CN102679855B - 多锥度深孔加工检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多锥度深孔加工检测装置，由导向柱、丝杠、固定机构、爬行器、动力机构、数据处理系统组成；丝杠安装在固定机构上，爬行器固连在丝杠的中间部位，导向柱安装在丝杠的前部，动力机构固连在丝杠的后部；带有传感器的爬行器沿丝杠移动并采集数据，通过数据线传输给数据处理系统；导向柱、丝杠、固定机构三者构成简支梁结构。该检测装置主要用于精加工时检测多锥度深孔的表面质量和尺寸精度。对于多锥度深孔，检测装置不仅可以自导向，还可以同时检测多锥度深孔的多项参数，具有一次性检测多个数据的功能。检测装置结构简单、实用，通过机械传动实现检测装置的前进与后退；通过传感器实现检测功能；检测过程稳定。

Description

多锥度深孔加工检测装置

技术领域

本发明涉及用于检测深孔精加工前的内孔表面质量和尺寸精度的装置，具体地说,涉及一种多锥度深孔加工检测装置。属于机械设计与制造及设备检测技术领域。

背景技术

目前，涉及多锥度深孔粗加工后进行精加工的检测大都采用常规方法进行，其检测精度偏低。在工程上广泛应用的多锥度深孔检测的方法主要是内规测量法。内规测量法采取目视直读，因人而异，不仅精度难以保证，而且方法落后，效率低，在对长身管内径测量上往往又显得无能为力。传统检测装置一般为悬臂梁结构。由于检测对象为多锥度深孔，多数检测装置为悬臂梁结构，其力学性能差，不能满足检测装置的同轴度问题。

现有公开的文献中，“炮管药室参数测量技术的研究”（《弹道学报学》1998.12第10卷(4):88～91）、“火炮内膛表面粗糙度检测技术”（《长春光学精密机械学院学报》2000.12第23卷(4):12～14）、以及“基于CCD的小口径炮膛质量检测系统”（《自动测量与控制》2008第27卷(9):79～83）中介绍的有关多锥度深孔加工检测内容均是关于检测缠度的，其方法是利用CCD摄像头或者激光检测；在专利85200580中公开了一种火炮身管光学综合检查仪，这种检查仪主要是利用光学原理检测炮管深孔的膛线、炮口角和弯曲度。

随着现代测量技术、测量手段、测量方法向多元化和高精度发展，光电技术在测试领域得到了广泛的应用，也有相关产品应用在多锥度深孔的检测上。但是对于多锥度深孔内各参数的检测，由于多锥度深孔本身的特点：深孔属变锥度深孔，变锥度深孔尺寸长、光线暗、不易观察；深孔存在孔径变化范围大，最小孔径尺寸小，孔内不易设置探头，调整测量仪不方便；利用光电技术如CCD摄像头，激光检测很难实现对多锥度深孔的检测。CCD摄像头无法很好的拍摄到内孔情况；利用声波和光栅来检测时，由于检测过程中干扰因素很大，信号采集存在问题，不能很好的满足检测要求。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足,克服其结构复杂，力学性能差；常规方法检测精度低,效率较低的问题。本发明提出一种多锥度深孔加工检测装置，目的用于检测多锥度深孔的表面质量和尺寸精度；检测装置可进行自导向，同时检测多锥度深孔的多项参数；检测装置采用简支梁结构，操作方便；检测过程稳定，检测精度高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括导向柱、丝杠、固定机构、爬行器、动力机构、输出管、数据处理系统，

所述固定机构包括导向套、套筒、大轴承、固定环、导向柱销钉、固定销钉、底座，导向套固定安装在底座上，固定环与大轴承过渡配合固定在导向套内，固定在导向套内的套筒端面与大轴承的端面相对，导向套通过固定销钉与套筒定位，大轴承卡在导向套与套筒之间，导向套和套筒通过螺钉连接；爬行器固连在丝杠上位于套筒内；丝杠依次穿过导向套、套筒、大轴承、固定环和爬行器；导向柱通过导向柱销钉固定安装在丝杠的前端部，动力机构固连在丝杠的后端部；输出管的一端固定安装在爬行器上，另一端与动力机构连接；爬行器沿丝杠前后移动并采集数据，通过数据线传输给数据处理系统；

所述爬行器由爬行器主体、前端盖、后端盖、电感位移传感器、传感器固定架、传感器夹持器、光栅传感器、光栅位移传感器固定架组成，所述传感器夹持器为“H”形，中间横向有螺纹通孔，电感位移传感器和光栅传感器分别固定在传感器夹持器上、两个传感器夹持器分别固定在传感器固定架和光栅位移传感器固定架上，传感器固定架和光栅位移传感器固定架安装在爬行器主体两侧，前端盖、后端盖通过端盖固定螺钉与爬行器主体固连。

所述动力机构包括壳体、伺服电机、轴承固定环、轴承、主动齿轮、从动齿轮、六角螺母、齿轮及摇杆组成，所述轴承固定环为二个，分别同轴固定安装在壳体两侧板上，轴承固定在轴承固定环上，丝杠穿过轴承固定环，从动齿轮与六角螺母固连在丝杠上两轴承之间；伺服电机安装在壳体的内侧，伺服电机输出轴与主动齿轮固连，且与丝杠平行；摇杆安装在壳体上，壳体内的摇杆端部安装齿轮与主动齿轮啮合；动力机构由数据处理系统控制。

所述数据处理系统发出信号，动力机构接收控制信号，伺服电机驱动动力机构移动，动力机构在移动时通过输出管推动爬行器滑动前移，同时，数据处理系统发出采集信号，电感位移传感器和光栅传感器采集信号，并将信号传输回数据处理系统。

本发明多锥度深孔加工检测装置采用导向柱、丝杠、固定机构三者构成的简支梁结构；导向柱伸进入检测产品内部，其外径与检测产品内径一致，起到导向作用，同时，爬行器在丝杠上移动时能保证其自身与检测产品的同轴度；带有传感器的爬行器沿丝杠移动进行检测，通过光栅传感器标定然后进行信号采集和处理,从而得到表面质量参数；通过电感位移传感器测量尺寸波动，从而得到尺寸精度参数；同时多锥度深孔检测装置在检测每个参数时，能同时各采集四个数据，从而保证检测的精确性；其检测过程稳定，检测过程不受光线影响。

有益效果

本发明多锥度深孔加工检测装置结构简单,通过简支梁结构实现机构的平稳运行，减少在信号采集过程中因震动产生的干扰，避免检测过程中因受力不均匀对零件刮伤的现象；检测装置检测精度高,在检测过程中，可同时检测表面质量和尺寸精度二个参数；检测装置可自导向，避免因为内孔为多锥度深孔而在检测过程中产生偏离圆心的现象；检测装置采用丝杠为导轨，避免了爬行器在检测过程中对已加工的工件表面割伤，影响加工质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明多锥度深孔加工检测装置作进一步详细说明。

图1为本发明多锥度深孔加工检测装置结构示意图。

图2为本发明多锥度深孔加工检测装置的爬行器结构示意图。

图3为本发明多锥度深孔加工检测装置的动力机构示意图。

图4为本发明多锥度深孔加工检测装置的力学结构示意图。

图5为被检测零件的多锥度深孔剖视图。

图中：

1.导向柱  2.丝杠  3.导向柱销钉  4.导向套  5.套筒  6.爬行器7.固定销钉  8.大轴承  9.固定紧固螺钉  10.固定环  11.输出管12.动力机构  13.数据处理系统  14.电感位移传感器  15.传感器紧固螺钉16.爬行器主体  17.前端盖  18.传感器固定架  19.传感器夹持器20.电感位移传感器固定架顶盖  21.光栅位移传感器固定架顶盖  22.后端盖23.光栅位移传感器固定架  24.光栅传感器  25.端盖紧固螺钉  26.壳体27.主动齿轮  28.伺服电机  29.轴承固定环  30.轴承  31.从动齿轮32.六角螺母  33.齿轮

具体实施方式

本实施例是多锥度深孔加工检测装置，包括：包括导向柱、丝杠、固定机构、爬行器、动力机构、输出管、数据处理系统。

本发明多锥度深孔加工检测装置整体结构如图1所示。检测装置由导向柱1、丝杠2、导向柱销钉3、导向套4、套筒5、爬行器6、固定销钉7、大轴承8、固定紧固螺钉9、固定环10、输出管11、动力机构12、数据处理系统13组成；导向套4通过销钉与底座定位，通过螺钉固定安装在底座上，固定环10与大轴承8过渡配合固定在导向套4内，再放置套筒，固定在导向套4内的套筒5端面与大轴承8端面相对，导向套4通过固定销钉7与套筒5定位，通过固定紧固螺钉9进行连接，同时将轴承卡在导向套与套筒之间。其中导向套4内径与检测工件端口外径尺寸一致，套筒5内径与检测工件端口的内径尺寸相等。爬行器6固连在丝杠2的中部，位于导向套4内大轴承8的另一端面；丝杠2穿过导向套4、套筒5、大轴承8、固定环10和爬行器6；导向柱1通过导向柱销钉3固定连接在丝杠2的前端部，动力机构12固定连接在丝杠2的后端部；输出管11的一端固定安装在爬行器6上，另一端与动力机构12连接；爬行器6沿着丝杠2前后移动并采集数据，通过连接的数据线传输给数据处理系统13。

如图2、图3所示，多锥度深孔加工检测装置的爬行器包括电感位移传感器14、传感器紧固螺钉15、爬行器主体16、前端盖17、传感器固定架18、传感器夹持器19、电感位移传感器固定架顶盖20、光栅位移传感器固定架顶盖21、后端盖22、光栅位移传感器固定架23、光栅传感器24、端盖紧固螺钉25组成；安装时先将电感位移传感器14和光栅传感器24分别固定在传感器夹持器19上，两个呈“H”形传感器夹持器19分别安装在传感器固定架18和光栅位移传感器固定架23上，再将电感位移传感器固定架顶盖20固定、光栅位移传感器固定架顶盖21固定,将固定好的电感位移传感器和光栅传感器固定安装在爬行器主体16上；数据线通过爬行器主体16和传感器固定架上预留孔导出与输出管相连接；输出管11与爬行器主体16固定连接。前端盖17、后端盖22上各有四个呈90°分布的螺孔，爬行器主体16前端、后端亦各有四个螺钉孔与其相对应，前端盖17、后端盖22通过端盖紧固螺钉25与爬行器主体16安装连接。爬行器通过动力机构的带动在导向柱和固定机构之间来回移动并采集数据。

动力机构包括壳体26、主动齿轮27、伺服电机28、二个轴承固定环29、二个轴承30、从动齿轮31、六角螺母32、齿轮33及摇杆组成；其中二个轴承固定环29分别同轴固定安装在壳体26两侧板上，二个轴承30分别安装在轴承固定环29上，轴承固定环29与轴承30过盈配合，丝杠2穿过轴承固定环29，从动齿轮31与六角螺母32固连在丝杠2上两轴承30之间；伺服电机28安装在壳体26的内左下侧，伺服电机28输出轴与主动齿轮27固连，且与丝杠2平行；摇杆安装在壳体26上，壳体26内的摇杆端部安装齿轮33与主动齿轮27啮合。动力机构12由数据处理系统13控制，同时，可自动、或手动前进、后退。检测时，数据处理系统13发出信号，动力机构12接收控制信号，伺服电机28接到控制信号，带动主动齿轮27转动，主动齿轮27转动的同时将动力传递给从动齿轮31，从动齿轮31带动六角螺母32转动，六角螺母32沿着丝杠2移动，从而带动整个动力机构12前、后移动，动力机构12在前、后移动的过程中通过输出管11推动爬行器6滑行移动，在向前移动的同时，数据处理系统13发出采集信号，电感位移传感器14和光栅传感器24开始采集信号，并将信号通过数据线传递回数据处理系统13。

多锥度深孔加工检测装置主要用于检测多锥度深孔的表面粗糙度和尺寸精度，或火炮炮管、或高速动车车轴。如在检测加工的火炮炮管性能指标时，先将固定机构与火炮炮管的外端口相连接，并起到固定作用，检测装置的导向柱1伸进入炮管管体的内部，检测装置的导向柱1外径尺寸与炮管管体的内径尺寸相同；爬行器6在导向柱1与固定机构之间移动，并采集相应的检测数据；动力机构12为整个检测装置提供动力，驱动爬行器6在丝杠2上前、后自由移动。

参阅图4、图5，多锥度深孔加工检测装置采用导向柱、丝杠、固定机构三者构成简支梁的力学结构，克服了普通检测装置力学性能差的不足。导向柱伸进入检测产品内部起到导向作用，如图5展示的检测工件，同时，爬行器在丝杠上移动时能保证其自身与检测产品的同轴度；采用带有传感器的爬行器沿丝杠移动进行检测，提高了检测装置的平稳运行，检测过程不受光线影响。减少了信号采集过程中因震动产生的干扰，避免了检测过程中因受力不均匀对零件刮伤的现象。

Claims (2)

1.一种多锥度深孔加工检测装置，其特征在于:包括导向柱、丝杠、固定机构、爬行器、动力机构、输出管、数据处理系统， 

所述固定机构包括导向套、套筒、大轴承、固定环、导向柱销钉、固定销钉、底座，导向套固定安装在底座上，固定环与大轴承过渡配合固定在导向套内，固定在导向套内的套筒端面与大轴承的一端面相对，导向套通过固定销钉与套筒定位，大轴承卡在导向套与套筒之间，导向套和套筒通过螺钉连接；爬行器固连在丝杠的中部，爬行器位于导向套内大轴承的另一端面；丝杠穿过导向套、套筒、大轴承、固定环和爬行器；导向柱通过导向柱销钉固定安装在丝杠的前端部，动力机构固连在丝杠的后端部；输出管的一端固定安装在爬行器上，另一端与动力机构连接；爬行器沿丝杠前后移动并采集数据，通过数据线传输给数据处理系统； 

所述爬行器由爬行器主体、前端盖、后端盖、电感位移传感器、传感器固定架、传感器夹持器、光栅传感器、光栅位移传感器固定架组成，所述传感器夹持器为“H”形，中间横向有螺纹通孔，电感位移传感器和光栅传感器分别固定在传感器夹持器上，两个传感器夹持器分别固定在传感器固定架和光栅位移传感器固定架上，传感器固定架和光栅位移传感器固定架安装在爬行器主体两侧，前端盖、后端盖通过端盖固定螺钉与爬行器主体固连； 

所述动力机构包括壳体、伺服电机、轴承固定环、轴承、主动齿轮、从动齿轮、六角螺母、齿轮及摇杆组成，所述轴承固定环为二个，分别同轴固定安装在壳体两侧板上，轴承固定在轴承固定环上，丝杠穿过轴承固定环，从动齿轮与六角螺母固连在丝杠上，六角螺母位于两轴承之间；伺服电机安装在壳体的内侧，伺服电机输出轴与主动齿轮固连，且与丝杠平行；摇杆安装在壳体上，壳体内的摇杆端部安装齿轮与主动齿轮啮合；动力机构由数据处理系统控制。 

2.根据权利要求1所述的多锥度深孔加工检测装置，其特征在于:所述数据处理系统发出信号，动力机构接收控制信号，伺服电机驱动动力机构移动，动力机构在移动时通过输出管推动爬行器滑动前移，同时，数据处理系统发出采集信号，电感位移传感器和光栅传感器采集信号，并将信号传输回数据处理系统。