CN102749059A

CN102749059A - 一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置

Info

Publication number: CN102749059A
Application number: CN2012102538378A
Authority: CN
Inventors: 姚振强; 张雪萍; 高罗辉; 丁利强
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN102749059B

Abstract

本发明涉及一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，通过数据采集线接入数据采集器中，该装置包括支撑架、测量杆、定位头、测量头及底座，支撑架固定在底座上，测量杆悬吊在支撑架上，定位头及测量头自上而下依次固定在测量杆的端部。与现有技术相比，本发明具有操作方便、成本低廉、测量效率高、可用于在线测量等优点。

Description

一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置

技术领域

本发明涉及一种圆度、圆柱度测量装置，尤其是涉及一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置。

背景技术

在现代化汽车发动机制造过程中，缸孔珩磨工艺是缸体加工的最后一道工序，因此其加工精度的好坏将直接影响到发动机的工作性能，缸孔圆度、圆柱度精度就是珩磨工艺中重要的性能指标，为保证珩磨质量，需要在珩磨工艺前后需要对缸孔的圆度进行监控与控制。

目前，对缸孔的圆度、圆柱度检测大都采用的时三坐标测量仪或圆度仪，然而由于三坐标测量仪系统需占用很大的空间，因而常用于实验室的圆度检测，在缸孔生产线上主要是对缸孔进行抽检，还无法用于实时在线监测，并且价格昂贵；圆度仪虽然所占用的空间体积小，但是测量时，通过将待测工件与精密轴系同心安装来完成定位，这样可能会增加测量时间，并且精密轴件需要干净的工作环境，从而限制了它的应用范围；而孔的圆度圆、柱度检测相比于轴的检测麻烦，中心轴线不易找到，故而用于轴圆度、圆柱度的检测仪器大都不适用于孔的检测，因此需要研制针对缸孔在线圆度检测的装置，实现对缸孔圆度、圆柱度方便快速的测量，同时确保精度要求。

经过对现有技术的文献检索，未见涉及一种用于针对发动机这种非轴对称体中孔的圆度、圆柱度检测简单方便的其测量方法与测量装置。现有的圆度测量装置，如“圆度误差的激光扫描非接触测量方法”，涉及到光学原理测量圆柱体的圆度；“滚针、小滚子圆度测量仪”(参见中国发明专利，公开号CN201488690U)，涉及一种利用圆度误差放大的方法测量滚针、小滚子等小型圆柱体的圆度；“摇臂轴圆度检测装置”(参见中国发明专利，公开号CN201335672Y)，涉及一种摇臂轴等大圆柱体的圆度检测方法“圆度检测装置”(参见中国发明专利，公开号CN101852583A)涉及一种可随检具轴转动的简单孔圆度的检测装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、成本低廉、测量效率高、可用于在线测量的双进给式测量圆度及圆柱度的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，通过数据采集线接入数据采集器中，该装置包括支撑架、测量杆、定位头、测量头及底座，所述的支撑架固定在底座上，所述的测量杆悬吊在支撑架上，所述的定位头及测量头自上而下依次固定在测量杆的端部。

所述的支撑架为可上下伸缩并左右旋转的支架，支撑架的轴向与底座保持垂直。

所述的测量杆为双进给结构，由中心杆及外面杆构成，所述的中心杆控制测量头，用来实现测量头的涨出与缩回，调节该测量装置，测量孔径范围在60-80mm之间，所述的外面杆控制定位头，实现定位头的涨出与缩回，调节该测量装置，测量孔径范围在55-85mm之间。

所述的测量杆连接在支撑架上，可绕支撑架转动来调节轴线位置。

所述的定位头为可伸缩的小球形结构，所述的测量头为可伸缩探针。

该装置利用测量头与待测孔壁接触过程中测量头的伸缩来测量圆度，随着待测孔的圆度的变化，测量头伸缩的程度也会发生变化，经过放大器将测量头的伸缩变化量输入数据采集器中，从而测量出孔壁轮廓的变化情况，计算出待测孔圆度，通过测量不同截面上的圆度计算出圆柱度。

所述的定位头设有三个，等间隔的分布在测量杆的同一圆周上，采用三点定位找正的方式使得测量杆轴线通过待测圆圆心。

所述的测量头设有两个，对称分布在测量杆的同一圆周上，当完成定位后，伸出测量头，保证测量头的探针与孔壁接触并有一定的收缩量，然后在缩回定位头，开始测量。

所述的底座的上表面为保证水平精度的定位面。

利用该装置对圆度、圆柱度测量方法，包括如下步骤：

第一步，将测量头调至最高位置，把待测工件放在测量器底座上，加工基准面与底座上表面接触，这样以加工基准面作为测量基准面，然后将工件固定；

第二步，调节支撑架高度，将测量头伸入孔内一定深度后固定支撑架的伸缩，然后调节测量杆上的外进给杆，涨出定位头与孔壁贴紧(这样就使得测量杆中心轴线与待测孔的轴线重合)，然后固定支撑架的旋转，锁定测量杆的中心轴线位置；

第三步，根据定位头调节的大小来调节内进给系统，涨出测量头到一定位置(保证测量头与孔壁接触，探针有一定收缩量)，锁定测量头，缩回定位头；

第四步，沿测量杆自身轴线转动测量杆，绕测量孔一周，用数据采集器同时记下两个测量头示数的最大值与最小值，分别求两组最大值与最小值的平均值，其差值就为所测孔的圆度误差；测量多个截面的圆度，可求出孔的圆柱度；

第五步，测量结束后，缩回测量头，将测量杆升起，松开夹具，移开待测工件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、操作方便：只需将待测工件放在测量底座上，转动测量杆到待测孔中，再通过定位头进行定位后即可进行测量。

二、成本低廉：该发明用于孔的圆度、圆柱度测量，根据三点定位找正原理和接触式探针测量原理进行测量，原理简单，制造成本低廉。

三、测量效率高：该发明由于测量原理简单，操作方便，待测件装夹后，测量杆自动找正定位，因此测量效率高。

四、可用于在线测量：本发明体积小，测量过程无需人员操作，测量快速，故可实现在线测量。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为图1中A-A向的结构示意图；

图3为图1中B-B向的结构示意图；

图4为本发明在使用时的结构示意图。

图中，1-支撑架、2-测量杆、3-定位头、4-测量头、5-底座、6-待测工件、7-数据采集器、8-数据传输线路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其结构如图1-3所示，包括：支撑架1、双进给式的测量杆2、定位头3、测量头4以及大平面的底座5。支撑架1可上下伸缩，同时可绕其轴线旋转，双进给式的测量杆2通过液压控制系统来实现双进给，定位头3与测量头4均可伸缩，且测量头4为可伸缩探针、底座5为精度很高的大平面，用于测量定位。支撑架1直接与底座5相连，测量杆2通过悬臂结构连在支撑架1顶端，这样就能使得测量杆2可上下左右移动，定位头3与测量头4都装置在测量杆2的底部。

如图2-3所示，定位头3与测量头4依次上下分布在测量杆2底部，测量杆2的外进给系统控制定位头3的伸缩，内进给系统控制测量头4的伸缩。定位头3有三个等间隔的分布在测量杆2的同一圆周上，采用三点定位找正的方式使得测量杆2轴线通过待测圆圆心，同时通过支撑架1与底座5垂直来保证测量杆2轴线与底座5垂直，待测工件6孔轴端面放在底座5上时测量杆2轴线便与待测孔轴线重合，这样便完成定位；测量头4有两个，对称分布在测量杆2的同一圆周上，当完成定位后，伸出测量头4，保证测量头4的探针与孔壁接触并有一定的收缩量，然后在缩回定位头3，开始测量。

本实施例所涉及的双进给式圆度测量方法，包括如下步骤：

1、将测量头4调至最高位置，把待测工件6放在测量器的底座5上，以加工基准面作为测量基准面，然后将待测工件6夹紧；

2、调节支撑架1的高度，将测量头4伸入孔内一定深度后固定支撑架1的伸缩，然后调节测量杆2的外进给系统，涨出定位头3与孔壁贴紧(这样就使得测量杆中心轴线与待测孔的轴线重合)，然后固定支撑架1的旋转，锁定测量杆的中心轴线位置；

3、根据定位头3调节的大小来调节内进给系统，涨出测量头4到一定位置(保证测量头与孔壁间的距离在测量范围内)，锁定测量头4，缩回定位头3；

4、沿测量杆2自身轴线转动测量头4，绕测量孔一周，用数据采集器7同时记下两个测量头示数的最大值与最小值，分别求两组最大值与最小值的平均值，其差值就为所测孔的圆度误差；

5、测量结束后，缩回测量头4，将测量杆2升起，松开夹具，移开待测工件6。

为了保证测量杆2的轴线与待测孔的轴线重合，测量杆2与支撑杆1的轴线相互平行，而支撑杆1有与底座5垂直，所以实际上测量杆2的轴线与底座5垂直，在测量时，将待测孔的轴端面(孔加工时的定位基准面)放在底座5上，这样测量杆2的中心轴线就与待测孔的中心轴线平行，再加上三点定位头3，使得测量杆2的中心轴线通过待测面(待测孔的一个垂直于中心轴线的截面)的中心，这样测量杆2的中心轴线就与测量孔的中心轴线重合。与其他测量装置相比，该装置在测量过程中定位精确，操作方便。

Claims

1.一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，通过数据采集线接入数据采集器中，其特征在于，该装置包括支撑架、测量杆、定位头、测量头及底座，所述的支撑架固定在底座上，所述的测量杆悬吊在支撑架上，所述的定位头及测量头自上而下依次固定在测量杆的端部。

2.根据权利要求1所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的支撑架为可上下伸缩并左右旋转的支架，支撑架的轴向与底座保持垂直。

3.根据权利要求1所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的测量杆为双进给结构，由中心杆及外面杆构成，所述的中心杆控制测量头，用来实现测量头的涨出与缩回，所述的外面杆控制定位头，实现定位头的涨出与缩回。

4.根据权利要求1所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的测量杆连接在支撑架上，可绕支撑架转动来调节轴线位置。

5.根据权利要求1所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的定位头为可伸缩的小球形结构，所述的测量头为可伸缩探针。

6.根据权利要求5所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，该装置利用测量头与待测孔壁接触过程中测量头的伸缩来测量圆度，随着待测孔的圆度的变化，测量头伸缩的程度也会发生变化，经过放大器将测量头的伸缩变化量输入数据采集器中，从而测量出孔壁轮廓的变化情况，计算出待测孔圆度，通过测量不同截面上的圆度计算出圆柱度。

7.根据权利要求6所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的定位头设有三个，等间隔的分布在测量杆的同一圆周上，采用三点定位找正的方式使得测量杆轴线通过待测圆圆心。

8.根据权利要求6所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的测量头设有两个，对称分布在测量杆的同一圆周上，当完成定位后，伸出测量头，保证测量头的探针与孔壁接触并有一定的收缩量，然后在缩回定位头，开始测量。

9.根据权利要求1所述的一种双进给式测量圆度及圆柱度的装置，其特征在于，所述的底座的上表面为保证水平精度的定位面。