CN103206910B - 一种测量大直径深锥孔的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种测量大直径深锥孔的装置及其方法，涉及机械加工领域，本发明通过在锥孔（2）上面的两端沿锥孔径向中心线设置的等高量块（3）的上部设有平尺（8），在所述锥孔的孔内设有定径测量尺，在定径测量尺中部设置的测量位（17）与平尺之间沿锥孔的轴向中心线设有球头千分尺，在定径测量尺端部设置的测量表的测头与定径测量尺两端的定位边设置在同一平面上，然后用千分尺准确精密测量平尺下部面到定径测量尺中部的测量位底部的距离，进而通过进一步的计算即可得出锥孔的半锥角和大端直径，本发明具有结构简单、重量轻、测量精度高、操作方便和工作效率高等特点，特别适合对大直径深锥孔进行测量。

Description

一种测量大直径深锥孔的装置及其方法

【技术领域】

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种测量工件加工精度的装置及其方法，具体涉及一种测量大直径深锥孔的装置及其方法。

【背景技术】

已知的，在机械制造中，经常需要进行锥孔的加工和测量，在测量锥孔时通常需要对锥孔的半锥角和锥孔的大端直径或小端直径进行测量，目前在对小直径锥孔的半锥角和大端直径或小端直径测量时，通常使用与被测锥孔具有相同锥度的锥轴式锥度量规或将锥轴式锥度量规的圆锥台对称削去一部分而形成的板式锥度量规来完成对锥孔的测量，但上述两种量规由于自身结构的限制无法对大直径的锥孔进行测量，因为上述两种量规的重量会随着锥孔孔径的增大而大幅度增加，同时由于重量的原因导致上述两种量规在实际测量时不便于操作，甚至无法操作等，所以在测量大直径的锥孔时锥轴式锥度量规或板式锥度量规均不适合，更不适合对大直径深锥孔进行测量。

而在测量大直径锥孔的半锥角和锥孔的大端直径或小端直径时，目前本领域技术人员主要通过以下两种方法：

其中一种测量大直径锥孔的方法，结合附图1，本测量方法所使用的测量装置包括平尺8、等高量块3、球形测头21、球形测头角尺22、千分表5和千分表角尺23，在平尺8与等高量块3接触的基准面的两端分别设有球形测头角尺22和千分表角尺23，在所述球形测头角尺22和千分表角尺23上分别设有球形测头21和千分表5，所述球形测头21和千分表5的中心线在同一直线上且距平尺8的基准面距离相等；在使用本测量装置对被测工件1上的锥孔进行测量时，首先沿平尺8的长度方向调整千分表角尺23，并校准球形测头21到千分表5测头尺寸，进一步将平尺8的基准面直接置于锥孔的端面，此时就可以测量出锥孔的一个直径d₁,同时将平尺8的基准面到球形测头21的测头中心线或千分表5的测量头中心线的距离设为H，将等高量块3的高度设为h，然后将平尺8的基准面置于等高量块3上，此时就可以测量出锥孔的另一个直径d₂，然后通过如下公式就可以计算出锥孔的半锥角和大端直径，具体计算公式如下：

此时如果要测量锥孔更多截面的直径只需更换不同高度的等高量块3即可，然而，当被测量锥孔的深度增大时，在测量过程中球形测头角尺22和千分表角尺23的高度值就需要随之增大，即H值增大，当H值增大时将导致球形测头角尺22和千分表角尺23自身刚性以及它们与平尺8联接刚性的下降，从而降低测量精度，甚至无法正常测量，如果加大球形测头角尺22和千分表角尺23的刚性就会增大球形测头角尺22和千分表角尺23以及平尺8的外形结构尺寸，从而造成该测量装置的总重量的大幅度增加，同样将无法正常进行测量，因此该测量装置及测量方法只能适用于大直径浅锥孔的测量，而不适用于大直径深锥孔的测量；

另一种测量大直径锥孔的方法，结合附图2，本测量方法所使用的测量装置包括球头千分尺C26、定位尺25、端面可调定位块24、调整螺钉、定位销33、调整螺母28、调整支架29、调整螺柱、联接块30、调整支块31和拉紧钩32，在对锥孔进行测量前，首先旋拧调整螺钉使端面可调定位块21的下端面与锥孔大端端面接触“即共面”，同时定位尺25底面两棱边与锥孔孔壁接触“即定位尺25上设置的复数个定位孔27的中心对称面通过被测量锥孔母线”，然后通过调整螺母28、调整支架29、调整螺柱、联接块30和调整支块31的调整将拉紧钩11的钩头与锥孔小端面接触，并拉紧定位尺25使其固定，然后将球头千分尺C26的球头插入定位尺25上部的定位孔27中，此时球头千分尺C26的测量头的测量点是沿圆周为最大值、而沿锥孔母线为最小值的点“即球头千分尺C26中心线垂直于球头所接触母线的对称母线”，进一步从上向下依次将球头千分尺C26的球头插入定位尺25上的定位孔27中，以最上面的定位孔27和最下面的定位孔27为例，将球头千分尺C26的测量值分别记为M₁和M₆，将锥孔大端直径设为D、锥孔半锥角设为α、定位销33中心线与端面可调定位块24的定位底面的距离设为h、定位销33中心线与最上面定位孔27的距离设为L₀、定位销33中心线与最下面定位孔27的距离设为L₅，然后通过如下公式就可以计算出锥孔的半锥角和大端直径，具体计算公式如下：

通过上述计算公式我们可以进行测量值M₁、M₆和锥孔大端直径D、半锥角α之间的相互换算，由此可知，本测量方法在至少测量锥孔两个不同位置的直径值就能完成锥孔的测量，结合附图2，当球头千分尺C26的球头插入最上面的定位孔27时，球头千分尺C26测头测点到锥孔大端端面的距离H值为最小，所以，本测量方法不适用于孔深小于H的大直径浅锥孔的测量，同时由于定位尺25的长度接近锥孔的深度，对于深锥孔而言，定位尺25的长度将会很长，由于定位尺25的制造精度要求较高，因此定位尺25必须具有很高的刚性，这就造成定位尺25结构尺寸增大，重量增大，如前所述，定位尺25必须准确处于定位孔27中心对称面与锥孔母线共面位置，并且端面可调定位块24的下端面与锥孔大端端面共面，当定位尺25结构尺寸过大、重量较重，就会使定位尺25的位置调整起来非常困难，此外由于高精度的定位尺25长度过长，也将造成定位尺25的制造难度很大，因此本测量方法既不适用于大直径浅锥孔的测量，也不适用于大直径深锥孔的测量，而是适用于大直径且深度适中的锥孔测量。

综上所述，如何提供一种测量大直径深锥孔的装置和测量方法就成了本领域技术人员的技术诉求。

【发明内容】

为了克服上述技术的不足，本发明提供了一种测量大直径深锥孔的装置及其方法，本发明通过在锥孔的上部设置平尺，在锥孔内设置定径测量尺，然后利用千分尺测量定径测量尺到平尺之间的距离，进而通过进一步的计算即可得出锥孔的半锥角和大端直径，本发明具有结构简单、操作方便等特点，特别适合对大直径深锥孔的测量。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种测量大直径深锥孔的装置，包括等高量块、平尺、球头千分尺、定径测量尺、测量表和调整机构，在锥孔的上面沿锥孔径向中心线的两端分别设有一个等高量块，在等高量块的上部设有平尺，在所述锥孔的孔内设有定径测量尺，在定径测量尺中部设置的测量位与平尺之间沿锥孔的轴向中心线设有球头千分尺，在定径测量尺两端的中部分别设有调整机构，所述两调整机构中的调整螺钉分别与锥孔的孔壁接触，在定径测量尺任意一端或两端的调整机构的上方或下方设有测量表，并将所述测量表的测头中心线与定径测量尺两端的定位边设置在同一平面上形成所述的测量大直径深锥孔的装置。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述定径测量尺的中部设有测量位，所述测量位的宽度等于球头千分尺的球头直径，测量位的深度大于球头千分尺球头的半径，在定径测量尺的两端分别设有等径且同心的弧形面，所述两弧形面的圆心与球头千分尺的球头在测量位中的球心同心，在两弧形面的径向设有半圆弧面，所述半圆弧面的圆心与定径测量尺两端弧形面圆心在同一平面内，且半圆弧面与定径测量尺两端的弧形面相切形成定径测量尺的定位边。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述测量位设置为向下凹陷的方形槽，在所述方形槽的上部设有倒角，所述方形槽的底面与侧面垂直，方形槽的底面与侧面均与定径测量尺的两定位边所在平面垂直。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述定径测量尺设置为长定径测量尺，所述长定径测量尺的中部设有复数个呈一字型排列的孔A，在长定径测量尺的两端分别设有调整架销安装孔，在每个调整架销安装孔的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔形成测量大直径深锥孔大端侧的定径测量尺。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述定径测量尺设置为短定径测量尺，所述短定径测量尺的中部设有复数个呈一字型排列的孔A，在短定径测量尺的两端分别设有调整架销安装孔，在每个调整架销安装孔的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔形成测量大直径深锥孔小端侧的定径测量尺。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述测量表为百分表或千分表，所述百分表或千分表通过紧固螺钉固定在表架的一端，所述表架的另一端固定在定径测量尺端部的长圆形表架安装孔上。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述调整机构包括调整架销、调整螺钉和锁紧螺母，所述调整架销穿过长定径测量尺或短定径测量尺两端设置的调整架销安装孔并通过锁紧螺母固定在长定径测量尺或短定径测量尺的两端，在调整架销的两端分别设有调整螺钉。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺A，所述球头千分尺A的球形测头设置在长定径测量尺中部的测量位内，并与方形槽的底面与侧面相切。

所述的测量大直径深锥孔的装置，所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺B，所述球头千分尺B的球形测头设置在短定径测量尺中部的测量位内，并与方形槽的底面与侧面相切。

一种测量大直径深锥孔的方法，所述测量方法包括如下步骤：

第一步，首先将两个等高量块沿锥孔的径向中心线放置在锥孔的两端，然后在两等高量块的上面放置平尺；

第二步，将安装有测量表和调整机构的长定径测量尺放入锥孔中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕长定径测量尺使长定径测量尺两端的弧形面与锥孔的两切点连线摆动调整长定径测量尺在锥孔中的位置，当测量表读数为最小值时，长定径测量尺两端的定位边与锥孔两对称母线相切，且长定径测量尺的对称中心面与锥孔两对称母线所在平面共面，即长定径测量尺两端的定位边的圆心在锥孔的中心线上，此时长定径测量尺处于锥孔理论的正确测量位置上，然后通过旋拧长定径测量尺上调整机构中的调整螺钉，使调整螺钉的端头顶紧在被测锥孔的孔壁上，以阻止长定径测量尺摆动，将球头千分尺A的球头端插入长定径测量尺中部设置的测量位的底部，此时将球头千分尺A测量得到的由测量位的底部到平尺与等高量块接触面的垂直距离记为H₁，在测量过程中由于球头千分尺A的球头直径等于测量位的宽度，测量位底部到长定径测量尺两端弧形面的定位边圆心的距离等于球头千分尺A的球头半径，所以允许长定径测量尺沿锥孔径向平面摆动，，但定位边与锥孔孔壁始终相切；

第三步，将安装有测量表和调整机构的短定径测量尺放入锥孔中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕短定径测量尺使短定径测量尺两端的弧形面与锥孔的两切点连线摆动调整短定径测量尺在锥孔中的位置，当测量表读数为最小值时，短定径测量尺两端的定位边与锥孔两对称母线相切，且短定径测量尺的对称中心面与锥孔两对称母线所在平面共面，即短定径测量尺两端的定位边的圆心在锥孔的中心线上，此时短定径测量尺处于锥孔理论的正确测量位置上，然后通过旋拧短定径测量尺上调整机构中的调整螺钉，使调整螺钉的端头顶紧在被测锥孔的孔壁上，以阻止短定径测量尺摆动，将球头千分尺B的球头端插入短定径测量尺中部设置的测量位的底部，此时将球头千分尺B测量得到的由测量位的底部到平尺与等高量块接触面的垂直距离记为H₂，在测量过程中由于球头千分尺B的球头直径等于测量位的宽度，测量位底部到短定径测量尺两端弧形面的定位边圆心的距离等于球头千分尺B的球头半径，所以允许短定径测量尺沿锥孔径向平面摆动，但定位边与锥孔孔壁始终相切；

第四步，将长定径测量尺的定位边直径设为D₁、将短定径测量尺的定位边直径设为D₂、将等高量块的高度设为h、将球头千分尺A或球头千分尺B的球形测头半径设为r，同时将利用第二步和第三步测量得到的H₁和H₂值,即可通过如下公式计算出锥孔的半锥角α和锥孔的大端直径D_max：

第五步，此时即完成了一次对锥孔的测量。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的一种测量大直径深锥孔的装置及其方法，本发明通过在锥孔的上面沿径向中心线的两端分别各设有一个等高量块，在等高量块的上部设有平尺，然后在锥孔中设置定径测量尺，并利用千分尺准确精密测量平尺下部与等高量块接触的面到定径测量尺中部的距离，进而通过进一步的计算即可得出锥孔的半锥角和大端直径，本发明具有结构简单、重量轻、测量精度高、操作方便和工作效率高等特点，特别适合对大直径深锥孔进行测量。

【附图说明】

图1是现有第一种测量大直径锥孔装置的立体结构示意图；

图2是现有第二种测量大直径锥孔装置的立体结构示意图；

图3是本发明测量大直径深锥孔大端侧尺寸的立体结构示意图；

图4是本发明图1的主视结构示意图；

图5是本发明图2局部放大部分的结构示意图；

图6是本发明测量大直径深锥孔小端侧尺寸的立体结构示意图；

图7是本发明定径测量尺的立体结构示意图；

图8是本发明调整架销的安装结构示意图；

图9是本发明定径测量尺对称两切点连线为轴摆动的结构示意图；

图10是本发明图9的左视示意图；

在图中：1、被测工件；2、锥孔；3、等高量块；4、长定径测量尺；5、千分表；6、孔A；7、球头千分尺A；8、平尺；9、孔B；10、表架；11、紧固螺钉；12、表架安装孔；13、调整架销；14、调整螺钉；15、球头千分尺B；16、短定径测量尺；17、测量位；18、弧形面；19、调整架销安装孔；20、锁紧螺母；21、球形测头；22、球形测头角尺；23、千分表角尺；24、端面可调定位块；25、定位尺；26、球头千分尺C；27、定位孔；28、调整螺母；29、调整支架；30、联接块；31、调整支块；32、拉紧钩；33、定位销；34、半圆弧面。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图3～10所述的一种测量大直径深锥孔的装置，用于对竖直放置的上端大下端小的锥孔2的测量，具体包括等高量块3、平尺8、球头千分尺、定径测量尺、测量表和调整机构，在锥孔2的上面沿锥孔2径向中心线的两端分别各设有一个等高量块3，在等高量块3的上部设有平尺8，所述平尺8的中部设有复数个呈一字型排列的用于减轻重量的孔B9，在所述锥孔2的孔内设有定径测量尺，所述定径测量尺的中部设有测量位17，所述测量位17设置为向下凹陷的方形槽或U形槽，在所述方形槽或U形槽的上部设有倒角，所述方形槽的底面与侧面垂直，，方形槽的底面与侧面均与定径测量尺的两定位边所在平面垂直，其中测量位17的宽度等于球头千分尺的球头直径，测量位17的深度大于球头千分尺球头的半径，在定径测量尺的两端分别设有等径且同心的弧形面18，所述两弧形面18的圆心与球头千分尺的球头在测量位17中的球心同心，在两弧形面18的径向设有半圆弧面34，所述半圆弧面34的圆心与定径测量尺两端弧形面18圆心在同一平面内，且半圆弧面34与定径测量尺两端的弧形面18相切形成定径测量尺的定位边；当需要测量大直径深锥孔大端侧孔径时将定径测量尺设置为长定径测量尺4，所述长定径测量尺4的中部设有复数个呈一字型排列的用于减轻重量的孔A6，所述孔A6的可以减小对锥孔2孔壁的压力及变形，在长定径测量尺4的两端分别设有调整架销安装孔19，在每个调整架销安装孔19的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔12；当需要测量大直径深锥孔小端侧孔径时将定径测量尺设置为短定径测量尺16，所述短定径测量尺16的中部设有复数个呈一字型排列的用于减轻重量的孔A6，所述孔A6的可以减小对锥孔2孔壁的压力及变形，在短定径测量尺16的两端分别设有调整架销安装孔19，在每个调整架销安装孔19的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔12，在定径测量尺中部设置的测量位17与平尺8之间沿锥孔2的轴向中心线设有球头千分尺，所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺A7，所述球头千分尺A7的球形测头设置在长定径测量尺4中部的测量位17内，，并与方形槽的底面与侧面相切，所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺B15，所述球头千分尺B15的球形测头设置在短定径测量尺16中部的测量位17内，并与方形槽的底面与侧面相切，在定径测量尺两端的中部分别设有调整机构，所述调整机构包括调整架销13、调整螺钉14和锁紧螺母20，所述调整架销13穿过长定径测量尺4或短定径测量尺16两端设置的调整架销安装孔19并通过锁紧螺母20固定在长定径测量尺4或短定径测量尺16的两端，在调整架销13的两端分别设有调整螺钉14，所述两调整机构中的调整螺钉14分别与锥孔2的孔壁接触，在定径测量尺任意一端或两端的调整机构的上方或下方设有测量表，所述测量表为百分表或千分表5，所述百分表或千分表5通过紧固螺钉11固定在表架10的一端，所述表架10的另一端固定在定径测量尺端部的长圆形表架安装孔12上，并将所述测量表的测头中心线与定径测量尺两端的定位边设置在同一平面上形成所述的测量大直径深锥孔的装置。

本发明所述的一种测量大直径深锥孔的方法，所述测量方法包括如下步骤：

第一步，首先将两个等高量块3沿锥孔2的径向中心线放置在锥孔2的两端，然后在两等高量块3的上面放置平尺8；

第二步，将安装有测量表和调整机构的长定径测量尺4放入锥孔2中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔2的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔2孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕长定径测量尺4使长定径测量尺4两端的弧形面18与锥孔2的两切点连线摆动调整长定径测量尺4在锥孔2中的位置，当测量表读数为最小值时，长定径测量尺4两端的定位边与锥孔2两对称母线相切，且长定径测量尺4的对称中心面与锥孔2两对称母线所在平面共面，即长定径测量尺4两端的定位边的圆心在锥孔2的中心线上，此时长定径测量尺4处于锥孔2理论的正确测量位置上，然后通过旋拧长定径测量尺4上调整机构中的调整螺钉14，使调整螺钉14的端头顶紧在被测锥孔2的孔壁上，以阻止长定径测量尺4摆动，将球头千分尺A7的球头端插入长定径测量尺4中部设置的测量位17的底部，即方形槽或U形槽的底部，此时将球头千分尺A7测量得到的由测量位17的底部到平尺8与等高量块3接触面的垂直距离记为H₁，在测量过程中由于球头千分尺A7的球头直径等于测量位17的宽度，测量位17底部到长定径测量尺4两端弧形定位边18圆心的距离等于球头千分尺A7的球头半径，所以允许长定径测量尺4沿锥孔2径向平面摆动，但定位边与锥孔2孔壁始终相切；

第三步，将安装有测量表和调整机构的短定径测量尺16放入锥孔2中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔2的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔2孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕短定径测量尺16使短定径测量尺16两端的弧形面18与锥孔2的两切点连线摆动调整短定径测量尺16在锥孔2中的位置，当测量表读数为最小值时，短定径测量尺16两端的定位边与锥孔2两对称母线相切，且短定径测量尺16的对称中心面与锥孔2两对称母线所在平面共面，即短定径测量尺16两端的定位边的圆心在锥孔2的中心线上，此时短定径测量尺16处于锥孔2理论的正确测量位置上，然后通过旋拧短定径测量尺16上调整机构中的调整螺钉14，使调整螺钉14的端头顶紧在被测锥孔2的孔壁上，以阻止短定径测量尺16摆动，将球头千分尺B15的球头端插入短定径测量尺16中部设置的测量位17的底部，此时将球头千分尺B15测量得到的由测量位17的底部到平尺8与等高量块3接触面的垂直距离记为H₂，在测量过程中由于球头千分尺B15的球头直径等于测量位17的宽度，测量位17底部到短定径测量尺16两端弧形面18的定位边圆心的距离等于球头千分尺B15的球头半径，所以允许短定径测量尺16沿锥孔2径向平面摆动，但定位边与锥孔2的孔壁始终相切；

第四步，将长定径测量尺4的定位边直径设为D₁、将短定径测量尺16的定位边直径设为D₂、将等高量块3的高度设为h、将球头千分尺A7或球头千分尺B15的球形测头半径设为r，同时将利用第二步和第三步测量得到的H₁和H₂值,即可通过如下公式计算出锥孔2的半锥角α和锥孔2的大端直径D_max：

根据上述公式，只要测量得到H₁和H₂值，就可以计算出锥孔2的半锥角α和大端直径D_max，从而达到对锥孔2的测量目的，当然，在实际的测量中，为了确保测量的精确，通常要沿锥孔2的圆周等分多点进行测量，同时还要根据锥孔2的深度，再增加使用直径小于D₁且大于D₂的多个双弧面定径测量尺，对沿锥孔2深度不同位置进行多点测量，将一组测量数据进行计算和分析，最终完成锥孔2测量并确定锥孔的精度；

第五步，此时即完成了一次对锥孔2的测量。

本发明所述的一种测量大直径深锥孔的装置及其方法，其中球头千分尺A7和球头千分尺B15的球形测头的球心必须位于长定径测量尺4和短定径测量尺16两端弧形面18的测量定位边圆心上，同时还必须位于锥孔2的中心线上，为了满足这一要求，发明人将长定径测量尺4和短定径测量尺16设计成了两端为弧形面18的双圆弧测量定位边及球形测头定位方槽的结构，如图7所示，长定径测量尺4和短定径测量尺16的测量定位边是左右两边弧形面18上的一段圆弧，并且沿弧形面18测量定位边的径向剖面是半径为r₀的半圆，长定径测量尺4和短定径测量尺16的中间上部有一方槽，槽宽为S_c，槽顶部有较大倒角，槽两侧面的高度为H_c，槽底面到弧形面18测量定位边的圆心距离为h_c，槽宽两侧面以弧形面18测量定位边的圆心对称，槽底面与槽宽两侧面垂直，长定径测量尺4和短定径测量尺16的厚度前后两面平行且与方槽垂直，即与方槽底面和两侧面均垂直，长定径测量尺4和短定径测量尺16的左右两边靠近弧形面18测量定位边的上下位置各有一个表架安装孔12，两边共四个表架安装孔12，表架安装孔12的长边均平行于长定径测量尺4和短定径测量尺16与方槽底面平行的厚度上下端面，在两侧上下的表架安装孔12之间，与弧形面18测量定位边圆心下方有一定距离处各有一个调整架销安装孔19，所述调整架销安装孔19尽可能远离弧形面18测量定位边与被测锥孔2的孔壁相切点。

其中由于长定径测量尺4和短定径测量尺16的弧形面18测量定位边为双圆弧及球头千分尺A7和球头千分尺B15的球形测头定位方槽结构，当定径测量尺被放在被测量的锥孔2中时，弧形面18测量定位边必与锥孔2的孔壁相切，并且两边分别各相切一点，如附图9和附图10所示，N点是锥孔2母线与弧形面18测量定位边的切点，NN1是过N和其锥孔2对称点N1的连线，并且N1点是与N点对称的锥孔2母线与弧形面18测量定位边的另一切点；O点为弧形面18测量定位边的圆心，OO1是过O点的与方槽侧面和底面平行的轴线,以N、N1两切点连线为轴（NN1轴），长定径测量尺4和短定径测量尺16可沿θ角方向任意摆动，当长定径测量尺4或短定径测量尺16的厚度前后两面（垂直于方槽底面和侧面的两面）与过两切点的两锥孔母线所确定平面平行时，即θ=0度时，过弧形面18测量定位边圆心O并与方槽底面和侧面平行的轴线OO1垂直于上述两切点的两锥孔母线所确定平面，即轴线OO1平行于过两切点锥孔2横截面上的圆平面和锥孔2的端面，且垂直于锥孔2中心线；长定径测量尺4或短定径测量尺16在θ=0度时的位置可通过安装在长定径测量尺4或短定径测量尺16两端的表架安装孔12的表架10上的百分表或千分表5进行判断，用安装在调整架销安装孔19上的调整架销13、调整螺钉14和锁紧螺母20进行调整固定；百分表或千分表5安装在表架10上的安装孔内并通过紧固螺钉11锁紧，这样就使得百分表或千分表5的测量头轴心线与表架10上的安装孔中心线同轴；将长定径测量尺4或短定径测量尺16的厚度设为S，表架10与长定径测量尺4或短定径测量尺16的相互平行的厚度前后面相接触的装配基准平面与表架10上的安装孔中心线距离为，因此表架10上的安装孔中心线在长定径测量尺4或短定径测量尺16的厚度方向的前后两平面的对称中心面上，即与长定径测量尺4或短定径测量尺16的与锥孔2两切点、弧形面18测量定位边、圆心、r₀弧面圆心均在同一平面上，当长定径测量尺4或短定径测量尺16的以两切点所确定的轴线摆动时，百分表或千分表5测量头紧贴在锥孔2孔壁上并伸缩，千分表5测量头与锥孔2孔壁的接触线是一近似椭圆曲线，当百分表或千分表5读数为最小值时，百分表或千分表5测量头和锥孔2孔壁的接触点与长定径测量尺4或短定径测量尺16的弧形面18测量定位边和锥孔2孔壁的切点在锥孔同一母线上，此时，长定径测量尺4或短定径测量尺16处于理论正确测量位置上，即图10所示的θ=0度的位置上。

通常情况下，长定径测量尺4位于被测锥孔2的大端孔口，因此百分表或千分表5及表架10安装在长定径测量尺4的下端处的表架安装孔12内，否则千分表5在锥孔2的外侧，无法使用，当长定径测量尺4距锥孔2大端孔口较远时，也可以将百分表或千分表5及表架10安装在长定径测量尺4的上端处的表架安装孔12内；短定径测量尺16位于被测锥孔2的小端孔口，因此百分表或千分表5及表架10安装在短定径测量尺16的上端处的表架安装孔12内，否则，千分表5将在锥孔2外侧，而无法使用，同样，当短定径测量尺16距锥孔2小端孔口较远时，也可以将百分表或千分表5及表架10安装在短定径测量尺16的下端处的表架安装孔12内。

百分表或千分表5既可以安装在长定径测量尺4和短定径测量尺16任意一侧的表架安装孔12内，也可在两侧表架安装孔12内内同时各安装一个百分表或千分表5，安装两个百分表或千分表5可以检查长定径测量尺4和短定径测量尺16是否有变形而影响测量精度。

当百分表或千分表5被调整到θ=0度的位置时，旋转调整架销13上两个调整螺钉14，使调整螺钉14的螺钉头顶紧在锥孔2的孔壁上，该两顶紧接触点与长定径测量尺4和短定径测量尺16与锥孔2孔壁的切点形成三角形布置，长定径测量尺4和短定径测量尺16的另一端同样形成此三角形布置的接触点，于是就可以使长定径测量尺4和短定径测量尺16稳定的处于正确测量位置，便于进行其测量。

两个调整架销13分别通过锁紧螺母20紧固在长定径测量尺4和短定径测量尺16上两个调整架销安装孔19处，调整架销13两端圆柱分别加工两个平行平面，平面上有与之垂直的螺纹孔，该孔可旋入调整螺钉14，安装时，调整架销13的平面应平行于长定径测量尺4和短定径测量尺16中部的测量位17的侧面。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (9)

1.一种测量大直径深锥孔的装置，包括等高量块(3)、平尺(8)、球头千分尺、定径测量尺、测量表和调整机构，其特征是：在锥孔(2)的上面沿锥孔(2)径向中心线的两端分别设有一个等高量块(3)，在等高量块(3)的上部设有平尺(8)，在所述锥孔(2)的孔内设有定径测量尺，所述定径测量尺的中部设有测量位(17)，所述测量位(17)的宽度等于球头千分尺的球头直径，测量位(17)的深度大于球头千分尺球头的半径，在定径测量尺的两端分别设有等径且同心的弧形面(18)，所述两弧形面(18)的圆心与球头千分尺的球头在测量位(17)中的球心同心，在两弧形面(18)的径向设有半圆弧面(34)，所述半圆弧面(34)的圆心与定径测量尺两端弧形面(18)圆心在同一平面内，且半圆弧面(34)与定径测量尺两端的弧形面(18)相切形成定径测量尺的定位边，在定径测量尺中部设置的测量位(17)与平尺(8)之间沿锥孔(2)的轴向中心线设有球头千分尺，在定径测量尺两端的中部分别设有调整机构，所述两调整机构中的调整螺钉(14)分别与锥孔(2)的孔壁接触，在定径测量尺任意一端或两端的调整机构的上方或下方设有测量表，并将所述测量表的测头中心线与定径测量尺两端的定位边设置在同一平面上形成所述的测量大直径深锥孔的装置。

2.根据权利要求1所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述测量位(17)设置为向下凹陷的方形槽，在所述方形槽的上部设有倒角，所述方形槽的底面与侧面垂直，方形槽的底面与侧面均与定径测量尺的两定位边所在平面垂直。

3.根据权利要求1所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述定径测量尺设置为长定径测量尺(4)，所述长定径测量尺(4)的中部设有复数个呈一字型排列的孔A(6)，在长定径测量尺(4)的两端分别设有调整架销安装孔(19)，在每个调整架销安装孔(19)的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔(12)形成测量大直径深锥孔大端侧的定径测量尺。

4.根据权利要求1所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述定径测量尺设置为短定径测量尺(16)，所述短定径测量尺(16)的中部设有复数个呈一字型排列的孔A(6)，在短定径测量尺(16)的两端分别设有调整架销安装孔(19)，在每个调整架销安装孔(19)的上部和下部分别设有长圆形表架安装孔(12)形成测量大直径深锥孔小端侧的定径测量尺。

5.根据权利要求1所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述测量表为百分表或千分表(5)，所述百分表或千分表(5)通过紧固螺钉(11)固定在表架(10)的一端，所述表架(10)的另一端固定在定径测量尺端部的长圆形表架安装孔(12)上。

6.根据权利要求1所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述调整机构包括调整架销(13)、调整螺钉(14)和锁紧螺母(20)，所述调整架销(13)穿过长定径测量尺(4)或短定径测量尺(16)两端设置的调整架销安装孔(19)并通过锁紧螺母(20)固定在长定径测量尺(4)或短定径测量尺(16)的两端，在调整架销(13)的两端分别设有调整螺钉(14)。

7.根据权利要求2所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺A(7)，所述球头千分尺A(7)的球形测头设置在长定径测量尺(4)中部的测量位(17)内，并与方形槽的底面与侧面相切。

8.根据权利要求2所述的测量大直径深锥孔的装置，其特征是：所述千分尺设置为固定测头是圆球形的球头千分尺B(15)，所述球头千分尺B(15)的球形测头设置在短定径测量尺(16)中部的测量位(17)内，并与方形槽的底面与侧面相切。

9.实施权利要求1～8任一权利要求所述的一种测量大直径深锥孔的装置的一种测量大直径深锥孔的方法，所述测量方法包括如下步骤：

第一步，首先将两个等高量块(3)沿锥孔(2)的径向中心线放置在锥孔(2)的两端，然后在两等高量块(3)的上面放置平尺(8)；

第二步，将安装有测量表和调整机构的长定径测量尺(4)放入锥孔(2)中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔(2)的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔(2)孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕长定径测量尺(4)使长定径测量尺(4)两端的弧形面(18)与锥孔(2)的两切点连线摆动调整长定径测量尺(4)在锥孔(2)中的位置，当测量表读数为最小值时，长定径测量尺(4)两端的定位边与锥孔(2)两对称母线相切，且长定径测量尺(4)的对称中心面与锥孔(2)两对称母线所在平面共面，即长定径测量尺(4)两端的定位边的圆心在锥孔(2)的中心线上，此时长定径测量尺(4)处于锥孔(2)理论的正确测量位置上，然后通过旋拧长定径测量尺(4)上调整机构中的调整螺钉(14)，使调整螺钉(14)的端头顶紧在被测锥孔(2)的孔壁上，以阻止长定径测量尺(4)摆动，将球头千分尺A(7)的球头端插入长定径测量尺(4)中部设置的测量位(17)的底部，此时将球头千分尺A(7)测量得到的由测量位(17)的底部到平尺(8)与等高量块(3)接触面的垂直距离记为H₁，在测量过程中由于球头千分尺A(7)的球头直径等于测量位(17)的宽度，测量位(17)底部到长定径测量尺(4)两端弧形面(18)的定位边圆心的距离等于球头千分尺A(7)的球头半径，所以允许长定径测量尺(4)沿锥孔(2)径向平面摆动，但定位边与锥孔(2)孔壁始终相切；

第三步，将安装有测量表和调整机构的短定径测量尺(16)放入锥孔(2)中，首先使测量表的测头紧贴在锥孔(2)的孔壁上且测头可以自由伸缩，此时测量表的测头与锥孔(2)孔壁的接触线是一近似椭圆的曲线，通过不断的绕短定径测量尺(16)使短定径测量尺(16)两端的弧形面(18)与锥孔(2)的两切点连线摆动调整短定径测量尺(16)在锥孔(2)中的位置，当测量表读数为最小值时，短定径测量尺(16)两端的定位边与锥孔(2)两对称母线相切，且短定径测量尺(16)的对称中心面与锥孔(2)两对称母线所在平面共面，即短定径测量尺(16)两端的定位边的圆心在锥孔(2)的中心线上，此时短定径测量尺(16)处于锥孔(2)理论的正确测量位置上，然后通过旋拧短定径测量尺(16)上调整机构中的调整螺钉(14)，使调整螺钉(14)的端头顶紧在被测锥孔(2)的孔壁上，以阻止短定径测量尺(16)摆动，将球头千分尺B(15)的球头端插入短定径测量尺(16)中部设置的测量位(17)的底部，此时将球头千分尺B(15)测量得到的由测量位(17)的底部到平尺(8)与等高量块(3)接触面的垂直距离记为H₂，在测量过程中由于球头千分尺B(15)的球头直径等于测量位(17)的宽度，测量位(17)底部到短定径测量尺(16)两端弧形面(18)的定位边圆心的距离等于球头千分尺B(15)的球头半径，所以允许短定径测量尺(16)沿锥孔(2)径向平面摆动，但定位边与锥孔(2)孔壁始终相切；

第四步，将长定径测量尺(4)的定位边直径设为D₁、将短定径测量尺(16)的定位边直径设为D₂、将等高量块(3)的高度设为h、将球头千分尺A(7)或球头千分尺B(15)的球形测头半径设为r，同时将利用第二步和第三步测量得到的H₁和H₂值,即可通过如下公式计算出锥孔(2)的半锥角α和锥孔的大端直径D_max：

$\mathrm{\α}=\arcsin \frac{D_1-D_2}{2(H_2-H_1)}$

$D_{\max }=2(H_1-r-h)tan\mathrm{\α}+\frac{D_1}{cos\mathrm{\α}}$

第五步，此时即完成了一次对锥孔(2)的测量。