精密筒狀圓柱角尺的製作方法

2023-10-06 20:40:29

專利名稱：精密筒狀圓柱角尺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高精度標準樣件，更具體地說是適用於計量室及其它長度檢測部門使用的一種垂直器，用於檢定直角尺的90度，測量儀器、機械設備及零部件的垂直度檢驗。
背景技術：
目前已有的圓柱角尺為實心圓柱體4，如圖1所示，它的加工環境往往與使用環境是不同的，精密圓柱角尺在不同環境溫度下，產生的熱變形是不同的，這嚴重影響了它的精度。熱變形研究表明，零件形體任一尺寸的熱變形是與形體其他尺寸直接相關，並為相關尺寸的函數。以此基本理論為出發點，提出精密零件形體的熱變形存在微觀尺度的非相似性，如直線變為非直線，平面變為非平面，方體變為非方體，漸開面變為非漸開面等。這種在微觀上不按原有形體變化的現象即為非相似性，它對於低精度的精密技術可以忽略，但對於現代精密技術則有較大影響。
從零件非相似性熱變形理論出發，可以發現實心圓柱體4熱變形後的兩端平面呈現中凸狀誤差的表面，且圓柱表面呈現鼓狀誤差表面，如圖2所示，這嚴重影響了圓柱角尺的精度熱變形後，精密圓柱角尺的母線不再是直線，而是一條曲線；上下底面呈現中凸狀的表面，使得底面與圓柱面不再垂直，這大大降低了圓柱角尺的精度。

發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種可以大大降低熱變形誤差的精密筒狀圓柱角尺。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是本發明的結構特點是設置中空筒體，筒體的外壁圓柱與內壁圓柱為同軸。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在1、熱變形非相似性規律的研究表明，熱變形後，中空筒體的母線變化較小，而且由於中部為空心，不再呈現出中凸狀的底面和頂面，顯然，本發明可以減小圓柱表面鼓形誤差的影響，從而獲得更高的精度。
2、節省材料將實心圓柱角尺設計成空心，材料可節省一半左右，降低製造成本。
3、減輕重量由於材料能節省一半，則圓柱角尺的重量也大大減輕，使用更加方便。


圖1為已有技術中圓柱角尺結構示意圖。
圖2為已有技術中圓柱角尺熱變形示意圖。
圖3(a)為15℃實心與空心圓柱體熱變形對比圖。
圖3(b)為30℃實心與空心圓柱體熱變形對比圖。
圖3(c)為45℃實心與空心圓柱體熱變形對比圖。
圖3(d)為60℃實心與空心圓柱體熱變形對比圖。
圖4為本發明結構示意圖。
圖中標號1中空筒體、2外壁圓柱、3內壁圓柱。
以下通過實施例，結合附圖對本發明作進一步描述實施例參見圖4，本實施例設置中空筒體1，筒體的外壁圓柱2與內壁圓柱3為同軸。
分別以同樣的外形尺寸70×150mm、同種金屬材料的實心圓柱體和中空筒體為試樣，中空筒體的內壁圓柱3的直徑為50mm，置於三維高精度熱變形實驗裝置中進行實驗測試，實驗裝置分別在15℃、30℃、45℃、60℃穩定溫度點測量圓柱體母線高度尺寸變化量，均以圓柱體母線左端(即x＝0)為起測點。並定義此點的變形量為零，用電感測頭測量其他各點與此點的相差的變形量，由於圓柱體兩端是對稱的，實驗中測量母線的一半，各測量數據擬合後繪製成曲線圖，如圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)和圖3(d)所示。圖中a為實心圓柱體變形曲線，b中空筒體變形曲線，可見在不同的溫度點，實心與空心圓柱體相比，母線上各點的膨脹量不同，實心圓柱體母線上各點熱膨脹量比空心圓柱體的要大。
權利要求
1.精密筒狀圓柱角尺，其特徵是設置中空筒體(1)，筒體的外壁圓柱(2)，與內壁圓柱(3)為同軸。
全文摘要
精密筒狀圓柱角尺，其特徵是設置中空筒體，筒體的外壁圓柱與內壁圓柱為同軸。熱變形非相似性規律的研究表明，熱變形後，中空筒體的母線變化較小，而且由於中部為空心，不再呈現出中凸狀的底面和頂面，本發明可以有效地減小圓柱表面鼓形誤差的影響，從而獲得更高的精度。
文檔編號G01B5/24GK1862217SQ20061008801
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月14日 優先權日2006年6月14日
發明者費業泰, 李光珂, 盛立, 徐婷婷 申請人:合肥工業大學