CN202002633U - 内孔锥度测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种内孔锥度测量设备，包括：获取试件锥孔大端底圆直径的第一测长装置；获取试件锥孔小端底圆直径的第二测长装置；获取试件锥孔高度的第三测长装置；以及利用所述锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径和锥孔高度数据计算出锥孔锥度的锥度计算装置。上述内孔锥度测量设备中通过测长装置来分别获取试件锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径、锥孔高度，再由锥度计算装置用上述三个数值计算出相应的锥度，由于测长设备引入的误差小于传统的锥度测量设备，所以本实用新型的内孔锥度测量设备的精度高于传统的锥度测量设备。

Description

内孔锥度测量设备

技术领域

本实用新型涉及一种测量设备，尤其是涉及一种内孔锥度测量设备。

背景技术

内孔锥度与锥角的测量在机械加工测量、科学实验等领域有着广泛的应用。在传统测量中，以正弦规或锥度比较仪测量外锥度，再以外锥着色研合内锥后观察内锥的定性分析方法较为常用。但正弦规或锥度比较仪无法解决内锥度的定量测量，而采用万能工具显微镜进行内锥度的测量，由于仪器本身的准确度较低，引入的误差较大，因而也难满足更准确的内锥度的测量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种准确度较高的内孔锥度测量设备。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种内孔锥度测量设备，包括：获取试件锥孔大端底圆直径的第一测长装置；获取试件锥孔小端底圆直径的第二测长装置；获取试件锥孔高度的第三测长装置；以及利用所述锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径和锥孔高度数据计算出锥孔锥度的锥度计算装置。

上述内孔锥度测量设备中通过测长装置来分别获取试件锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径、锥孔高度，再由锥度计算装置用上述三个数值计算出相应的锥度，由于测长设备引入的误差小于传统的锥度测量设备，所以本实用新型的内孔锥度测量设备的精度高于传统的锥度测量设备。

附图说明

图1是本实用新型内孔锥度测量设备的结构框图；

图2是内锥度与锥角的示意图；

图3是本实用新型的倾斜台的示意图；

图4是调节倾斜台的过程示意图；

图5是本实施方式的测长仪的工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，本实用新型的内孔锥度测量设备包括：第一测长装置、第二测长装置、第三测长装置和锥度计算装置。第一测长装置用于测量试件锥孔大端底圆直径、第二测长装置用于测量试件锥孔小端底圆直径、第三测长装置用于测量试件锥孔高度、锥度计算装置利用所述锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径和锥孔高度数据计算出锥孔锥度。

内锥度与锥角的关系图2所示，实线为内圆锥孔，两端底圆直径分别为D、d，圆锥高度为L，对应正圆锥的锥角为α，正圆锥高度为1+L。锥度k是正圆锥度的底圆直径与锥高之比，即

$k=\frac{D}{L+l}---\left(1\right)$

而正圆锥度k是两端底圆直径之差与两底圆间距离之比，即

$k=\frac{D-d}{L}---\left(2\right)$

由于上述内孔锥度测量设备中通过测长装置来分别获取锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径、锥孔高度，再通过锥度计算装置用上述三个数值计算出相应的锥度，由于测长设备引入的误差小于传统的锥度测量设备，所以本实用新型的内孔锥度测量设备的精度高于传统的锥度测量设备。

在上述实施方式的基础上，增加锥角计算装置，该锥角计算装置与所述锥度计算装置连接，用于计算与所述锥度对应的锥角。计算原理如下，根据三角 函数定义：

$\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}=\frac{d/2}{l}---\left(3\right)$

$\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}=\frac{D/2}{l+L}---\left(4\right)$

由式(3)和式(4)得

$l=\frac{\mathrm{Ld}}{D-d}---\left(5\right)$

由式(3)和式(5)得

$\mathrm{\α}=2\arctan \frac{D-d}{2L}---\left(6\right)$

由式(2)和式(6)可知，正圆锥度和锥角的关系为

$\mathrm{\α}=2\arctan \frac{k}{2}---\left(7\right)$

本实用新型的第一测长装置、第二测长装置、第三测长装置分别可以采用激光测距传感器、超声波测距传感器、T型测头的测长仪(见图5)，其中的第三测长装置还可以采用卡尺等形式亦可。

此外，为了保证测量精度，内孔锥度测量设备的包括固定试件的V型槽和调整V型槽倾斜度的倾斜台，通过调整倾斜台来保证件端面和测头的垂直。

如图3所示，所述倾斜台包括顶板11、底板12和调节螺杆13，该调节螺杆13的末端抵在所述顶板11上，所述底板12上设有与该调节螺杆13配合的螺纹孔。螺纹调节可以手动调节，也可以用微型电机驱动。螺纹调节方式还可以由液压调节方式替代。

下面结合图来描述倾斜台的调节过程：

如图4所示，首先使测头与试件端面的左边位置1接触，得到位置1的数据，然后再使测头与试件端面的右边位置2接触，得到位置2的数据，比较位置1和位置2的数据，然后通过扭转调整倾斜台的倾斜度从而调整V型槽的偏角，当位置1和位置2的数据一致时，即调整好试件端面与测头的垂直。

本实施方式以现有的测长仪为例，目前的测长仪最大允许误差一般为(0.2+L/2000)μm(其中L为测量长度，单位是mm)，引入的误差较小，可实现高准确度的内锥锥度的测量，见图5，测长仪工作台是连续移动的，可方便实现不同端面之间距离的测量，因而容易实现多截面测量对比。此外，该内锥孔锥度测量设备有以下优势：整个测量过程仅需要一次装卡，测量方法简单；测量过程只用获取三个长度即可，测量过程简单实用，测量效率高。

表1和表2分别是采用本设备和万能工具显微镜对一件7∶24的内锥量规的锥角进行十次测量的测量结果：

表1采用本实施方式的内孔锥度测量设备对一件7∶24的内锥量规的锥角的测量结果，单位：mm。

根据贝塞尔公式，采用该实施方式的内孔锥度测量设备的单次测量结果的标准不确定度，即上述测量列中任何一个观测值xk的标准不确定度u(xk)为

$u\left(x_k\right)=\stackrel{+}{s}\left(x_k\right)=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_k-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n-1}}=0.3\×{10}^{-5}---\left(8\right)$

表2采用万能工具显微镜对一件7∶24的内锥量规的锥角的测量结果，单 位：mm。

根据贝塞尔公式，采用万能工具显微镜的单次测量结果的标准不确定度，即上述测量列中任何一个观测值xk的标准不确定度u(xk)为

$u\left(x_k\right)=s\left(x_k\right)=\sqrt{\frac{\underset{k=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_k-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n-1}}=2.0\×{10}^{-5}---\left(9\right)$

由表1和表2及式(8)和式(9)可知，采用上述内孔锥度则两设备进行内锥锥角测量，要比采用万能工具显微镜进行内锥度与锥角测量准确度高、重复性好、测量结果不确定度小。因此，该内孔锥度则两设备无论是在测量准确度还是在测量效率上，都较传统方法有显著提高，具有广泛的应用前景和实用价值。以上仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种内孔锥度测量设备，其特征在于，包括：获取试件锥孔大端底圆直径的第一测长装置；获取试件锥孔小端底圆直径的第二测长装置；获取试件锥孔高度的第三测长装置；以及利用所述锥孔大端底圆直径、锥孔小端底圆直径和锥孔高度数据计算出锥孔锥度的锥度计算装置。

2.根据权利要求1所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，还包括与所述锥度计算装置连接用于计算与所述锥度对应的锥角的锥角计算装置。

3.根据权利要求1所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，还包括支撑所述试件的V型槽。

4.根据权利要求3所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述V型槽下设置有可调整V型槽倾斜度的倾斜台。

5.根据权利要求4所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述倾斜台包括顶板、底板和调节螺杆，该调节螺杆的末端抵在所述顶板上，所述底板上设有与该调节螺杆配合的螺纹孔。

6.根据权利要求1至5任一所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述第一测长装置是测长仪。

7.根据权利要求6所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述测长仪的测头是T型测头。

8.根据权利要求1至5任一所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述第一测长装置是激光测距传感器。

9.根据权利要求1至5任一所述的内孔锥度测量设备，其特征在于，所述第一测长装置是超声波测距传感器。

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