CN112629378A - 一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法 - Google Patents

一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法，包括：将待测阀体类零件安装在仪器回转台上，调整待测阀体类零件的内锥孔对准仪器回转轴后通过夹具固定待测阀体类零件；在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正；采用形状测量仪对待测阀体类零件的N条母线进行扫描；根据N条母线的扫描结果进行拟合，得到内锥孔的内锥角度并输出。本发明解决了现有非接触测量深孔内锥角度的截面法存在的测量准确性和一致性比较差，测量结果受截面数量、零件加工质量影响较大的问题。

Description

一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法
技术领域
本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法。
背景技术
伺服机构中的低压安全阀、溢流阀、衬筒等近10多种元件的锥形密封部位等都有较高的锥角测量要求，此外还有一些零件的孔内部尺寸，如轴承外圈倒圆根部的尺寸、气动机上的进气阀芯内锥角也有测量要求，该类尺寸的测量部位短小且均在深孔内，角度尺寸在10°±(5'～30')～60°±(5'～30')，内锥高3～5mm左右。
如图1所示的某型号溢流阀，距孔口56.2mm的60°内锥为被测面。在生产现场常用的测量方法有万能工具显微镜测量法、正弦规测量法、锥度量规测量法、截面法等。如图2，截面法通过测量内锥上两截面直径差和高度差，通过
Figure BDA0002808745910000011
可计算得出内锥角度α。其中，D表示内锥孔大径，d表示内锥孔小径，L表示内锥孔孔深。
现有的测量方法存在诸多问题：
万能工具显微镜测量法是影像非接触法测量，需要将工件剖切后才能测量内锥角，属于破坏性测量，检测成本较高，检测效率相对较低，且不能验证产品的加工一致性。
正弦规测量法、锥度量规测量法等只能测量离孔口较近的内锥角度。
截面法测量结果受内锥加工质量和截面数量影响较大，不能反应内锥真实锥角。以两个加工质量不同的溢流阀阀体为例，1#溢流阀内锥面粗糙度Ra1.1，母线直线度为0.5μm；2#溢流阀内锥面粗糙度Ra1.4，母线直线度为4.5μm。采用Mahr MFU100高精度形状测量仪测量了两个深孔内锥的角度，测量长度为2.8mm。该仪器径向误差为(0.02+0.4H/1000)μm，仪器轴向误差为0.05μm。测量结果如表1所示：
Figure BDA0002808745910000021
表1
由表1可以看出，对于加工质量较高的内锥，三种方法的测量结果基本一致，而对于加工质量较低的内锥，截面法测量结果远远偏离了另外两种方法，相差0.5°左右。
进一步的，如表2，为截面数量对2#溢流阀深孔内锥角度测量结果的影响：
Figure BDA0002808745910000022
表2
由表2可以看出，随着截面数量的增加，测量结果逐渐增大并接近于正弦规和万工显的测量结果。可见，截面法受截面数量、零件表面质量和形状误差影响较大，测量准确性和一致性比较差，不适用于日常检测任务中。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法，旨在解决现有非接触测量深孔内锥角度的截面法存在的测量准确性和一致性比较差，测量结果受截面数量、零件加工质量影响较大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法，包括：
将待测阀体类零件安装在仪器回转台上，调整待测阀体类零件的内锥孔对准仪器回转轴后通过夹具固定待测阀体类零件；
在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正；
采用形状测量仪对待测阀体类零件的N条母线进行扫描；
根据N条母线的扫描结果进行拟合，得到内锥孔的内锥角度并输出。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正时，找正精度为5μm，以防止在母线扫描过程中因零件过于倾斜导致母线位置有所变化倾斜最终影响测量结果。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，在采用形状测量仪对待测阀体类零件的母线进行扫描时，满足如下扫描控制要求：
扫描过程中形状测量仪的测头始终跟随待测阀体类零件轮廓；
对待测阀体类零件的各条母线依次进行扫描；
扫描完一条母线后，测头退针距离大于内锥孔大径与小径差的二分之一，以防测头下降过程中撞针；
母线评定长度不小于内锥孔长度。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，夹具为三爪卡盘。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，还包括：在待测阀体类零件上确定N条母线；其中，N条母线均匀分布在待测阀体类零件上。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，还包括：
在测量前，去除母线上的毛刺。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，形状测量仪为：Mahr MFU100高精度形状测量仪。
在上述阀体类零件深孔内锥角度检测方法中，N＝3。
本发明具有以下优点：
本发明公开了一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法，解决了现有非接触测量深孔内锥角度的截面法存在的测量准确性和一致性比较差，测量结果受截面数量、零件加工质量影响较大的问题，测量数据准确可靠，已实现低压安全阀、溢流阀、气动机上进气阀芯等多类上百个零件的深孔内锥角度检测。
附图说明
图1是一种溢流阀阀体示意图；
图2是一种截面法测锥角示意图；
图3是一种有加工痕迹内锥测量示意图；
图4是一种有形状误差内锥测量示意图；
图5是本发明实施例中一种母线法测锥角示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
本发明的核心思想之一在于：对于毫无加工误差的理想锥，截面法和母线法测量结果是一致的。但实际生产中，这种零件是不存在的，每个零件都有着一定的表面质量和形状误差。因此，本发明选择了一种母线测量法：通过对待测阀体类零件的母线进行扫描，通过最小二乘拟合算法拟合得到最佳内锥角度。
以溢流阀阀体内锥为例，末序加工为磨加工，表面有环形加工纹路，如图3所示。图3(a)为截面法测量示意图，截面直径d1、d2分别处于加工痕迹的峰顶和谷底，截面直径D1、D2分别处于加工痕迹的谷底和峰顶，从图3(a)中可以明显看出，两组截面得出的测量结果有明显差异。两组测量结果均只反应了起始截面和终止截面，对于中间过程截面毫无任何体现，不能反应实际内锥的真实锥角，更换不同的测量位置后测量结果又会有新的变化，测量结果准确性和一致性差。图3(b)为母线法测量内锥角示意图，通过三条母线拟合出的最佳内锥，采集了内锥每一截面的被测元素，拟合锥反应了被测高度内每个截面的位置，该锥角更接近零件实际角度。
如图4，为具有形状误差的内锥，其中图4(a)为截面法测量示意图，可以看出截面法测量结果仅采集了起始截面和终止截面被测元素，而实际使用截面并没有被采集，测量结果也与内锥实际角度有较大差异。图4(b)为母线法测量示意图，通过三条母线计算出的拟合锥体现了被测内锥的每一过程截面，更接近实际内锥。
在本实施例中，该阀体类零件深孔内锥角度检测方法，包括：
步骤1，将待测阀体类零件安装在仪器回转台上，调整待测阀体类零件的内锥孔对准仪器回转轴后通过夹具(如，三爪卡盘)固定待测阀体类零件。
步骤2，在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正。
在本实施例中，在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正时，找正精度为5μm，以防止在母线扫描过程中因零件过于倾斜导致母线位置有所变化倾斜最终影响测量结果。
步骤3，在待测阀体类零件上确定N条母线。
在本实施例中，N条母线均匀分布在待测阀体类零件上。其中，N可以取3，如图5示出了一种三条母线的分布示意图。进一步的，在测量前需要去除母线上的毛刺。
步骤4，采用形状测量仪对待测阀体类零件的N条母线进行扫描。
在本实施例中，形状测量仪具体是指可以对零件轮廓线进行扫描的仪器，如MahrMFU100高精度形状测量仪。形状测量仪采用50％高斯滤波，低通滤波范围为1～50波/转。
优选的，在采用形状测量仪对待测阀体类零件的母线进行扫描时，满足如下扫描控制要求：
扫描过程中形状测量仪的测头始终跟随待测阀体类零件轮廓。
对待测阀体类零件的各条母线依次进行扫描。
扫描完一条母线后，测头退针距离大于内锥孔大径与小径差的二分之一，以防测头下降过程中撞针。
母线评定长度不小于内锥孔长度。其中，在测量过程中，如因孔径过小，深度太深无法确定锥角起始位置，测量长度可大于内锥孔长度，评定过程中删除多余部分即可。
步骤5，根据N条母线的扫描结果进行拟合，得到内锥孔的内锥角度并输出。
在本实施例中，给出了母线法、截面法、万能工具显微镜、正弦规四种方法测量两个内锥的结果分析：
如表3，为多种方法测量结果的比对：
Figure BDA0002808745910000051
Figure BDA0002808745910000061
表3
可以看出，对于加工精度较高的1#内锥，四种方法测量结果基本一致，而对于加工精度较低的2#内锥，母线法测量结果和正弦规、万工显保持一致，而截面法测量结果比另外三种小0.5°左右，因此母线法适应性更强，测量准确性更高。
如表4，为母线数量对测量结果的影响：
Figure BDA0002808745910000062
表4
可以看出，母线数量对测量结果无影响。
因此，对于加工质量较高和加工质量较低的不同内锥，母线法均能实现非破坏性的准确测量，可以满足阀体类、衬筒类等零件目前的内锥角度检测需求，避免了剖切测量带来的加工成本，可以评价零件的加工一致性。
母线法目前已实现低压安全阀、溢流阀、气动机上进气阀芯等多类上百个零件的深孔内锥角度检测，测量数据准确可靠。后续该方法可推广应用于衬筒、轴承外圈倒圆根部尺寸和一些零件孔内部尺寸的检测。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，包括：
将待测阀体类零件安装在仪器回转台上，调整待测阀体类零件的内锥孔对准仪器回转轴后通过夹具固定待测阀体类零件；
在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正；
采用形状测量仪对待测阀体类零件的N条母线进行扫描；
根据N条母线的扫描结果进行拟合，得到内锥孔的内锥角度并输出。
2.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，在内锥孔大径和小径两个截面位置对待测阀体类零件进行找正时，找正精度为5μm，以防止在母线扫描过程中因零件过于倾斜导致母线位置有所变化倾斜最终影响测量结果。
3.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，在采用形状测量仪对待测阀体类零件的母线进行扫描时，满足如下扫描控制要求：
扫描过程中形状测量仪的测头始终跟随待测阀体类零件轮廓；
对待测阀体类零件的各条母线依次进行扫描；
扫描完一条母线后，测头退针距离大于内锥孔大径与小径差的二分之一，以防测头下降过程中撞针；
母线评定长度不小于内锥孔长度。
4.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，夹具为三爪卡盘。
5.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，还包括：在待测阀体类零件上确定N条母线；其中，N条母线均匀分布在待测阀体类零件上。
6.根据权利要求5所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，还包括：
在测量前，去除母线上的毛刺。
7.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，形状测量仪为：Mahr MFU100高精度形状测量仪。
8.根据权利要求1所述的阀体类零件深孔内锥角度检测方法，其特征在于，N＝3。
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