驅動精密滾珠絲杆G轉動，帶動絲杆螺母連接機構13和調整好偏擺角β的傳感器3作直線運動，同時被測軸類工件M在工具機上旋轉，轉速由工具機控制。由於四口 V型塊Q本身的對稱性和對中性，更好保證了雙導軌機構的直線度，以及導軌I與兩V型塊Q定位得到的被測軸類工件M中心軸之間的平行度，從而提高了被測軸類工件M圓柱度誤差的測量精度。
權利要求1.一種新的基於V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置，其包括一對四口 V型塊(Q)、用於支撐兩個四口 V型塊(Q)的四根螺杆(5)、位於螺杆(5)上的調節螺母(6)和螺杆固定底座(4)組成V型塊支撐系統，兩V型塊(Q)垂直架在加工工具機上已加工的軸類工件(M)兩端，V型塊(Q)下V型槽與已加工軸類工件(M)表面相切於兩點，兩V型塊特徵在於是一對具有相同的幾何特徵、表面精度的四口 V型塊，四個調節螺母(6)調整兩V型塊(Q)的高低，使得兩個V型塊(Q)下V型槽表面能夠與被測軸類工件(M)輕微接觸，不影響被測軸類工件(M)的旋轉。
2.根據權利要求1所涉及的裝置，其還包括兩根光軸(P)、安裝在(P)上的兩個滑塊(H)和滑塊連接板(10)、水平架在四口 V型塊(Q)頂端上的滾珠絲杆(G)、位於四口 V型塊(Q)頂端用於固定滾珠絲杆(G)的兩個軸承座(N)、位於滾珠絲杆(G)上的絲杆螺母(14)和絲杆螺母連接機構(13)、位於四口 V型塊(Q)上的電機安裝塊(17)固定驅動電機(16)、連接驅動電機(16)主軸和滾珠絲杆(G)的聯軸器(15)相連接構成雙導軌系統，其特徵在於兩根光軸水平連接兩V型塊構成雙導軌，且雙導軌系統位於兩V型塊之間。
3.根據權利要求2所涉及的裝置，其還包括將固定在滑塊連接板(10)上的傳感器安裝塊(12)，其特徵在於傳感器安裝塊(12)角度可調，保證不影響滑塊(H)在光軸(P)上移動。
4.根據權利要求3所涉及的裝置，其還包括在滑塊連接板(10)設置的移動孔(11)，其特徵在於滑塊連接板(10)可在移動孔(11)範圍內前後移動，有利於更好的調整傳感器(3)的偏擺角 。
專利摘要本實用新型涉及了一種基於V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置，屬於表面形狀誤差測量領域。本實用新型裝置將一對幾何特徵一致、相互平行的四口V型塊垂直架在位於加工工具機上已加工的軸類工件兩端，保證該四口V型塊能夠與被測軸類工件表面相切於兩點，兩V型塊採用四根螺杆支撐，旋轉調節螺母使其能夠與被測軸類工件表面輕微接觸。基於四口V型塊本身的對稱性，通過兩根光軸連接兩V型塊，光軸上安裝滑塊構成雙導軌，滑塊連接板安裝傳感器，其偏擺角可調。本實用新型結構簡單，操作方便，成本低，四口V型塊的結構特點能夠更好的保證其定位出的軸類工件中心軸與導軌的平行度，有利於提高被測工件圓柱度測量精度，適用於在位測量。
文檔編號B23Q17/20GK203141229SQ20132014857
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者徐向紘, 鍾茜, 王棟, 張新娜, 葉豐 申請人:中國計量學院