CN106440995A - 一种用于检测螺旋球道的检具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测螺旋球道的检具，包括底座、安装于底座上的零件夹紧机构、驱动器以及测量机构。有益之处在于：本发明提供了一种专门的螺旋球道检测设备，采用直接接触式的检测方式对螺旋球道进行检测，准确、可靠地分析、定位螺旋面在任意位置的基准参数，提高了检测效率，保证了产品的质量，同时优化了生产工艺，并降低了对检测设备、人员能力的需求，为后续研究、讨论、补偿提供了数据的支撑，给项目的研发和持续跟踪打开了“方便”之门，以其优良的稳定性及可操作性在加工型企业中被广泛应用。

Description

一种用于检测螺旋球道的检具

技术领域

本发明涉及一种检具，具体涉及一种用于检测螺旋球道的检具；属于机械检测技术领域。

背景技术

随着汽车工业和电动工具行业的迅速发展，产业链自动化程度日益加深，越来越多的新理念被融合进生产过程中，生产优化方向主要集中在生产管理这一环节，也即5M1E法：简称人、机、料、法、环、测这六大要素。可见，测量在整个生产过程中是不可或缺的重要环节，是确定产品是否满足设计要求的过程，是保证产品设计、制造、使用质量的重要因素。现阶段的检测系统正朝着与生产自动化集成的方向发展，通过PDM产品数据管理，给企业向分布化、集团化、一体化、专业化方向发展打下了坚实的基础。

产品的质量是反映产品满足顾客明确或隐含需要的一种能力，顾客的需要均可转换为产品的固有的特殊特性。一般质量特性大体可归纳为以下几点：

(1)适用性：检具的性能和功能能够满足客户的使用要求。

(2)可靠性：检具在满足客户需求的性能和功能的基础上保证质量的稳定、可靠。

(3)工艺性：检具的结构设计是否便于制造、安装、拆卸、维护、维修和保养。

(4)经济性：检具的制造成本的控制是否合理。

(5)安全性：检具在测量过程中是否能够保证检测人员的人身安全。

(6)环境性：检具在使用的过程中对温度、湿度、清洁度的要求，以及检具的使用是否会对环境造成污染。质量管理是对质量工作进行策划、组织、领导和控制，在现代化企业生产中占有不可或缺的位置。现代化科学的进步以及市场经济的高速发展，产品更新换代换代速度越来越快，生产周期越来越短，只有保证零件的质量，才能适应当今的市场经济要求。

传动轴是电动冲击工具中的重要零部件，精度要求较高，强度要求能够承载较大载荷和冲击载荷，在耐磨性、抗疲劳以及抗腐蚀性方面均有较高的要求。需要特别说明的是，在传动轴上形成有“人”字型球道，为了确保产品质量，球道各个位置点所拟合产生的螺旋包络曲线在指定位置与理论数值的偏移量应当及时进行修正补偿，因此，对于球道的导程、螺旋升角等都需要进行准确的测量，但是，目前没有专门的检测设备，而且检测工艺存在时间长、效率低、检测准确率差、对检测人员的能力要求高等问题，无法可靠地确认产品公差是否在可控范围之内。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够对螺旋球道实现快速、准确检测的检具，确定球道在指定位置的螺旋偏置量，方便在生产过程中加以补偿，使得零件的实际生产无限趋近于理论值，从而提高零件质量。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

用于检测螺旋球道的检具，包括底座、安装于底座上的零件夹紧机构、驱动器以及测量机构，所述零件夹紧机构包括用于夹紧零件的夹紧组件、用于驱动零件旋转的电机和用于顶住零件端部的顶紧组件；所述夹紧组件包括一编码器以反馈零件旋转角度至驱动器，所述驱动器记录电机的旋转角度；所述测量机构包括：与零件的螺旋球道无间隙接触的芯杆和用于显示测量结果的千分表。

优选地，前述夹紧组件还包括：安装座、夹具、锁紧套、定位套、防尘罩、芯轴、联结盖、轴承及轴承盖，所述安装座固定设置于底座上，所述编码器安装于夹紧组件端部的防尘罩内，通过夹具夹紧零件后分别通过锁紧套和定位套实现零件锁紧与定位。

为了提高检测精度，前述编码器为高精度的17位编码器。

更优选地，前述夹紧组件中采用双轴承的装配方式，轴承的精度等级为P5。

再优选地，前述顶紧组件包括：支撑座、压盖、第一弹簧、顶锥、弹簧垫及紧固螺丝，所述支撑座安装于底座上，所述第一弹簧使顶锥顶住零件端部并通过紧固螺丝锁紧。

进一步优选地，前述测量机构还包括：垫板、连接于垫板上的平衡块，所述芯杆滑动设置于平衡块内并且其一端连接有把手，所述平衡块内设置有第二弹簧以迫使芯杆与零件的螺旋球道无间隙接触，所述芯杆将测量结果反馈至千分表。

为了实现紧密可靠接触，前述芯杆端部形状为半球形。

作为一种实施例，零件球道规格为Sφ6，相应地，芯杆端部的半球形按照Sφ5.95(+0.005/0)制作而成，粗糙度控制在Ra0.2以下。

进一步地，前述测量机构还包括一安装于底座上的线轨，所述垫板滑动连接于线轨上。

本发明的有益之处在于：本发明提供了一种专门的螺旋球道检测设备，采用直接接触式的检测方式对螺旋球道进行检测，准确、可靠地分析、定位螺旋面在任意位置的基准参数，提高了检测效率，保证了产品的质量，同时优化了生产工艺，并降低了对检测设备、人员能力的需求，为后续研究、讨论、补偿提供了数据的支撑，给项目的研发和持续跟踪打开了“方便”之门，以其优良的稳定性及可操作性在加工型企业中被广泛应用。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施例中“人”字型球道的关键特性展示图；

图2是图1所示实施例的球道的平面展开示意图；

图3是对零件位于10°、20°、30°、45°以及59°五个点的测量示意图；

图4是零件在Y轴上递增1°(30°到31°)的示意图；

图5是本发明的用于检测螺旋球道的检具的结构示意图；

图6是本发明的用于检测螺旋球道的检具的夹紧机构和驱动器的结构示意图；

图7是本发明的用于检测螺旋球道的检具的部分测量机构的结构示意图；

图8是MSA研究结果的极差图；

图9是MSA研究结果的均值图。

图中附图标记的含义：1、底座，2、夹紧组件，3、顶紧组件，4、驱动器，5、测量机构，6、编码器，7、安装座，8、锁紧套，9、夹具，10、定位套，11、防尘罩，12、芯轴，13、联结盖，14、轴承，15、轴承盖，16、支撑座，17、压盖，18、第一弹簧，19、顶锥，20、弹簧垫，21、紧固螺丝，22、垫板，23、平衡块，24、第二弹簧，25、把手，26、千分表，27、芯杆，28、线轨。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本实施例以“人”字型球道的检测为例进行详细阐述，如图1所示，Sφ6球道的关键特性包括如下三点：

1)球道导程要求3.8±0.05；

2)螺旋升角59°±0.5°；

3)同一个零件上对等的“人”型球道偏置角度在180°±1°的范围之内。

该“人”字型球道是包络在一个直径为φ14的圆柱上的，将此包络的球道延展在一个平面之内，则如图2所示，圆的周长为πd，且螺旋升角为α，即螺旋线在径向方向的投影长度为πdα/360°。

在本发明中，采用接触式的检测手段，分别对零件位于10°、20°、30°、45°以及59°五个点与理论坐标位置的偏差量进行了具体比对，以便进行加工过程的实际补偿，即为球道导程上各点对应的Y轴坐标，如图3所示。

为了保证零件的检测的准确性和可靠性，需先确定检具的检测精度。零件螺旋升角要求59°±0.5°，在零件径向旋转方向的分度值要控制在0.1°之内，检具的重复精度也需要控制在0.1°之内；零件轴向要求尺寸为3.8±0.05，检具精度要求在0.01mm以内，而零件每旋转1°，零件在Y轴上的递增两ΔY，(以30°到31°为参考)见图4，则检具的精度要求在0.006mm以内。

本发明的检具适用于对螺旋球道进行检测，参见图5，包括底座1、安装于底座1上的零件夹紧机构、驱动器4以及测量机构5。其中，零件夹紧机构包括用于夹紧零件的夹紧组件2、、用于驱动零件旋转的电机(图中未示出)；和用于顶住零件端部的顶紧组件3；电机驱动零件旋转，旋转角度通过编码器6反馈至驱动器4以实现记录和控制；测量机构5包括：与零件的螺旋球道无间隙接触的芯杆27和用于显示测量结果的千分表26。通过读取驱动器4的数值，旋转零件，最终读取千分表26的输出来确认零件螺旋导程在指定位置与理论数值的偏移量，以达到方便、快捷、准确、有效检测的目的。

具体地，如图6所示，夹紧组件2还包括：安装座7、夹具9、锁紧套8、定位套10、防尘罩11、芯轴12、联结盖13、轴承14及轴承盖15，安装座7固定设置于底座1上，编码器6安装于夹紧组件2端部的防尘罩11内，通过夹具9夹紧零件后分别通过锁紧套8和定位套10实现零件锁紧与定位，夹紧组件2的功能、原理和操作方式在现有技术中业已成熟，因此在本发明中不做赘述。顶紧组件3包括：支撑座16、压盖17、第一弹簧18、顶锥19、弹簧垫20及紧固螺丝21，支撑座16安装于底座1上，第一弹簧18使顶锥19顶住零件端部并通过紧固螺丝21锁紧。这样一来，采用一夹一顶的的夹持方式能够方便地装卸零件。

前面已经说过，本发明的检具对于精度要求较高，编码器6把角位移转换成电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，为了使编码器6能够准确的反馈出零件旋转的角度，采用高精度的17位(9.89秒)编码器6，且安装在输出端位置。

夹紧组件2中使用双轴承14的装配方式，轴承14的精度等级为P5，这不仅使零件的偏摆保持平衡，而且保证了零件在反转过程中的精度。另外，鉴于检具在使用的过程中，轴承14会出现塑形变形和磨损现象，为了方便轴承14的更换，芯轴12做成台阶的形式。

参见图7，测量机构5还包括：垫板22、连接于垫板22上的平衡块23，芯杆27滑动设置于平衡块23内并且其一端连接有把手25，平衡块23内设置有第二弹簧24以迫使芯杆27与零件的螺旋球道无间隙接触，即芯杆27贴服在零件的球道之内，随着零件的转动，而将具体的数值反馈在千分表26上，以便根据零件旋转的角度计算出导程的变化量。作为本发明的进一步改进，在底座1上还安装一线轨28，垫板22滑动连接于线轨28上以方便调整芯杆27的位置。

为了能够与零件球道充分的接触，芯杆27端部形状设计为半球形。在本实施例中，零件是标准的Sφ6的球道，则芯杆27端部的球形按照Sφ5.95(+0.005/0)制作而成。为了防止芯杆27与零件球道之间的摩擦力影响零件的检测结果，将芯杆27球形部位的粗糙度控制在Ra0.2以下。

检测

上面结合附图对检具的机械结构进行了详细说明，下面对该检具的检测结果进行GR&R分析，请参阅图8和图9：

MSA研究(标准均值和极差法)：量具重复性和再现性数据表1/3

量具重复性和再现性数据表

MSA研究结果分析：作图法2/3

MSA研究：数据计算3/3

1。量具选择螺旋球道检测仪精度可以满足要求。

2。此系统可以接收。

应用举例

通过上面的检测发现，本发明的检具是能够在螺旋球道的检测中进行应用的，能够根据零件的加工情况反馈出零件的数据偏差，以修正零件在各位置的极限偏差，从而控制零件的生产质量以及加工稳定性。

表1 本发明的检具实际检测应用表

结合表1来看，零件一和零件二导程超出零件数值的上差，说明零件在加工过程中的螺旋升角大于理论数值，需要将零件的角度偏移量往下偏差进行调整；零件三和零件四导程超出零件数值的下差，说明零件在加工过程中的螺旋升角小于理论数值，需要将零件的角度偏移量往上偏差进行调整；零件五的数值差刚好满足零件的加工要求，可正常生产。

综上，本发明采用直接接触式的检测方式对螺旋球道进行检测，准确、可靠地分析、定位螺旋面在任意位置的基准参数，提高了检测效率，保证了产品的质量，同时优化了生产工艺，并降低了对检测设备、人员能力的需求，以其优良的稳定性及可操作性在加工型企业中被广泛应用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，包括底座、安装于底座上的零件夹紧机构、驱动器以及测量机构，所述零件夹紧机构包括用于夹紧零件的夹紧组件、用于驱动零件旋转的电机和用于顶住零件端部的顶紧组件；所述夹紧组件包括一编码器以反馈零件旋转角度至驱动器，所述驱动器记录电机的旋转角度；所述测量机构包括：与零件的螺旋球道无间隙接触的芯杆和用于显示测量结果的千分表。

2.根据权利要求1所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述夹紧组件还包括：安装座、夹具、锁紧套、定位套、防尘罩、芯轴、联结盖、轴承及轴承盖，所述安装座固定设置于底座上，所述编码器安装于夹紧组件端部的防尘罩内，通过夹具夹紧零件后分别通过锁紧套和定位套实现零件锁紧与定位。

3.根据权利要求2所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述编码器为高精度的17位编码器。

4.根据权利要求2所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，夹紧组件中采用双轴承的装配方式，轴承的精度等级为P5。

5.根据权利要求1所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述顶紧组件包括：支撑座、压盖、第一弹簧、顶锥、弹簧垫及紧固螺丝，所述支撑座安装于底座上，所述第一弹簧使顶锥顶住零件端部并通过紧固螺丝锁紧。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述测量机构还包括：垫板、连接于垫板上的平衡块，所述芯杆滑动设置于平衡块内并且其一端连接有把手，所述平衡块内设置有第二弹簧以迫使芯杆与零件的螺旋球道无间隙接触，所述芯杆将测量结果反馈至千分表。

7.根据权利要求6所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述芯杆端部形状为半球形。

8.根据权利要求7所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，零件球道规格为Sφ6。

9.根据权利要求8所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，芯杆端部的半球形按照Sφ5.95（+0.005/0）制作而成，粗糙度控制在Ra0.2以下。

10.根据权利要求6所述的用于检测螺旋球道的检具，其特征在于，所述测量机构还包括一安装于底座上的线轨，所述垫板滑动连接于线轨上。