CN110345884A - 孔校直设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造领域，具体涉及孔校直设备与方法，检测孔的直线度并校直孔。包括专用加力器阵列或普通加力器、导向基准、探测装置、光学装置等。光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；光线从孔的外部或内部穿过；探测头轴线与光线不重合。测量以孔壁表面为基准，不是以几个点或一条母线为基准。孔校直方法的步骤为：第一步，带孔工件相对于导向基准移动，探测装置一端与孔壁接触，另一端绕支点摆动；光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置变化或误差；第二步，加力器加力校直工件，第三步，必要时，重复检测或重复加力。本发明可获得较高的检测与校直精度。

Description

孔校直设备与方法
技术领域
本发明属于机械制造领域，具体涉及孔校直设备与方法。
背景技术
铜、钢质金属细长管件广泛应用于各类机械设备上。管的加工方法分拉制和车制。机加工过程中容易产生应力和加工误差，管件存在弯曲变形。拉制的管直线度也不高。对内孔的直线度和同轴度要求高的管件还要进行校直。传统方法是以管外圆为基准进行校直。因为存在原理性误差，校直以后管内孔直线度也难以很好保证。因此对内孔直线度要求高的管件，应以内孔为基准来校直。但有的内孔直径小，测量内孔比较困难，校直也有难度。
现有技术中，校直管件在能够加载的机床上或其它机械设备上进行，被校管用两块V形垫铁架在工作台上，把压力头调到适当位置上，先使用百分表、千分表测量孔的直线度，然后根据读数大小，给予适当压力，这样反复进行，使管件直线度能达到需要的结果。这种方法检测与校直精度低，工效不高。
发明内容
本发明的目的：利用光学原理检测孔直线度或其它形位误差，提高加力的科学性，校直带孔工件。
本发明采用以下创新技术方案。
1.孔校直设备包括多个专用加力器或普通加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置，其特征在于：沿带孔工件表面的长度方向和圆周方向分布有多个专用加力器，形成专用加力器阵列；加力前测量各个加力部位偏离理想位置的误差；各个专用加力器施加力的大小与所在加力部位偏离理想位置的误差有关，误差大则施加的力大，误差小则施加的力小；测量各个部位的误差时，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动；测量过程中探测装置一端有支点并绕支点在空间内摆动，另一端与孔壁接触；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部穿过；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；带孔工件立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构。
2.参考创新点1所述的孔校直设备，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有滑动体，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；驱动装置带动探测装置或带孔工件沿导向体运动；探测杆有支点并能够绕支点进行空间内的摆动，探测头位于探测杆上，与孔壁接触；探测杆能够随探测头与孔接触部位相对导向基准的变化而摆动；光发射器位于探测杆上，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化；显示器能够反映光斑位置的变化；光线从孔的外部或内部射向光接收器。
3.参考创新点1所述的孔校直设备，其特征在于所述的探测装置摆动的支点位于孔的任意一端，其它零件位置随支点位置而变动；所述的导向基准为机床导轨或其它导向物体，所述的驱动装置为机床溜板或其它驱动物体。
4.参考创新点1所述的孔校直设备，其特征在于所述的探测装置在摆动支点部位有球副或球轴承或者其它连接结构，所述的其它连接结构使探测杆能摆动。
5.参考创新点1所述的孔校直设备，其特征在于：所述的探测装置在摆动支点处有间隙调整机构；探测装置位于孔内的部分能够自动适应孔径的变化。
6.参考创新点1所述的孔校直设备，其特征在于：在探测杆外部或其延伸、放大部分设置有防转装置。
7.参考创新点6所述的孔校直设备，其特征在于：探测杆或其延伸、放大部分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；或者防转装置向探测杆或其延伸、放大部分施加电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反；或者防转装置为弹性体，向探测杆或其延伸、放大部分施加摩擦力，摩擦力力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
8.参考创新点2所述的孔校直设备，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；当光线从孔的内部射向光接收器时，探测头设有通孔，或者探测头与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙。
9.孔校直方法包括孔校直设备，其特征在于：孔校直设备有多个专用加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置；沿带孔工件表面的长度方向和圆周方向分布多个专用加力器，形成专用加力器阵列；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；光线从孔的外部或内部穿过；带孔工件可以立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构；孔校直方法的步骤为：第一步，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动，探测装置的一端与孔壁接触，另一端有支点并且因孔各个部位偏离理想位置，即存在误差而绕支点摆动；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第二步，多个专用加力器加力校直带孔工件，各个专用加力器施加力的大小与所在加力部位偏离理想位置的误差有关，误差大则施加的力大，误差小则施加的力小；第三步，必要时，重复检测或重复加力。
10.孔校直方法包括孔校直设备，其特征在于：孔校直设备有普通加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；光线从孔的外部或内部穿过；带孔工件可以立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构；孔校直方法的步骤为：第一步，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动，探测装置的一端与孔壁接触，另一端有支点并由于孔各个部位偏离理想位置，即存在误差而绕支点摆动；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第二步，普通加力器加力校直带孔工件；第三步，必要时，重复检测或重复加力。
以下对上述创新方案作进一步说明。
读数装置显示光斑位置变化或其变换后的数据，这些数据与孔所存在的形状位置误差的大小有关。
带孔工件可以卧式或立式放置，相关装置和零件应根据带孔工件放置的方式作相应调整。这是现有技术能够做到的。
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。
通常情况下，在孔的检测过程中，探测杆不会自动发生绕工件轴线的旋转。另外，就孔轴线直线度的定义而言，不需要关注孔轴线弯曲的方位，因此本发明可以不设置防转装置。但是，知道工件轴线弯曲的方位是有作用的(比如需要校直工件时)。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，为校直孔或有其他需要时提供便利。
为了防止探测杆旋转，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，固定所设置的方形孔，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。需要说明的是：探测杆外轮廓与防转装置内轮廓之间应有微小的间隙，如果完全没有间隙，则探测杆不能摆动，从而影响本发明功能的实现。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，其旋转角度也较小，故可以忽略不计。
也可借助力的作用防止探测杆旋转。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。例如，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。
为了消除或调整探测杆与其旋转支点之间的间隙，提高检测精度，可以利用现有技术设置支点间隙调整装置。
采用普通加力器时，加力器数量、加力点、加载方式由现有技术得到。专用加力器、探测装置与运算器相连。
探测装置采用对称式结构或非对称式结构。
本发明的有益效果：第一，当光线的长度大于工件的长度时，可以将误差显示得更为明显，即可以将误差放大后显示出；在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；测量时探测头与孔壁接触，自动适应孔径大小，测量以孔壁表面为基准，不是以一个点或一条母线为基准。以上方面利于提高检测精度。第二，置于孔内的部分直径小，不仅适用于大孔，也能适用于小直径孔。第三，通过获得相对于基准的孔的轴线上各部位的位置，可求得孔轴线的直线度，还可以借助现有技术获得孔相对于其定位基准的其它形位误差，如垂直度、平行度、倾斜度等。第四，加力器采用阵列分布式专用加力器或采用现有技术中的普通加力器，适应范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。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-光发射器，8-光线，9-探测杆，10-探测头，11-光接收器，12-显示器，13-运算器，14-加力器Fij所加的力。
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。
关于加力方式，实施方式一：采用专用加力器以阵列布置加力；实施方式二：采用普通加力器，加力器数量、作用点等参考现有技术。
关于工件的放置方式，实施方式一：工件卧式放置；实施方式二：工件立式放置。
关于探测装置的结构，实施方式一：探测装置是对称结构；实施方式二：探测装置是非对称结构。
关于探测杆，实施方式一：探测杆是整体式；实施方式二：探测杆是分体式。

Claims (10)

1.孔校直设备包括多个专用加力器或普通加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置，其特征在于：沿带孔工件表面的长度方向和圆周方向分布有多个专用加力器，形成专用加力器阵列；加力前测量各个加力部位偏离理想位置的误差；各个专用加力器施加力的大小与所在加力部位偏离理想位置的误差有关，误差大则施加的力大，误差小则施加的力小；测量各个部位的误差时，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动；测量过程中探测装置一端有支点并绕支点在空间内摆动，另一端与孔壁接触；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部穿过；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；带孔工件立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构。
2.根据权利要求1所述的孔校直设备，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有滑动体，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；驱动装置带动探测装置或带孔工件沿导向体运动；探测杆有支点并能够绕支点进行空间内的摆动，探测头位于探测杆上，与孔壁接触；探测杆能够随探测头与孔接触部位相对导向基准的变化而摆动；光发射器位于探测杆上，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化；显示器能够反映光斑位置的变化；光线从孔的外部或内部射向光接收器。
3.根据权利要求1所述的孔校直设备，其特征在于所述的探测装置摆动的支点位于孔的任意一端，其它零件位置随支点位置而变动；所述的导向基准为机床导轨或其它导向物体，所述的驱动装置为机床溜板或其它驱动物体。
4.根据权利要求1所述的孔校直设备，其特征在于所述的探测装置在摆动支点部位有球副或球轴承或者其它连接结构，所述的其它连接结构使探测杆能摆动。
5.根据权利要求1所述的孔校直设备，其特征在于：所述的探测装置在摆动支点处有间隙调整机构；探测装置位于孔内的部分能够自动适应孔径的变化。
6.根据权利要求1所述的孔校直设备，其特征在于：在探测杆外部或其延伸、放大部分设置有防转装置。
7.根据权利要求6所述的孔校直设备，其特征在于：探测杆或其延伸、放大部分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；或者防转装置向探测杆或其延伸、放大部分施加电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反；或者防转装置为弹性体，向探测杆或其延伸、放大部分施加摩擦力，摩擦力力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
8.根据权利要求2所述的孔校直设备，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；当光线从孔的内部射向光接收器时，探测头设有通孔，或者探测头与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙。
9.孔校直方法包括孔校直设备，其特征在于：孔校直设备有多个专用加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置；沿带孔工件表面的长度方向和圆周方向分布多个专用加力器，形成专用加力器阵列；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；光线从孔的外部或内部穿过；带孔工件可以立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构；孔校直方法的步骤为：第一步，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动，探测装置的一端与孔壁接触，另一端有支点并且因孔各个部位偏离理想位置，即存在误差而绕支点摆动；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第二步，多个专用加力器加力校直带孔工件，各个专用加力器施加力的大小与所在加力部位偏离理想位置的误差有关，误差大则施加的力大，误差小则施加的力小；第三步，必要时，重复检测或重复加力。
10.孔校直方法包括孔校直设备，其特征在于：孔校直设备有普通加力器、导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置、支撑装置、读数装置；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；光线从孔的外部或内部穿过；带孔工件可以立式或卧式放置；探测装置采用对称式结构或非对称式结构；孔校直方法的步骤为：第一步，驱动装置或人手使带孔工件或探测装置相对于导向基准移动，探测装置的一端与孔壁接触，另一端有支点并由于孔各个部位偏离理想位置，即存在误差而绕支点摆动；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；第二步，普通加力器加力校直带孔工件；第三步，必要时，重复检测或重复加力。
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