CN108286926B - 一种保持架端面凸缘的在线测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种保持架端面凸缘的在线测量装置及测量方法，该装置包括装卡工装和测量工装，装卡工装包括底板、定位板、长圆柱销和压板，压板安装在底板上，定位板穿设在保持架上的窗孔中，长圆柱销固定在底板上，长圆柱销与定位板的壁面相抵触；测量工装包括压环、测量板、短圆柱销和两个圆柱滚子，短圆柱销与定位板一端垂直连接，两个圆柱滚子穿设在短圆柱销上，测量板垂直套设在定位板上，测量板的长度与保持架的最大外径相同，压环抵触在测量板的外侧面，通过与定位板一端连接的螺钉Ⅰ将压环压紧在测量板的外侧面上。本发明解决了平面磨床无法在线磨削加工和测量的问题，实现了在线测量快捷方便的目的，提高了生产效率。

Description

一种保持架端面凸缘的在线测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种保持架端面凸缘的在线测量装置及测量方法。

背景技术

保持架的周面设有若干个窗孔，保持架的端面设有若干等份的凸缘，一般的，保持架的端面设有四等份凸缘，如图1所示，凸缘与过保持架中心径向线的距离尺寸H可以小至20.4mm；同时，保持架端面的凸缘与保持架的窗孔的角向位置有位置度要求。该两项技术要求决定了保持架在平面磨床上无法直接装夹磨削，必须设计磨削装置保证，虽然H尺寸可以采用三坐标测量仪测量，但无法实现在线测量，反复的拆卸、测量、重新装夹，不但影响保持架H尺寸的加工精度，而且降低生产效率，因此，必须设计一种快捷方便的在线测量方法。

一种保持架端面凸缘的在线测量装置及利用该装置实现的测量方法还未见到相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种保持架端面凸缘的在线测量装置及测量方法，实现快捷方便的在线测量要求。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种保持架端面凸缘的在线测量装置，该装置包括装卡工装和测量工装，所述的装卡工装包括底板、定位板、长圆柱销和压板，底板的外径面设有一个找正平面，底板的周面设有用于套设保持架的外阶梯结构，压板安装在底板上，使压板的一端压制在保持架上远离底板的端面上；定位板穿设在保持架上其中两个相对设置的窗孔中，长圆柱销固定在底板上，且长圆柱销的壁面与定位板一端的壁面相抵触；所述的测量工装包括压环、测量板、短圆柱销和两个圆柱滚子，短圆柱销与定位板上远离长圆柱销的一端垂直连接，两个圆柱滚子穿设在短圆柱销上，使两个圆柱滚子与定位板上相对设置的两侧面相抵触；测量板套设在位于圆柱滚子外侧的定位板上，且测量板与定位板垂直设置，测量板的长度与保持架的最大外径相同，压环抵触在测量板的外侧面，通过与定位板一端连接的螺钉Ⅰ将压环压紧在测量板的外侧面上。

其中，底板的中心设有中心通孔，中心通孔的直径小于保持架的内径；底板的外阶梯结构包括大台阶和小台阶，保持架的端面置于大台阶的端面上，且大台阶的外径大于保持架的外径，保持架的外径大于小台阶的外径，小台阶的外径与保持架的内径为间隙配合。

优选的，压板为多个，各压板均布在保持架的周面，且压板通过螺钉Ⅱ固定在底板上。

进一步的，底板上设有多个螺纹孔和一个圆柱通孔，圆柱通孔和各螺纹孔的中心位于与以保持架的中心为圆心的圆周上，螺纹孔用于安装螺钉Ⅱ，圆柱通孔与长圆柱销过盈配合。

其中，底板的两侧设有开口槽，两个开口槽的中心线与底板的水平中心线重合设置。

其中，找正平面与底板的水平中心线平行设置，且该找正平面沿底板的水平中心线方向的长度小于保持架的外径。

其中，定位板的中心线与底板的竖直中心线重合设置，且定位板的竖直长度大于保持架的最大外径，定位板与保持架的窗孔采用间隙配合。

其中，圆柱滚子的圆形截面的中心连线与定位板的中心线垂直设置，且两个圆柱滚子的圆形截面中心距与定位板的水平宽度和圆柱滚子的直径之和相等。

进一步的，在圆柱滚子中间部位上垂直于其圆形截面的中心线上设有安装孔，该安装孔与短圆柱销过盈配合。

利用上述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置实现的测量方法，包括以下步骤：

（1）、利用装卡工装固定保持架：

使用螺钉Ⅱ预压紧底板，然后采用百分表找正底板的找正平面，使找正平面与X轴的平行度小于0.01mm；另取螺钉将底板安装在分度盘上，安装长圆柱销和保持架，转动保持架，使保持架上的凸缘的加工面与X轴平行，将定位板从保持架的窗孔中穿过，使定位板的中心线与Y轴平行，定位板一端的壁面与长圆柱销抵触，然后使用螺钉Ⅱ将压板压紧在保持架上，完成保持架的安装固定；

（2）、利用测量工装进行测量：

将测量板穿设在定位板的一端，并将测量板压紧两个圆柱滚子，使两个圆柱滚子与保持架的外径面抵触，用螺钉Ⅰ将压环压紧在测量板上，利用数显卡尺测量保持架端面的其中一个凸缘至测量板之间的尺寸，通过计算，能够得到该凸缘至保持架中心的尺寸H，通过松动螺钉Ⅱ，取出定位板，转动保持架，使另外的凸缘的加工面与X轴平面，并重复上述步骤进行安装固定和测量；

其中，计算公式为：

，其中，H为被测凸缘的工作面至保持架中心的垂直距离，单位为mm；r为圆柱滚子的半径，单位为mm；R为保持架的最大外径，单位为mm；h为定位板的宽度，单位为mm；h₁为测量板的宽度，单位为mm；h₂为被测凸缘的工作面至测量板的垂直距离的实测值，单位为mm。

该装卡工装以保持架内孔和两个对应窗孔定位的方式，保证了保持架上的凸缘在平面磨床上的磨削加工，并且在装卡工装的基础上，增加了一套测量工装，同时实现快捷方便的在线测量要求。

该装置保证保持架端面凸缘与中心尺寸要求，而且在保持架端面凸缘的磨削过程中，无需拆卸，实现快捷方便的在线测量要求。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下有益效果：本发明解决了平面磨床无法在线磨削加工和测量的问题，实现了在线测量快捷方便的目的，提高了生产效率，具备经济性和合理性；

本发明保证了保持架端面四等份凸缘至工件中心的尺寸要求；不但解决了保持架端面凸缘的磨削加工及测量方法，同时，可应用于保持架端面凸缘的铣削加工及测量。

本发明利用现有设备及量具，满足了保持架端面的凸缘相对工件中心尺寸要求，对于同类型结构保持架的加工及测量，具有积极的推广价值。

附图说明

图1为保持架的示意图；

图2为图1中沿A-A线的剖视图；

图3为本发明的示意图；

图4为图3中底板的示意图；

图5为图4中沿B-B线的剖视图；

图6为本发明的测量过程图。

附图标记：1、定位板；2、压板；3、底板，30、找正平面，31、大台阶，32、小台阶，33、螺纹孔，34、圆柱通孔，35、开口槽，36、中心通孔；4、长圆柱销；5、保持架，50、凸缘，500、加工面，51、窗孔；6、测量板；7、短圆柱销；8、圆柱滚子；9、压环；10、螺钉Ⅰ；11、螺钉Ⅱ。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征以及达成的目的便于理解，下面结合示意图，进一步阐述本发明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

保持架的结构如图1和图2所示，其中，保持架5上均等分设置有若干个窗孔51，优选的，窗孔51的个数为14个或16个；如图1所示，保持架5的一端设有四个凸缘50，其中两个间隔设置的凸缘与保持架5的竖直中心线平行设置，该两个凸缘的相邻设置的侧面即加工面500与保持架5的竖直中心线的间距均为H；另外两个间隔设置的凸缘平行设置，该两个凸缘的相邻设置的侧面即加工吗500与一平面的间距均为H，该平面与保持架5的水平中心线的夹角为α。

一种保持架端面凸缘的在线测量装置，如图3所示，该装置包括装卡工装和测量工装。本发明中，装卡工装包括定位板1、压板2、底板3和长圆柱销4，底板3的外径面设有一个找正平面30，底板3的周面设有用于套设保持架5的外阶梯结构，压板2安装在底板3上，使压板2的一端压制在保持架5上远离底板3的端面上；定位板1穿设在保持架5上其中两个相对设置的窗孔中，长圆柱销4固定在底板3上，且长圆柱销4的壁面与定位板1一端的壁面相抵触，实现定位板1周向定位的目的。

如图4和图5所示，底板3的中心设有中心通孔36，中心通孔36的直径小于保持架5的内径；底板3的外阶梯结构包括大台阶31和小台阶32，保持架5的端面置于大台阶31的端面上，且大台阶31的外径大于保持架5的最大外径，保持架5的最大外径大于小台阶32的外径，小台阶32的外径与保持架5的内径为间隙配合。即：大台阶的外径＞保持架的外径＞小台阶的外径，底板的内径＜保持架的内径，小台阶的外径与保持架的内径采取间隙配合，实现以保持架中心定位的目的。

如图3和图4所示，底板3的两侧设有开口槽35，两个开口槽35的中心线与底板3的水平中心线重合设置。即：底板3两侧的开口槽35在底板3的X轴线两端，优选的，开口槽35沿Y轴方向的宽度＞12mm，开口槽35沿X轴方向的长度＞15mm，可使用M12螺钉将底板3固定在分度盘上进行操作。

其中，找正平面30与底板3的水平中心线平行设置，且该找正平面30沿底板3的水平中心线方向的长度小于保持架5的最大外径。即：底板3的外径面上设置的找正平面30与底板3的X轴线平行，与Y轴线垂直，找正平面30沿X轴的长度＜保持架5的外径，实现装卡工装X轴找正的目的。

优选的，压板2为多个，各压板2均布在保持架5的周面，且压板2通过螺钉Ⅱ11固定在底板3上。其中，底板3上设有多个螺纹孔33和一个圆柱通孔34，圆柱通孔34和各螺纹孔33的中心位于与以保持架5的中心为圆心的圆周上，螺纹孔33用于安装螺钉Ⅱ11，圆柱通孔34用于安装长圆柱销4，且圆柱通孔34与长圆柱销4过盈配合。优选的，底板3上有四个M6螺纹孔和一个直径d=8mm的圆柱通孔，四个M6螺纹孔用于安装压板2和螺钉Ⅱ11，压板2用于压紧保持架5，实现固定保持架5的目的；圆柱通孔的长度＜长圆柱销的长度；长圆柱销的中心圆直径＞保持架的外径，长圆柱销的中心圆直径=圆柱通孔的中心圆直径，长圆柱销的Y轴中心与底板的Y轴中心重合。

其中，长圆柱销4与定位板1端面配合，实现定位板1周向定位的目的；定位板1的中心线与底板3的竖直中心线即Y轴线重合，定位板1沿Y轴的长度＞保持架5的最大外径，定位板1沿X轴的宽度与保持架5上的等份窗孔采取间隙配合，一端端面与长圆柱销4配合，另一端安装测量工装。

本发明中，如图3所示，测量工装包括压环9、测量板6、短圆柱销7和两个圆柱滚子8，短圆柱销7与定位板1上远离长圆柱销4的一端即图3中的下端垂直连接，两个圆柱滚子8穿设在位于定位板1两侧的短圆柱销7上，使两个圆柱滚子8与定位板1上相对设置的两侧面相抵触；测量板6套设在位于圆柱滚子8外侧及图3中的下侧的定位板1上，且测量板6与定位板1垂直设置，测量板6沿X轴的长度与保持架5的最大外径相同，压环9抵触在测量板6的外侧面，通过与定位板1一端连接的螺钉Ⅰ10将压环9压紧在测量板6的外侧面即图3的下侧面上。

其中，圆柱滚子8的圆形截面的中心连线与定位板1的中心线即Y轴垂直设置，且两个圆柱滚子8的圆形截面中心距=定位板1沿X轴的水平宽度+一个圆柱滚子8的直径。在圆柱滚子8中间部位，垂直两个圆柱滚子8圆形截面的中心线上设有安装孔，该安装孔与短圆柱销7过盈配合；短圆柱销7将两个圆柱滚子8固定在定位板1上，两个圆柱滚子8与定位板1抵触，并与保持架5的外径面抵触，实现测量工装以保持架5的外径面定位的目的。

其中，测量板6的长度=保持架5的最大外径，两平面的平面度及平行度要求较高，测量板6的其中一面作为测量基准面，测量板6的另一面用压环9压紧，保证测量板6的测量基准面与圆柱滚子8抵触；压环9的内径＞定位板1的水平宽度；螺钉Ⅰ10与定位板1上一端设置的螺钉孔配合，实现压紧压环9的目的。如需测量时，使用数显卡尺测量保持架端面凸缘至测量板之间的尺寸，通过计算，可得到凸缘至工件中心即保持架中心的尺寸H。

利用上述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置实现的测量方法，包括以下步骤：

（1）、利用装卡工装固定保持架：

使用螺钉Ⅱ11预压紧底板3，然后采用百分表找正底板3的找正平面30，使找正平面30与X轴的平行度小于0.01mm；另取螺钉将底板3安装在分度盘上，安装长圆柱销4和保持架5，保持架5的内径与底板1的小台阶32的外径间隙配合，转动保持架5，使保持架5上的凸缘50的加工面500与X轴平行，将定位板1从保持架5的窗孔中穿过，使定位板1的中心线与Y轴平行，定位板1一端的壁面与长圆柱销4抵触，然后使用螺钉Ⅱ11将压板2压紧在保持架5上，完成保持架5的安装固定；

磨削凸缘时，结合图1和图3，砂轮磨削临近保持架中心线下方一侧凸缘面，磨削完毕后，砂轮磨削临近保持架中心线上方一侧凸缘面。待两个凸缘面磨削完毕后，转动分度盘，角度90°+α，待保持架未加工凸缘面与X轴平行时，磨削保持架另两个凸缘面。其中，角度α是已知固定的角度，操作时，待两个凸缘磨削完毕后，转动分度盘实现角度α的固定，使另两个未加工凸缘转到平行于X轴的加工位置。

（2）、利用测量工装进行测量：

两个圆柱滚子8通过短圆柱销7安装在定位板1两侧，圆柱滚子8圆形截面中心连线与定位板1中心线垂直；将定位板1从测量板6中心设置的方孔穿过，测量板6中心的方孔与定位板1间隙配合，将测量板6压紧两个圆柱滚子8，使两个圆柱滚子8与保持架5的外径面抵触，用螺钉Ⅰ10将压环9压紧测量板6，磨削过程可不用拆卸测量工装。使用数显卡尺测量保持架端面凸缘至测量板之间的尺寸，通过计算，可得到该凸缘至保持架中心的尺寸H；

如图6所示，H为被测凸缘的工作面至保持架中心的垂直距离，单位为mm；计算公式为：

，其中，r为圆柱滚子的半径，单位为mm；R为保持架的最大外径，单位为mm；h为定位板沿X轴的宽度，单位为mm；h₁为测量板沿Y轴的宽度，单位为mm；h₂为被测凸缘的工作面至测量板的垂直距离的实测值，单位为mm。

通过松动螺钉Ⅰ10和螺钉Ⅱ11，取出定位板1，转动保持架5，使另外的凸缘的加工面与X轴平面，并重复上述步骤进行安装固定和测量。

本发明利用现有设备及量具，满足了保持架端面四等分凸缘相对工件中心尺寸要求；同时实现了快捷方便的在线测量要求。对于同类型结构保持架的加工及测量，具有积极的推广价值。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“外”、“内”、“中心”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明其他未述内容属于现有技术。

以上实施例使为了说明本发明的技术方案，其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施，但并不以此限制本发明的保护范围。凡是依据本发明的实质内容所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：该装置包括装卡工装和测量工装，所述的装卡工装包括底板、定位板、长圆柱销和压板，底板的外径面设有一个找正平面，底板的周面设有用于套设保持架的外阶梯结构，压板安装在底板上，使压板的一端压制在保持架上远离底板的端面上；定位板穿设在保持架上其中两个相对设置的窗孔中，长圆柱销固定在底板上，且长圆柱销的壁面与定位板一端的壁面相抵触；

所述的测量工装包括压环、测量板、短圆柱销和两个圆柱滚子，短圆柱销与定位板上远离长圆柱销的一端垂直连接，两个圆柱滚子穿设在短圆柱销上，使两个圆柱滚子与定位板上相对设置的两侧面相抵触；测量板套设在位于圆柱滚子外侧的定位板上，且测量板与定位板垂直设置，测量板的长度与保持架的最大外径相同，压环抵触在测量板的外侧面，通过与定位板一端连接的螺钉Ⅰ将压环压紧在测量板的外侧面上。

2.如权利要求1所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：底板的中心设有中心通孔，中心通孔的直径小于保持架的内径；底板的外阶梯结构包括大台阶和小台阶，保持架的端面置于大台阶的端面上，且大台阶的外径大于保持架的外径，保持架的外径大于小台阶的外径，小台阶的外径与保持架的内径为间隙配合。

3.如权利要求1所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：所述的压板为多个，各压板均布在保持架的周面，且压板通过螺钉Ⅱ固定在底板上。

4.如权利要求3所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：底板上设有多个螺纹孔和一个圆柱通孔，圆柱通孔和各螺纹孔的中心位于与以保持架的中心为圆心的圆周上，螺纹孔用于安装螺钉Ⅱ，圆柱通孔与长圆柱销过盈配合。

5.如权利要求1或2所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：底板的两侧设有开口槽，两个开口槽的中心线与底板的水平中心线重合设置。

6.如权利要求1或2所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：找正平面与底板的水平中心线平行设置，且该找正平面沿底板的水平中心线方向的长度小于保持架的外径。

7.如权利要求1所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：定位板的中心线与底板的竖直中心线重合设置，且定位板的竖直长度大于保持架的最大外径，定位板与保持架的窗孔采用间隙配合。

8.如权利要求1所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：圆柱滚子的圆形截面的中心连线与定位板的中心线垂直设置，且两个圆柱滚子的圆形截面中心距与定位板的水平宽度和圆柱滚子的直径之和相等。

9.如权利要求8所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置，其特征在于：在圆柱滚子中间部位上垂直于其圆形截面的中心线上设有安装孔，该安装孔与短圆柱销过盈配合。

10.利用如权利要求1-9任一项所述的一种保持架端面凸缘的在线测量装置实现的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、利用装卡工装固定保持架：

使用螺钉Ⅱ预压紧底板，然后采用百分表找正底板的找正平面，使找正平面与X轴的平行度小于0.01mm；另取螺钉Ⅱ将底板安装在分度盘上，安装长圆柱销和保持架，转动保持架，使保持架上的凸缘的加工面与X轴平行，将定位板从保持架的窗孔中穿过，使定位板的中心线与Y轴平行，定位板一端的壁面与长圆柱销抵触，然后使用螺钉Ⅱ将压板压紧在保持架上，完成保持架的安装固定；

（2）、利用测量工装进行测量：

将测量板穿设在定位板的一端，并将测量板压紧两个圆柱滚子，使两个圆柱滚子与保持架的外径面抵触，用螺钉Ⅰ将压环压紧在测量板上，利用数显卡尺测量保持架端面的其中一个凸缘至测量板之间的尺寸，通过计算，能够得到该凸缘至保持架中心的尺寸H，通过松动螺钉Ⅰ和螺钉Ⅱ，取出定位板，转动保持架，使另外的凸缘的加工面与X轴平面，并重复上述步骤进行安装固定和测量；

其中，计算公式为：

，其中，H为被测凸缘的工作面至保持架中心的垂直距离，单位为mm；r为圆柱滚子的半径，单位为mm；R为保持架的最大外径，单位为mm；h为定位板的宽度，单位为mm；h₁为测量板的宽度，单位为mm；h₂为被测凸缘的工作面至测量板的垂直距离的实测值，单位为mm。

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