CN101769706B

CN101769706B - 平面精度测量仪

Info

Publication number: CN101769706B
Application number: CN2010101106005A
Authority: CN
Inventors: 李伟
Original assignee: CHENGDU SI RUI TE CARBIDE KNIVES Co Ltd
Current assignee: Shanghai Qinu Precision Blade Co., Ltd.
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN101769706A

Abstract

本发明公开了一种测量厚度、平面度与平行度误差的平面精度测量仪，可精确测量被测工件的厚度、平面度与平行度误差。该平面精度测量仪，包括测量板以及位于测量板上的测量装置，测量板下方设置有用于支撑测量板的支架，在测量板上设置有至少三个不在一条直线上且凸出于测量板上表面的支撑凸起。由于不在一条直线上的三点可确定一个平面，因此，任意三个凸出于测量板上表面的支撑凸起就形成一个用于支撑被测圆刀及有关工具的支撑平面，并以该支撑平面为基准，可精确得到被测工件的厚度误差(即平行度误差)与平面度误差，其不受测量板是否平整的影响，从而可大大提高测量的精度，尤其适合在用于测量厚度、平行度与平面度误差的测量装置上推广使用。

Description

平面精度测量仪

技术领域

本发明涉及测量仪器，具体涉及一种测量厚度、平面度与平行度误差的平面精度测量仪。

背景技术

要使圆刀及有关工具的平面精密测量(平行度、平面度、厚度)达到微米级的水平，目前，国内企业测量方法有以下几种：

1.最常用的是用数显千分尺来量厚度差，从而也得到同片厚度差，即平行度。但该测量方法受各人不同的测量力，不同的测量点，不同的测量温度，刀片的清洁程度，原始对零的程度的影响很大。同一把刀，同一把量具，如由两个人独立测量，它们的测量结果常会有2-3个微米的差别。

2.用大理石平台加磁性表架、千分表，块规来测刀片厚度，平行度和平面度。这种方法有较大的误差，其原因是：

1)大理石平台本身有较大误差。最精密的平台也有1-2个微米的误差；再加上刀片不平，难以确准基准面。

2)大理石平台极容易积灰，不容易擦干净；

3)刀片本身的不平度对所测厚度有影响。

因此，国内外的企业和有关计量机构大都采用英国泰勒公司生产的圆度仪或其它精密仪器。但它们的价格十分的昂贵，非一般企业所能承受。这些企业在无法知晓自己工具精度的情况，盲目地投入生产，会对产品质量的提高和成本的降低产生很大的负面影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种可精确测量厚度、平面度与平行度误差的平面精度测量仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：平面精度测量仪，包括测量板以及位于测量板上的测量装置，测量板下方设置有用于支撑测量板的支架，在测量板上设置有至少三个不在一条直线上且凸出于测量板上表面的支撑凸起。

进一步的是，所述测量装置包括设置在测量板上的表柱以及连接在表柱上的表杆，在表杆上设置有千分表。

作为优选技术方案，所述支撑凸起具有三个且相对于测量板上表面的高度相等。

进一步的是，所述支撑凸起采用圆形钢球制作。

进一步的是，所述测量板倾斜设置在支架上，在倾斜的测量板下侧设置有至少两个滑槽，滑槽内设置有支撑轴，支撑轴通过锁紧装置可拆卸连接在滑槽内，支撑轴的顶部延伸到测量板上表面上方，在支撑轴顶部设置有支撑轴承。

进一步的是，在测量板上设置有支撑凸起装配滑槽，在支撑凸起装配滑槽内固定设置有硬质合金底条，支撑凸起滑动配合在硬质合金底条的上表面。

进一步的是，在支架与测量板之间固定连接有芯轴，在芯轴上套装有轴承，在轴承外固定连接有拨盘，在拨盘的上平面内设置有螺旋槽，螺旋槽内活动配合有旋转轴；在测量板上设置有位于硬质合金底条旁侧的通槽，硬质合金底条上方设置有移动块，支撑凸起装配在移动块内，该移动块从硬质合金底条的上表面延伸到通槽上方，旋转轴穿过通槽与移动块固定连接。

作为优选技术方案，所述拨盘为齿轮结构，在测量板内活动穿套有手动转轴，手动转轴上端固定连接有手柄，下端设置有主动齿轮，主动齿轮与拨盘啮合。

进一步的是，拨盘上表面的外圆周上设置有显示测量板中心线与支撑凸起之间距离的刻度，手柄周边设置有显示测量板中心线与支撑凸起之间距离的刻度。

进一步的是，在支架与拨盘之间设置有支撑板；支架的底盘底面设置有至少三个柔性承托垫。

本发明的有益效果是：由于不在一条直线上的三点可确定一个平面，因此，任意三个凸出于测量板上表面的支撑凸起就形成一个用于支撑被测圆刀及有关工具的支撑平面，并以该支撑平面为基准，可精确得到被测工件的厚度误差(即平行度误差)与平面度误差，其不受测量板是否平整的影响，从而可大大提高测量的精度，尤其适合在用于测量厚度、平行度与平面度误差的测量装置上推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标记为：测量板1、支撑凸起2、通槽3、硬质合金底条4、支架5、芯轴6、表柱7、支撑轴8、支撑轴承9、表杆10、千分表11、锁紧装置12、柔性承托垫13、移动块14、轴承15、拨盘16、螺旋槽17、旋转轴18、手动转轴19、手柄20、主动齿轮21、支撑板22、滑槽23、被测工件24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的平面精度测量仪，包括测量板1以及位于测量板1上的测量装置，测量板1下方设置有用于支撑测量板1的支架5，在测量板1上设置有至少三个不在一条直线上且凸出于测量板1上表面的支撑凸起2。由于不在一条直线上的三点可确定一个平面，因此，任意三个凸出于测量板1上表面的支撑凸起2就形成一个用于支撑被测圆刀及有关工具的支撑平面，并以该支撑平面为基准，可精确得到被测工件24的厚度误差(即平行度误差)与平面度误差，其不受测量板1是否平整的影响，从而可大大提高测量的精度。

在上述实施方式中，测量装置可采用平面测量尺或三坐标测量仪等，作为优选方式，所述测量装置包括设置在测量板1上的表柱7以及连接在表柱7上的表杆10，在表杆10上设置有千分表11。在测量被侧工件的厚度误差时，将千分表11的表头放于其中一个支撑凸起2的上方并使表头接触被测工件24的上表面，通过转动被测工件24，得到的千分表11读数的相对值即为厚度误差(即平行度误差)，该厚度误差为被测工件24相同半径处圆周方向的厚度误差；而测量平面度误差时，将千分表11的表头放于形成支撑平面的其中两个支撑凸起2之间，并使表头接触被测工件24的下表面，通过转动被测工件24，得到的千分表11读数的相对值即为平面度误差，该误差值为被测工件24相同半径处圆周方向的平面度误差。

在以上的实施方式中，所述支撑凸起2可设置有多个，但最终将被测工件24放在支撑凸起2上时，只有三个支撑凸起2形成支撑平面对被测工件24进行承托，因此，作为优选方式，所述支撑凸起2具有三个且相对于测量板1上表面的高度相等。在将支撑凸起2设置为三个以后，被测工件24只能放在该三个支撑凸起2上，则采用千分表11进行厚度与平面度误差的测量时，还可以得到准确的支撑基准平面，从而使得测量的精度得到提高；而三个支撑凸起2相对于测量板1上表面的高度相等，可使得千分表11的表头在测量过程中，始终是表头的顶部与被测工件24的上表面接触，利于提高测量的精度。支撑凸起2可采用圆锥体或具有顶点的其它不规则的几何体，作为优选方式，所述支撑凸起2采用圆形钢球制作。因圆形钢球容易外购，因此，本发明的平面精度测量仪在制造时，支撑凸起2采用圆形钢球可利于制造过程中的选择。且该圆形钢球最好采用硬质合金材料制作，以提高其耐磨性。

为便于操作人员对被测工件24进行测量，所述测量板1倾斜设置在支架5上，在倾斜的测量板1下侧设置有至少两个滑槽23，滑槽23内设置有支撑轴8，支撑轴8通过锁紧装置12可拆卸连接在滑槽23内，支撑轴8的顶部延伸到测量板1上表面上方，在支撑轴8顶部设置有支撑轴承9。在测量时，将被测工件24放在支撑凸起2上，由于测量板1的倾斜设置，可使被测工件24的下侧在自身重力的作用下始终靠在支撑轴承9上，则操作人员在测量时，就不必分心去照顾被测工件24的定位，而只需关心被测工件24的转动与读取千分表11上的数据，也就提高了测量精度；另外，在测量被测工件24的平面度以及厚度(平行度)误差时，转动被测工件24，使被测工件24通过支撑轴承9转动，因支撑轴承9可绕支撑轴8转动，因此，可提高被测工件24的转动可靠性；同时，由于被测工件24的下侧靠在支撑轴承9上；而支撑轴8通过锁紧装置12可拆卸连接在滑槽23内，可任意变换支撑轴8在滑槽23内的位置以适应不同大小被测工件24的测量，在图1中，锁紧装置12采用锁紧螺母将支撑轴8在滑槽23内定位。当然，支撑轴承9也可以采用其它不会转动的支撑件替代，但会使得被测工件24的转动不够灵活。

在以上实施方式中，为防止圆形钢球对测量板1的磨损，在测量板1上设置有支撑凸起装配滑槽，在支撑凸起装配滑槽内固定设置有硬质合金底条4，支撑凸起2滑动配合在硬质合金底条4的上表面。则长期使用过程中，支撑凸起2在硬质合金底条4的上表面滑动，使得硬质合金底条4对测量板1形成有效的保护，防止圆形钢球在测量板1上压出印痕。此处，由于支撑凸起2具有至少三个，因此，硬质合金底条4也具有至少三根，该至少三根硬质合金底条4上表面组成的平面的平面度误差在加工时应控制在0.001mm以内，可保证对被测工件24平面度、厚度(平行度)误差的测量精度。

在上述实施方式中，支撑凸起2在硬质合金底条4上的移动可通过人为方式进行移动，但不利于对平面度、厚度(平行度)误差的测量，作为优选方式，在支架5与测量板1之间固定连接有芯轴6，在芯轴6上套装有轴承15，在轴承15外固定连接有拨盘16，在拨盘16的上平面内设置有螺旋槽17，螺旋槽17内活动配合有旋转轴18；在测量板1上设置有位于硬质合金底条4旁侧的通槽3，硬质合金底条4上方设置有移动块14，支撑凸起2装配在移动块14内，该移动块14从硬质合金底条4的上表面延伸到通槽3上方，旋转轴18穿过通槽3与移动块14固定连接。则需要移动支撑凸起2时，可通过旋转拨盘16，使得旋转轴18在拨盘16的上平面的螺旋槽17内绕芯轴6旋转，从而改变旋转轴18到芯轴6轴心线的距离。由于旋转轴18与移动块14固定连接，从而带动移动块14内的支撑凸起2在硬质合金底条4上滑动，也就改变了测量板1轴心线与支撑凸起2之间的距离。在该距离变化过程中，支撑凸起2的顶点支撑在被测工件24下表面半径方向的不同位置，则可使千分表11能测量被测工件24在半径方向的平面度、厚度(平行度)误差。在该实施方式中，螺旋槽17的个数最好与支撑凸起2的数量相同，即每根旋转轴18对应一个螺旋槽17，使各旋转轴18沿各自对应的螺旋槽17内绕芯轴6旋转。

在转动拨盘16时，可直接对拨盘16进行操作将其转动，作为优选方式，所述拨盘16为齿轮结构，在测量板1内活动穿套有手动转轴19，手动转轴19上端固定连接有手柄20，下端设置有主动齿轮21，主动齿轮21与拨盘16啮合。则需要在被测工件24的半径方向移动支撑凸起2时，可通过摇动手柄20使拨盘16转动实现，使得操作方便。

在被测工件24的半径方向移动支撑凸起2时，为便于随时了解测量板1轴心线与支撑凸起2之间的距离，拨盘16上表面的外圆周上设置有显示测量板1中心线与支撑凸起2之间距离的刻度，或在手柄20周边设置有显示测量板1中心线与支撑凸起2之间距离的刻度，亦或既在拨盘16上表面的外圆周上设置有刻度，同时在手柄20周边也设置有刻度。拨盘16上表面的外圆周上设置的刻度可以作为一个粗读数，而手柄20周边设置的刻度则可以作为细读数，能分别反应出测量板1中心线与支撑凸起2之间的距离，防止被测工件24滑出支撑凸起2，掉落在台面上。拨盘16上表面的外圆周上刻度的读取可以通过在测量板1上设置凹口，操作人员通过该凹口对拨盘16上表面外圆周上的刻度进行读取。

为了能对拨盘16进行支撑，在支架5与拨盘16之间设置有支撑板22；而为了提高支架5支撑稳定性，支架5的底盘底面设置有至少三个柔性承托垫13。

本发明的平面精度测量仪在测量时的工作步骤包括：

1、准备工作

1)把被测工件24放到三个支撑凸起2形成的支撑平面上去；

2)调整支撑轴承9的位置，让支撑轴承9靠住被测工件24的外圆；

3)把千分表11装到表杆10上，让表头压住被测工件24的表面，表头的压缩量最好要小于0.5MM，调整好千分表11的零位。

2.各参数的测量

1)被测工件厚度差(即平行度)

将千分表11的表头放在某个钢球正上方的被测工件24上表面(此时，宜采用垂直式千分表)，转动被测工件24，其表上的读数和其它各点的相对值即是被测工件24在圆周方向的同片厚度差，因为表头和下面钢球顶点之间的值即被测工件24的厚度。通过转动拨盘16，就可得到被测工件24在半径方向的同片厚度差。

2)被测工件平面度

将千分表11的表头放在两个钢球的中间位置并位于被测工件24下表面(此时，宜采用杠杆式千分表)，转动被测工件24，其表上的读数和其它各点的相对值即是被测工件24的平面度差。通过转动拨盘16，就可得到被测工件24在半径方向的平面度差。

3)厚度

由于该机结构简单，在测量厚度的绝对值是有些麻烦，但不影响精度。

首先我们要从已有被测工件24中找一片基准，它的平面度和平行度都是比较好的。然后分别几个人用最好的数显千分卡，对某一固定点分别来量它的厚度绝对值，并用块规反复比对，最后确定一个确认值。然后以此值来校正千分表11的表头。

对常以1MM的增量增加厚度的被测工件24，我们可将块规逐渐加到基准被测工件24上去，达到所需厚度，量出基准尺寸，供测其它被测工件24用。

对常以0.01MM的增量增加厚度的被测工件24，我们可从表上直接读出数字。

Claims

1.平面精度测量仪，包括测量板(1)以及位于测量板(1)上的测量装置，测量板(1)下方设置有用于支撑测量板(1)的支架(5)，在测量板(1)上设置有至少三个不在一条直线上且凸出于测量板(1)上表面的支撑凸起(2)，其特征是：在测量板(1)上设置有支撑凸起装配滑槽，在支撑凸起装配滑槽内固定设置有硬质合金底条(4)，支撑凸起(2)滑动配合在硬质合金底条(4)的上表面；在支架(5)与测量板(1)之间固定连接有芯轴(6)，在芯轴(6)上套装有轴承(15)，在轴承(15)外固定连接有拨盘(16)，在拨盘(16)的上平面内设置有螺旋槽(17)，螺旋槽(17)内活动配合有旋转轴(18)；在测量板(1)上设置有位于硬质合金底条(4)旁侧的通槽(3)，硬质合金底条(4)上方设置有移动块(14)，支撑凸起(2)装配在移动块(14)内，该移动块(14)从硬质合金底条(4)的上表面延伸到通槽(3)上方，旋转轴(18)穿过通槽(3)与移动块(14)固定连接。

2.如权利要求1所述的平面精度测量仪，其特征是：所述测量装置包括设置在测量板(1)上的表柱(7)以及连接在表柱(7)上的表杆(10)，在表杆(10)上设置有千分表(11)。

3.如权利要求2所述的平面精度测量仪，其特征是：所述支撑凸起(2)具有三个且相对于测量板(1)上表面的高度相等。

4.如权利要求3所述的平面精度测量仪，其特征是：所述支撑凸起(2)采用圆形钢球制作。

5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的平面精度测量仪，其特征是：所述测量板(1)倾斜设置在支架(5)上，在倾斜的测量板(1)下侧设置有至少两个滑槽(23)，滑槽(23)内设置有支撑轴(8)，支撑轴(8)通过锁紧装置(12)可拆卸连接在滑槽(23)内，支撑轴(8)的顶部延伸到测量板(1)上表面上方，在支撑轴(8)顶部设置有支撑轴承(9)。

6.如权利要求5所述的平面精度测量仪，其特征是：所述拨盘(16)为齿轮结构，在测量板(1)内活动穿套有手动转轴(19)，手动转轴(19)上端固定连接有手柄(20)，下端设置有主动齿轮(21)，主动齿轮(21)与拨盘(16)啮合。

7.如权利要求6所述的平面精度测量仪，其特征是：拨盘(16)上表面的外圆周上设置有显示测量板(1)中心线与支撑凸起(2)之间距离的刻度，手柄(20)周边设置有显示测量板(1)中心线与支撑凸起(2)之间距离的刻度。

8.如权利要求7所述的平面精度测量仪，其特征是：在支架(5)与拨盘(16)之间设置有支撑板(22)；支架(5)的底盘底面设置有至少三个柔性承托垫(13)。