CN110145998B - 一种内圆锥斜角检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工与测量技术领域，尤其涉及一种内圆锥斜角检测装置，包括主尺，所述主尺的一端固定设置有小圆球，所述主尺上滑动设置有副尺、大圆球和固定架，所述小圆球、大圆球和固定架沿主尺的长度方向依次设置，所述大圆球、副尺和固定架均沿主尺的长度方向滑动，所述副尺靠近小圆球的一端与大圆球固定连接，所述小圆球的直径、大圆球的直径、主尺和副尺均重合，所述固定架与主尺垂直。有益效果：本发明的内圆锥斜角检测装置结构简单可靠，造价低廉，检测和计算过程简便，该检测装置的体积小，使用灵活，便于全部检测的检测。

Description

一种内圆锥斜角检测装置

技术领域

本发明属于机械加工与测量技术领域，尤其涉及一种内圆锥斜角检测装置。

背景技术

随着科技的快速发展，制造业的进步，复杂的零件也越来越多，为了满足零件的功能需求，零件中常出现内圆锥的特征。目前机械加工和检测行业中，检测圆锥角度一般有四种方式：配合法，投影法，直接法和间接法。配合法是采用标准锥度环规与加工出的圆锥体配合测量，用标准锥度塞规与加工出的内圆锥孔配合测量；投影法是将工件剖切后利用投影仪对圆锥面进行放大测量；直接法是利用角度规直接测量锥面与平面的夹角；间接法是将角度测量转换为长度测量，利用三角函数关系计算得到圆锥角度。

其中，配合法的标准锥度环塞规加工周期长，价格高，一般用于大批量产品的检测，对于多品种小批量产品的检测就不够经济。投影法需要将工件破坏进行检测，只能抽取检测产品，不能做到全部检测。直接法测量锥角时，测量杆与圆锥面为线接触，测量结果误差较大。间接法由于是将角度测量转换为长度测量，测量精度较高，同时又不破坏工件，因此在多品种小批量产品的锥度检测中，能够全部检测，检测效果比较好。

间接法测量锥度，如图7和图8所示，需要测量三个长度尺寸：直径D₁、直径D₂以及两个直径对应圆高度H。利用三角函数关系，锥度:α＝2arctan[(D₁-D₂)/2H]。直径D₁、D₂可以利用游标卡尺直接测出，但现有测量仪器无法在精确测量出直径D₁和D₂的同时测量出高度H尺寸，因此该方法存在一定的局限性。

虽然，现有专利CN200620126298.1中公开了一种锥角测量仪，该锥角测量仪可以测量出直径D₁和D₂的同时测量出高度H尺寸，但该锥角测量仪的结构比较繁琐，造价比较昂贵，检测过程繁琐，需要多次测量，其计算过程也比较繁琐。

发明内容

为解决现有技术存在的间接法测量内圆锥角度的装置结构复杂，检测过程繁琐的问题，本发明提供一种内圆锥斜角检测装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种内圆锥斜角检测装置，包括主尺，所述主尺的一端固定设置有小圆球，所述主尺上滑动设置有副尺、大圆球和固定架，所述小圆球、大圆球和固定架沿主尺的长度方向依次设置，所述大圆球、副尺和固定架均沿主尺的长度方向滑动，所述副尺靠近小圆球的一端与大圆球固定连接，所述小圆球与大圆球的圆心之间的连线与主尺和副尺的长度方向均平行，所述固定架与主尺垂直。

作为优选，所述主尺上开设有第一导向槽，所述副尺通过所述第一导向槽与主尺滑动连接；所述大圆球上贯穿有通孔，所述大圆球通过所述通孔与主尺滑动连接。

作为优选，所述大圆球上设置有第一安装平面，所述第一安装平面处设置有用于固定连接大圆球和副尺的第一螺栓。第一安装平面的设置便于大圆球上设置第一螺栓，便于大圆球与副尺的固定连接，加工装配简单便捷。

作为优选，所述小圆球上开设有安装孔，所述主尺的一端位于安装孔内，所述小圆球上设置有第二安装平面，所述第二安装平面处设置有用于固定连接小圆球和主尺的第二螺栓。第二安装平面的设置便于小圆球上设置第二螺栓，便于小圆球与主尺的固定连接，加工装配简单便捷。

作为优选，所述固定架上开设有滑槽，所述固定架通过所述滑槽与主尺滑动连接；所述固定架上设置有用于将固定架和副尺锁定在主尺上的锁紧组件。使用该检测装置测量内圆锥孔时，锁紧组件将固定架和副尺锁定在主尺上，避免固定架和副尺沿主尺滑动，便于将该检测装置从内圆锥中取出读数，使得该检测装置数据读取便捷，提高该检测装置的测量精度。

作为优选，所述锁紧组件包括第一锁紧螺钉和第二锁紧螺钉，所述主尺上开设有与第一导向槽连通的第二导向槽，所述第一锁紧螺钉沿第二导向槽滑动，当所述第一锁紧螺钉拧紧定位时，其尾端抵靠在副尺上；当所述第二锁紧螺钉拧紧定位时，其尾端抵靠在主尺上。先拧紧第二锁紧螺钉将固定架锁定在主尺上，再拧紧第一锁紧螺钉将固定架锁定在副尺上，从而实现固定架和副尺均锁定在主尺上，锁紧组件结构简单，便于操作。

进一步地，所述主尺上沿其长度方向设置有主刻度，所述副尺上沿其长度方向依次设置有两组与主刻度配合的副刻度。副刻度与主刻度配合测量，类似于游标卡尺的主尺与副尺配合，提高测量精度；两组副刻度是为了防止副尺超出主尺的刻度量程。

进一步地，所述大圆球靠近固定架的部分切割形成让位平面，所述让位平面与大圆球的滑动方向相垂直。大圆球向固定架运动时，让位平面的设置提高大圆球的运动行程，提高该检测装置的检测范围。

有益效果：本发明的内圆锥斜角检测装置，通过副尺上的副刻度，测量主尺的零刻度到副尺的零刻度的距离为h₀；已知大圆球直径D₁、小圆球直径D₂和主尺的零刻度到小圆球球心的距离h，副刻度的零刻度到大圆球的球心距离为定值h1，则直径D₁、直径D₂对应圆高度H＝h-h_0-h1；再利用反三角函数计算得出内圆锥角度α；则本发明的内圆锥斜角检测装置已知大圆球直径D₁、小圆球直径D₂，即直径D₁和直径D₂为定值，同时根据设定的直径D₁和直径D₂，以及主尺和副尺配合测量出两个直径对应圆高度H，且两组副刻度的设置，使得该检测装置测量精度高，适用范围广；则本发明的内圆锥斜角检测装置结构简单可靠，造价低廉，检测和计算过程简便，该检测装置的体积小，使用灵活，便于全部检测的检测。

附图说明

图1是本发明内圆锥斜角检测装置的立体结构示意图；

图2是本发明内圆锥斜角检测装置的另一角度立体结构示意图；

图3是本发明内圆锥斜角检测装置的小圆球的立体结构示意图；

图4是本发明内圆锥斜角检测装置的大圆球的立体结构示意图；

图5是本发明内圆锥斜角检测装置测量时的立体结构示意图；

图6是本发明内圆锥斜角检测装置测量时的俯视示意图；

图7是图6中A-A位置的剖视示意图；

图8是图6中B-B位置的剖视示意图；

图中：1、主尺，11、第一导向槽，12、第二导向槽，13、主刻度，2、副尺，21、副刻度，3、小圆球，31、安装孔，32、第二安装平面，4、大圆球，41、通孔，42、第一安装平面，43、让位平面，5、第一螺栓，6、第二螺栓，7、固定架，81、第一锁紧螺钉，82、第二锁紧螺钉，9、内圆锥。

具体实施方式

实施例

如图1～4所示，一种内圆锥斜角检测装置，包括主尺1，所述主尺1的一端固定设置有小圆球3，所述主尺1上滑动设置有副尺2、大圆球4和固定架7，所述小圆球3、大圆球4和固定架7沿主尺1的长度方向依次设置，所述大圆球4、副尺2和固定架7均沿主尺1的长度方向滑动，所述副尺2靠近小圆球3的一端与大圆球4固定连接，所述小圆球3与大圆球4的圆心之间的连线与主尺1和副尺2的长度方向均平行，所述固定架7与主尺1垂直。

为了提高副尺2和大圆球4沿主尺1滑动的稳定性，所述主尺1上开设有第一导向槽11，所述副尺2通过所述第一导向槽11与主尺1滑动连接；所述大圆球4上贯穿有通孔41，所述大圆球4通过所述通孔41与主尺1滑动连接；

为了便于大圆球4和小圆球3的装配，所述大圆球4上设置有第一安装平面42，所述第一安装平面42处设置有用于固定连接大圆球4和副尺2的第一螺栓5；所述小圆球3上开设有安装孔31，所述主尺1的一端位于安装孔31内，所述小圆球3上设置有第二安装平面32，所述第二安装平面32处设置有用于固定连接小圆球3和主尺1的第二螺栓6。

为了方便取出该检测装置进行读数和提高测量精度，所述固定架7上开设有滑槽，所述固定架7通过所述滑槽与主尺1滑动连接；所述固定架7上设置有用于将固定架7和副尺2锁定在主尺1上的锁紧组件。具体地，所述锁紧组件包括第一锁紧螺钉81和第二锁紧螺钉82，所述主尺1上开设有与第一导向槽11连通的第二导向槽12，所述第一锁紧螺钉81沿第二导向槽12滑动，当所述第一锁紧螺钉81拧紧定位时，其尾端抵靠在副尺2上；当所述第二锁紧螺钉82拧紧定位时，其尾端抵靠在主尺1上，第一锁紧螺钉81和第二锁紧螺钉82配合使得主尺1、副尺2和固定架7三个部件相对固定在一起，便于该检测装置测量待检测内圆锥9时，从内圆锥9中取出该检测装置进行读数，有效防止副尺2和固定架7沿主尺1滑动，保证测量精度，且数据的读取简单便捷。

为了提高测量精度，所述主尺1上沿其长度方向设置有主刻度13，主刻度13的零刻度位于远离小圆球3的一端，所述副尺2上沿其长度方向依次设置有两组与主刻度13配合的副刻度21，大圆球4、第二组副刻度21和第一组副刻度21依次设置，两组副刻度21的零刻度均位于远离大圆球4的一端，两组副刻度21是为了防止副尺2超出主尺1的刻度量程。

为了扩大测量范围，所述大圆球4靠近固定架7的部分切割形成让位平面43，所述让位平面43与大圆球4的滑动方向相垂直；针对不同直径的内圆锥9，可以选用直径合适的大圆球4和小圆球3。

如图5～8所示，该检测装置的测量步骤如下：

1).首先将测量装置的小圆球3端放入待检测内圆锥9内，保证小圆球3与内圆锥9面接触；

2).移动大圆球4和副尺2，使大圆球4与内圆锥9表面接触；

3).移动固定架7，使固定架7与内圆锥9的外端面接触；

4).先拧紧第二锁紧螺钉82将固定架7锁定在主尺1上，再拧紧第一锁紧螺钉81将固定架7锁定在副尺2上，从而实现固定架7和副尺2均锁定在主尺1上，避免固定架7和副尺2沿主尺1滑动；

5).从内圆锥9中取出该检测装置，通过副尺2上的副刻度21，如图7所示，此时使用第一组副刻度21(当然根据不同的待检测内圆锥9的深度，选择副尺2上合适的副刻度21)，测量主刻度13的零刻度到第一组副刻度21的零刻度的距离为h₀；

6).如图7和图8所示，已知大圆球4直径D₁(半径为R₁)、小圆球3直径D₂(半径为R₂)和主尺1的零刻度到小圆球3球心的距离h，第一组副刻度21的零刻度到大圆球4的球心距离为定值h₁，则直径D₁、直径D₂对应圆高度H＝h-h₀-h₁；

7).根据公式

计算内圆锥9角度α，利用计算机求反三角函数，即可得出内圆锥9角度α。

Claims (5)

1.一种内圆锥斜角检测装置，其特征在于：包括主尺(1)，所述主尺(1)的一端固定设置有小圆球(3)，所述主尺(1)上滑动设置有副尺(2)、大圆球(4)和固定架(7)，所述小圆球(3)、大圆球(4)和固定架(7)沿主尺(1)的长度方向依次设置，所述大圆球(4)、副尺(2)和固定架(7)均沿主尺(1)的长度方向滑动，所述副尺(2)靠近小圆球(3)的一端与大圆球(4)固定连接，所述小圆球(3)与大圆球(4)的圆心之间的连线与主尺(1)和副尺(2)的长度方向均平行，所述固定架(7)与主尺(1)垂直；

所述固定架(7)上开设有滑槽，所述固定架(7)通过所述滑槽与主尺(1)滑动连接；所述固定架(7)上设置有用于将固定架(7)和副尺(2)锁定在主尺(1)上的锁紧组件，所述锁紧组件包括第一锁紧螺钉(81)和第二锁紧螺钉(82)，所述主尺(1)上开设有第一导向槽(11)，所述副尺(2)通过所述第一导向槽(11)与主尺(1)滑动连接；所述主尺(1)上开设有与第一导向槽(11)连通的第二导向槽(12)，所述第一锁紧螺钉(81)沿第二导向槽(12)滑动，当所述第一锁紧螺钉(81)拧紧定位时，其尾端抵靠在副尺(2)上；当所述第二锁紧螺钉(82)拧紧定位时，其尾端抵靠在主尺(1)上；

所述主尺(1)上沿其长度方向设置有主刻度(13)，所述副尺(2)上沿其长度方向依次设置有两组与主刻度(13)配合的副刻度(21)；

大圆球(4)、第二组副刻度(21)和第一组副刻度(21)沿主尺(1)的长度方向依次设置，两组副刻度(21)的零刻度均位于远离大圆球(4)的一端；

检测时，首先将小圆球(3)放入待测内圆锥(9)内，保证小圆球(3)与内圆锥(9)表面接触；再移动大圆球(4)和副尺(2)，使大圆球(4)与内圆锥(9)表面接触；移动固定架(7)，使固定架(7)与内圆锥(9)的外端面接触；然后，拧紧第二锁紧螺钉(82)将固定架(7)锁定在主尺(1)上，再拧紧第一锁紧螺钉(81)将固定架(7)锁定在副尺(2)上，从而实现固定架(7)和副尺(2)均锁定在主尺(1)上；从内圆锥(9)中取出该检测装置，通过副尺(2)上的副刻度(21)，测量主刻度(13)的零刻度到副刻度(21)的零刻度的距离为h₀；其中，大圆球(4)的半径R₁、小圆球(3)的半径R₂、主尺(1)的零刻度到小圆球(3)的球心的距离h，副刻度(21)的零刻度到大圆球(4)的球心的距离h₁，均为已知量；最后根据公式

即可计算出内圆锥(9)的角度α。

2.根据权利要求1所述的内圆锥斜角检测装置，其特征在于：所述大圆球(4)上贯穿有通孔(41)，所述大圆球(4)通过所述通孔(41)与主尺(1)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的内圆锥斜角检测装置，其特征在于：所述大圆球(4)上设置有第一安装平面(42)，所述第一安装平面(42)处设置有用于固定连接大圆球(4)和副尺(2)的第一螺栓(5)。

4.根据权利要求1或3所述的内圆锥斜角检测装置，其特征在于：所述小圆球(3)上开设有安装孔(31)，所述主尺(1)的一端位于安装孔(31)内，所述小圆球(3)上设置有第二安装平面(32)，所述第二安装平面(32)处设置有用于固定连接小圆球(3)和主尺(1)的第二螺栓(6)。

5.根据权利要求1所述的内圆锥斜角检测装置，其特征在于：所述大圆球(4)靠近固定架(7)的部分切割形成让位平面(43)，所述让位平面(43)与大圆球(4)的滑动方向相垂直。

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