CN103175488B - 一种孔轴线直线度激光检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔轴线直线度激光检测装置，主要结构是在套筒内设有穿过楔形体的T型拉杆，楔形体与套筒内壁接触，套筒前端面、楔形体及拉杆的T型台阶之间设有弹簧，T型拉杆的杆头通过前端面连接拉绳，拉绳通过定滑轮连接在与电机相连的滚筒上，在套筒的后端面上设有内激光发射器和位移位置敏感探测器，套筒后端外边的支架上设有转角位置敏感探测器和外激光发射器，转角和位移位置敏感探测器分别接收内、外激光发射器发出的光线，转角和位移位置敏感探测器通过A/D转换器与计算机系统相连。本发明采用激光技术和位置敏感探测器，通过光斑变化量可全程动态检测孔轴线对理论轴线的微位移和微转角变化，使深孔零件轴线直线度检测手段高精化。
Description
技术领域
本发明涉及一种孔类零件直线度检测装置，特别涉及一种孔轴线直线度激光检测装置。
背景技术
深孔加工复杂且特殊，难以观察加工部位和刀具状况，加工过程受诸如刀杆变形、系统颤振、工件材质、钻头参数、切削参数、油液压力、排屑困难等多方面因素的影响，深孔零件常出现轴线偏斜的现象，一旦偏斜到某种程度，深孔零件轴线的直线度误差将产生急剧变化，造成钻头损坏、工件报废、产品精度低、质量不合格等不良后果。由于深孔加工服务于装备制造行业，深孔工件的质量直接影响装备制造业的发展，也限制了深孔向其他领域拓展的空间。
直线度检测贯穿于整个深孔加工过程中，是深孔领域控制产品质量的重要手段，直线度好的零件也可以使自身在与其他零件配合使用时发挥出最大的性能，提高总装精度。直线度是深孔加工必须考虑的一项基本指标，对于孔类零件，通常所说的直线度是指零件实际轴线相对于理论轴线的偏差。在深孔行业，轴线偏斜表现为实际轴线相对于理论轴线发生微位移变动或者微转角变动。
国内外在深孔直线度检测与纠偏技术方面的研究不断加深，但是相对其他计量项目而言，直线度检测技术显得落后，尤其表现在对大长工件孔轴线直线度检测方面，到目前为止，尚没有用于检测深孔轴线直线度偏差的成熟产品。实际中，工人师傅经常通过用卡尺在孔的两端沿不同径向方向测量壁厚的方法判定直线度好坏，这种方法不能测得深孔内部轴线偏差，也即不能实现对深孔零件直线度的全程连续动态检测，很不精准，容易陷入以点概面的误区。而一些激光直线度检测仪器，不能实现同时检测微位移变动和微转角变动的功能。
轴线偏斜严重制约孔类零件的质量，提高深孔直线度检测技术水平，为深孔加工过程提供参考依据，进而提高深孔零件质量，推动装备制造水平的提升。因此，研究一种可以同时检测微位移变动和微转角变动的深孔直线度检测仪器显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述缺点，提供一种利用激光技术全程动态检测深孔实际轴线相对于理论轴线的微位移和微转角变化的孔轴线直线度激光检测装置。
为达到上述目的，本发明采用如下解决方案：一种孔轴线直线度激光检测装置，包括T型拉杆，其特征在于：T型拉杆穿过第一楔形体和第二楔形体的中间孔安装在封闭的套筒内，第一楔形体和第二楔形体与套筒的内壁接触，T型拉杆的杆头穿过套筒前端面设有的与第一楔形体和第二楔形体的中间孔一致的中间孔伸出套筒外，T型拉杆的杆头连接拉绳，拉绳通过定滑轮连接在与电机相连的滚筒上；在T型拉杆上设有前弹簧、中弹簧和后弹簧，前弹簧、中弹簧和后弹簧分别位于套筒前端面与第一楔形体、第一楔形体与第二楔形体、第二楔形体与T型拉杆的T型台阶之间；在套筒的筒壁上设有第一楔形件和第二楔形件，第一楔形件的一端与深孔零件的孔壁接触，另一端与第一楔形体倾斜接触，第二楔形件的一端与深孔零件的孔壁接触，另一端与第二楔形体倾斜接触；在套筒的后端面上设有内激光发射器和位移位置敏感探测器，套筒的后端外边设有支架，在支架上设有转角位置敏感探测器和外激光发射器，转角位置敏感探测器接收内激光发射器发出的光线，位移位置敏感探测器接收外激光发射器发出的光线，转角位置敏感探测器和位移位置敏感探测器通过A/D转换器与计算机系统相连。
上述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述T型拉杆的杆头上设有连接拉绳的拉钉。
上述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件与深孔零件的孔壁接触的一端设有可绕自身轴转动的左滚轮和右滚轮，数量均为三个或三个以上。
上述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件与第一楔形体和第二楔形体倾斜接触的斜角为10o-80o。
上述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件在靠近套筒内壁处设置销钉。
本发明所述的T型拉杆在拉绳的作用下，做水平向左的运动，使前弹簧、中弹簧和后弹簧处于压缩状态，弹簧推动楔形体，顶起楔形件，从而确保左滚轮和右滚轮与深孔零件的孔内壁始终接触。
本发明所述的位移位置敏感探测器接收外激光发射器发出的光线，用来检测零件孔的实际轴线相对于理论轴线的微位移变化，工作时，若实际轴线相对于理论轴线只有微位移变化，光斑在位移位置敏感探测器上产生一个变动量，该变动量就是微位移变化。
本发明所述的转角位置敏感探测器接收内激光发射器发出的光线，可检测零件孔的实际轴线相对于理论轴线的微转角变化，工作时，若实际轴线相对于理论轴线只有微转角变化，光斑在转角位置敏感探测器上产生一个变动量，根据反射放大原理，采用正切函数即可将该变动量转换为微转角变化。在一般情况下，转角位置敏感探测器检测到的变化是轴线发生微位移与微转角情形下的合成量，通过数学运算，可以分解。
本发明所述的A/D转换器与计算机系统相连，实现对位移位置敏感探测器和转角位置敏感探测器所得数据的转换。
本发明所述的左滚轮和右滚轮可绕自身轴转动，使装置工作时，两个滚轮与深孔零件的孔内壁之间为滚动摩擦，有利于减小摩擦阻力，提高检测精度。
本发明所述的销钉能确保楔形件不会从套筒中脱落。
本发明所述的拉绳绕过定滑轮连接在拉钉上，从而将电机的动力传递给T型拉杆，定滑轮改变拉绳传动方向，使电机安装适应性更强。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明集机、电、光于一体，采用激光技术和位置敏感探测器，构建基于弹簧质量体系的装置，结构简单，成本低廉，使用方便，可以实现全程动态检测深孔实际轴线相对于理论轴线的微位移变化和微转角变化，使对深孔零件进行直线度检测的手段趋于高精化，是深孔检测技术上的重要突破。
附图说明
图1、本发明的结构示意图。
图中：1-深孔零件2-套筒3-第一楔形体 5-T型拉杆 6-中弹簧 7-第二楔形体9-后弹簧 10-后端面 11-内激光发射器 12-位移位置敏感探测器 13-第二楔形件 14-右滚轮 15-第一楔形件 16-左滚轮17-销钉 18-前弹簧19-拉钉 20-电机 21-卷轴 22-定滑轮 23-滚筒 24-转角位置敏感探测器 25-支架 26-计算机系统 27-内激光光线 28-外激光光线 29-外激光发射器 30-A/D转换器 31-拉绳。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步描述，本实施例是用来说明本发明的，而不是对本发明做任何限制。
如图1所示，一种孔轴线直线度激光检测装置，包括：T型拉杆5、前弹簧18、中弹簧6、后弹簧9、第一楔形体3、第二楔形体7、第一楔形件15、第二楔形件13、后端面10、位移位置敏感探测器12、内激光发射器11、转角位置敏感探测器24和外激光发射器29，T型拉杆5穿过第一楔形体3和第二楔形体7的中间孔安装在封闭的套筒2内，前弹簧18、中弹簧6和后弹簧9套在T型拉杆5上，且被第一楔形体3和第二楔形体7隔开，第一楔形件15与第一楔形体3之间倾斜接触，斜角控制在10o-80o之间，第二楔形件13与第二楔形体7之间倾斜接触，斜角控制在10o-80o之间；内激光发射器11和位移位置敏感探测器12固定在后端面10上，转角位置敏感探测器24和外激光发射器29固定安装在支架25上，转角位置敏感探测器24接收内激光发射器11发出的光线27，位移位置敏感探测器12接收外激光发射器29发出的光线28，转角位置敏感探测器24和位移位置敏感探测器12通过A/D转换器 30与计算机系统26相连。左滚轮 16和右滚轮14均与深孔零件1的孔壁接触，可绕自身轴转动，数量均为三个或三个以上。
第一楔形体3与第一楔形件15之间的接触形式可以是面接触，也可以是线接触；第二楔形体7与第二楔形件13之间也采用相同的接触形式。
销钉17安装于第一楔形件15，确保楔形件不会从套筒2中脱落，销钉可以是普通销钉，也可以是弹簧销钉。
套筒2的后端面10可以是快换式面板，也可以是紧固式面板。
本发明的工作原理：
本发明开始工作时，设备在拉绳31的作用下，通过T型拉杆5使三个弹簧处于压缩状态，推动楔形体移动，顶起楔形件，将左滚轮16和右滚轮14压紧在深孔零件1的内孔壁上，从而保证工作过程的良好接触；工作过程中，当孔径变大时，楔形体使得滚轮向外移动，适应于孔径的增加；当孔径变小时，深孔孔壁迫使滚轮向内移动，楔形体向右运动，由于轴向布置有弹簧，这种轴向运动是可以实现的；检测时，位移位置敏感探测器12和转角位置敏感探测器24探测到的光斑变化量经A/D转换器30后，输送到计算机系统26进行处理运算，获得深孔实际轴线相对于理论轴线每点处的微位移变化和微转角变化，并能够以三维图像和数据表的形式呈现在显示屏上，方便人工读出。
Claims (5)
1. 一种孔轴线直线度激光检测装置，包括T型拉杆，其特征在于：T型拉杆穿过第一楔形体和第二楔形体的中间孔安装在封闭的套筒内，第一楔形体和第二楔形体与套筒的内壁接触，T型拉杆的杆头穿过套筒前端面设有的与第一楔形体和第二楔形体的中间孔一致的中间孔伸出套筒外，T型拉杆的杆头连接拉绳，拉绳通过定滑轮连接在与电机相连的滚筒上；在T型拉杆上设有前弹簧、中弹簧和后弹簧，前弹簧、中弹簧和后弹簧分别位于套筒前端面与第一楔形体、第一楔形体与第二楔形体、第二楔形体与T型拉杆的T型台阶之间；在套筒的筒壁上设有第一楔形件和第二楔形件，第一楔形件的一端与深孔零件的孔壁接触，另一端与第一楔形体倾斜接触，第二楔形件的一端与深孔零件的孔壁接触，另一端与第二楔形体倾斜接触；在套筒的后端面上设有内激光发射器和位移位置敏感探测器，套筒的后端外边设有支架，在支架上设有转角位置敏感探测器和外激光发射器，转角位置敏感探测器接收内激光发射器发出的光线，位移位置敏感探测器接收外激光发射器发出的光线，转角位置敏感探测器和位移位置敏感探测器通过A/D转换器与计算机系统相连。
2.根据权利要求1所述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述T型拉杆的杆头上设有连接拉绳的拉钉。
3.根据权利要求1所述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件与深孔零件的孔壁接触的一端设有可绕自身轴转动的左滚轮和右滚轮，数量均为三个或三个以上。
4.根据权利要求1所述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件与第一楔形体和第二楔形体倾斜接触的斜角为10o-80o。
5.根据权利要求1所述的孔轴线直线度激光检测装置，其特征在于：所述第一楔形件和第二楔形件在靠近套筒内壁处设置销钉。
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