多錐度深孔加工檢測裝置的製作方法

2023-10-08 06:07:34 2

專利名稱：多錐度深孔加工檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於檢測深孔精加工前的內孔表面質量和尺寸精度的裝置，具體地說，涉及一種多錐度深孔加工檢測裝置。屬於機械設計與製造及設備檢測技術領域。
背景技術：
目前，涉及多錐度深孔粗加工後進行精加工的檢測大都採用常規方法進行，其檢測精度偏低。在工程上廣泛應用的多錐度深孔檢測的方法主要是內規測量法。內規測量法採取目視直讀，因人而異，不僅精度難以保證，而且方法落後，效率低，在對長身管內徑測量上往往又顯得無能為力。傳統檢測裝置一般為懸臂梁結構。由於檢測對象為多錐度深孔，多數檢測裝置為懸臂梁結構，其力學性能差，不能滿足檢測裝置的同軸度問題。
現有公開的文獻中，「炮管藥室參數測量技術的研究」(《彈道學報學》1998. 12第10卷(4) :88 91)、「火炮內膛表面粗糙度檢測技術」(《長春光學精密機械學院學報》2000. 12第23卷(4): 12 14)、以及「基於C⑶的小口徑炮膛質量檢測系統」(《自動測量與控制》2008第27卷(9) :79 83)中介紹的有關多錐度深孔加工檢測內容均是關於檢測纏度的，其方法是利用CCD攝像頭或者雷射檢測；在專利85200580中公開了一種火炮身管光學綜合檢查儀，這種檢查儀主要是利用光學原理檢測炮管深孔的膛線、炮口角和彎曲度。隨著現代測量技術、測量手段、測量方法向多元化和高精度發展，光電技術在測試領域得到了廣泛的應用，也有相關產品應用在多錐度深孔的檢測上。但是對於多錐度深孔內各參數的檢測，由於多錐度深孔本身的特點深孔屬變錐度深孔，變錐度深孔尺寸長、光線暗、不易觀察；深孔存在孔徑變化範圍大，最小孔徑尺寸小，孔內不易設置探頭，調整測量儀不方便；利用光電技術如CCD攝像頭，雷射檢測很難實現對多錐度深孔的檢測。CCD攝像頭無法很好的拍攝到內孔情況；利用聲波和光柵來檢測時，由於檢測過程中幹擾因素很大，信號採集存在問題，不能很好的滿足檢測要求。

發明內容
為了避免現有技術存在的不足，克服其結構複雜，力學性能差；常規方法檢測精度低，效率較低的問題。本發明提出一種多錐度深孔加工檢測裝置，目的用於檢測多錐度深孔的表面質量和尺寸精度；檢測裝置可進行自導向，同時檢測多錐度深孔的多項參數；檢測裝置採用簡支梁結構，操作方便；檢測過程穩定，檢測精度高。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括導向柱、絲槓、固定機構、爬行器、動力機構、輸出管、數據處理系統，所述固定機構包括導向套、套筒、大軸承、固定環、導向柱銷釘、固定銷釘、底座，導向套固定安裝在底座上，固定環與大軸承過渡配合固定在導向套內，固定在導向套內的套筒端面與大軸承的端面相對，導向套通過固定銷釘與套筒定位，大軸承卡在導向套與套筒之間，導向套和套筒通過螺釘連接；爬行器固連在絲槓上位於套筒內；絲槓依次穿過導向套、套筒、大軸承、固定環和爬行器；導向柱通過導向柱銷釘固定安裝在絲槓的前端部，動力機構固連在絲槓的後端部；輸出管的一端固定安裝在爬行器上，另一端與動カ機構連接；爬行器沿絲槓前後移動並採集數據，通過數據線傳輸給數據處理系統；所述爬行器由爬行器主體、前端蓋、後端蓋、電感位移傳感器、傳感器固定架、傳感器夾持器、光柵傳感器、光柵位移傳感器固定架組成，所述傳感器夾持器為「H」形，中間橫向有螺紋通孔，電感位移傳感器和光柵傳感器分別固定在傳感器夾持器上、兩個傳感器夾持器分別固定在傳感器固定架和光柵位移傳感器固定架上，傳感器固定架和光柵位移傳感器固定架安裝在爬行器主體兩側，前端蓋、後端蓋通過端蓋固定螺釘與爬行器主體固連。所述動カ機構包括殼體、伺服電機、軸承固定環、軸承、主動齒輪、從動齒輪、六角螺母、齒輪及搖杆組成，所述軸承固定環為ニ個，分別同軸固定安裝在殼體兩側板上，軸承固定在軸承固定環上，絲槓穿過軸承固定環，從動齒輪與六角螺母固連在絲槓上兩軸承之間；伺服電機安裝在殼體的內側，伺服電機輸出軸與主動齒輪固連，且與絲槓平行；搖杆安裝在殼體上，殼體內的搖杆端部安裝齒輪與主動齒輪嚙合；動力機構由數據處理系統控制。所述數據處理系統發出信號，動カ機構接收控制信號，伺服電機驅動動カ機構移動，動カ機構在移動時通過輸出管推動爬行器滑動前移，同時，數據處理系統發出採集信號，電感位移傳感器和光柵傳感器採集信號，並將信號傳輸回數據處理系統。本發明多錐度深孔加工檢測裝置採用導向柱、絲槓、固定機構三者構成的簡支梁結構；導向柱伸進入檢測產品內部，其外徑與檢測產品內徑一致，起到導向作用，同時，爬行器在絲槓上移動時能保證其自身與檢測產品的同軸度；帶有傳感器的爬行器沿絲槓移動進行檢測，通過光柵傳感器標定然後進行信號採集和處理，從而得到表面質量參數；通過電感位移傳感器測量尺寸波動，從而得到尺寸精度參數；同時多錐度深孔檢測裝置在檢測每個參數時，能同時各採集四個數據，從而保證檢測的精確性；其檢測過程穩定，檢測過程不受光線影響。有益效果本發明多錐度深孔加工檢測裝置結構簡單，通過簡支梁結構實現機構的平穩運行，減少在信號採集過程中因震動產生的幹擾，避免檢測過程中因受カ不均勻對零件刮傷的現象；檢測裝置檢測精度高，在檢測過程中，可同時檢測表面質量和尺寸精度ニ個參數；檢測裝置可自導向，避免因為內孔為多錐度深孔而在檢測過程中產生偏離圓心的現象；檢測裝置採用絲槓為導軌，避免了爬行器在檢測過程中對已加工的エ件表面割傷，影響加工質量。


下面結合附圖和實施方式對本發明多錐度深孔加工檢測裝置作進ー步詳細說明。圖I為本發明多錐度深孔加工檢測裝置結構示意圖。圖2為本發明多錐度深孔加工檢測裝置的爬行器結構示意圖。圖3為本發明多錐度深孔加工檢測裝置的動カ機構示意圖。圖4為本發明多錐度深孔加工檢測裝置的力學結構示意圖。圖5為被檢測零件的多錐度深孔剖視圖。 圖中I.導向柱2.絲槓3.導向柱銷釘4.導向套5.套筒6.爬行器7.固定銷釘8.大軸承9.固定緊固螺釘10.固定環11.輸出管12.動カ機構13.數據處理系統14.電感位移傳感器15.傳感器緊固螺釘16.爬行器主體17.前端蓋18.傳感器固定架19.傳感器夾持器20.電感位移傳感器固定架頂蓋21.光柵位移傳感器固定架頂蓋22.後端蓋23.光柵位移傳感器固定架24.光柵傳感器25.端蓋緊固螺釘26.殼體27.主動齒輪28.伺服電機29.軸承固定環30.軸承31.從動齒輪32.六角螺母33.齒輪
具體實施例方式本實施例是多錐度深孔加工檢測裝置，包括包括導向柱、絲槓、固定機構、爬行器、動カ機構、輸出管、數據處理系統。本發明多錐度深孔加工檢測裝置整體結構如圖I所示。檢測裝置由導向柱I、絲槓2、導向柱銷釘3、導向套4、套筒5、爬行器6、固定銷釘7、大軸承8、固定緊固螺釘9、固定環10、輸出管11、動カ機構12、數據處理系統13組成；導向套4通過銷釘與底座定位，通過螺釘固定安裝在底座上，固定環10與大軸承8過渡配合固定在導向套4內，再放置套筒，固定在導向套4內的套筒5端面與大軸承8端面相對，導向套4通過固定銷釘7與套筒5定位，通過固定緊固螺釘9進行連接，同時將軸承卡在導向套與套筒之間。其中導向套4內徑與檢測エ件端ロ外徑尺寸一致，套筒5內徑與檢測エ件端ロ的內徑尺寸相等。爬行器6固連在絲槓2的中部，位於導向套4內大軸承8的另一端面；絲槓2穿過導向套4、套筒5、大軸承8、固定環10和爬行器6 ;導向柱I通過導向柱銷釘3固定連接在絲槓2的前端部，動カ機構12固定連接在絲槓2的後端部；輸出管11的一端固定安裝在爬行器6上，另一端與動カ機構12連接；爬行器6沿著絲槓2前後移動並採集數據，通過連接的數據線傳輸給數據處理系統13。如圖2、圖3所示，多錐度深孔加工檢測裝置的爬行器包括電感位移傳感器14、傳感器緊固螺釘15、爬行器主體16、前端蓋17、傳感器固定架18、傳感器夾持器19、電感位移傳感器固定架頂蓋20、光柵位移傳感器固定架頂蓋21、後端蓋22、光柵位移傳感器固定架23、光柵傳感器24、端蓋緊固螺釘25組成；安裝時先將電感位移傳感器14和光柵傳感器24分別固定在傳感器夾持器19上，兩個呈「H」形傳感器夾持器19分別安裝在傳感器固定架18和光柵位移傳感器固定架23上，再將電感位移傳感器固定架頂蓋20固定、光柵位移傳感器固定架頂蓋21固定，將固定好的電感位移傳感器和光柵傳感器固定安裝在爬行器主體16上；數據線通過爬行器主體16和傳感器固定架上預留孔導出與輸出管相連接；輸出管11與爬行器主體16固定連接。前端蓋17、後端蓋22上各有四個呈90°分布的螺孔，爬行器主體16前端、後端亦各有四個螺釘孔與其相對應，前端蓋17、後端蓋22通過端蓋緊固螺釘25與爬行器主體16安裝連接。爬行器通過動カ機構的帶動在導向柱和固定機構之間來回移動並採集數據。動カ機構包括殼體26、主動齒輪27、伺服電機28、ニ個軸承固定環29、ニ個軸承30、從動齒輪31、六角螺母32、齒輪33及搖杆組成；其中二個軸承固定環29分別同軸固定安裝在殼體26兩側板上，ニ個軸承30分別安裝在軸承固定環29上，軸承固定環29與軸承30過盈配合，絲槓2穿過軸承固定環29，從動齒輪31與六角螺母32固連在絲槓2上兩軸承30之間；伺服電機28安裝在殼體26的內左下側，伺服電機28輸出軸與主動齒輪27固連，且與絲槓2平行；搖杆安裝在殼體26上，殼體26內的搖杆端部安裝齒輪33與主動齒輪27嚙合。動カ機構12由數據處理系統13控制，同時，可自動、或手動前進、後退。檢測時，數據處理系統13發出信號，動カ機構12接收控制信號，伺服電機28接到控制信號，帶動主動齒輪27轉動，主動齒輪27轉動的同時將動カ傳遞給從動齒輪31，從動齒輪31帶動六角螺母32轉動，六角螺母32沿著絲槓2移動，從而帶動整個動カ機構12前、後移動，動カ機構12在前、後移動的過程中通過輸出管11推動爬行器6滑行移動，在向前移動的同時，數據處理系統13發出採集信號，電感位移傳感器14和光柵傳感器24開始採集信號，並將信號通過數據線傳遞迴數據處理系統13。多錐度深孔加工檢測裝置主要用於檢測多錐度深孔的表面粗糙度和尺寸精度，或火炮炮管、或高速動車車軸。如在檢測加工的火炮炮管性能指標時，先將固定機構與火炮炮管的外端ロ相連接，並起到固定作用，檢測裝置的導向柱I伸進入炮管管體的內部，檢測裝置的導向柱I外徑尺寸與炮管管體的內徑尺寸相同；爬行器6在導向柱I與固定機構之間 移動，並採集相應的檢測數據；動カ機構12為整個檢測裝置提供動力，驅動爬行器6在絲槓2上前、後自由移動。參閱圖4、圖5，多錐度深孔加工檢測裝置採用導向柱、絲槓、固定機構三者構成簡支梁的力學結構，克服了普通檢測裝置力學性能差的不足。導向柱伸進入檢測產品內部起到導向作用，如圖5展示的檢測エ件，同時，爬行器在絲槓上移動時能保證其自身與檢測產品的同軸度；採用帶有傳感器的爬行器沿絲槓移動進行檢測，提高了檢測裝置的平穩運行，檢測過程不受光線影響。減少了信號採集過程中因震動產生的幹擾，避免了檢測過程中因受カ不均勻對零件刮傷的現象。
權利要求
1.一種多錐度深孔加工檢測裝置，其特徵在於包括導向柱、絲槓、固定機構、爬行器、動力機構、輸出管、數據處理系統， 所述固定機構包括導向套、套筒、大軸承、固定環、導向柱銷釘、固定銷釘、底座，導向套固定安裝在底座上，固定環與大軸承過渡配合固定在導向套內，固定在導向套內的套筒端面與大軸承的端面相對，導向套通過固定銷釘與套筒定位，大軸承卡在導向套與套筒之間，導向套和套筒通過螺釘連接；爬行器固連在絲槓上位於套筒內；絲槓依次穿過導向套、套筒、大軸承、固定環和爬行器；導向柱通過導向柱銷釘固定安裝在絲槓的前端部，動力機構固連在絲槓的後端部；輸出管的一端固定安裝在爬行器上，另一端與動力機構連接；爬行器沿絲槓前後移動並採集數據，通過數據線傳輸給數據處理系統； 所述爬行器由爬行器主體、前端蓋、後端蓋、電感位移傳感器、傳感器固定架、傳感器夾持器、光柵傳感器、光柵位移傳感器固定架組成，所述傳感器夾持器為「H」形，中間橫向有螺紋通孔，電感位移傳感器和光柵傳感器分別固定在傳感器夾持器上、兩個傳感器夾持器分別固定在傳感器固定架和光柵位移傳感器固定架上，傳感器固定架和光柵位移傳感器固定架安裝在爬行器主體兩側，前端蓋、後端蓋通過端蓋固定螺釘與爬行器主體固連； 所述動力機構包括殼體、伺服電機、軸承固定環、軸承、主動齒輪、從動齒輪、六角螺母、齒輪及搖杆組成，所述軸承固定環為二個，分別同軸固定安裝在殼體兩側板上，軸承固定在軸承固定環上，絲槓穿過軸承固定環，從動齒輪與六角螺母固連在絲槓上兩軸承之間；伺服電機安裝在殼體的內側，伺服電機輸出軸與主動齒輪固連，且與絲槓平行；搖杆安裝在殼體上，殼體內的搖杆端部安裝齒輪與主動齒輪嚙合；動力機構由數據處理系統控制。
2.根據權利要求I所述的多錐度深孔加工檢測裝置，其特徵在於所述數據處理系統發出信號，動力機構接收控制信號，伺服電機驅動動力機構移動，動力機構在移動時通過輸出管推動爬行器滑動前移，同時，數據處理系統發出採集信號，電感位移傳感器和光柵傳感器採集信號，並將信號傳輸回數據處理系統。
全文摘要
本發明公開了一種多錐度深孔加工檢測裝置，由導向柱、絲槓、固定機構、爬行器、動力機構、數據處理系統組成；絲槓安裝在固定機構上，爬行器固連在絲槓的中間部位，導向柱安裝在絲槓的前部，動力機構固連在絲槓的後部；帶有傳感器的爬行器沿絲槓移動並採集數據，通過數據線傳輸給數據處理系統；導向柱、絲槓、固定機構三者構成簡支梁結構。該檢測裝置主要用於精加工時檢測多錐度深孔的表面質量和尺寸精度。對於多錐度深孔，檢測裝置不僅可以自導向，還可以同時檢測多錐度深孔的多項參數，具有一次性檢測多個數據的功能。檢測裝置結構簡單、實用，通過機械傳動實現檢測裝置的前進與後退；通過傳感器實現檢測功能；檢測過程穩定。
文檔編號G01B7/00GK102679855SQ20121013908
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者史景文, 張春元, 王俊彪, 蔣建軍 申請人:西北工業大學