CN110231000B - 一种孔检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械制造领域，具体涉及一种孔检测方法，检测孔直线度等形位误差。检测方法包括孔检测装置，有基准部分、驱动部分、探测部分、光学部分、读数部分等。带孔工件或探测部分相对于基准部分移动。探测头与孔壁接触。探测部分能够绕支点在空间内运动。光线及光斑随探测部分的运动而变化。光线从孔的外部或内部穿过。光线的长度大于或小于或等于工件的长度。在一次检测中，光发射装置与光接收装置的距离是不变的，利于提高检测精度。检测方法的步骤如下：第一步，放置带孔工件、发出光线或发出光线、放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动；第三步，根据光斑信息求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
Description
技术领域
本发明属于机械制造领域，具体涉及一种孔检测方法。
背景技术
为检测深孔零件质量，常将孔轴线直线度作为检测的一个项目。准确地测量零件直线度，不仅可作为零件验收合格的依据，还可以用来分析误差产生的原因，为提高零件加工精度和装配精度提供可靠依据。目前，孔直线度误差测量方法有量规测量法、感应片式应变片测量法、校正望远镜测量法、臂杆法测量法、激光测量法以及超声波测量法等。这些方法或是受制于深孔零件长径比大和内部空间有限等缺点而导致深孔轴线直线度检测困难，或是由于装置成本高且不能实现动态测量而导致检测结果不如人意。现有光学测量方法中，光接受装置到光源的距离是变化的。随着两者距离的变化，光斑不稳定，对测量结果产生影响。
发明内容
本发明的目的：利用光的特点检测孔直线度或其它形位误差，提高检测精度。
本发明采用以下创新技术方案。
1.一种孔检测方法包括孔检测设备，其特征在于：所述孔检测设备包括基准部分、驱动部分、探测部分、光学部分、读数部分、支撑部分；人手或驱动部分使带孔工件或探测部分相对于基准部分移动；探测部分位于孔内的装置有与孔壁接触的零件；探测部分能够绕支点在空间内运动；光学部分的光线及光斑随探测部分的运动而变化；读数部分显示光斑位置变化或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部穿过；光线的长度大于或小于或等于工件的长度；在一次检测中，光发射装置与光接收装置的距离是不变的；检测方法的步骤如下：第一步，放置带孔工件并发出光线或者发出光线并放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动；第三步，根据光斑信息求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
2.参考创新点1所述的一种孔检测方法，其特征在于，探测部分具有完全对称或不完全对称的结构，所述的两种结构中探测部分自身重力对探测部分竖直中心线的力矩之和为零，探测部分的中心线处于竖直位置；检测方法的步骤如下：第一步，在探测部分接触带孔工件前，使对称的探测部分依靠重力自然下垂，其对称中心线位于竖直方向，将此时获得的光斑作为基准光斑，放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动，获得不同的光斑；第三步，以第一步获得的基准光斑为理想位置，通过对比理想光斑和第二步所获得的光斑，求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
3.参考创新点1所述的一种孔检测方法，其特征在于：所述的基准部分有导向体；所述的驱动部分有滑动体；所述的探测部分有探测杆、探测头；所述的支撑部分有支座，其中探测头是位于孔内的装置，与孔壁接触；所述的光学部分有光发射装置、光线、光接收装置；所述的读数部分有显示器；人手或驱动部分带动探测部分或带孔工件沿导向体运动；探测杆能够绕其支点进行空间内的运动，探测头位于探测杆上；带孔工件沿导向体运动时，探测杆能够随探测头与孔接触部位相对基准部分的变化而摆动；光发射装置与探测杆连接，所发出的光线射向光接收装置；探索杆位置的变化引起光发射装置、光线和光接收装置上光斑位置发生变化；显示器能够反映光斑位置的变化，运算器为独立装置或与显示器制作为一体；支座位于孔的上方或下方。
4.参考创新点1所述的一种孔检测方法，其特征在于当光线从带孔工件孔的内部射向光接收装置时，探测部分设有通孔，或者探测部分与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙，作用于光学部分。
5.参考创新点1所述的一种孔检测方法，其特征在于，探测部分位于孔内的装置能够自动适应孔径的变化，探测部分在旋转支点处有间隙调整装置。
6.参考创新点1所述的一种孔检测方法，其特征在于所述的探测部分设有球副或球轴承，或其它结构，所述的其它结构使探测部分能够绕支点摆动。
7.参考创新点3所述的一种孔检测方法，其特征在于探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体。
8.参考创新点3所述的一种孔检测方法，其特征在于所述的导向体为机床导轨或其它导向物体，所述滑动体为机床溜板或其它滑动物体。
9.参考创新点3所述的一种孔检测方法，其特征在于探测杆或其延伸、放大部分的外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，当防转装置固定时，两者相对旋转运动受到限制。
10.参考创新点3所述的一种孔检测方法，其特征在于：探测杆外部或其延伸、放大部分与弹性物体接触；或者探测杆靠近支点的一端位于方腔内，在方腔内具有两个旋转自由度；或者探测杆或其延伸、放大部分受到电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
以下对本发明作进一步说明。
探测部分自身的重力对其竖直中心线的力矩是平衡的，探测部分的中心线处于竖直位置。由两种方式实现上述平衡，其一是采用完全对称的结构，其二是采用不完全对称的结构，但探测部分自身重力对于探测部分竖直中心线的合力矩为零。
带孔工件可以立式或卧式放置。当带孔工件放置方式不同时，其它相关部分或相关零配件的位置，应该作相应调整。这种调整是容易理解的。
不论带孔工件立式放置或卧式放置，采用创新点1所述的方案可以进行测量。多数情况下，探测部分可以是非对称结构，如说明书附图之图2、图3所示。
值得一提的时，当带孔工件竖直放置时，如果采用图1的方案，有其优点。图1探测部分具有相对铅垂线重力对称的特点。在探测杆上安装与光发射装置对称的零配件，或者通过其它加配重的方法，都可以使探测部分相对铅垂线关于重力对称。利用重力使探测部分自然下垂，所获得的稳定的光斑，可以作为评价孔轴线的基准。以此为基准，也利于在准备阶段定位和找正工件。此时，可以同时采用创新点1和创新点2。
探测杆为整体时，制造容易，但放置工件时，有时不是十分方便。探测杆为分体式结构时，拆开探测杆，可以比较容易地放置工件，放置工件后，将探测杆组装为整体使用。
为了使探测杆可以在空间内摆动，采用球副或球轴承或者其它结构，比如，探测杆靠近支点的一端位于方腔内，在方腔内具有两个旋转自由度。
本发明可以不设置防转装置。但是有时知道工件轴线弯曲的方位是有作用的。因此，对于一部分使用本技术的工厂而言，可以为这些工厂设计防转装置。
可以使探测杆或其一部分具有方形横截面，防转装置具有与方形截面成间隙配合的方形孔，固定设置的方形孔，则可以限制探测杆绕工件轴线旋转的自由度。探测杆具有三角形截面时，防转装置的三角形孔可以防转。总之，探测杆外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，因此，防转装置可以防止探测杆绕孔轴线的旋转。探测杆外轮廓与防转装置内轮廓之间应有微小的间隙，从而保证探测杆能摆动，确保本发明功能的实现。由于存在间隙，防转装置不能完全防止探测杆的旋转，只能在一定程度上具有防转功能。也就是说，探测杆有可能具有绕孔轴线的小的旋转，由于间隙较小，可以忽略其旋转角度。
为防止探测杆旋转，也可借助不同的力。例如，让探测杆外部或其延伸、放大部分与弹性材料接触，这些材料与弹性杆表面的摩擦力很大，能够通过摩擦力阻止探测杆的旋转。同时，这些弹性材料容易变形，不会影响探测杆绕支点的运动。还可以通过电磁力防止探测杆旋转。使探测杆或其延伸、放大部分受到电磁力，电磁力矩主分量阻止探测杆绕孔轴线旋转。
可设置支点间隙调整装置，消除或调整探测杆与其旋转支点之间的间隙。
当支点位于孔的上方或下方不同位置时，其它相关部分或零件的位置也随支点位置而作相应调整。这是容易理解的。
读数部分显示光斑位置变化或其变换后的信息，这些信息是放大、缩小、转换、转置后的数据，或检测误差，或拟合的孔轴线，或者其它形式的信息。
本发明的有益效果：提供了一种可以获得较高精度的孔直线度测量方法。综合应用本发明和现有技术还可测定孔垂直度、平行度、倾斜度等。当光线的长度大于工件的长度时，可以将误差放大后显示出，显示更为明显。另外，在一次测量中，光源到光敏传感器之间的距离是确定的，光斑稳定，利于提高检测精度。可以测量小直径孔。
附图说明
图1为对称结构立式放置的示意图。图2为非对称结构立式放置的示意图。图3为卧式放置的示意图。
图中：1-导向体，2-滑动体，3-带孔工件，4-支座，5-球副，6-防转装置，7-光发射装置，8-光线，9-探测杆，10-探测头，11-光接收装置，12-显示器，13-运算器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。
检测步骤具体实施方式一：第一步，放置带孔工件、发出光线；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动；第三步，根据光斑信息求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
检测步骤具体实施方式二：第一步，发出光线、放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动；第三步，根据光斑信息求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
检测步骤具体实施方式三：第一步，在探测部分接触带孔工件前，使对称的探测部分依靠重力自然下垂，其对称中心位于竖直方向，将此时获得的光斑作为基准光斑，放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动，获得不同的光斑；第三步，以第一步获得的基准光斑为理想位置，通过对比理想光斑和第二步所获得的光斑，求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
Claims (9)
1.一种孔检测方法包括孔检测设备，其特征在于：所述孔检测设备包括基准部分、驱动部分、探测部分、光学部分、读数部分、支撑部分；所述的基准部分有导向体；所述的驱动部分有滑动体；所述的探测部分有探测杆、探测头；所述的光学部分有光发射装置、光线、光接收装置；所述的读数部分有显示器；所述的支撑部分有支座；人手或驱动部分使带孔工件或探测部分相对于基准部分移动；光学部分的光线及光斑随探测部分的运动而变化；读数部分显示光斑位置变化或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部穿过；
探测头是位于孔内的装置，与孔壁接触；探测头位于探测杆上；探测杆能够绕其支点进行空间内的运动；带孔工件沿导向体运动时，探测杆能够随探测头与孔接触部位相对基准部分的变化而摆动；光发射装置与探测杆连接，所发出的光线射向光接收装置；探索杆位置的变化引起光发射装置、光线和光接收装置上光斑位置发生变化；显示器能够反映光斑位置的变化；
光线的长度大于工件的长度，且将误差放大后显示出；在一次检测中，光发射装置与光接收装置的距离是不变的；
检测方法的步骤如下：第一步，放置带孔工件并发出光线或者发出光线并放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动；第三步，根据光斑信息求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
2.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：带孔工件立式放置时，依靠对称结构或配重使探测部分自身重力对探测部分竖直中心线的力矩之和为零，探测部分的中心线处于竖直位置；检测方法的步骤如下：第一步，在探测部分接触带孔工件前，使对称的探测部分依靠重力自然下垂，其对称中心线位于竖直方向，将此时获得的光斑作为基准光斑，放置带孔工件；第二步，使带孔工件或探测部分沿基准部分移动，获得不同的光斑；第三步，以第一步获得的基准光斑为理想位置，通过对比理想光斑和第二步所获得的光斑，求孔直线度或孔垂直度、平行度、倾斜度。
3.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：当光线从带孔工件孔的内部射向光接收装置时，探测部分设有通孔，或者探测部分与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙，作用于光学部分。
4.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：探测部分位于孔内的装置能够自动适应孔径的变化，探测部分在旋转支点处有间隙调整装置。
5.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：所述的探测部分设有球副或球轴承。
6.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体。
7.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：所述的导向体为机床导轨，所述滑动体为机床溜板。
8.根据权利要求1所述的一种孔检测方法，其特征在于：探测杆或其延伸、放大部分的外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，当防转装置固定时，两者相对旋转运动受到限制。
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| CN110231000A (zh) | 2019-09-13 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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