CN113340250B - 一种采用探头测量孔径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用探头测量孔径的方法，属于机械加工技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、对试件的待测孔进行分类；b、A类孔测量，通过机床调用第一探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；c、B类孔测量，设置第二探头的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。本发明能够有效避免切屑残留的影响，准确测量深孔直径，提高测量精度，整个测量过程简单便捷，易于操作。

Description

一种采用探头测量孔径的方法
技术领域
本发明涉及到机械加工技术领域，尤其涉及一种采用探头测量孔径的方法。
背景技术
随着数控加工和检测技术的发展，在数控机床上调用探头测量孔径的场合越来越多。针对一个孔而言，机床通常只会单次调用探头完成孔径测量。在单机加工的模式下，操作人员时刻关注工件加工状态，在确认待测孔的清洁状态后才会调用探头测量孔径，这样一般可以保证测量结果的准确性。然而随着自动化加工、柔性制造技术的发展，无人干预的加工方式越来越多地出现在生产现场，要求探头测量结果具有良好的准确性。为了实现内孔的无人干预加工，在测量过程中必须要考虑两个重要的影响因素：其一是针对长径比较大的深孔，单次测量只能评价测点附近区域的直径，却无法判断孔内其他区域的直径；另一方面，深孔内部极易堆积切屑，当探头触碰切屑时，必然导致错误的测量结果。其二是对于轴线位于水平方向及其附近区域的孔，切屑通常残留在孔内壁的最低点部位，当探头直接测量这些位置时也会导致错误的测量结果。
公开号为CN 109282742A，公开日为2019年01月29日的中国专利文献公开了一种盲孔深度大于2米的孔内径测量装置方法，包括以下步骤：第一步、在旋转工作台基座上设置微型电动旋转工作台，在微型电动旋转工作台上设置传感器安装座，在传感器安装座上设置之字形传感器安装架，在之字形传感器安装架上安装轴向电感位移传感器；第二步、当被加工的盲孔工件的盲孔被加工完成后，被加工的盲孔工件仍要夹持在车床上,不卸车进行测量，将加工刀具卸掉，在车床刀杆安装座的顶端连接旋转工作台基座；第三步、通过操作车床，将带有微型电动旋转工作台的车床刀杆送入到被加工好的盲孔工件的盲孔中的待侧孔径处；第四步、首先，通过位移测量仪读取盲孔中待测处的轴向电感位移传感器的探头所顶接的第一测试点的半径，其次，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器旋转120度，测量得到旋转120度后的第二测试点的半径，最后，通过控制微型电动旋转工作台控制器，使轴向电感位移传感器再旋转120度，测量得到再旋转120度后的第三测试点的半径；第五步、计算出由第一测试点、第二测试点和第三测试点所组成的三角形ABC的各边的边长；第六步、由于三角形ABC的外接圆是盲孔中被测试处的孔，根据三角形外接圆半径公式，求出三角形ABC的外接圆的半径R，得到的2R是盲孔被测试处的孔的内径。
该专利文献公开的盲孔深度大于2米的孔内径测量装置方法，能够在线测量，方便现场进行误差修复。但是，针对轴线位于水平方向及其周边区域的孔，切屑通常残留在孔内壁的最低点部位，容易造成测量误差，影响测量精度。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种采用探头测量孔径的方法，本发明能够有效避免切屑残留的影响，准确测量深孔直径，提高测量精度，整个测量过程简单便捷，易于操作。
本发明通过下述技术方案实现：
一种采用探头测量孔径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对试件的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤a中，A类孔为盲孔，B类孔为通孔。
所述步骤b中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一水平面和第二水平面，测量孔直径φ1和φ2是指第一探头先在第一水平面内测量盲孔内壁的四个测点并得到直径值φ1，第一探头再继续伸入盲孔，在第二水平面内测量盲孔内部的四个测点并得到直径值φ2。
所述步骤c中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一铅垂面和第二铅垂面，测量孔直径φ3和φ4是指第二探头先在第一铅垂面内测量通孔内壁的四个测点并得到直径值φ3，第二探头继续伸入通孔，在第二铅垂面内测量通孔内壁的四个测点并得到直径值φ4。
本发明的有益效果是：
本发明，a、对试件的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；b、A类孔测量，通过机床调用第一探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；c、B类孔测量，设置第二探头的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。较现有技术而言，由于第二探头的测点避开了切屑可能存在的孔壁最低点部位，故两次测量均能准确获得通孔的直径，从而能够有效避免切屑残留的影响，准确测量深孔直径，提高测量精度，整个测量过程简单便捷，易于操作。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：
图1为本发明试件的结构示意图；
图2为本发明第一探头测量的位置示意图；
图3为本发明第二探头测量的位置示意图；
图4为本发明图2中的A-A视图；
图5为本发明图3中的B-B视图；
图中标记：1、试件，2、盲孔，3、通孔，4、第一探头，5、第一水平面，6、第二水平面，7、第二探头，8、第一铅垂面，9、第二铅垂面。
具体实施方式
实施例1
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
实施例2
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
实施例3
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
实施例4
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤a中，A类孔为盲孔2，B类孔为通孔3。
实施例5
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤a中，A类孔为盲孔2，B类孔为通孔3。
所述步骤b中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一水平面5和第二水平面6，测量孔直径φ1和φ2是指第一探头4先在第一水平面5内测量盲孔2内壁的四个测点并得到直径值φ1，第一探头4再继续伸入盲孔2，在第二水平面6内测量盲孔2内部的四个测点并得到直径值φ2。
实施例6
一种采用探头测量孔径的方法，包括以下步骤：
a、对试件1的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头4依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头7的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头7依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值。
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
所述步骤a中，A类孔为盲孔2，B类孔为通孔3。
所述步骤b中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一水平面5和第二水平面6，测量孔直径φ1和φ2是指第一探头4先在第一水平面5内测量盲孔2内壁的四个测点并得到直径值φ1，第一探头4再继续伸入盲孔2，在第二水平面6内测量盲孔2内部的四个测点并得到直径值φ2。
所述步骤c中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一铅垂面8和第二铅垂面9，测量孔直径φ3和φ4是指第二探头7先在第一铅垂面8内测量通孔3内壁的四个测点并得到直径值φ3，第二探头7继续伸入通孔3，在第二铅垂面9内测量通孔3内壁的四个测点并得到直径值φ4。
下面采用具体实例对本发明进行说明：
参见图1-图5，试件1的顶面制有直径φ20(0，+0.050)的盲孔2，试件1的正面制有直径φ10(0，0.030)的通孔3。
数控机床调用第一探头4在测量盲孔2的直径时，第一探头4首先在第一水平面5内测量盲孔2内壁的四个测点并得到直径值φ1：
φ1＝20.222；
接着第一探头4继续伸入盲孔2，在第二水平面6内测量盲孔2内部的四个测点并得到直径值φ2：
φ2＝20.018；
计算φ1和φ2的差值Δ：
Δ＝φ1-φ2＝0.204＞1/5×0.050；
因为Δ值大于盲孔2公差带的1/5，机床停机报警，操作人员发现孔内残留切屑，在清理切屑后再次执行第一探头4测量步骤，测得：
φ1＝20.256；
φ2＝20.258；
Δ＝φ1-φ2＝0.002＜1/5×0.050；
此时Δ值远小于盲孔22公差带的1/5，测量结果有效，取φ1和φ2的平均值作为盲孔2的直径值φ：
φ＝(φ1+φ2)/2＝20.257；
机床调用第二探头7测量通孔3的直径之前，设置第二探头7测点远离孔内壁的最低点，第二探头7首先在第一铅垂面8内测量通孔3内壁的四个测点并得到直径值：
φ3＝10.010；
接着第二探头7继续伸入通孔3，在第二铅垂面9内测量通孔3内壁的四个测点并得到直径值：
φ4＝10.014；
计算φ3和φ4的差值Δ：
Δ＝φ4-φ3＝0.004＜1/5×0.030；
因为第二探头7的测点避开了切屑可能存在的孔壁最低点部位，故两次测量均能准确获得通孔3的直径，取φ3和φ4平均值作为通孔3的直径φ：
φ＝(φ3+φ4)/2＝10.012。

Claims (4)

1.一种采用探头测量孔径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对试件(1)的待测孔进行分类，将轴线分布于竖直方向及其周边区域的孔划分为A类孔，将轴线分布于水平方向及其周边区域的孔划分为B类孔；
b、A类孔测量，通过机床调用第一探头(4)依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ1和φ2，计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值；
c、B类孔测量，设置第二探头(7)的测点远离孔内壁的最低点，通过机床调用第二探头(7)依次在两个垂直于孔轴线的平面内测量孔直径φ3和φ4，计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值；
所述步骤b中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出A类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ1和φ2的平均值作为A类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ1和φ2的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值；
所述步骤c中，将Δ值和孔径公差带进行比较得出B类孔的直径值具体是指当Δ值小于预设值时，取φ3和φ4的平均值作为B类孔的直径值；当Δ值大于预设值时，停止测量，待排除故障再重复计算φ3和φ4的差值Δ，将Δ值和孔径公差带进行比较，直至Δ值小于预设值。
2.根据权利要求1所述的一种采用探头测量孔径的方法，其特征在于：所述步骤a中，A类孔为盲孔(2)，B类孔为通孔(3)。
3.根据权利要求1所述的一种采用探头测量孔径的方法，其特征在于：所述步骤b中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一水平面(5)和第二水平面(6)，测量孔直径φ1和φ2是指第一探头(4)先在第一水平面(5)内测量盲孔(2)内壁的四个测点并得到直径值φ1，第一探头(4)再继续伸入盲孔(2)，在第二水平面(6)内测量盲孔(2)内部的四个测点并得到直径值φ2。
4.根据权利要求1所述的一种采用探头测量孔径的方法，其特征在于：所述步骤c中，两个垂直于孔轴线的平面包括第一铅垂面(8)和第二铅垂面(9)，测量孔直径φ3和φ4是指第二探头(7)先在第一铅垂面(8)内测量通孔(3)内壁的四个测点并得到直径值φ3，第二探头(7)继续伸入通孔(3)，在第二铅垂面(9)内测量通孔(3)内壁的四个测点并得到直径值φ4。
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