CN109029208B - 圆锥滚子端面半径测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
为解决圆锥滚子端面不连续圆弧半径的测量问题，本发明提供圆锥滚子端面半径测量装置及方法，装置包括测台、传感器、测针和轮廓仪，测台顶端设置凹坑，轮廓仪固定在测台旁边，轮廓仪和测针同时与传感器连接；测量方法步骤一、将圆锥滚子放置在测台上，将测针接触至端面凹坑边缘处调整量程；步骤二、转动测台的前后旋钮，观察测针接触数值，调整至圆锥滚子端面最大直径处；步骤三、使测针全程接触圆锥滚子的端面，将测针从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器传感测针的行程轨迹，轮廓仪接收传感器的数据，轮廓仪生成最大直径处的轮廓曲线；重复步骤一至步骤三，多次测量取平均值。
Description
技术领域
本发明涉及机械测量技术领域，更具体的说是圆锥滚子端面半径测量技术。
背景技术
滚子是轴承运转时承受负荷的元件，是滚子轴承中最薄弱的零件，它的制造质量对轴承工作性能(如旋转精度、振动、噪声和灵活性等)有很大的影响，是影响轴承使用寿命的主要因素。
滚子的种类较多，按形状和尺寸分有圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子、螺旋滚子和各类滚针等。
针对圆锥滚子，产品故障分析时需要作大量的工作，其中准确可靠的测量数据是基础和保证。
在对圆锥滚子故障分析过程中，需要测量圆锥滚子端面的球半径，由于圆锥滚子端面为小圆弧大半径，加上滚子端面有缺口，利用三坐标测量，重复性较差存在较大的不确定度；
因此测量效果更为精准的圆锥滚子端面半径测量方法应该被提出。
发明内容
本发明旨在解决圆锥滚子端面不连续圆弧半径的测量问题。
实现上述目的，本发明提供了圆锥滚子端面半径测量装置，该装置包括测台1、传感器2、测针3和轮廓仪4，测台1顶端设置有凹坑1-1，凹坑1-1用于放置圆锥滚子，轮廓仪4通过立柱固定在测台1的旁边，轮廓仪1与传感器2连接，传感器2与测针3连接，传感器2用于接收测针3的传感数据，轮廓仪4用于接收传感器4的数据，测针3用于测量滚子的端面半径值。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的凹坑1-1呈凹型。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的轮廓仪4为PGI830型轮廓仪。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的测针3在该装置未工作时置于凹坑1-1边缘，所述的测针3在该装置工作时与圆锥滚子表面贴合接触。
本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的该圆锥滚子端面半径测量方法的测量步骤如下：
步骤一、将圆锥滚子放置在测台1上，将测针3接触至端面凹坑1-1边缘处，并调整至合适量程；
步骤二、转动测台1的前后旋钮，观察测针3接触数值变化，调整至数值拐点处即为圆锥滚子端面最大直径处；
步骤三、使测针3全程接触圆锥滚子的端面，将测针3从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针3行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器2传感测针3的行程轨迹，轮廓仪4接收传感器2的数据，轮廓仪4生成最大直径处的轮廓曲线；并利用计算机对其进行分析；
重复步骤一至步骤三，对同一滚子选取不同截面进行重复测量和分析，所得结果取相应测量次数的平均值，结果即为该滚子端面半径值。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的步骤三的分析步骤如下：
步骤三一、进入Contour软件，将生成的原始轮廓曲线调入软件中；
步骤三二、选择“创建不连续圆弧”功能，截取两端有效圆弧曲线，将其拟合成圆；
步骤三三、点击“半径”即可显示出该圆弧的半径值，即为所求的圆锥滚子的端面半径值。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的轮廓仪4为PGI830型轮廓仪。
圆锥滚子端面半径测量方法，该圆锥滚子端面半径测量方法的测量步骤如下：
步骤一、将圆锥滚子放置在测台1上，将测针3接触至端面凹坑1-1边缘处，并调整至合适量程；
步骤二、转动测台1的前后旋钮，观察测针3接触数值变化，调整至数值拐点处即为圆锥滚子端面最大直径处；
步骤三、使测针3全程接触圆锥滚子的端面，将测针3从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针3行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器2传感测针3的行程轨迹，轮廓仪4接收传感器2的数据，轮廓仪4生成最大直径处的轮廓曲线；并利用计算机对其进行分析；
重复步骤一至步骤三，对同一滚子选取不同截面进行重复测量和分析，所得结果取相应测量次数的平均值，结果即为该滚子端面半径值。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的步骤三的分析步骤如下：
步骤三一、进入Contour软件，将生成的原始轮廓曲线调入软件中；
步骤三二、选择“创建不连续圆弧”功能，截取两端有效圆弧曲线，将其拟合成圆；
步骤三三、点击“半径”即可显示出该圆弧的半径值，即为所求的圆锥滚子的端面半径值。
作为本发明的进一步优化，本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的轮廓仪4为PGI830型轮廓仪。
通过本装置及方法可以解决圆锥滚子端面不连续圆弧半径的测量问题。此方法准确、快速便捷，易于推广。
附图说明
图1为本发明的圆锥滚子端面半径测量装置的结构示意图。
图中：1.测台；1-1.凹坑；2.传感器；3.测针；4.轮廓仪。
具体实施方式
具体实施方式一、下面结合图1说明本实施方式，由于目前还没有最优方法测量小圆弧大半径的R值，本发明旨在解决圆锥滚子端面不连续圆弧半径的测量问题。
实现上述目的，本发明提供了圆锥滚子端面半径测量装置，该装置包括测台1、传感器2、测针3和轮廓仪4，测台1顶端设置有凹坑1-1，凹坑1-1用于放置圆锥滚子，轮廓仪4通过立柱固定在测台1的旁边，轮廓仪1与传感器2连接，传感器2与测针3连接，传感器2用于接收测针3的传感数据，轮廓仪4用于接收传感器4的数据，测针3用于测量滚子的端面半径值，传感器2的型号与轮廓仪4的型号相匹配。
通过本装置可以解决圆锥滚子端面不连续圆弧半径的测量问题，本装置结构简单，测量过程简要。
具体实施方式二、本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的凹坑1-1呈凹型，该凹型用于固定圆锥滚子，凹坑1-1的上表面与圆锥滚子的下表面贴合。
该凹坑1-1可以固定需检测的圆锥滚子。
具体实施方式三、本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的轮廓仪4为PGI830型轮廓仪是英国Taylor Hobson公司生产的，传感器2也采用与PGI830型轮廓仪的标配传感器即可。
轮廓仪4的测量精度高，测量精确。
具体实施方式四、本发明圆锥滚子端面半径测量装置，所述的测针3在该装置未工作时置于凹坑1-1边缘，所述的测针3在该装置工作时与圆锥滚子表面贴合接触。
测针3在测量时与圆锥滚子表面贴合测量。
具体实施方式五、本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的该圆锥滚子端面半径测量方法的测量步骤如下：
步骤一、将圆锥滚子放置在测台1上，将测针3接触至端面凹坑1-1边缘处，并调整至合适量程；
步骤二、转动测台1的前后旋钮，观察测针3接触数值变化，调整至数值拐点处即为圆锥滚子端面最大直径处；
步骤三、使测针3全程接触圆锥滚子的端面，将测针3从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针3行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器2传感测针3的行程轨迹，轮廓仪4接收传感器2的数据，轮廓仪4生成最大直径处的轮廓曲线；并利用计算机对其进行分析；
重复步骤一至步骤三，对同一滚子选取不同截面进行重复测量和分析，所得结果取相应测量次数的平均值，结果即为该滚子端面半径值。
此方法准确、快速便捷，易于推广。
具体实施方式六、本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的步骤三的分析步骤如下：
步骤三一、进入Contour软件，将生成的原始轮廓曲线调入软件中；
步骤三二、选择“创建不连续圆弧”功能，截取两端有效圆弧曲线，将其拟合成圆；
步骤三三、点击“半径”即可显示出该圆弧的半径值，即为所求的圆锥滚子的端面半径值。
该分析可通过计算机分析，得到更为精确地端面半径值。
具体实施方式七、本发明圆锥滚子端面半径测量方法，所述的轮廓仪4为PGI830型轮廓仪。
工作过程及步骤：
圆锥滚子端面半径测量装置如图1所示，该装置包括测台1、传感器2、测针3和轮廓仪4，测台1顶端设置有凹坑1-1，凹坑1-1呈凹型，凹坑1-1用于放置滚子，轮廓仪4通过立柱固定在测台1的旁边，轮廓仪1与传感器2连接，传感器2与测针3连接，传感器2用于接收测针3的传感数据，轮廓仪4用于接收传感器4的数据，测针3用于测量滚子的端面半径值；
选取圆锥滚子，随机抽取3粒圆锥滚子，每粒圆锥滚子测量10次，分别利用两种测量方法即三坐标法和本发明的轮廓仪的方法对圆锥滚子进行数据比对分析，三坐标法参照现有技术，轮廓仪的方法参照本发明：
步骤一、将圆锥滚子放置在测台1上，将测针3接触至端面凹坑1-1边缘处，并调整至合适量程；
步骤二、转动测台1的前后旋钮，观察测针3接触数值变化，调整至数值拐点处即为圆锥滚子端面最大直径处；
步骤三、使测针3全程接触圆锥滚子的端面，将测针3从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针3行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器2传感测针3的行程轨迹，轮廓仪4接收传感器2的数据，轮廓仪4生成最大直径处的轮廓曲线；并利用计算机对其进行分析；
测量数据及对比结果如表1所示(该选取的圆锥滚子工艺要求端面R值为292.479- 2mm)：
表1两种测量方法数据
表1中所有数据的单位均为mm，由以上数据可计算出两种方法测量不确定度中的重复性分量，如表2所示：
表2中所有数据的单位均为mm，利用实验数据对比分析如下表2可知，在圆锥滚子加工状态均匀稳定的情况下，利用轮廓仪4的方法测量，引入的重复性分量差值均在2mm范围内，能够满足该圆锥滚子工艺设计要求公差带为2mm的要求。
表2两种测量方法重复性比较
通过以上的创新测量手段，能够有效解决圆锥滚子大端面R值的测量问题，且通过了能力验证试验，证明此方法准确、简便、快速，便于推广。
本方法是目前测量该类产品最直接有效且符合测量原理和要求的直接测量法。与三坐标打点式测量相比，该方法较好的避免了打点时带来的矢量误差，且利用线测量方法能够避免点测量带来的重复性问题。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.圆锥滚子端面半径测量方法，所述测量方法基于圆锥滚子端面半径测量装置实现，该装置包括测台(1)、传感器(2)、测针(3)和轮廓仪(4)，测台(1)顶端设置有凹坑(1-1)，凹坑(1-1)用于放置圆锥滚子，轮廓仪(4)通过立柱固定在测台(1)的旁边，轮廓仪(1)与传感器(2)连接，传感器(2)与测针(3)连接，传感器(2)用于接收测针(3)的传感数据，轮廓仪(4)用于接收传感器(4)的数据，测针(3)用于测量滚子的端面半径值；所述的测针(3)在该装置未工作时置于凹坑(1-1)边缘，所述的测针(3)在该装置工作时与圆锥滚子表面贴合接触；
其特征在于：该圆锥滚子端面半径测量方法的测量步骤如下：
步骤一、将圆锥滚子放置在测台(1)上，将测针(3)接触至端面凹坑(1-1)边缘处，并调整量程；
步骤二、转动测台(1)的前后旋钮，观察测针(3)接触数值变化，调整至数值拐点处即为圆锥滚子端面最大直径处；
步骤三、使测针(3)全程接触圆锥滚子的端面，将测针(3)从圆锥滚子的一端接触式测量至圆锥滚子的另一端，使得测针(3)行程覆盖整个圆锥滚子的轮廓截面，传感器(2)传感测针(3)的行程轨迹，轮廓仪(4)接收传感器(2)的数据，轮廓仪(4)生成最大直径处的轮廓曲线；并利用计算机对其进行分析；
重复步骤一至步骤三，对同一滚子选取不同截面进行重复测量和分析，所得结果取相应测量次数的平均值，结果即为该滚子端面半径值；
所述的步骤三的分析步骤如下：
步骤三一、进入Contour软件，将生成的原始轮廓曲线调入软件中；
步骤三二、选择“创建不连续圆弧”功能，截取两端有效圆弧曲线，将其拟合成圆；
步骤三三、点击“半径”即显示出该圆弧的半径值，即为所求的圆锥滚子的端面半径值。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子端面半径测量方法，其特征在于：所述的轮廓仪(4)为PGI830型轮廓仪。
3.根据权利要求1所述的圆锥滚子端面半径测量方法，其特征在于：所述的凹坑(1-1)呈凹型。
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