CN108673243A - 一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，包括柱状测量体，柱状测量体的端面上设有沿周向布设的定位测量机构；定位测量机构包括定位键、第一压电驱动体以及楔形块，定位键沿径向位于第一压电驱动体的外侧，且二者均布设于键座内，楔形块与键座的侧壁压紧贴合，第一压电驱动体与压电驱动装置控制连接。该用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，通过在结构中引入压电驱动单元，实现了定位测量机构与刀头精密配合的智能调整，实时保证装置中定位键与刀头的三点定心；导向支撑机构的布设，能够实时保证装置中导向键能够与精加工后的工件内孔壁的接触导向，解决了大长径比深孔加工中的钻杆导向和孔壁形貌检测的难题。
Description
技术领域
本发明属于机械精密/超精密加工设备及制造技术领域，特别涉及一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置。
背景技术
在冷加工的精密/超精密级深孔工序中，当工件的长径比、钻杆附具的长径比很大时，要想获得高精度的工件内孔壁很困难。当长径比较大时，加工过程中，工件和钻杆都会发生挠变弯曲，影响孔壁的加工精度；另外，测量时，难以用常见的用于测量表面形貌的量具检测被加工孔壁的表面形貌。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，提高对孔壁的测量精度。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
该用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，包括沿轴向设有中心孔的柱状测量体，柱状测量体的端面上设有沿周向布设的定位测量机构，且定位测量机构沿径向可调；
所述定位测量机构包括定位键、第一压电驱动体以及楔形块，定位键沿径向位于第一压电驱动体的外侧，且二者均布设于键座内，楔形块与键座的侧壁压紧贴合，第一压电驱动体与压电驱动装置控制连接；
当测量装置置于待测量的工件内时，若定位键与工件内孔壁接触，接触压力通过定位键传递至第一压电驱动体，并使第一压电驱动体变形，输出激励信号；若定位键与工件内孔壁未接触，压电驱动装置激励第一压电驱动体发生形变，并驱动定位键沿径向移动直至其与工件内孔壁接触，进而通过压电驱动体感应接触压力输出激励信号。
所述定位测量机构沿周向间隔设有两个，且柱状测量体与定位测量机构的同侧端面上还设有沿周向布设的刀头，刀头与定位测量机构呈一定角度分布，构成三点定位。
还包括沿轴向设于柱状测量体的周面上的导向支撑机构，且导向支撑机构位于定位测量机构的轴向后侧；
导向支撑机构包括导向键、第二压电驱动体以及楔形块，导向键沿径向位于第二压电驱动体的外侧，且二者均布设于键座内，楔形块与键座的侧壁压紧贴合，第二压电驱动体与压电驱动装置控制连接，通过导向键接触已加工的内孔壁对其形貌及加工精度进行测量；
若导向键与工件已加工的内孔壁不接触，第二压电駆动体受压电驱动装置的作用发生形变，驱动导向键沿径向移动直至与已加工工件的内孔壁接触，对内孔壁的表面形貌及加工精度进行测量。
所述中心孔内设有周向布设的支撑盘，且支撑盘上布设有用于对定位测量机构及导向支撑机构分别对应供电的线路管道，线路管道的末端与压电驱动装置连接。
所述线路管道包括沿轴向设置的轴向管道以及沿径向导向对应机构的径向管道，轴向管道沿轴向引出柱状测量体，且径向管道与轴向管道密封连接。
所述支撑盘上还设有沿周向分布的油槽孔。
所述油槽孔沿周向间隔设有3个。
所述定位测量机构通过穿过楔形块的紧固螺钉固定于柱状测量体，所述定位测量机构也通过穿过楔形块的紧固螺钉固定于柱状测量体。
本发明的有益效果是：
1）该用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，通过在结构中引入压电驱动单元，实现了定位测量机构与刀头精密配合的智能调整，实时保证装置中定位键与刀头的三点定心；导向支撑机构的布设，能够实时保证装置中导向键能够与精加工后的工件内孔壁的接触导向，解决了大长径比深孔加工中的钻杆导向和孔壁形貌检测的难题；
2）通过线路管道的设置，方便对各机构的单独控制，且线路管道包括沿轴向设置的轴向管道以及沿径向导向对应机构的径向管道，轴向管道沿轴向引出柱状测量体，且径向管道与轴向管道密封连接，有效保护导线在装置切削过程中不被切屑破坏。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A向剖示图；
图3是本发明轴向的局部剖示图；
图4是定位测量机构的结构示意图；
图5是导向支撑机构的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本发明提供了一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，如图1至图5所示。该用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，包括沿轴向设有中心孔的柱状测量体，柱状测量体的端面上设有沿周向布设的定位测量机构1，且定位测量机构1沿径向可调；所述定位测量机构1包括定位键11、第一压电驱动体13以及楔形块3，定位键11沿径向位于第一压电驱动体13的外侧，且二者均布设于键座12内，楔形块3与键座12的侧壁压紧贴合，将定位键11限位于键座12内，第一压电驱动体13与压电驱动装置控制连接。
当测量装置置于待测量的工件内时，若定位键11与工件内孔壁接触，接触压力通过定位键11传递至第一压电驱动体13，并使第一压电驱动体13产生形变，输出激励信号；若定位键11与工件待加工内孔壁未接触，压电驱动装置激励第一压电驱动体13发生形变位移，并驱动定位键11沿径向移动直至其与工件内孔壁接触，进而通过第一压电驱动体13感应接触压力输出激励信号。
本实施中，为了提高精密定位的效果，所述定位测量机构1沿周向间隔设有两个，且柱状测量体与定位测量机构1的同侧端面上还设有沿周向布设的刀头4，刀头4与定位测量机构1呈一定角度分布，构成三点定位。
同时，为了提高导向的精密度，还包括沿轴向设于柱状测量体的周面上的导向支撑机构2，且导向支撑机构2位于定位测量机构1的轴向后侧，保持该测量装置时刻精准导向在工件已加工表面的内孔壁上。导向支撑机构2包括导向键21、第二压电驱动体22以及楔形块3，导向键21沿径向位于第二压电驱动体22的外侧，且二者均布设于键座12内，楔形块3与键座12的侧壁压紧贴合，第二压电驱动体22与压电驱动装置控制连接，通过导向键21接触已加工的内孔壁对其形貌及加工精度进行测量，进而通过对与导向测量机构2相连的压电驱动体的输出电压信号和输入的电压激励的处理，表征出工件已加工内孔壁的表面形貌。
若导向键21与工件已加工的内孔壁不接触，第二压电驱动体22受压电驱动装置的作用发生形变位移，驱动导向键21沿径向移动直至与已加工工件的内孔壁接触，对内孔壁的表面形貌及加工精度进行测量。
该测量装置，通过两个径向布置的定位测量机构1与刀头4的精密配合，能时刻保持所设计的深孔精加工的扩孔测量装置准确定位于被加工工件的圆心；通过轴向滞后布置的导向支撑机构2，能时刻保持该装置精准导向在工件已加工表面的内孔壁，提高加工中测量装置的稳定性和系统的刚度，降低系统的振动。
整个装置由于定位测量机构1和导向支撑机构2的优化布置，能够最大程度地降低精密/超精密深孔切削中的精准导向与精密定位的难题，同时，通过压电驱动装置的监测和处理输出的激励电压信号，能在一定程度上反映工件已加工内孔壁的表面形貌特征和几何精度。
为了方便对定位测量机构1和导向支撑机构2供电，所述中心孔内设有周向布设的支撑盘5，且支撑盘5上布设有用于对定位测量机构及导向支撑机构分别对应供电的线路管道6，线路管道6的末端与压电驱动装置连接，导线均布设于线路管道6内。
优选的，所述线路管道6包括沿轴向设置的轴向管道61以及沿径向导向对应机构的径向管道62，轴向管道61沿轴向引出柱状测量体，且径向管道62与轴向管道61密封连接，有效保护导线在装置切削过程中不被切屑破坏。该测量装置工作时，采用工件旋转，深孔精加工的扩孔复合测量装置可旋转、也可不转，且都采用轴向进给，导线位于线路管道中的导引方式能够避免装置中各类导线和信号线的缠绕问题。
所述支撑盘5上还设有沿周向分布的油槽孔51，优选的，油槽孔沿周向间隔设有3个。本实施例中，所述定位测量机构1通过穿过楔形块3的紧固螺钉31固定于柱状测量体，所述定位测量机构2也通过穿过楔形块3的紧固螺钉31固定于柱状测量体，保证各机构与柱状测量体的固定效果。
该用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，通过在结构中引入压电驱动单元，实现了定位测量机构与刀头精密配合的智能调整，实时保证装置中定位键与刀头的三点定心；导向支撑机构的布设，能够实时保证装置中导向键能够与精加工后的工件内孔壁的接触导向，解决了大长径比深孔加工中的钻杆导向和孔壁形貌检测的难题；通过线路管道的设置，方便对各机构的单独控制，且线路管道包括沿轴向设置的轴向管道以及沿径向导向对应机构的径向管道，轴向管道沿轴向引出柱状测量体，且径向管道与轴向管道密封连接，有效保护导线在装置切削过程中不被切屑破坏。
本专利中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，上述词语并没有特殊的含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
Claims (8)
1.一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，包括沿轴向设有中心孔的柱状测量体，其特征在于：柱状测量体的端面上设有沿周向布设的定位测量机构，且定位测量机构沿径向可调；
所述定位测量机构包括定位键、第一压电驱动体以及楔形块，定位键沿径向位于第一压电驱动体的外侧，且二者均布设于键座内，楔形块与键座的侧壁压紧贴合，第一压电驱动体与压电驱动装置控制连接；
当测量装置置于待测量的工件内时，若定位键与工件内孔壁接触，接触压力通过定位键传递至第一压电驱动体，并使第一压电驱动体变形，输出激励信号；若定位键与工件内孔壁未接触，压电驱动装置激励第一压电驱动体发生形变，并驱动定位键沿径向移动直至其与工件内孔壁接触，进而通过压电驱动体感应接触压力输出激励信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述定位测量机构沿周向间隔设有两个，且柱状测量体与定位测量机构的同侧端面上还设有沿周向布设的刀头，刀头与定位测量机构呈一定角度分布，构成三点定位。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：还包括沿轴向设于柱状测量体的周面上的导向支撑机构，且导向支撑机构位于定位测量机构的轴向后侧；
导向支撑机构包括导向键、第二压电驱动体以及楔形块，导向键沿径向位于第二压电驱动体的外侧，且二者均布设于键座内，楔形块与键座的侧壁压紧贴合，第二压电驱动体与压电驱动装置控制连接，通过导向键接触已加工的内孔壁对其形貌及加工精度进行测量；
若导向键与工件已加工的内孔壁不接触，第二压电駆动体受压电驱动装置的作用发生形变，驱动导向键沿径向移动直至与已加工工件的内孔壁接触，对内孔壁的表面形貌及加工精度进行测量。
4.根据权利要求3所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述中心孔内设有周向布设的支撑盘，且支撑盘上布设有用于对定位测量机构及导向支撑机构分别对应供电的线路管道，线路管道的末端与压电驱动装置连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述线路管道包括沿轴向设置的轴向管道以及沿径向导向对应机构的径向管道，轴向管道沿轴向引出柱状测量体，且径向管道与轴向管道密封连接。
6.根据权利要求3所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述支撑盘上还设有沿周向分布的油槽孔。
7.根据权利要求6所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述油槽孔沿周向间隔设有3个。
8.根据权利要求1所述的一种用于深孔精加工的扩孔复合测量装置，其特征在于：所述定位测量机构通过穿过楔形块的紧固螺钉固定于柱状测量体，所述定位测量机构也通过穿过楔形块的紧固螺钉固定于柱状测量体。
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