CN109282742A - 盲孔深度大于2米的孔内径测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置及测量方法，解决了超深盲孔孔深处内径测量困难的问题。在车床刀杆安装座（6）的顶端连接有旋转工作台基座（5），在传感器安装座（3）上设置有之字形传感器安装架（2），在之字形传感器安装架（2）上安装有轴向电感位移传感器（1），车床刀杆安装座（6）是设置在被加工的盲孔工件的盲孔中的，设置在微型电动旋转工作台（4）上的轴向电感位移传感器（1）的探头是顶接在盲孔的内侧壁上的，电感位移传感器（1）通过数据线（10）与位移测量仪连接，微型电动旋转工作台（4）通过控制线（11）与微型电动旋转工作台控制器连接。本发明在线测量，方法简单，方便现场进行误差修复。

Description

盲孔深度大于2米的孔内径测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种孔径测量装置，特别涉及一种超深盲孔孔内的孔深处内径测量装置及测量方法。

背景技术

随着产品高端化大型化发展，产品的尺寸也向大型化发展，深度超过2米的盲孔（俗称为超深盲孔）产品逐渐增多；对此类产品的盲孔较深处孔的内径尺寸的测量变得困难。常规量具已无法对这类内孔进行全长度盲孔的内径尺寸的检测，而此零件内孔尺寸精度又是产品的重要的关键的尺寸参数。业内通常检测内径使用的量具有以下几种：游标卡尺、内径千分尺和内径量表，其中的游标卡尺和内径千分尺只能测量深度较浅的内孔内径，内径量表虽然可测量一定深度的孔径，但超过2米的超深孔也存在测量困难的问题，原因是内径量表的结构决定的，当测量深度超过2米的孔径时，内径量表的直杆和传动杆的长度需要制作到2米以上长，存在加工直杆和传动杆困难的问题，同时，由于传动杆太长，刚性会变差，直接影响量表的测量精度，另外，量表加长后，测头相应的量具自重也增大，导致活动测头移动距离失真。

发明内容

本发明提供了一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置，解决了超深盲孔孔深处内径测量困难的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置，包括车床刀杆安装座，在车床刀杆安装座的顶端连接有旋转工作台基座，在旋转工作台基座上设置有微型电动旋转工作台，在微型电动旋转工作台上设置有传感器安装座，在传感器安装座上设置有之字形传感器安装架，在之字形传感器安装架上安装有轴向电感位移传感器，车床刀杆安装座是设置在被加工的盲孔工件的盲孔中的，设置在微型电动旋转工作台上的轴向电感位移传感器的探头是顶接在盲孔的内侧壁上的，电感位移传感器通过数据线与位移测量仪连接在一起，微型电动旋转工作台通过控制线与微型电动旋转工作台控制器连接在一起。

传感器安装座是通过固定螺钉与微型电动旋转工作台连接在一起的，电感位移传感器是通过顶丝安装在之字形传感器安装架上的，旋转工作台基座是通过工作台连接螺钉与车床刀杆安装座连接在一起的。

一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置方法，包括以下步骤：

第一步、在旋转工作台基座上设置微型电动旋转工作台，在微型电动旋转工作台上设置传感器安装座，在传感器安装座上设置之字形传感器安装架，在之字形传感器安装架上安装轴向电感位移传感器；

第二步、当被加工的盲孔工件的盲孔被加工完成后，被加工的盲孔工件仍要夹持在车床上, 不卸车进行测量，将加工刀具卸掉，在车床刀杆安装座的顶端连接旋转工作台基座；

第三步、通过操作车床，将带有微型电动旋转工作台的车床刀杆送入到被加工好的盲孔工件的盲孔中的待侧孔径处；

第四步、首先，通过位移测量仪读取盲孔中待测处的轴向电感位移传感器的探头所顶接的第一测试点A的半径OA，其次，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器旋转120度，测量得到旋转120度后的第二测试点B的半径OB，最后，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器再旋转120度，测量得到再旋转120度后的第三测试点C的半径OC；（旋转的角度也可以是任意度数）

第五步、根据以下一般三角形边长公式，计算出由第一测试点A、第二测试点B和第三测试点C所组成的三角形ABC的各边的边长，即AB、BC和CA的长度；

AB=，

AC=，

BC=，

第六步、由于三角形ABC的外接圆是盲孔中被测试处的孔，根据以下三角形外接圆半径公式，求出的三角形ABC的外接圆的半径R，

，

S为ΔABC的面积，

R=，

得到的2R是盲孔被测试处的孔的内径。

本发明采用的电感位移传感器的最大量程为10.3毫米，所以测量装置无需与零件精确定心，实现了对超深盲孔的精确测量，测量在工件加工完成后，不卸车，在线测量，方法简单，方便现场进行误差修复。

附图说明

图1是本发明旋转工作台的结构示意图；

图2是本发明的旋转工作台在左视方向上的结构示意图；

图3是本发明的旋转工作台在俯视方向上的结构示意图；

图4是图3中的A-A向剖视图；

图5是超深盲孔工件的结构示意图；

图6是超深盲孔工件的被测内径处的孔轮廓与探头旋转轨迹之间的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置，包括车床刀杆安装座6，在车床刀杆安装座6的顶端连接有旋转工作台基座5，在旋转工作台基座5上设置有微型电动旋转工作台4，在微型电动旋转工作台4上设置有传感器安装座3，在传感器安装座3上设置有之字形传感器安装架2，在之字形传感器安装架2上安装有轴向电感位移传感器1，车床刀杆安装座6是设置在被加工的盲孔工件的盲孔中的，设置在微型电动旋转工作台4上的轴向电感位移传感器1的探头是顶接在盲孔的内侧壁上的，电感位移传感器1通过数据线10与位移测量仪连接在一起，微型电动旋转工作台4通过控制线11与微型电动旋转工作台控制器连接在一起。

传感器安装座3是通过固定螺钉9与微型电动旋转工作台4连接在一起的，电感位移传感器1是通过顶丝7安装在之字形传感器安装架2上的，旋转工作台基座5是通过工作台连接螺钉8与车床刀杆安装座6连接在一起的。

一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置方法，包括以下步骤：

第一步、在旋转工作台基座5上设置微型电动旋转工作台4，在微型电动旋转工作台4上设置传感器安装座3，在传感器安装座3上设置之字形传感器安装架2，在之字形传感器安装架2上安装轴向电感位移传感器1；

第二步、当被加工的盲孔工件的盲孔被加工完成后，被加工的盲孔工件仍要夹持在车床上, 不卸车进行测量，将加工刀具卸掉，在车床刀杆安装座6的顶端连接旋转工作台基座5；

第三步、通过操作车床，将带有微型电动旋转工作台4的车床刀杆送入到被加工好的盲孔工件的盲孔中的待侧孔径处；

第四步、首先，通过位移测量仪读取盲孔中待测处的轴向电感位移传感器1的探头所顶接的第一测试点A的半径OA，其次，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器1旋转120度，测量得到旋转120度后的第二测试点B的半径OB，最后，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器1再旋转120度，测量得到再旋转120度后的第三测试点C的半径OC；

第五步、根据以下一般三角形边长公式，计算出由第一测试点A、第二测试点B和第三测试点C所组成的三角形ABC的各边的边长，即AB、BC和CA的长度；

AB=；

AC=；

BC=；

第六步、由于三角形ABC的外接圆是盲孔中被测试处的孔，根据以下三角形外接圆半径公式，求出的三角形ABC的外接圆的半径R，

；

S为ΔABC的面积，

R=；

得到的2R是盲孔被测试处的孔的内径。

本发明的测量孔径的原理为：O为微型电动旋转工作台的旋转中心，O1为零件的中心，ABC三点是电感位移传感器转过120度（也可以是任意角度）的测量点，由图6可知，被测零件内孔为ΔABC的外接圆，设零件内孔半径为R，由三角形外接圆半径公式可得：

，

S为ΔABC的面积，

R=，

AB，AC，BC又可由OA，OB，OC求得，如：

AB=；

AC=；

BC=；

OA，OC，OB可由电感位移传感器测得的数据得出，综上，只要电感位移传感器测出三个转角对应零件内孔点的变化值，可通过计算得出零件内孔的直径。

当机床加工完零件深孔需测量时，超深盲孔零件不卸车，只需将本自动测量装置通过刀杆安装座6，以安装加工刀具相同的安装方式装到刀杆上。事先轴向电感位移传感器1的伸出长度已调节好并已置零，只需移动刀杆，将微型电动旋转工作台4大致移动到零件内孔中心位置，轴向电感位移传感器1接触到零件内孔的初始位置为第一个测量角度，刀杆开始向内伸入到需测量的深度，此时记录轴向电感位移传感器1的相对位移值，然后电脑给微型电动旋转工作台4发送旋转120°角度指令（也可以是任意角度），旋转到位后并记录轴向电感位移传感器1的相对位移值，同样转过第三点记录相对位移值。电脑将三次的记录值输入到公式中，即可合成所测内孔的直径。本发明所采用的轴向电感位移传感器量程为10.3毫米，测量精度为0.05微米，采用的微型电动旋转工作台分度精度为±90秒。合成后的直径精度误差仅为0.008毫米.此精度可满足一般的产品IT6级以下的精度。生产车间通用最高精度的量具千分尺的精度为0.01毫米，本发明的测量精度远高于生产车间通用量具的精度。另外，由于本发明安装在机床上的加工刀杆上使用，测量深度量程可完全与零件的加工深度匹配，再加上是产品不卸车测量，减小了通常卸车检验，不合格上车返修时再装夹产生的安装误差。本发明如配合机床的Z轴数控功能，可实现锥度内孔和圆弧内孔的测量，相当于一台机床在线三坐标测量装置。

Claims (3)

1.一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置，包括车床刀杆安装座（6），其特征在于，在车床刀杆安装座（6）的顶端连接有旋转工作台基座（5），在旋转工作台基座（5）上设置有微型电动旋转工作台（4），在微型电动旋转工作台（4）上设置有传感器安装座（3），在传感器安装座（3）上设置有之字形传感器安装架（2），在之字形传感器安装架（2）上安装有轴向电感位移传感器（1），车床刀杆安装座（6）是设置在被加工的盲孔工件的盲孔中的，设置在微型电动旋转工作台（4）上的轴向电感位移传感器（1）的探头是顶接在盲孔的内侧壁上的，电感位移传感器（1）通过数据线（10）与位移测量仪连接在一起，微型电动旋转工作台（4）通过控制线（11）与微型电动旋转工作台控制器连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置，其特征在于，传感器安装座（3）是通过固定螺钉（9）与微型电动旋转工作台（4）连接在一起的，电感位移传感器（1）是通过顶丝（7）安装在之字形传感器安装架（2）上的，旋转工作台基座（5）是通过工作台连接螺钉（8）与车床刀杆安装座（6）连接在一起的。

3.一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置方法，包括以下步骤：

第一步、在旋转工作台基座（5）上设置微型电动旋转工作台（4），在微型电动旋转工作台（4）上设置传感器安装座（3），在传感器安装座（3）上设置之字形传感器安装架（2），在之字形传感器安装架（2）上安装轴向电感位移传感器（1）；

第二步、当被加工的盲孔工件的盲孔被加工完成后，被加工的盲孔工件仍要夹持在车床上, 不卸车进行测量，将加工刀具卸掉，在车床刀杆安装座（6）的顶端连接旋转工作台基座（5）；

第三步、通过操作车床，将带有微型电动旋转工作台（4）的车床刀杆送入到被加工好的盲孔工件的盲孔中的待侧孔径处；

第四步、首先，通过位移测量仪读取盲孔中待测处的轴向电感位移传感器（1）的探头所顶接的第一测试点（A）的半径（OA），其次，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器（1）旋转120度，测量得到旋转120度后的第二测试点（B）的半径（OB），最后，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器（1）再旋转120度，测量得到再旋转120度后的第三测试点（C）的半径（OC）；

第五步、根据以下一般三角形边长公式，计算出由第一测试点（A）、第二测试点（B）和第三测试点（C）所组成的三角形ABC的各边的边长，即AB、BC和CA的长度；

AB= ；

AC=；

BC=；

第六步、由于三角形ABC的外接圆是盲孔中被测试处的孔，根据以下三角形外接圆半径公式，求出的三角形ABC的外接圆的半径R，

，

S为ΔABC的面积，

R=，

得到的2R是盲孔被测试处的孔的内径。