CN109724497B - 在线检测内球面半径值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种在线检测内球面半径值的方法,旨在提供一种结构简单,现场使用方便,能够检测内球面半径实际值的检测方法,本发明通过下述技术方案予以实现:制备至少两种不同深度带有端弧的检测板(1)、活动装配在检测筒(7)筒体上的测量基座(4)和插入检测筒(7)的百分表(9),将检测板(1)连接的检测杆(2),通过检测筒(7)出口端装配的限位螺母(3)和套装压簧(6),与插入检测筒(7)筒孔的百分表(9)触头接触;将测量基座(4)移至被测内球面半径的端口或其相联平行端口,在线检测内球面半径值;根据R=/2h求得内球面半径。本发明解决了不具备三坐标检测条件不能用普通量具直接测量的缺陷。

Description

在线检测内球面半径值的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工现场的在线检测测内球面半径值的方法及其检测装置。
背景技术
在机械制造业中,常会遇到一些含有内球面、球冠半径弧面的工件,尤其在各类关节件的加工中更易出现对内球面的加工,对内球面半径尺寸加工状态的检测是一个相当重要工序。机械加工球面的方法很多,形状是长方体面的数量多,有些内球面半径小。由于这类零件的球半径或弧半径不能用普通量具直接测量,加工中常使用样板进行检测。用样板对照球,利用光隙法来检测球形的正确与否,利用外径千分尺来检测球形尺寸是否正确。检查内球面时,把球形样板制作成最大深度与最小深度两种尺寸的样板。放于内球中以检测球深度的正确性。实际上这是一种比较测量法,因此,在每次测量之前应使用标准量尺进行检验。这种方法虽然比较直观,但只能粗略估计,误差较大,不能得知实际的数值。而且所测精度既不准确, 又浪费时间。
球面是一个重要几何体,球面位置C和曲率半径R是两个重要的检测参数, 需要专用量具测量。它的特点是从球形表面上的任一点到球心的间隔都即是球面半径R,因此,无论从哪个位置用一平面和球形相截,所得的截平面都是一个圆。而且该圆的圆心是球心O在截面上的投影,直径d和截平面离球心的偏心距h的大小有关。对于高精度的检测,误差是影响最终测试精度的最重要因素。以往人们研制了各种光学球面曲率半径测量仪器,大部分是传统常规的目视仪器,检测效率相对低。光学检测和机械制造业中的检测,就单件、少量制造而言有共同之处,它们都可以分为加工过程中的检测和最终检测两种情况。两者岗位责任者不同,所用量具或测量仪器大多不同,往往是加工者所用量具比专职检验员所用量具稍差。究其原因,主要是前者使用频繁,使用环境较差,从管理、经营成本考虑不可能给大量的一线工人都配备高档的测量设备。还有一个共同之处:测深孔壁厚卡尺、单脚深度千分尺、特殊用途的内径量规测量用具都要适合于被测件的当前状态。不能设想一个熟练工一开始就用分厘卡尺去测量一个铸件的直径尺寸和内腔尺寸的测量计算。
发明内容
本发明的目的针对在不具备三坐标检测的条件下,现有技术存在的不足之处,提供一种结构简单,现场使用方便,检测成本低廉,能够在加工过程中检测内球面半径实际值的在线检测内球面半径值的方法,而且在使用时通过检测后的已知值,在线计算检测出加工过程中实际内球面半径。
为实现上述目的,本发明提供的一种在线检测内球面半径值的方法,具有如下技 术特征:制备至少两种不同深度带有端弧的检测板1、活动装配在检测筒7筒体上的测量基 座4和插入检测筒7的百分表9,将检测板1连接的检测杆2,通过检测筒7出口端装配的限位 螺母3和套装压簧6,与插入检测筒7筒孔的百分表9触头接触;将测量基座4移至被测内球面 半径的端口或其相联平行端口,在线检测内球面半径值;将检测基座4的基准面A安放在被 测工件内球的孔口端面中心部位,往左右或上下移动测量基座4,观察百分表指针最小值的 指针位,并移动表盘使百分表大指针指向0位;在检测杆2轴端装配检测长弦ab的检测板1, 通过预估深度值,使检测板1的端弧触点接触内球面,确定有至少1毫米的读数值量,使检测 板1在圆弧底产生一定预压力;然后将百分表插入检测筒7孔内,使百分表表头受力杆与检 测杆2点接触,百分表表针示出表头0.5~1毫米的预压量,通过检测筒7自由端上的夹紧螺 钉8固定;检测板1端弧在内球面上获得检测长弦ab、短弦cd之间的间距h,获取长、短端弧检 测板在内球半径中的差值=L1-L2;然后以被测工件球面球心o为原点,短弦cd连线球心o组 成等边直角三角形,以直角三角形aof的f为垂足点,根据勾股定理oa2=af2+of2,则半径R= oa,af2=ab/2=2L/2=L,得到R2=oa2=L2+of2式 (1) ;再以被测工件球面球心o为原点,长弦ab 弦长连线球心o组成等边直角三角形coe,将e点作为垂足点,根据勾股定理:oc2=ce2+oe2= ce2+(of+fe)2,其中,ce=cd/2=2P/2=P ,fe=h,oc=R,获得式(2)R2=oc2= P2+(of+h)2=P2+of2+ 2.of.h+h2 ,从(1)及(2)式得出式(3):of=[L2-P2-h2]/2h,将式(3)代入式(1)求得内球面半 径R=/2h,式中:L为长弦ab的½弦长;P为短弦cd的½弦长;h为长 弦与短弦高度间的间距,h、L、P均为测量值。
本发明具有如下有益效果。
结构简单,现场使用方便,检测成本低廉。本发明采用最大深度与最小深度两种外圆尺寸的端弧检测板1,通过可移动测量基座4,可以根据被检件的内球面尺寸、深度等不同形态调整检测测量基座4位置;以及方便安装在检测杆2上的端弧检测板1变换不同尺寸的端弧检测板1,在线灵活检测内球面半径。加工中测量时,可以针对内球面,利用生产现场常用量具、计算器,通过端弧检测板1间的相隔距离,简单方便地根据已知测板长度,能够在加工过程中简单的几何换算,得出内球面半径值,即可检测出被测工件内球面半径实际值。这种能够充分利用生产现场常用量具、计算器,提高生产效率手段,有效解决了不具备三坐标检测的条件下,不能用普通量具直接测量,使用样板进行检测,粗略估计,误差较大,不能得知实际精确数值的缺陷。
本发明通过检测后的已知值,在线计算检测出加工过程中实际内球面半径进行半径检测的方式,非常适合于加工现场操作者手持该装置进行检测。尤其是在不具备三坐标检测等高精度检测设备时,突显快速检测能力,其可广泛应用于内球面检测,包括外圆、内孔、半圆、缺圆、弧面、曲面、球面的检测;长度尺寸、相关尺寸的检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明在线检测内球面半径值的装置构造示意图。
图2是图1的左视图。
图3是端弧检测板检测被测工件长弦的检测状态的剖视结构示意图。
图4是端弧检测板检测被测工件短弦的检测状态的剖视结构示意图。
图5是被测工件的剖视结构几何测点的示意图。
图中:1端弧检测板、2检测杆、3限位螺母、4测量基座、5紧定螺钉、6压簧、7检测筒、8夹紧螺钉、9百分表,10被测工件。
具体实施方式
参阅图1、图2。在以下描述的实施例中,一种在线检测内球面半径值的装置,包括:制成最大深度与最小深度至少两种外圆尺寸,带有端弧的检测板1,其特征在于:在弧检测板1上连接有通过检测筒7筒体,测量被测工件内球面深度的检测杆2,以及活动装配在检测筒7筒体上的一个测量基座4和插入检测筒7的百分表9,检测杆2通过检测筒7出口端装配的限位螺母3相连端弧检测板1,插入检测筒7筒孔的百分表9触头轴向接触套装有压簧6的检测杆2,从而组成了将测量基座4移至被测内球面半径的端口或其相联平行端口的在线检测内球面半径值的装置。
检测板1固联在检测杆2自由端,检测杆2通过检测筒7出口端镙接限位螺母3,被前端的台阶轴限位在限位螺母3的内侧。压簧6套装在小于检测杆2台阶轴的延伸轴上,固定在检测杆2台阶轴后侧轴肩与检测筒7台阶孔的端面上。
在检测过程中,检测杆2台阶轴的延伸轴通过压簧6接触百分表9圆弧底,压簧6控制检测杆2轴向运动,进而限定检测板1的左右摆动,使检测杆2延伸轴的尾端可靠接触百分表9的圆弧底。
在检测过程中,压簧6始终与检测板1圆弧底可靠接触,限位螺母3保证检测杆2定位准确,不左右摆动。
测量基座4沿检测筒7筒体滑动的可移动范围不小于45毫米深度检测,理论最小检测深度20毫米,理论最小检测内球面半径18毫米。检测时,为了减少测量误差,以同一测量装置进行测量,检测板1以套装在检测筒7上的测量基座4外侧端面A为基准定位面,通过检测杆2传递被测工件内球面半径到百分表9压缩量值。
参阅图3。当需要进行对内球面半径进行测量时,选择二个大小不同弦长的端弧检测板1,检测杆2通过被测工件的内球面弦面开口,将轴端固联的端弧检测板1伸入被测工件的球面内腔,被测工件球面与端弧检测板1的端弧接触,百分表9表脚圆弧底与检测杆2表面形成点接触,产生被测工件球面长弦ab到测量基座4端面之间的读数1;然后取出读数1时的端弧检测板1,改换另一个直径尺寸小于前一个端弧检测板1的端弧检测板1,以上述同理的检测方式,在百分表9上产生被测工件球面短弦cd到测量基座4端面之间读数2,通过读数1与读数2获得端弧检测板1触点在被测内球面璇径上的间距h。
检测时,将检测基座4的基准面A安放在被测工件内球的孔口端面中心部位,往左右或上下移动测量基座4,观察百分表指针最小值的指针位,并移动表盘使百分表大指针指向0位。参照工序图样内球半径深度预估,若内球半径较深时,松开检测板1的紧定螺钉,向右调整测量座4,在检测杆2轴端装配检测长弦ab的检测板1,通过预估深度值,使检测板1的端弧触点接触内球面,确定有1毫米左右的读数值量,使检测板1在圆弧底产生一定预压力;然后将百分表插入检测筒7孔内,使百分表表头受力杆与检测杆2点相接触,百分表表针示出表头的预压量约0.5~1毫米,通过检测筒7自由端上的夹紧螺钉8固定;检测板1端弧在内球面上的获得检测长弦ab、短弦cd之间的间距h,获取长、短端弧检测板在内球半径中的差值=L1-L2。
为获取检测板1在内球半径长、短端弧中的差值h,当得到被测工件球面长弦ab到测量基座4端面之间的读数1后,移出状态检测装置,将测量长弦ab的端弧检测板1更换为测量短弦cd的检测板1,重复上述检测步骤内容,观察百分表指针最小值指针位,从百分表上读出与前一次检测板1检测时的差值。
参阅图3。以被测工件球面球心o为原点,短弦cd连线球心o组成等边三角形,在直角三角形aof中将f作为三角形aof的垂足点,oa2=af2+of2,其中,oa= R,af2=ab/2=2L/2=L,得到:R2=oa2=L2+of2 (1) ,
再以被测工件球面球心o为原点,长弦ab弦长连线球心o组成等边三角形,在直角三角形coe中,将e作为三角形coe的垂足点,根据勾股定理oc2=ce2+oe2=ce2+(of+fe)2,其中,ce=cd/2=2P/2=P ,fe=h,oc=R,则有R2=oc2= P2+(of+h)2=P2+of2+2.of.h+h2 (2),
从(1)及(2)式可以得出:
of=[L2-P2-h2]/2h (3),
将式(3)代入(1)即可求得:
内球面半径R=/2h,式中:L为长弦ab的½弦长;P短弦cd 的½弦长;h为长弦与短弦高度间的间距。h、L、P均为测量值,只要将数据代入上式,即可求出 内球面半径值;该测量方法的误差包括检测装置的制造误差、读数误差、百分表误差等,此 方法可在生产中快速简便地检测内球面半径状态值。

Claims (7)

1.一种在线检测内球面半径值的方法,具有如下技术特征:制备至少两种不同深度带有端弧的检测板(1)、活动装配在检测筒(7)筒体上的测量基座(4)和插入检测筒(7)的百分表(9),将检测板(1)连接的检测杆(2),通过检测筒(7)出口端装配的限位螺母(3)和套装压簧(6),与插入检测筒(7)筒孔的百分表(9)触头接触;将测量基座(4)移至被测内球面半径的端口或其相联平行端口,在线检测内球面半径值;将检测基座(4)的基准面A安放在被测工件内球的孔口端面中心部位,往左右或上下移动测量基座(4),观察百分表指针最小值的指针位,并移动表盘使百分表大指针指向0位;在检测杆(2)轴端装配检测长弦ab的检测板(1),通过预估深度值,使检测板(1)的端弧触点接触内球面,确定有至少1毫米的读数值量,使检测板(1)在圆弧底产生一定预压力;然后将百分表插入检测筒(7)孔内,使百分表表头受力杆与检测杆(2)点接触,百分表表针示出表头0.5~1毫米的预压量,通过检测筒(7)自由端上的夹紧螺钉(8)固定;检测板(1)端弧在内球面上获得检测长弦ab、短弦cd之间的间距h,获取长、短端弧检测板在内球半径中的差值=L1-L2;然后以被测工件球面球心o为原点,短弦cd连线球心o组成等边直角三角形,以直角三角形aof的f为垂足点,根据勾股定理oa2=af2+of2,则半径R=oa,af2=ab/2=2L/2=L,得到R2=oa2=L2+of2式(1);再以被测工件球面球心o为原点,长弦ab弦长连线球心o组成等边直角三角形coe,将e点作为垂足点,根据勾股定理:oc2=ce2+oe2=ce2+(of+fe)2,其中,ce=cd/2=2P/2=P,fe=h,oc=R,获得式(2)R2=oc2=P2+(of+h)2=P2+of2+2.of.h+h2,从(1)及(2)式得出式(3):of=[L2-P2-h2]/2h,将式(3)代入式(1)求得内球面半径式中:L为长弦ab的1/2弦长;P为短弦cd的1/2弦长;h为长弦与短弦高度间的间距,h、L、P均为测量值。
2.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:检测板(1)以套装在检测筒(7)上的测量基座(4)外侧端面A为基准定位面,通过检测杆(2)传递被测工件内球面半径到百分表(9)压缩量值。
3.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:在检测过程中,压簧(6)始终与检测板(1)圆弧底可靠接触,限位螺母(3)保证检测杆(2)定位准确,不左右摆动。
4.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:当需要进行对内球面半径进行测量时,选择二个大小不同弦长的端弧检测板(1),检测杆(2)通过被测工件的内球面弦面开口,将轴端固联的端弧检测板(1)伸入被测工件的球面内腔,被测工件球面与端弧检测板(1)的端弧接触,百分表(9)表脚圆弧底与检测杆(2)表面形成点接触,产生被测工件球面长弦ab到测量基座(4)端面之间的读数1;然后取出读数1时的端弧检测板(1),改换另一个直径尺寸小于前一个端弧检测板(1)的端弧检测板(1),在百分表(9)上产生被测工件球面短弦cd到测量基座(4)端面之间读数2,通过读数1与读数2获得端弧检测板(1)触点在被测内球面璇径上的间距h。
5.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:为获取检测板(1)在内球半径长、短端弧中的差值h,当得到被测工件球面长弦ab到测量基座(4)端面之间的读数1后,移出状态检测装置,将测量长弦ab的端弧检测板(1)更换为测量短弦cd的检测板(1),重复上述检测步骤内容,观察百分表指针最小值指针位,从百分表(9)上读出与前一次检测板1检测时的差值。
6.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:测量基座(4)沿检测筒(7)筒体滑动的可移动范围不小于45毫米深度检测,理论最小检测深度20毫米,理论最小检测内球面半径18毫米。
7.如权利要求1所述的在线检测内球面半径值的方法,其特征在于:在检测过程中,检测杆(2)台阶轴的延伸轴通过压簧(6)接触百分表(9)圆弧底,压簧(6)控制检测杆(2)轴向运动,进而限定检测板(1)的左右摆动,使检测杆(2)延伸轴的尾端可靠接触百分表(9)的圆弧底。
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