CN103292667A - 一种内径千分表工装及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内径千分表工装及测量方法，包括半圆仪、内径千分表、高亮度点光源和光源调整角度仪，测量内孔直径的内径千分表由内径千分表测量表杆、测头定轨、测头动轨以及内径千分表测头组成，高亮度点光源和光源调整角度仪通过调节螺钉固定在测头动轨上，光源调整角度仪一边与内径千分表测头垂直，光源调整角度仪校准高亮度点光源射出的光线与内径千分表测量表杆之间的夹角；测头定轨固定在内径千分表测头上，测头动轨沿着内径千分表测量表杆轴向在测头定轨上下移动；测量角度的半圆仪中心处开有与内径千分表测量表杆直径相同的缺口，半圆仪通过缺口固定在内径千分表测量表杆上。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用内径千分尺对高精度内孔的测量工装及方法，尤其是适用于评价内径孔使用前后孔径变化的工装和测量方法。
背景技术
在现代的机械加工中，由于产品要求的提高而造成在加工中常出现高精度内孔直径的测量，以此判断加工合格与否。生产中多用内径千分表测量孔的内径，其精度可以达到um级，是一种可靠的衡量内孔直径的手工测量工具。更重要的是在产品开发初期，我们需要对孔的内径变化情况做一分析，这就需要不同次所测量的数据具有可比较性，而使用千分表进行测量时，因无法用数据去衡量所测量内孔的截面位置，多次测量很难保证所测数据在同一截面上，造成测量数据的比较分析误差较大。
对于高精度的内孔，比如发动机气缸孔，在试验开发阶段需要对使用前和使用后的孔径进行比较，从而分析内径的变化情况。
发明内容
本发明设计了一种内径千分表工装及测量方法，其解决的技术问题是：使用千分表多次测量孔径的数据进行比较时，因无法用数据去衡量所测量内孔的截面位置或深度，多次测量很难保证所测数据在同一截面深度上，造成测量数据的比较分析误差较大。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种内径千分表工装，包括半圆仪（1）、内径千分表、高亮度点光源（5）和光源调整角度仪（8），测量内孔直径的内径千分表由内径千分表测量表杆（2）、测头定轨（3）、测头动轨（4）以及内径千分表测头（7）组成，其特征在于：高亮度点光源（5）和光源调整角度仪（8）通过调节螺钉（6）固定在测头动轨（4）上，光源调整角度仪（8）一边与内径千分表测头（7）垂直，光源调整角度仪（8）校准高亮度点光源（5）射出的光线与内径千分表测量表杆（2）之间的夹角（β）；测头定轨（3）固定在内径千分表测头（7）上，测头动轨（4）沿着内径千分表测量表杆（2）轴向在测头定轨（3）上下移动；测量角度的半圆仪（1）中心处开有与内径千分表测量表杆（2）直径相同的缺口，半圆仪（1）通过缺口固定在内径千分表测量表杆（2）上。
进一步，被测量内孔（10）孔口不平整时，则需要在被测量内孔（10）孔口放置一内孔孔口高度块（11），半圆仪（1）平躺放置在内孔孔口高度块（11）上。
一种内径千分表工装的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：在已知需要被测量内孔（10）名义高度H和名义直径D的情况下，被测量内孔（10）孔口至内孔底部圆心的距离与高度H的方向形成夹角α通过公式tanα=D/2H得到；
步骤2：通过光源调整角度仪（8）调节高亮度点光源（5）射出光线与内径千分表测量表杆（2）形成的夹角β，并且使β小于α的整数角度；
步骤3：此时，高亮度点光源（5）射出光线在半圆仪（1）形成亮点，亮点至千分表测量表杆（2）中心轴之间距离通过在孔口的半圆仪（1）上读数A表示，此时截面相对于孔口半圆仪（1）的深度h2，其深度值通过公式h2=A/tanβ得到；对名义直径及测量深度范围相同的被测量内孔（10），在高亮度点光源（5）射出光线与内径千分表测量表杆（2）形成的夹角β确定时，只需使半圆仪（1）上读数A相同便可确定不同次的测量深度h2也是相同的，在此基础上比较各次内径千分表测得被测量内孔（10）直径是否发生变化。
进一步，在被测量内孔（10）孔口放置一内孔孔口高度块（11）时，内孔孔口高度块（11）的厚度为h，孔口到高亮度点光源（5）的垂直距离为h1=h2-h。
该内径千分表工装及测量方法与传统内径千分表工装及测量方法相比，具有以下有益效果：
本发明根据根据千分表与被测量内孔形成的三角形关系，调整工装上各部件的参数，确定测量点相对高度，计算出测量高度。因而在对同系列的孔进行重复测量时可以通过比较以保证所测得的数据在高度方向的一致性及可比较性，真实反映高精度内孔加工的批量性问题。
附图说明
图1：本发明内径千分表工装的结构示意图；
图2：本发明内径千分表工装的高亮度点光源安装示意图；
图3：本发明内径千分表工装的测量原理示意图。
附图标记说明：
1—半圆仪；2—内径千分表测量表杆；3—测头定轨；4—测头动轨；5—高亮度点光源；6—调整螺钉；7—内径千分表测头；8—光源调整角度仪；X—高亮度点光源位置点；10—被测量内孔；11—内孔孔口高度块。
具体方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：
如图1和如图2所示，一种内径千分表工装，包括半圆仪1、内径千分表、高亮度点光源5和光源调整角度仪8，测量内孔直径的内径千分表由内径千分表测量表杆2、测头定轨3、测头动轨4以及内径千分表测头7组成。高亮度点光源5和光源调整角度仪8通过调节螺钉6固定在测头动轨4上，光源调整角度仪8一边与内径千分表测头7垂直，光源调整角度仪8校准高亮度点光源5射出的光线与内径千分表测量表杆2之间的夹角β；测头定轨3固定在内径千分表测头7上，测头动轨4沿着内径千分表测量表杆2轴向在测头定轨3上下移动；测量角度的半圆仪1中心处开有与内径千分表测量表杆2直径相同的缺口，半圆仪1通过缺口固定在内径千分表测量表杆2上。
被测量内孔10孔口不平整时，则需要在被测量内孔10孔口放置一内孔孔口高度块11，半圆仪1平躺放置在内孔孔口高度块11上。内孔孔口高度块11可以实现使半圆仪1与内孔孔口平面平行，并有放大半圆仪上数据的作用，假设其距孔口距离为h。
以图3中的示意点X为例，测量之前时，先通过环规对量具进行校准此时动轨向上移，避免光源干涉到校准，为了实现在测量中随时进行校准，所以高亮度点光源5固定在导轨上，导轨的定轨3固定在千分表杆身上面，通过动轨4把高亮度点光源5固定在内径千分表测量表杆2上，调节角度仪4使其“0”线与内径千分表测量表杆2中心重合，然后根据理论计算的角度α调整高亮度点光源5与光源调整角度仪8之间的夹角至角度β。
将内径千分表伸入被测量内孔10中，此时，测头动轨4向下滑固定距离，这样可以放大A的数值，便于读数。将高度块11置于孔口（若孔口为加工平面，则不需要高度块），然后用半圆仪1放置在高度块上并将半圆仪上缺口卡入内径千分表测量表杆2中，固定住半圆仪。这样可以避免表杆在读数时需要过大的晃动，将内径千分表测量表杆2慢慢在内孔中移动，记录在不同截面时半圆仪1上的数值及千分表的读数。
在已知需要被测量内孔10名义高度H和名义直径D的情况下，被测量内孔10孔口至内孔底部圆心的距离与高度H的方向形成夹角α通过公式tanα=D/2H得到；
通过光源调整角度仪8调节高亮度点光源5射出光线与内径千分表测量表杆2形成的夹角β，并且使β小于α的整数角度；
此时，高亮度点光源5射出光线在半圆仪1形成亮点，亮点至千分表测量表杆2中心轴之间距离通过在孔口的半圆仪1上读数A表示，此时截面相对于孔口半圆仪1的深度h2，其深度值通过公式h2=A/tanβ得到；对名义直径及测量深度范围相同的被测量内孔10，在高亮度点光源5射出光线与内径千分表测量表杆2形成的夹角β确定时，只需使半圆仪1上读数A相同便可确定不同次的测量深度h2也是相同的，在此基础上比较各次内径千分表测得被测量内孔10直径是否发生变化。
在被测量内孔10孔口放置一内孔孔口高度块11时，内孔孔口高度块11的厚度为h，孔口到高亮度点光源5的垂直距离为h1=h2-h。
本发明根据根据千分表与被测量内孔形成的三角形关系，调整工装上各部件的参数，确定测量点相对高度，计算出测量高度。因而在对同系列的孔进行重复测量时可以通过比较以保证所测得的数据在高度方向的一致性及可比较性，真实反映高精度内孔加工的批量性问题。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种内径千分表工装，包括半圆仪（1）、内径千分表、高亮度点光源（5）和光源调整角度仪（8），测量内孔直径的内径千分表由内径千分表测量表杆（2）、测头定轨（3）、测头动轨（4）以及内径千分表测头（7）组成，其特征在于：高亮度点光源（5）和光源调整角度仪（8）通过调节螺钉（6）固定在测头动轨（4）上，光源调整角度仪（8）一边与内径千分表测头（7）垂直，光源调整角度仪（8）校准高亮度点光源（5）射出的光线与内径千分表测量表杆（2）之间的夹角（β）；测头定轨（3）固定在内径千分表测头（7）上，测头动轨（4）沿着内径千分表测量表杆（2）轴向在测头定轨（3）上下移动；测量角度的半圆仪（1）中心处开有与内径千分表测量表杆（2）直径相同的缺口，半圆仪（1）通过缺口固定在内径千分表测量表杆（2）上。
2.根据权利要求1所述内径千分表工装，其特征在于：被测量内孔（10）孔口不平整时，则需要在被测量内孔（10）孔口放置一内孔孔口高度块（11），半圆仪（1）平躺放置在内孔孔口高度块（11）上。
3.一种权利要求1或2内径千分表工装的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：在已知需要被测量内孔（10）名义高度H和名义直径D的情况下，被测量内孔（10）孔口至内孔底部圆心的距离与高度H的方向形成夹角α通过公式tanα=D/2H得到；
步骤2：通过光源调整角度仪（8）调节高亮度点光源（5）射出光线与内径千分表测量表杆（2）形成的夹角β，并且使β小于α的整数角度；
步骤3：此时，高亮度点光源（5）射出光线在半圆仪（1）形成亮点，亮点至千分表测量表杆（2）中心轴之间距离通过在孔口的半圆仪（1）上读数A表示，此时截面相对于孔口半圆仪（1）的深度h2，其深度值通过公式h2=A/tanβ得到；对名义直径及测量深度范围相同的被测量内孔（10），在高亮度点光源（5）射出光线与内径千分表测量表杆（2）形成的夹角β确定时，只需使半圆仪（1）上读数A相同便可确定不同次的测量深度h2也是相同的，在此基础上比较各次内径千分表测得被测量内孔（10）直径是否发生变化。
4.根据权利要求3所述内径千分表工装的测量方法，其特征在于：在被测量内孔（10）孔口放置一内孔孔口高度块（11）时，内孔孔口高度块（11）的厚度为h，孔口到高亮度点光源（5）的垂直距离为h1=h2-h。
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