CN104121843A - 一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具套件及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具及其检测方法，该工具包括芯棒、钢质锥套、环规检具、锁紧螺母；所述芯棒的前端有两种不同夹持结构，一种为外螺纹，一种为内螺纹；本发明所述的检测方法解决了小直径内锥面因空间限制导致三坐标检测仪探头与待检测零件发生预期外的接触，而无法准确检测内锥面与外形同轴度的问题；可实现模型、铜套单个零件及装配体同轴度检测；避免量购不同直径的置环、塞规检测工具，降低成本、提高效率。

Description

一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具套件及其检测方法

技术领域

本发明属于同轴度、对称度检测工具及其检测方法，具体涉及一种用于零件1:5锥度内锥面与外形面同轴度、对称度检测的工具套件，尤其适用于0.5至0.6米量级风洞试验模型、铜套的内锥面与外形面装配情况下的同轴度检测。

背景技术

目前，世界上还没有高速风洞或相关加工单位利用专业的内锥面检测工具对0.5至0.6米量级风洞试验模型用于定位的内锥面的同轴度进行定量检测。常规检测方式是使用标准塞规抹红丹配研检测锥面配合，然后将模型与天平装配观察模型尾部与天平径向间隙是否均匀。该常规检测方法因塞规不具有同轴度检测基准、天平支杆装夹困难、模型自重导致天平弹性变形原因，无法定量分析因模型内锥面加工误差导致的天平与模型之间的轴线夹角。用于模型加工的芯棒也由于其加工精度较低、无法直观定量分析误差的原因，并不适用该类检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测工具及其检测方法，解决了0.5至0.6米量级风洞试验模型的内锥面与外形面同轴度检测定量分析的问题，填补了该领域检测量具的空白。

一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，包括芯棒、钢质锥套、环规检具、锁紧螺母；所述芯棒包括前端检测段、中间检测段和末端检测段，前端检测段与中间检测段之间依次设置有锁紧螺纹段和外锥面段，末端检测段的尾部设置有夹持段；所述芯棒的各个检测段与锁紧螺纹段和外锥面段、夹持段均为同轴；所述钢质锥套套在芯棒的外锥面段上，环规检具套在钢质锥套上，环规检具、钢质锥套、芯棒三者的轴线重合；所述锁紧螺母通过内螺纹套在锁紧螺纹段上锁紧装配体。

在上述技术方案中，所述芯棒的外锥面段的外锥面的锥度为1:5。

在上述技术方案中，所述钢质锥套的内、外锥面的锥度均为1:5。

在上述技术方案中，所述芯棒的前端检测段、中间检测段和末端检测段的直径不同，末端检测段直径大于中间检测段，中间检测段的直径大于前端检测段。

本发明还提供另外一种检测工具，是这样的：包括芯棒、钢质锥套、环规检具、压紧螺栓；所述芯棒包括外锥面段、中间检测段和末端检测段，末端检测段的尾部设置有夹持段，所述芯棒的外锥面段和夹持段的端面上设置有深孔，深孔内设置有内螺纹；所述钢质锥套套在芯棒的外锥面段上，环规检具套在钢质锥套上，环规检具、钢质锥套、芯棒三者的轴线重合；压紧螺栓通过螺纹旋进芯棒外锥面段前端检测段端面上的深孔锁紧装配体。

一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：检测工具自检

将钢质锥套套在芯棒的锥面上，然后将环规检具套在钢质锥套上，将锁紧螺母扭紧在锁紧螺纹段上，在锁紧螺母的作用下，待环规检具内锥面与钢质锥套外锥面、钢质锥套内锥面与芯棒外锥面紧密贴合锁紧；然后使用顶尖或夹紧装置从芯棒的两端将芯棒顶紧，并开始旋转芯棒，采用千分表对芯棒的三个检测段进行测量，调整芯棒轴线与千分表所在平面平行；最后，通过旋转装配体并采用千分表测量环规检具前、后检测段同轴度的方式，获得全套工具的同轴度；

步骤二：正式测试

将步骤一中自检测试合格的芯棒、钢制锥套按照步骤一的方式再次组装好，唯一不同的地方是将步骤一中的环规检具替换成被测模型，将锁紧螺母扭紧在锁紧螺纹段上，在锁紧螺母的作用下，被测模型的内锥面与钢制锥套外锥面、钢制锥套内锥面与芯棒外锥面紧密贴合锁紧；然后，使用顶尖或夹紧装置从芯棒的两端将芯棒顶紧，并开始旋转芯棒，采用千分表对芯棒的三个检测段进行测量，调整芯棒轴线与千分表所在平面平行；通过旋转装配体并采用千分表测量被测模型外形面不同位置的方式，获得被测模型外形面与内锥面同轴度或对称度。

在上述方法中，芯棒的锁紧方式可以为外锥面段端部内螺纹配合压紧螺栓锁紧。

本发明需要千分表、表座、平台或磨床、万能分度仪或顶尖配合检测，通过被测模型、钢质锥套、检测芯棒组成的装配体在千分表上的同轴度读数，获得被测模型的同轴度。本发明同样采用装配检测方式检测铜套同轴度，通过检测环规检具、钢质锥套、检测芯棒所组成装配体中环规检具前后检测轴段的同轴度，从而获得铜套内、外锥面轴线的夹角。

本发明中，环规检具、钢质锥套都按照不同的直径设计有多个，其外锥面大端直径递增间隔为1mm。采用更换不同直径外锥面的钢质锥套进行适配的方法，实现对全长超出钢质锥套长度的内锥面分段进行同轴度检测。钢质锥套内、外锥面锥度均为1:5，加工精度要求0级以上。钢质锥套外锥面用于与被测零件内锥面配合，钢质锥套内锥面用于与检测芯棒上的检测锥面配合，以保证被测模型内锥面与芯棒轴线一致。在将钢质锥套锁紧于检测芯棒的状态下，钢质锥套的外锥面可用作锥度为1:5的塞规，通过抹红丹配研的方式检测被测零件内锥面的锥度及配合情况。

锥面端部具有检测基准轴的芯棒主要用于模型安装部段检测，所有检测轴段加工精度要求5级以上，检测锥段加工精度要求0级以上。其前、中、后部的三个检测轴段和两端顶尖孔用于芯棒轴线的调校定位；外锥面用于适配钢质锥套内锥面，使钢质锥套与芯棒同轴；外锥面前部外螺纹的作用是配合锁紧螺母使被测模型内锥面与钢质锥套外锥面、钢质锥套内锥面与芯棒外锥面紧密贴合锁紧，保证检测过程中各部件不发生相对转动；后段直径较粗位置设计是为了保护检测轴段、方便夹具夹持。锥面端部具有拉紧螺纹孔的芯棒设计与锥面端部具有检测基准轴的芯棒区别在于，去除了端面检测轴段和外螺纹段，将锁紧方式改为锥面端部内螺纹配合压紧螺栓锁紧。该芯棒能够有效避免整套模型与锥面端部具有检测基准轴的芯棒装配时，出现前部的检测轴段、外螺纹段或锁紧螺母与模型头段内腔发生干涉的情况，实现代替天平与铜套、模型进行装配检查，避免了将天平运输到加工现场装配的问题。

环规检具外表面前段和末段的等直径检测轴段与内锥面同轴，要求加工精度5级以上，用于检测的内锥面要求加工精度0级以上。外侧中段手持部设计了防滑的网纹滚花。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

可实现模型、铜套单个零件及装配体同轴度检测；避免量购不同直径的置环、塞规检测工具，降低成本、提高效率；因本发明可以代替天平进行装配， 消除了天平因运输和配装过程中操作或保护不当导致损坏的概率；有规范、完整、操作性强的自检测方法及判定标准，节约了寻求专业厂家进行量具标定成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明进行模型检测的装配示意图；

图2为本发明进行铜套检测的装配示意图；

图3为本发明进行模型、铜套装配模拟的示意图；

图4为本发明进行自检测时装配规则示意图；

其中：1是芯棒，2是锁紧螺母，3是钢质锥套，4是待测模型，5是环规检具，6是待检测铜套，1-1、1-3是检测段，1-2是夹持段；7是被测模型头段，8是压紧螺栓，9是芯棒。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

图1是本发明进行模型检测的装配示意图。在待测模型4内锥面与合适的钢质锥套3红丹配研确定锥度准确的基础上，将锥面端部具有检测基准轴的芯棒1、合适的钢质锥套3、被测模型后段4、锁紧螺母2按图中装配锁紧后，在磨床上用顶尖定位（或用万能分度仪和V型可调支撑座定位），千分表检测锥面端部具有检测基准轴的芯棒1上前、后两个检测轴段，通过检测段1-1、1-3找正轴线至两个检测轴段全跳动小于0.005mm后，被测模型后段4内锥面轴线基准定位完成，用千分表可对待测模型4配合轴段同轴度、旋成体外形任意截面同轴度或对称平面对称度进行检测。

图2是本发明进行铜套内、外锥面同轴度检测的装配示意图。在待检测铜套6内锥面与合适的钢质锥套3、待检测铜套6外锥面与合适的环规检具5红丹配研确定锥度准确的基础上，将锥面端部具有检测基准轴的芯棒1、合适的钢质锥套3、待检测铜套6、环规检具5、锁紧螺母2按图中装配锁紧后，在磨床上用顶尖定位（或用万能分度仪和V型可调支撑座定位），千分表检测锥面端部具有检测基准轴的芯棒1上前、后两个检测轴段，找正轴线至两个检测轴段全跳动小于0.005mm后，待检测铜套6内锥面轴线基准定位完成，用千分表测量环规检具5前、后检测轴段可获得待检测铜套6内、外锥面装配后的同轴度。

图3是本发明进行模型、铜套装配模拟的示意图。对于被测模型头段7有同轴度检测要求的情况，在使用图1、图2所示方法检测后，使用锥面端部具有拉紧螺纹孔的芯棒9、钢质锥套3、待检测铜套6、待检模型4、压紧螺栓8、被测模型头段7按图中装配锁紧，用万能分度仪夹持锥面端部具有拉紧螺纹孔的芯棒9末段的夹持段，并以锥面端部具有拉紧螺纹孔的芯棒9后段和中段的检测轴段找正轴线后，可用千分表测量获得被测模型头段7任意截面的同轴度。

图4是本发明进行自检测的示意图；

自检测过程一：首先，将锥面端部具有检测基准轴的芯棒1、钢质锥套3装配在锥套大端端面和芯棒上对应位置做可擦除的起始标识；然后，在环规检具5外表面标识面上按顺时针方向（从后向前看）标记一、二、三、四标识，并将标识面一对准芯棒和锥套的起始标识进行装配；最后用锁紧螺母2将锥面端部具有检测基准轴的芯棒1、钢质锥套3、环规检具5锁紧。在磨床上用顶尖定位，千分表检测锥面端部具有检测基准轴的芯棒1上前、中、后三个检测轴段，找正轴线至三个检测轴段全跳动小于0.005mm，确认芯棒无弯曲变形；用千分表测量环规检具5前、后检测轴段同轴度，并将结果记录。按一定方向，保证芯棒及钢质锥套3无相对转动的情况下，旋转环规检具90°（标识面二对准芯棒和锥套的起始标识）、180°（标识面三对准芯棒和锥套的起始标识）、270°（标识面四对准芯棒和锥套的起始标识）重复装配和检测过程，并将结果记录。上述过程中，小计进行四次装配获得32个检测数据。

自检测过程二：将锥面端部具有检测基准轴的芯棒1与钢质锥套3按一定方向，旋转90°（锥套起始标识相对芯棒起始标识顺时针旋转90°，环规检具5标识面一对准芯棒起始标识）、旋转180°（锥套起始标识相对芯棒起始标识顺时针旋转180°，环规检具5标识面一对准芯棒起始标识）、旋转270°（锥套起始标识相对芯棒起始标识顺时针旋转270°，环规检具5标识面一对准芯棒起始标识）分别按检测过程一中的方式进行轴线找正、测量，并将结果记录，小计进行12次装配，获得96个检测数据。每次自检测，一个环规检具5应至少与适配与其内锥面大端和小端的两个钢质锥套3做配合检测，即一次检测中至少须完成六个循环的测试，每次循环记录128个检查数据。对于有外观明显损伤、使用频繁、发生过碰撞或挤压、超过常温使用等情况的部件纳入自检测范围，自检测间隔一般不大于一年。超差的部件可选择修复或重新加工，修复或新加工的部件按标准通过自检测合格后方可正式作为检测工具使用。

 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (9)

1.一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为包括芯棒、钢质锥套、环规检具、锁紧螺母；所述芯棒包括前端检测段、中间检测段和末端检测段，前端检测段与中间检测段之间依次设置有锁紧螺纹段和外锥面段，末端检测段的尾部设置有夹持段；所述芯棒的各个检测段与锁紧螺纹段和外锥面段、夹持段均为同轴；所述钢质锥套套在芯棒的外锥面段上，环规检具套在钢质锥套上，环规检具、钢质锥套、芯棒三者的轴线重合；所述锁紧螺母通过螺纹套在锁紧螺纹段上。

2.根据权利要求1所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为所述芯棒的外锥面段的外锥面的锥度为1:5。

3.根据权利要求1或2所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为所述钢质锥套的内、外锥面的锥度均为1:5。

4.根据权利要求1所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为所述芯棒的前端检测段、中间检测段和末端检测段的直径不同，末端检测段直径大于中间检测段，中间检测段的直径大于前端检测段。

5.一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为包括芯棒、钢质锥套、环规检具、压紧螺栓；所述芯棒包括外锥面段、中间检测段和末端检测段，末端检测段的尾部设置有夹持段，所述芯棒的外锥面段和夹持段的端面上设置有深孔，深孔内设置有内螺纹；所述钢质锥套套在芯棒的外锥面段上，环规检具套在钢质锥套上，环规检具、钢质锥套、芯棒三者的轴线重合；压紧螺栓通过螺纹旋进芯棒前端外锥面段端面上的内螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为所述芯棒的外锥面段的外锥面的锥度为1:5。

7.根据根据权利要求5所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的工具，其特征为所述芯棒的外锥面段和夹持段的端面沿着轴线开设深孔并攻有内螺纹。

8.一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的检测方法，其特征为该方法包括以下步骤：

步骤一：检测工具自检

将钢质锥套套在芯棒的锥面上，然后将环规检具套在钢质锥套上，将锁紧螺母扭紧在锁紧螺纹段上，在锁紧螺母的作用下，待环规检具内锥面与钢质锥套外锥面、钢质锥套内锥面与芯棒外锥面紧密贴合锁紧；然后使用顶尖或夹紧装置从芯棒的两端将芯棒顶紧，并开始旋转芯棒，采用千分表对芯棒的三个检测段进行测量，调整芯棒轴线与千分表所在平面平行；最后，通过旋转装配体并采用千分表测量环规检具前、后检测段同轴度的方式，获得全套工具的同轴度；

步骤二：正式测试

将步骤一中自检测试合格的芯棒、钢制锥套按照步骤一的方式再次组装好，唯一不同的地方是将步骤一中的环规检具替换成被测模型，将锁紧螺母扭紧在锁紧螺纹段上，在锁紧螺母的作用下，被测模型的内锥面与钢制锥套外锥面、钢制锥套内锥面与芯棒外锥面紧密贴合锁紧；然后，使用顶尖或夹紧装置从芯棒的两端将芯棒顶紧，并开始旋转芯棒，采用千分表对芯棒的三个检测段进行测量，调整芯棒轴线与千分表所在平面平行；通过旋转装配体并采用千分表测量被测模型外形面不同位置的方式，获得被测模型外形面与内锥面同轴度或对称度。

9.根据权利要求8所述的一种检测内锥面与外形面同轴度、对称度的检测方法，其特征为所述检测过程中采用权利要求5中芯棒，将锁紧方式改为外锥面段端部内螺纹配合压紧螺栓锁紧。