CN110779418A - 双表在线测量锥体长度的方法 - Google Patents

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吴国斌
杨成洪
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Abstract

本发明公开的一种双表在线测量锥体长度的方法，旨在提供一种实用、快捷便利的在线测量的方法。本发明通过下述技术方案实现：采用测量杆头部尺寸一致两个百分表，两表于测量杆头位于同一基准平面时共同对零；工序测量：将校零后的测试装置放置于被测锥体表面；工序测量时，第一、第二百分表、测量支架组成一个大直角三角形abc及小直角三角形def，构成以下几何关系及算式：被测锥体的锥度β＝arctan[(H2‑H1)/L2]、百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ＝(d/2)*tag30°，计算出得出被测锥体长度L＝L1+L2+(H1+δ)/tanc)。本发明可应用于不同锥体角度被测锥体的间接测量。

Description

双表在线测量锥体长度的方法
技术领域
本发明涉及一种广泛应用于机械加工过程中的锥体加工，尤其适用于回转轴类小角度锥体被测锥体的锥体长度测量方法。
背景技术
在机械加工被测锥体(1)中，我们常常会遇到各类锥体的加工，圆锥零件的加工误差主要表现为直径和锥度两个方面，检验这两方面的检具通常为配备有测角目镜头的锥体塞规。其上装有的度盘直接作为角度标准,测量时用目镜分划板上的米字刻线进行瞄准,再利用相互垂直的纵向和横向导轨对锥体塞规进行调整,并配合使用顶针架等附件，实现对锥度的测量。测量时,将量块组和正弦规放置在平板上，由正弦规的主体平面和平板工作面组成夹角，将被测角度的一个工作面放置在正弦规的主体工作面上,如果被测角度的实际值与其标称值相等时,则被测锥体的上工作面应与平板平行,否则两面不平行。通过测量不平行的程度,算出被测锥体的实际角度值与标称角度值之差。当批量较大时，视力和脑力消耗很大，导致检验效率低且存在视觉误差。圆锥长度L是指最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离。而有时需要测量其锥体轴向的长度，由于锥体侧母线与轴线相交处难以观测，当在不能拆下零件单独测量，并必须采用现场测量的条件下，通用量具难以测得其准确的轴向长度，如何快速、准确测量出锥体的实际状态及尺寸，是提高加工效率一种途径。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种实用、快捷便利的双表在线测量锥体长度的方法。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
测前校零：首先采用测量杆头部尺寸一致两个百分表3、4，两表于测量杆头位于同一基准平面时共同对零，将两个装插在测量支架2的两个固定孔内，保持测试头露出基准平面W2-3毫米的高度，紧固锁紧螺钉；然后将测量支架2放置于一个检测平台或一基准平面台上，转动两个百分表的表盘，使两表指针分别对准O点；
工序测量：将校零后的测试装置放置于被测锥体表面，使其测量支架(2的右端面高度H贴住锥体右端、基准面W紧贴被测锥体(1外圆面；
推算被测锥体长度L：将第一百分表3中心和第二百分表4分别作为A点和B点，工序测量时，第一百分表(3指针回落至A点，第二百分表(4指针回落至B点，通过A、B两点读数计算出两表落差(H2-H1)；百分表3、4在测量支架2有固定的两个安装孔距L2，其中第二百分表4距测量基准端面有一个固定距L1，则测量时组成一个大直角三角形abc及小直角三角形def，从而构成以下几何关系及算式：被测锥体的锥度β＝arctan[(H2-H1)/L2]…(a)、百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ＝(d/2)*tag30°…(b)和被测锥体轴向长度：L＝L1+L2+(H1+δ)/tanβ…(c)，将两表落差(H2-H1)代入式(a)计算出被测锥体的锥度β；再将千分尺测量百分表测头直径d，代入式(b)计出百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ；然后将β、δ两个百分表3、4安装孔距L2和第二百分表4距测量基准端面的固定距L1，代入式(c)式得出被测锥体长度L。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明利用两个百分表安装在测量支架2上，获得在锥体表面两个点之间的落差，在快速获得两个百分表3、4在锥体表面上两点间的落差基础上，再通过固定算式，通过固定算式推算出锥体轴向长度的实际值。获得锥体轴向长度。利用本发明可以在线快捷测量锥体长度，快速测量获得其小角度锥体轴向长度的被测锥体长度L。
本发明采用测量支架2、百分表3、4、紧定螺钉、被测锥体1所构成的双表锥长测量结构；结构简单，量方便，能快速计算出锥体的实际轴向锥体长度尺寸。当需要对锥面部分的轴线长度进行有效检测时，可通过该方式先测出两百分表读出差值，再通过设定的公式计算出所加工的锥体长度。
本发明可应用于不同锥体角度被测锥体1的间接测量。
附图说明
图1是本发明双表在线测量锥体长度的双表测量示意图；
图2是本发明双表在线测量锥体长度的测前校零及测量原理简图；
图3是被测锥体测量状态的剖视图。
图4是图3去除被测锥体1后的左视剖面图。
图5是图4第二百分表的剖视图。
图中：1、被测锥体，2、测量支架3、第一百分表，4、第二百分表。5、锁紧螺钉
具体实施方式
参阅图1-图4。根据本发明，采用测量杆头部尺寸一致两个百分表3、4，两表于测量杆头位于同一基准平面时共同对零；工序测量：将校零后的测试装置放置于被测锥体表面；工序测量时，第一百分表3、第二百分表4、测量支架2组成一个大直角三角形abc及小直角三角形def，构成以下几何关系及算式：被测锥体的锥度β＝arctan[(H2-H1)/L2]、百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ＝(d/2)*tag30°，计算出得出被测锥体长度L＝L1+L2+(H1+δ)/tanc)。测前校零：首先采用测量杆头部尺寸一致两个百分表3、4，两表于测量杆头位于同一基准平面时共同对零，将两个装插在测量支架2的两个固定孔内，保持测试头露出基准平面W2-3毫米的高度，紧固锁紧螺钉，使百分表的表面正对观察者；然后将测量支架2放置于一个检测平台或一基准平面台上，转动两个百分表的表盘，使两表指针分别对准O点；
工序测量：将校零后的测试装置放置于被测锥体表面，使其测量支架2的右端面高度H贴住锥体右端、基准面W紧贴被测锥体1外圆面；
推算被测锥体长度L：将第一百分表3中心和第二百分表4分别作为A点和B点，工序测量时，第一百分表3指针回落至A点，第二百分表4指针回落至B点，通过A、B两点读数计算出两表落差(H2-H1)；
百分表3、4在测量支架2有固定的两个安装孔距L2，其中第二百分表4距测量基准端面有一个固定距L1，则测量时构成一个大直角三角形abc及一个小直角三角形def，从而构成以下几何关系及算式：
β＝arctan[(H2-H1)/L2]……………………………………………………….(a)
δ＝(d/2)*tag30°……………………………………………………………(b)
被测锥体轴向的被测锥体长度L＝L1+L2+(H1+δ)/tanβ………………………(c)
将两表落差(H2-H1)代入式(a)计算出被测锥体的锥度β；再将千分尺测量百分表测头直径d，代入式(b)计出百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ；然后将β、δ两个百分表3、4安装孔距L2和第二百分表4距测量基准端面的固定距L1，代入式(c)式得出被测锥体长度L。
参阅图2。以被测锥体长度L的底端作垂线bc，过L始点a构造线段ac，连线垂线bc，得到了大直角三角形△abc，，以两个百分表3、4在水平面上投影的距离为L2作垂线切割大直角三角形△abc，得到百分表4从零点到被测锥体的距离H2，以L2末端作垂线相交于d点，过d点作通过两个百分表3、4长度L1末端到垂线ef，得到小直角三角形△def和百分表3从零点到被测锥面的距离H1，由于小直角三角形△def中的底边de、直角边ef与大直角三角形△abc中的底边ab、直角边bc平行，且小△def中的直角边ef通过两个百分表3、4的差值获得直角边ef＝H2-H1，在小直角三角形△def由已知直角边ef、直角边de，可获得夹角β，从已知的大小三角特性，两者具有相同的顶角值，顶角a与夹角β相等，因此，被测锥体长度L的值由固定距L1、两个安装孔距L2、及H1/tanβ之和推算出。
参阅图3-图5。由于百分表测头校零时的基准点与测量锥体时的基准点可能不重合，存在一个差值，需要对百分表测头误差补偿：如图5中的K处所示，为获取两个百分表表测头高度差，计算被测锥体总长时，与测量支架2相互垂直的两个百分表在空间上的差值δ,则根据两个百分表的表径d得到:
δ＝(d/2)*tag30°………………………………………………………………(b)
被测锥体轴向长度：L＝L1+L2+(H1+δ)/tanβ…………………………………(c)，
测量步骤：
1)百分表安装：将两个表径d的百分表位装插在如图4测量支架2的两个固定孔内，保持其专用的测试头露出基准平面W2-3毫米的高度H，紧固锁紧螺钉5，使百分表的表面正对观察者；
2)测前校零：完成上一步骤内容后，将测量支架2放置于一个检测平台或一基准平面台上，转动两个百分表表盘，使两表指针分别对准O点；
3)工序测量：将校零后的测试装置按图5放置于被测被测锥体1锥体表面，使其测量支架的右端面H贴住锥体右端、基准面W紧贴被测锥体1外圆面；
4)两表落差(H2-H1)：工序测量时，百分表3指针回落至A点，百分表4指针回落至B点，通过A、B两点读数可计算出两表落差(H2-H1)；
5)被测锥体长度L：(H2-H1)代入式(a)可计算出β；千分尺测量百分表测头直径，代入式(b)可计出δ；将β、δ代入式(c)得出L，测量支架2使用前由三坐标测量出L1、L2，以获得一个相对精确的距离；百分表3、4的测量杆外径值与测量支架2上的安装孔径配为精度滑动配合，以提高该结构系统的测试精度；测量支架2的基准面W、与测量支架2相互垂直的H面垂直度小于0.02毫米，使测量误差被控制在有效范围。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下所做出若干简单的推演或替换都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
测前校零：首先采用测量杆头部尺寸一致两个百分表(3、4)，两表于测量杆头位于同一基准平面时共同对零，将两个装插在测量支架(2)的两个固定孔内，保持测试头露出基准平面W2-3毫米的高度，紧固锁紧螺钉；然后将测量支架(2)放置于一个检测平台或一基准平面台上，转动两个百分表的表盘，使两表指针分别对准O点；工序测量：将校零后的测试装置放置于被测锥体表面，使其测量支架(2)的右端面高度H贴住锥体右端、基准面W紧贴被测锥体(1)外圆面；
推算被测锥体长度L：将第一百分表(3)中心和第二百分表(4)分别作为A点和B点，工序测量时，第一百分表(3)指针回落至A点，第二百分表(4)指针回落至B点，通过A、B两点读数计算出两表落差(H2-H1)；百分表(3、4)在测量支架(2)有固定的两个安装孔距L2，其中第二百分表(4)距测量基准端面有一个固定距L1，则测量时组成一个大直角三角形abc及小直角三角形def，从而构成以下几何关系及算式：被测锥体的锥度β＝arctan[(H2-H1)/L2]…(a)、百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ＝(d/2)*tag30°…(b)和被测锥体轴向长度：L＝L1+L2+(H1+δ)/tanβ…(c)，将两表落差(H2-H1)代入式(a)计算出被测锥体的锥度β；再将千分尺测量百分表测头直径d，代入式(b)计出百分表测头校零基准点与测量锥体基准点不重合存在的差值δ；然后将β、δ两个百分表(3、4)安装孔距L2和第二百分表(4)距测量基准端面的固定距L1，代入式(c)式得出被测锥体长度L。
2.如权利要求1所述的双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于：以被测锥体长度L的底端作垂线bc，过L始点a构造线段ac，连线垂线bc，得到了大直角三角形△abc，以两个百分表(3、4)在水平面上投影的距离为两个安装孔距L2作垂线切割大直角三角形△abc，得到百分表(4)从零点到被测锥体的距离H2，以L2末端作垂线相交于d点，过d点作通过两个百分表(3、4)长度固定距L1末端到垂线ef，得到小直角三角形△def和百分表(3)从零点到被测锥面的距离H1。
3.如权利要求2所述的双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于：小直角三角形△def中的底边de、直角边ef与大直角三角形△abc中的底边ab、直角边bc平行，且小直角三角形△def中的直角边ef通过两个百分表(3、4)的差值获得直角边ef＝H2-H1，在小直角三角形△def由已知直角边ef、斜边dc，可获得夹角β，从已知的大小三角特性，两者具有相同的顶角值，顶角a与夹角β相等，被测锥体长度L的值由固定距L1、两个安装孔距L2、及H1/tanβ之和推算出。
4.如权利要求1所述的双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于：为获取两个百分表表测头高度差，计算被测锥体总长时，与测量支架(2)相互垂直的两个百分表在空间上的差值δ,则根据两个百分表的表径d得到:
δ＝(d/2)*tag30°………………………………………………………………(b)
被测锥体轴向长度：L＝L1+L2+(H1+δ)/tanβ…………………………………(c)。
5.如权利要求1所述的双表在线测量锥体长度的方法，其特征在于：将两个表径d的百分表位装插在测量支架(2)的两个固定孔内，保持其专用的测试头露出基准平面W2-3毫米的高度H，紧固锁紧螺钉(5)，使百分表的表面正对观察者；将测量支架(2)放置于一个检测平台或一基准平面台上，转动两个百分表表盘，使两表指针分别对准O点，完成测前校零；然后，将校零后的测试装置按图(5)放置于被测被测锥体(1)锥体表面，使其测量支架的右端面H贴住锥体右端、基准面W紧贴被测锥体(1)外圆面进行工序测量。
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