CN203642816U - 一体式柱状步距规 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机床尺寸定位精度检测装置，具体公开一种一体式柱状步距规。其特征在于，包括与两个端面（9）垂直的柱状主体（1），两个支撑块（2），若干沉头螺钉；所述主体（1）的侧面设有与主体（1）中心线平行并且相互平行的上平面（4）、下平面（5），主体（1）的上平面（4）设有若干沿直线等距排列的矩形测量块（3），所述矩形测量块（3）垂直于上平面（4）；所述支撑块（2）通过沉头螺钉安装在主体（1）下平面（5）上。
Description
技术领域
本实用新型属于设备定位精度检测工具，具体涉及一种一体式柱状步距规。
背景技术
2010年7月工信部首次发布了步距规的国家标准《JB/T10977-2010》。2010年9月国家质监局发布了步距规校准规范《JJF1258-2010》。
现用步距规的精度等级（见表1）
表1
在一年多的时间里，从车间自然温度7℃升到高温37℃，又降至7℃的温度区间内，发明人对现有歩距规做了大量的随机检测，将各种温度下记录的数值，挑选出具有典型的代表数据，经优化处理后列于表2。
表2步距规在常温下的温胀实验数据（μm）
图3为现有步距规高度在不同温度时的变化曲线示意图，纵坐标的0代表量块上表面的零位值，零位上、下的±15μm分别为步距规在不同温度时与量块的高度差。B、A两条曲线分别代表步距规升温与降温时的变化规律。
将表2的数值画在图3所示的坐标系里进行分析。横坐标代表由7℃到37℃的升温区间，温度差为：
Δt＝37-7＝30（℃）
由图3可以看出，步距规在升温时的变化基本呈线性值（见图3升温曲线），在7℃升至20℃时的高度差为正值，20℃升至37℃的高度差为负值，升温时的总差值为：
ΔhS=8.3-（-10.9）=19.2（μm）
步距规在降温时的某些区间里产生蠕变，如24℃至17℃时变化量是一段非线性曲线（见图2降温曲线），另外在30℃以下逐渐偏离升温时的位置，回不到与升温时对应数值,最大差值为：
Δhd=12.3-8.3=4（μm）
降温时的总差值为：
Δhj=12.3-（-10.9）=23.2（μm）
以上的实验数据远大于表1中所规定的数值。
我们已知钢质的热膨胀系数ag为11.5×10-6/℃、陶瓷的热膨胀系数at为9.5×10-6/℃，它们是指每1米长度材料在温度变化1℃时的热膨胀量理论差值为：
Δat=11.5×10-6/℃-9.5×10-6/℃=2（μm）
而本文所做的检测实验是一个0.5米的步距规，在差值为30℃的常温温差范围内。将其换算为每米的热膨胀量可得：
Δhm=2Δhs=19.2×2=38.4（μm）
这么大的差值远远大于表2中规定的数值，在常温下误差太大无法确保检测精度。
也有个别厂商生产条形立、卧两用步距规的，这种步距规要想立、卧两用，在制造时一定要保证基座与底座的垂直度，在实际生产中基座与底座的垂直度加工难度是很大的。我们在检测中也发现了垂直度不好的缺陷。
这说明现有步距规具有以下三种缺点：
第一，常见的步距规（以现有500mm步距规为例）是由17个10mm陶瓷量块和34个10mm钢质量块（垫块）拼接而成，每个量块不可避免的存在平面性、平行性、尺寸、安装等误差因素，拼接后不可能是一个刚体，随温度变化时与标准量块的热膨胀量有很大差值，温度上升和下降时回不到原来的尺寸，因此在不同的温度下产生差值较大蠕变。
第二，陶瓷与钢质材料的热膨系数不同，陶瓷为9.5×10-6℃，钢为11.5×10-6℃，（在20℃的标准温度条件下使用时可忽略不计），但在其他温度下的差值影响步距规尺寸精度，步距规在使用中会因为温度变化产生很大的测量误差。
第三，现有步距规按国家标准，步距规分为立式和卧式两种，检测机床水平轴要用卧式，检测垂直轴时要用立式，使用单位必须分别购买一个立式和一个卧式，才能完成机床检测。步距规要想立、卧两用，在制造时一定要保证基座与底座的垂直度，但是在实际生产中，基座与底座的垂直度加工难度很大。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种一体式柱状步距规，它的热膨胀量与温度变化量为准确的对应关系，可以满足立式检测和卧式检测两种方式。
为达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。
一种一体式柱状步距规，其特征在于，包括与两个端面垂直的柱状的主体，两个支撑块，若干沉头螺钉；所述主体的侧面设有与主体中心线平行并且相互平行的上平面、下平面，主体的上平面设有若干沿直线等距排列的矩形测量块，所述矩形测量块垂直于上平面；所述支撑块通过沉头螺钉安装在主体下平面上。
上述技术方案的特点和进一步改进：
所述主体侧面还设有互相平行的左平面和右平面，左平面和右平面与上平面和下平面垂直，上平面、下平面、左平面（和右平面（11）中的两临近平面之间分别间隔有属于同一圆柱面的弧形面，上平面、下平面、左平面和右平面分别与端面相垂直。
所述主体上设有纵向贯穿主体中心孔，所述中心孔的轴心线与主体的中心线重合。
所述端面上设有与中心孔同轴心的台阶孔。
本实用新型的有益效果是，该一体步距规的矩形测量块与其主体是同一材料的一个整体，克服了原有步距规的组装误差，统一了热膨胀系数，使步距规的热膨胀量与温度变化量为准确的对应关系。通过在一体步距规的下平面安装支撑块，减少了步距规在卧式使用时作为安装面的下平面与机床导轨接触的面积，提高了安装精度。而且还通过空心圆柱体端面垂直度容易保证的特性，满足了步距规要同时满足立式检测和卧式检测所需的精度。
附图说明
下面通过附图对本实用新型的结构和功能进行进一步的说明：
图1是本实用新型的一体式柱状步距规的侧向示意图；
图2是本实用新型的一体式柱状步距规的端面向视图；
图3是现有的步距规高度在不同温度时的变化曲线示意图。
在以上图中：1、主体；2、支撑块；3、矩形测量块；4、上平面；5、下平面；6、弧形面；7、中心孔；8、台阶孔；9、端面；10、左平面；11、右平面。
具体实施方式
参考图1和图2，实施本实用新型的一体式柱状步距规时，先选合适的棒状材料，最好是CrWMn钢材，加工出精确的圆柱体，确保端面（9）与圆柱体中心线垂直。将圆柱体作为一体式柱状步距规的柱状的主体（1）加工出与主体（1）中心线平行的下平面（5）、左平面（10）和右平面（11），其中左平面（10）和右平面（11）平行，下平面（5）垂直于左平面（10）、右平面（11），然后加工出若干等距直线排列的测量块（3）和平行于下平面（5）的上平面（4），上平面（4）、下平面（5）、左平面（10）和右平面（11）都与端面（9）相垂直。测量块（3）垂直伸出于上平面（4）。于是，主体（1）的侧面为呈矩形但不相接的上平面（4）、下平面（5）、左平面（10）和右平面（11），互相垂直的平面之间分别间隔有属于同一圆柱面的弧形面（6），该圆柱面与柱状的主体（1）同心。
将该实施例按卧式步距规使用时，为了能减少水平安装面与机床导轨的接触面积，从而提高安装精度，需要加工两个尺寸完全相等的支撑块（2）；再用沉头螺钉将两个支撑块（2）分开安装在主体（1）的下平面（5）上，这样只有两个支撑块（2）的平面与机床导轨接触，减小了安装误差。
为了减小步距规的重量和端面尺寸误差，在端面（9）上加工出一个轴心线与主体（1）的中心线重合的中心孔（5），中心孔（5）纵向贯穿整个主体（1）。
将本实施例作为立式步距规使用时，需要保证端面（9）与主体（1）的垂直度，为进一步减小端面（9）尺寸误差，在端面（9）上加工出与中心孔（7）同心的台阶孔（8），减少端面（9）与机床平台的接触面积。
本实用新型作为一个由同一材料加工成的整体，克服了现有步距规的组装误差，统一了热膨胀系数，使步距规的热膨胀量与温度变化量为准确的对应关系。通过在步距规的下平面安装支撑块（2），减少了步距规在卧式使用时作为安装面的下平面与机床导轨接触的面积，提高了安装精度。而且还通过空心圆柱体端面垂直度容易保证的特性，满足了步距规要同时满足立式检测和卧式检测所需的精度。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种一体式柱状步距规，其特征在于，包括与两个端面（9）垂直的柱状的主体（1），两个支撑块（2），若干沉头螺钉；所述主体（1）的侧面设有与主体（1）中心线平行并且相互平行的上平面（4）、下平面（5），主体（1）的上平面（4）设有若干沿直线等距排列的矩形测量块（3），所述矩形测量块（3）垂直于上平面（4）；所述支撑块（2）通过沉头螺钉安装在主体（1）下平面（5）上。
2.根据权利要求1所述的一体式柱状步距规，其特征在于，所述主体（1）侧面还设有互相平行的左平面（10）和右平面（11），左平面（10）和右平面（11）分别与上平面（4）和下平面（5）垂直，上平面（4）、下平面（5）、左平面（10）和右平面（11）中的两临近平面之间分别间隔有属于同一圆柱面的弧形面（6），上平面（4）、下平面（5）、左平面（10）和右平面（11）同时与端面（9）相垂直。
3.根据权利要求1所述的一体式柱状步距规，其特征在于，所述主体（1）上设有纵向贯穿主体（1）中心孔（5），所述中心孔（5）的轴心线与主体（1）的中心线重合。
4.根据权利要求1所述的一种一体式柱状步距规，其特征在于，所述端面（9）上设有与中心孔（7）同轴心的台阶孔（8）。
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| CN201320647271.7U CN203642816U (zh) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | 一体式柱状步距规 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108955450A (zh) * | 2017-05-17 | 2018-12-07 | 株式会社三丰 | 阶梯规 |
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2013
- 2013-10-18 CN CN201320647271.7U patent/CN203642816U/zh not_active Expired - Fee Related
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