CN111692955A - 量测精密孔口倒角参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种量测精密孔口倒角参数的方法，旨在提供一种结构简单，测量效率高的倒角测量装置。本发明通过下述技术方案实现：制备一个能够滑动落入倒角轴孔的定位圆柱塞规，沿着定位圆柱塞规轴端水平方向伸出，固定端可转动连接在所述定位圆柱塞规竖直方向上的连接杆，以及垂直固定在上述连接杆自由端上的百分表和对表用的标准圆塞规，百分表执行枢轴表针向下，通过表架安装孔沿标准圆塞规上端面竖直方向滑动，将百分表执行枢轴表针调“0”，定义为定位圆柱塞规测量芯轴下沉起点；定位圆柱塞规滑入至接触被测倒角锥面端孔，构成沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端面，计算量测被测孔口倒角开尺寸链的直角三角形，得出倒角开口尺寸链参数。

Description

量测精密孔口倒角参数的方法

技术领域

本发明涉及一种检测倒角用的量测夹具，尤其是对于孔口倒角要求较高的产品，能快速、准确的测量出倒角实际尺寸的精密内孔口倒角测量夹具。

背景技术

倒角是机械加工中最常见的一项加工内容。车、镗、磨、铣、钻等工序都可以完成倒角的加工。一般在零件加工结束、热处理之前完成。普通倒角多数会安排在精加工时进行,若毛刺等会影响后序加工质量,也会在粗加工时完成部分倒角加工；而有些重要的功能倒角也会安排在热处理后的磨削工序完成。倒角的作用主要有：去尖角、毛刺，美化外观，安装导向，便于装配，这类倒角一般小于45°，多为20°-30°倒角。倒角可预防磕碰、保护工作面，工序间倒角可减少应力集中，如：承受大压力的构件部分的孔口倒角、螺栓连接的孔口倒角；减少热处理变形：为防止淬火后应力集中而产生变形开裂现象，零件热处理前必须倒角；作用功能面：例如，汽车变速箱中锁销式同步器齿套锁销孔孔口倒角。孔口的倒角工序，由其所起的功能和作用不同而具有不同的要求。倒角工序在工艺设计中常常被认为是辅助工序而被工艺设计人员所忽视。这种认识上的偏差,导致对倒角工序的研究长期以来处于停滞状态。航空航天军工的高端产品中，一些精密机械零部件对倒角有较高质量要求，尤其是齿轮的轴孔倒角质量要求很高，对孔口的加工不仅要求去毛刺，对角度、边宽度的精密要求很高，甚至要求零件的倒角基准端面必须与已加工或非常平整,并且零件倒角基准端面与倒角斜面之间不能毛刺、飞边，尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高。当倒角角度较小时,倒角角度的很小变化会引起较大倒角高度尺寸的变化，一般的内孔倒角刀无法满足，一直以来是个难题。常规机加工倒角尺寸与工程图标注的倒角尺寸有较大的误差，不能全面满足设计要求或使用要求。随着生产和科学技术的发展,人们对工程表面质量提出了越来越高的要求,表面测量及评定方法也在与时俱进，不断发展。为了保证零件的质量和使用寿命，经常出现一些标注倒角的精密内孔口，越来越多的产品对孔口两端倒的大小差异作出了极为严格的要求，精密难倒角加工件的倒角与去毛刺。如：航空，军工，汽车工业用油、气、电动阀，发动机缸体，圆柱体，球体通孔，内壁孔、轴承安装孔内端倒角的难度大，孔口倒角精度要求极高，两端倒角大小差异必须控制在0.05以内，内倒角测量、外倒角测量、交叉孔倒角、端孔口倒角、法兰孔正反面倒角、孔口倒角深度要求高，而且不好装夹，一旦倒角尺寸合格，各种形式的倒角工件进行准确的直接测量与否会直接影响产品的整体性能和使用寿命。如果同一个零件中，在不同的平面加工的孔，并且这些是相贯孔，就形成了交叉孔。交叉孔存在于很多工件中，例如：阀体、液压泵、滤清器、汽缸盖等。这些交叉孔在加工的过程中，容易在两孔相贯的部位形成毛刺，并且这些毛刺存在于零件内部，很难将毛刺去除干净。传统刀具不能完成的双面、柱体内外孔壁，各类阀体孔，特别是小孔壁倒角，修毛刺，倒角的测量也非常困难。端部有倒角与内孔形成圆周相接线。图样要求控制这一圈接线到底面的距离，即对圆周到平面的深度H进行检验，以控制倒角的深浅程度。但采用绝对测量的方法是相当困难的，因此配置了一种比较测量的方式，间接求取H值的专用检具。下降到倒角的常用测量方法有：目测、通用量仪、专用量具、专用检具等。目前基本的检测手段都是投影仪检测倒角直径，也是比较准确的一种方式；但该方式投资大，效率低，无法现场立检；其它的方式基本是目测、卡尺粗略测量，由于卡尺测量无法定心所以误差非常大。

目前,表面质量尤其是表面粗糙度的测量方法大多采用金刚石触针进行接触式测量,触针不可避免的磨损会影响测量结果等,对于软金属精密表面、含信息表面以及某些不允许刻划的表面，不能采用触针法进行测量,必须采用非接触测量方法。非接触测量方法不会引起划伤及变形,但受材料光学性能、工件安装、倾斜程度以及环境因素的影响较大，其使用也受到一定限制。这种测量方法虽然结果可靠、对环境条件要求低、测量成本较低。但这种方法的缺点是所用的尖锐触针有可能划伤工件。刀具在使用过程中伸缩要灵活，确保切削时有足够的压力，但如果过长加工时间和材质不同，可能导致超出需求的削角尺寸出现。力过大，刀片将无法伸进小孔内；压力过小，不能承受倒角时的切削力，无法完成倒角任务。如果靠人工用刮刀、锉刀倒角，孔径小，对于内孔口精度要求高的倒角操作难度大，不仅倒角质量难以保证，而且生产效率低下，倒角工序往往成为影响生产的瓶颈。由于设计图样中，往往只标明了零件的最终尺寸或与最终镀层厚度，可在实际的零件加工过程中，根据实际的工序，需要进行中间尺寸计算(电镀前的尺寸)。过去都是凭借经验，给定工序尺寸，电镀后再磨削，最终产品尺寸没有进行镀层厚度检查，导致质量不一，问题多多。随着产品质量控制的提升，加强对产品检测，发现许多不同直径的产品，镀层公差范围是不一样，产品的镀层厚度都不符合图样设计要求。通常，制造的工件类倒角加工中通过旋转刀具来保证，在实际生产中，倒角角度尺寸，因对刀、进刀都有可能产生误差，加工后的工件尺寸大小不一，不一定能满足图样要求。而加工后的该尺寸根本没法检验，千分尺不能检验，游标卡尺又量不准，由于卡尺测量无法定心所以误差非常大。换装百分表顶头因百分表顶头是圆的，未倒角工件顶头是尖的，对零时百分表圆的顶头最高点有可能与工件顶尖错位造成误差，由于圆锥的母线与端面不垂直，孔口倒角交线轴向尺寸、内孔轴线与上端面之间的垂直度及其大端孔径的测量比直孔测量要困难的多，普通的测量方法完全不准确，更谈不上图纸上要求的尺寸精度了。常用的圆锥孔测量方法(四球法，塞量块法和翻转法等)比较繁琐，对倒角尺寸的检验问题一直是制造行业的困扰。

现阶段的各种测量仪器，虽然已经能够准则的测量出该处倒角大小是否合格，如：三坐标、成像仪、通止端塞规等，但这些测量方式均无法高效或准确的测量倒角大小的实际值。三坐标检测设备虽然能准确的测量出倒角大小的实际值，但实际生产中，若每个倒角均采用三坐标进行测量，会大量占用三坐标的资源，延误其他产品的检测时间；同时，若检测出倒角大小差异不合格时，重新补加工的复位性不好，需要重新找正加工，耽搁大量的生产时间，甚至会出现找正不准，导致零件报废，增大了生产成本。成像仪也能检测孔口倒角大小的实际值，但测量时，孔口倒角处毛刺对测量值影响较大，造成测量结果不准确，若将倒角处毛刺去除后测量，又会造成倒角尖边处过于圆滑，影响人在视觉上的判断，对测量人员的技术要求较高，测量结果不准、测量效率低下；同时，随着测量时间的推移，会导致测量人员的精力疲劳，造成测量结果的波动性越来越大，可能造成合格的零件判定为不合格、不合格的零件判定为合格，不但造成经济上的损失，更为严重的是会造成产品质量不合格而出现安全隐患，甚至机毁人亡。而利用通止端塞规测量，只能保证各处倒角是否合格，无法测量出倒角大小的实际值，无法对比出两端倒角大小的差异，部分产品虽然对两端倒角大小的差异未作出要求，若以该方法进行测量交付，可能在实际使用中，由于倒角的不对称，造成零件孔口两端片磨，影响产品寿命，造成经济和声誉的双重损失。这就需要有一套能够快速、准确测量孔口倒角尺寸实际值的测量方法，以满足生产中面临的这个问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对高精密孔口倒角测量效率低下、测量不准等问题，提供一种结构简单，测量效率高、测量精度高、易于维护的倒角测量装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案：制备一个能够滑动落入倒角轴孔的定位圆柱塞规1，以及沿着定位圆柱塞规1轴端水平方向伸出，固定端可转动连接在所述定位圆柱塞规1竖直方向上的连接杆2，垂直固定在上述连接杆2自由端上的百分表5和对表用的标准圆塞规4；在定位圆柱塞规1轴端上制出直径大于被测孔直径的台阶规环，将连接杆2自由端上的百分表执行枢轴表针向下，通过表架安装孔沿标准圆塞规4上端面竖直方向滑动，模拟百分表执行枢轴表针对齐被测孔口端面，并将百分表执行枢轴表针调“0”，用两颗紧固螺钉3分别将百分表和连接杆2拧紧固定，定义为定位圆柱塞规1测量芯轴下沉起点；测量时，定位圆柱塞规1测量芯轴沿被测孔轴线测量方向滑入至测量芯轴台阶规环尖边，接触被测倒角锥面端孔，构成沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端面，计算量测倒角开口尺寸参数的直角三角形。

本发明相对于现阶段其它测量技术有如下有益效果：

操作简单、测量效率高。本发明采用能够滑动落入倒角轴孔的定位圆柱塞规1，沿着定位圆柱塞规1轴端水平方向伸出，固定端可转动连接在所述定位圆柱塞规1竖直方向上的连接杆2，垂直固定在上述连接杆2自由端上的百分表5和对表用的标准圆塞规4组成孔口倒角量测夹具结构简单，零部件少，测量夹具制作、成本低：该套测量夹具中，只有测量芯轴定位部分与被测孔径有配合关系，其他部分加工公差均较大，制造过程简单，加工质量和效率高；能够根据测量结果对加工参数进行调整，不需要重新找正。相对于现有技术三坐标、成像仪、通止端塞规等成本低，而且操作简单方便，测量效率高。

定位可靠。本发明采用定位圆柱塞规1轴端上制有的直径大于被测孔直径的台阶规环，连接杆2自由端上的百分表执行枢轴表针向下，通过表架安装孔沿标准圆塞规4上端面竖直方向滑动，模拟百分表执行枢轴表针对齐被测孔口端面，并将百分表执行枢轴表针调“0”，用两颗紧固螺钉3分别将百分表和连接杆2拧紧固定，定义为定位圆柱塞规1测量芯轴下沉起点，定位可靠。能够准确显示倒角大端的直径变化量，从而方便快速地检测产品。

测量可靠、精度高。采用本发明测量时，定位圆柱塞规1测量芯轴沿被测孔轴线测量方向滑入至测量芯轴台阶规环尖边，接触被测倒角锥面端孔，构成沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端面，计算量测倒角开口尺寸的直角三角形。可根据简单的计算公式Dx＝D+2tanα·X，在测量出X后，直接计算出所需的倒角孔口尺寸，避免了三坐标的资源不足，同时也避免了成像仪在测量中因人的精力问题造成测量不准的问题。

易于维护。本发明测量夹具小巧、轻便：测量夹具较小，无需将零件取出机床，方便零件在加工过程中进行测量。测量夹具材料中仅测量芯轴部位要求耐磨，其他部位无特殊要求，维护简单。整套测量夹具中只有测量芯轴与被测孔径之间有很小的配合间隙，测量结果误差可控制在0.015以内。同时，对测量人员要求也低，不存在由于精力不足而造成测量结果不准的现象。通过该套测量夹具，在保证了检测准确性和高效性的前提下，解放了三坐标和成像仪的生产资源，使三坐标和成像仪能够更好的投入到其他高精零件的测量中。

本发明可大量运用到不同的零件测量中。不但可用于测量各种孔口倒角尺寸，也可用于端面与内孔垂直度的测量，适用范围广泛。

附图说明

图1是量测精密孔口倒角参数的方法的局剖面示意图。

图2是图1的图测量局剖面示意图。

图3是图2的局部放大示意图。

图中：1为定位圆柱塞规，2连接杆，3为紧固螺钉，4标准圆塞规，5为百分表，6为被测零件。

具体实施方式

参阅图1，图2。根据本发明，制备一个能够滑动落入倒角轴孔的定位圆柱塞规1，沿着定位圆柱塞规1轴端水平方向伸出，固定端可转动连接在所述定位圆柱塞规1竖直方向上的连接杆2，以及垂直固定在上述连接杆2自由端上的百分表5和对表用的标准圆塞规4，定位圆柱塞规1轴端上制出的台阶规环直径大于被测孔直径，连接杆2自由端上的百分表执行枢轴表针向下，通过表架安装孔沿标准圆塞规4上端面竖直方向滑动，模拟百分表执行枢轴表针对齐被测孔口端面，并将百分表执行枢轴表针调“0”，用两颗紧固螺钉3分别将百分表和连接杆2拧紧固定，定义为定位圆柱塞规1测量芯轴下沉起点；测量时，定位圆柱塞规1测量芯轴沿被测孔轴线测量方向滑入至测量芯轴台阶规环尖边，接触被测倒角锥面端孔，构成沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端面，计算量测被测零件6孔口倒角开尺寸链的直角三角形，利用测量芯轴规环台阶尖边处直径D，构成直角三角形尺寸链倒角尺寸链公式Dx＝D+2tanα·X，根据被测零件6轴孔口半角倒角的角度α大小，测算得出倒角开口尺寸链参数。

参阅图2。测量时，将定位圆柱塞规1上部分表架安装孔与连接杆2用紧固螺钉3拧紧，保证定位圆柱塞规1和连接杆2无晃动，再将连接杆2另一端用紧固螺钉3将百分表固定在连接杆2上，也使其无晃动，百分表测量方向为被测孔轴线方向、表针向下，将装配好的测量芯轴放入标准圆塞规4中，模拟百分表表针对齐被测孔口端面，并将百分表表针调“0”，定义为测量芯轴下沉起点；再将定位圆柱塞规1测量芯轴放入被测孔中，利用定位圆柱塞规1测量芯轴台阶规环尖边部位直径大于被测孔直径、小于孔口倒角孔口尺寸的特性，使测量芯轴沿孔轴线方向下沉，直至测量芯轴规环台阶处尖边与被测倒角面接触为止，记录测量芯轴下沉后的百分表上显示的读数，该读数即为测量芯轴下沉的实际值X。由于测量芯轴下沉路径为沿被测孔轴线，与孔口倒角、孔口端面构成了一个直角三角形，根据被测测零件6孔口倒角的半角角度α大小，可计算出测量芯轴台阶处外圆与倒角开口尖边之间环面的宽度L，即：L＝tanα·X，最终得出倒角开口处尺寸Dx＝D+2tanα·X，D为测量芯轴台阶尖边处直径。

具体操作可按以下描述内容进行：将百分表5插入连接杆2上，上下方向调整百分表位置，使百分表5表测头低于定位圆柱塞规1的规环台阶面，并用紧固螺钉3将百分表5和连接杆2固定；再将连接杆2插入定位圆柱塞规1中，左右方向调整连接杆位置，使百分表5的表测头位于定位圆柱塞规1外侧，防止测量时干涉，并用紧固螺钉3将连接杆2和定位圆柱塞规1固定。放入标准圆塞规4定位孔中的定位圆柱塞规1，位圆柱塞规1规环台阶面紧密贴合标准圆塞规4孔口端面，百分表5指针标准圆塞规4孔口端面为基准调“0”，作为测量夹具的测量起始点。此时注意保护好安装好后的测量夹具，防止因碰撞、挤压等因素造成百分表5指针转动，导致测量结果不准确。将图1中已安装好、并调“0”后的定位圆柱塞规1测量芯轴放入被测零件5轴孔中。

参阅图3。被测零件6轴孔口半角倒角的角度α和定位圆柱塞规1在被测零件6中下沉深度X，构成测算倒角开口尺寸的直角三角形计算公式Dx＝D+2tanα·X，D为定位圆柱塞规1测量芯轴台阶规环尖边部位直径。百分表5选择标准圆塞规4倒角基准端面贴合被测零件6的基准表面，定位圆柱塞规1测量芯轴沿孔轴线方向运动，直至定位圆柱塞规1的规环台阶尖边处与被测零件6的孔口圆锥倒角面接触，确定被测孔口倒角面与内孔壁无偏移，测量芯轴沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端下沉形成锥顶角为直角三角形尺寸链，根据测量芯轴下沉路径获得读取百分表上数据的实际值X。记录百分表5所示读数的X值；利用测量芯轴规环台阶尖边处直径D构成的直角三角形尺寸链，根据被测零件6轴孔口半角倒角的角度α，按倒角尺寸链公式Dx＝D+2tanα·X，测算得出倒角开口尺寸Dx＝D+2tanα·X的实际值和测量芯轴规环台阶外圆与倒角开口尖边之间环面的宽度L，即：L＝tanα·X。

本测量工具也可用于普通孔径的测量。作为对本实施例的进一步改进。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种量测精密孔口倒角参数的方法，具有如下技术特征：制备一个能够滑动落入倒角轴孔的定位圆柱塞规(1)，以及沿着定位圆柱塞规(1)轴端水平方向伸出，固定端可转动连接在所述定位圆柱塞规(1)竖直方向上的连接杆(2)，垂直固定在上述连接杆(2)自由端上的百分表(5)和对表用的标准圆塞规(4)；在定位圆柱塞规(1)轴端上制出直径大于被测孔直径的台阶规环，将连接杆(2)自由端上的百分表执行枢轴表针向下，通过表架安装孔沿标准圆塞规(4)上端面竖直方向滑动，模拟百分表执行枢轴表针对齐被测孔口端面，并将百分表执行枢轴表针调“0”，用两颗紧固螺钉(3)分别将百分表和连接杆(2)拧紧固定，定义为定位圆柱塞规(1)测量芯轴下沉起点；测量时，定位圆柱塞规1测量芯轴沿被测孔轴线测量方向滑入至测量芯轴台阶规环尖边，接触被测倒角锥面端孔，构成沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端面，计算量测倒角开口尺寸参数的直角三角形。

2.如权利要求1所述的量测精密孔口倒角参数的方法，其特征在于：放入标准圆塞规(4)定位孔中的定位圆柱塞规(1)，位圆柱塞规1规环台阶面紧密贴合标准圆塞规(4)孔口端面，百分表(5)指针标准圆塞规(4)孔口端面为基准调“0”，作为测量夹具的测量起始点。

3.如权利要求1所述的量测精密孔口倒角参数的方法，其特征在于：测量芯轴规环台阶尖边处直径D、被测零件(6)轴孔口半角倒角的角度α和定位圆柱塞规(1)在被测零件(6)中下沉深度X，构成测算倒角开口尺的直角三角形计算公式Dx＝D+2tanα·X，其中，D为定位圆柱塞规测量芯轴台阶规环尖边部位直径。

4.如权利要求1所述的量测精密孔口倒角参数的方法，其特征在于：百分表(5)选择标准圆塞规(4)倒角基准端面贴合被测零件(6)的基准表面，定位圆柱塞规(1)测量芯轴沿孔轴线方向运动，直至定位圆柱塞规(1)的规环台阶尖边处与被测零件(6)的孔口圆锥倒角面接触，测量芯轴沿被测孔轴线与孔口倒角、孔口端下沉形成直角三角形尺寸链，根据测量芯轴下沉路径获得读取百分表上数据的实际值X。

5.如权利要求1所述的量测精密孔口倒角参数的方法，其特征在于：利用测量芯轴规环台阶尖边处直径D构成的直角三角形尺寸链，根据被测零件6轴孔口半角倒角的角度α，按倒角尺寸链公式Dx＝D+2tanα·X，测算得出倒角开口尺寸Dx＝D+2tanα·X的实际值和测量芯轴规环台阶外圆与倒角开口尖边之间环面的宽度L，即：L＝tanα·X。

Images