CN216523798U - 工件的内孔外圆精密测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了工件的内孔外圆精密测量装置，属于工件测量设备领域，包括沿X轴滑动的滑块，滑块由驱动机构驱动滑动，X轴与待测工件的轴心平行，滑块上设有具有标准内孔或外圆尺寸的标准件，标准件的轴心与待测工件的轴心同轴，所述滑块上设有能同步滑动开合的两个卡脚，卡脚连接测量仪器，两个卡脚的测量点分别与标准件内孔或外壁的两侧触接，标准件和滑块能在X轴方向相对滑动，当标准件和滑块相对滑动后，两个卡脚通过标准件进入待测工件，检测出标准件和待测工件Y轴方向的差值。本实用新型通过标准件作比对能避免测量值受温度、振动、时间等因素，内孔外圆尺寸测量更准确。

Description

工件的内孔外圆精密测量装置

技术领域

本实用新型涉及工件测量设备领域，尤其涉及工件的内孔外圆精密测量装置。

背景技术

随着现代化科学技术的进步，在汽车、航空航天、机械等领域中对工件的内孔和外圆的加工和测量等要求越来越高，在实际生产中经常会遇到加工工件的内孔或外圆。

目前对于工件内孔或外圆的测量方法很多，常采用游标卡尺或内径千分尺测量，但卡尺测量收操作人员的技术熟练水平等因素影响较大。为此市场出现很多对内孔外圆尺寸测量的装置用于解决该问题。

例如专利公开的公布号为CN109489550A的内孔尺寸测量装置，包括：第一安装组件，沿第一方向延伸；第二安装组件，与所述第一安装组件可移动连接；至少一个测量装置，与第二安装组件可转动连接，所述测量装置可伸入被测件孔内，并通过所述第一安装组件调节所述测量装置在孔内的轴向位置，通过所述第二安装组件调节所述测量装置在孔内的径向位置。

但是现有的测量装置的测量值会随着温度、振动、时间等因素变化，从而会影响最终的测量数值。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种工件的内孔外圆精密测量装置。

本实用新型的技术方案为：工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，包括

沿X轴滑动的滑块，滑块由驱动机构驱动滑动，X轴与待测工件的轴心平行，

滑块上设有具有标准内孔或外圆尺寸的标准件，标准件的轴心与待测工件的轴心同轴，

所述滑块上设有能同步滑动开合的两个卡脚，卡脚连接测量仪器，两个卡脚的测量点分别与标准件内孔或外壁的两侧触接，

标准件和滑块能在X轴方向相对滑动，当标准件和滑块相对滑动后，两个卡脚通过标准件进入待测工件，检测出标准件和待测工件Y轴方向的差值。

本实用新型进一步的优化方案为：两个卡脚的开合方向与Y轴方向平行，Y轴方向与X轴方向垂直。

本实用新型进一步的优化方案为：两个卡脚连接弹性件，所述弹性件驱动两个卡脚向两侧同步滑动打开或向中间同步滑动靠拢。

本实用新型进一步的优化方案为：所述卡脚上设有导向边一，卡脚沿着导向边一进入所述待测工件。

本实用新型进一步的优化方案为：所述标准件和滑块之间设有复位件，复位件能驱动标准件相对滑块滑动，使两个卡脚的测量点重新与标准件的内孔或外壁的两侧触接。

本实用新型进一步的优化方案为：所述卡脚上设有导向边二，复位件驱动标准件相对滑块滑动时，卡脚沿着导向边二移动使测量点重新与标准件的内孔或外壁触接。

本实用新型进一步的优化方案为：所述滑块上设有固定座，固定座和滑块在X轴方向相对滑动，标准件可拆卸的连接在固定座上。

本实用新型进一步的优化方案为：所述滑块上可拆卸的连接有前后设置的两支撑块，两支撑块之间设有X轴向摆设的两滑杆一，两滑杆一的两端分别与两侧的支撑块连接，固定座套在两滑杆一上滑动。

本实用新型进一步的优化方案为：所述滑块上可拆卸的连接有安装块，两个卡脚设置在安装块上且能同步滑动开合。

本实用新型进一步的优化方案为：所述标准件和待测工件由相同材质制成。

与现有技术相比，本实用新型的优点是两个卡脚的测量点分别与标准件内孔或外壁的两侧触接，卡脚与标准件触接时的位置作为基准位置，标准件和滑块能在X轴方向滑动，当需要对待测工件的内孔或外圆进行尺寸测量时，相对滑动标准件和滑块，两个卡脚通过标准件进入待测工件，两个卡脚同步滑动开合使两个测量点分别与待测工件内孔或外壁的两侧触接，测量仪器测量卡脚的滑动距离，从而检测出标准件和待测工件Y轴方向的差值，得到待测工件内孔或外圆的尺寸，通过卡脚与标准件触接时的位置作为基准位置，能有效降低测量装置的测量值随着温度、振动、时间等因素变化，使尺寸测量更精确。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本实用新型进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于说明背景技术和解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本实用新型范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本实用新型检测工件内孔尺寸的结构示意图一。

图2为本实用新型检测工件内孔尺寸的结构示意图二。

图3为本实用新型检测工件内孔尺寸的剖切图一。

图4为本实用新型检测工件内孔尺寸的剖切图二。

图5为本实用新型检测工件内孔尺寸的局部示意图。

图6为本实用新型检测工件内孔尺寸检测前的示意图一。

图7为本实用新型检测工件内孔尺寸检测前的示意图二。

图8为本实用新型检测工件内孔尺寸检测时的示意图。

图9为本实用新型检测工件外圆尺寸的结构示意图一。

图10为本实用新型检测工件外圆尺寸的结构示意图二。

图11为本实用新型检测工件外圆尺寸的剖切图一。

图12为本实用新型检测工件外圆尺寸的剖切图二。

图13为本实用新型检测工件外圆尺寸的局部示意图。

图14为本实用新型检测工件外圆尺寸检测前的示意图一。

图15为本实用新型检测工件外圆尺寸检测前的示意图二。

图16为本实用新型检测工件外圆尺寸检测时的示意图。

图17为卡脚与标准件轴心线所在的水平位置具有高度差时的示意简图。

图中：1、基座；2、滑轨；3、标准件；4、测量点；5、内孔；6、卡脚；7、滑动部；8、弹性件；9、测量仪器；10、安装块；11、安装长槽；12、滑杆二；13、滑杆一；14、复位件；15、滑块；16、固定座；17、支撑块；18、定位柱；19、定位孔；20、导向边二；21、导向边一；22、夹具；23、待测工件；24、外圆。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本实用新型的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本实用新型的保护范围。

应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可能不再对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1-图17所示，工件的内孔外圆精密测量装置，包括沿X轴滑动的滑块15和控制器，滑块15由驱动机构驱动滑动。

图1、图2所示，滑块15滑动设置在基座1上，基座1上设有X轴向设置的滑轨2，滑块15套设在滑轨2上且能沿滑轨2滑动，优选的，滑轨2为T形滑轨，滑块15与T形滑轨相适配，滑块15限制在T形滑轨上且能沿着T形滑轨滑动。

驱动机构包括驱动电机、丝杆和螺母，驱动电机固定在基座1上，丝杆连接在驱动电机的电机轴上，螺母固定在滑块15上，并且螺母套在丝杆上与丝杆连接，当驱动电机启动时，丝杆旋转驱动滑块15沿X轴方向滑动。优选的，驱动电机为数控电机，驱动电机与控制器电连接。

图6、图7所示，X轴与待测工件23的轴心平行，待测工件23装夹固定在夹具22上，优选的，夹具22可为三爪卡盘，夹具22固定连接在转轴上，转轴通过夹具22带动待测工件23转动。用于装夹待测工件23的转轴与现有的数控车床相同，例如能通过电机驱动转轴转动。

图1、图3所示，滑块15上设有具有标准内孔5或外圆24尺寸的标准件3，标准件3和滑块15能在X轴方向相对滑动。

为了方便更换标准件3，在滑块15上设置固定座16，固定座16和滑块15在X轴方向相对滑动，标准件3可拆卸的连接在固定座16上，当需要测量不同工件的尺寸时，可在固定座16上安装具有不同内孔5或外圆24尺寸的标准件3，适用性更强。

优选的，所述标准件3可通过螺丝固定连接在固定座16上。另外，固定座16上可设置定位柱18，在标准件3上设置对应定位柱18的定位孔19，标准件3上的定位孔19插在定位柱18上，使标准件3能更稳定的连接在固定座16上。

具体而言，滑块15的顶面上可拆卸的连接有前后设置的两支撑块17，优选的，两支撑块17通过螺丝固定在滑块15的顶面上，两支撑块17之间设有X轴向摆设的两滑杆一13，两滑杆一13的两端分别与两侧的支撑块17连接，固定座16套在两滑杆一13上沿X轴向滑动。

标准件3的轴心与待测工件23的轴心同轴。具体能通过在用于装夹待测工件23的转轴上先联接一个千分表，滑块15带着标准件3在X轴方向移动使千分表的进入标准件3，将千分表的测头与标准件3的内孔5或外壁触接，千分表与转轴垂直，通过转轴带动千分表旋转，使千分表的测头贴着标准件3内孔5或外壁转动，根据千分表测头测量的数值调整标准件3的位置，通过更换不同高度的固定座16来固定标准件3，使标准件3的轴心与转轴的轴心同轴，固定好标准件3后将千分表拆下换上待测工件23，由于待测工件23装夹在转轴上时的轴心与转轴的轴心同轴，即能实现标准件3的轴心与待测工件23的轴心同轴。

另外，标准件3和滑块15之间设有复位件14，复位件14能驱动标准件3相对滑块15滑动。

优选的，复位件14为复位弹簧，上述两滑杆一13上均套有复位弹簧，复位弹簧设在固定座16和支撑块17之间，复位弹簧的弹性回复力驱动固定座16向待测工件23的一侧滑动，并将固定座16压在靠近待测工件23一侧的支撑块17上。

图1、图4所示，滑块15上设有能同步滑动开合的两个卡脚6，进一步的，滑块15上可拆卸的连接有安装块10，两个卡脚6设置在安装块10上且能同步滑动开合。安装块10即用于安装卡脚6，又作为上述的其中一个支撑块17。

具体而言，安装块10上设有安装长槽11，安装长槽11的长度延伸方向与Y轴平行，安装长槽11内设有Y轴向摆设的滑杆二12，两个卡脚6的尾部均设有滑动部7，滑动部7的宽度等于安装长槽11的宽度，滑动部7套在滑杆上且能沿Y轴方向滑动。

优选的，两个卡脚6的开合方向与Y轴方向平行，Y轴方向与X轴方向垂直。

在未测量时，两个卡脚6的测量点4分别与标准件3内孔5或外壁的两侧触接，作为卡脚6的基准位置。

具体而言，两个卡脚6连接弹性件8，优选的，弹性件8为弹簧，弹簧套在滑杆二12上，弹簧作用在两个卡脚6上，并驱动两个卡脚6向两侧同步滑动打开或向中间同步滑动靠拢，使两个卡脚6的测量点4能够与标准件3内孔5或外壁的两侧触接。

例如：图1所示，当需要对待测工件23的内孔5进行测量时，弹簧位于两个卡脚6的滑动部7之间，弹簧的弹性支撑力作用在两个卡脚6的滑动部7上，使两个卡脚6具有向两侧打开的运动趋势，两个卡脚6伸入到标准件3的内孔5中，弹性件8使两个卡脚6的测量点4向两侧打开触接在标准件3内孔5的两侧上；

图9、图13所示，当需要对待测工件23的外缘进行测量时，弹簧的数量为两个，两个弹簧分别位于两个卡脚6的滑动部7的外侧，两个弹簧的弹性力分别作用在两个卡脚6的滑动部7上，使两个卡脚6具有向中间靠拢的趋势，两个卡脚6位于标准件3的两侧，两个弹簧能使两个卡脚6的测量点4向中间靠拢触接在标准件3外壁的两侧上。

卡脚6连接测量仪器9，测量仪器9固定在其中一个卡脚6上，测量仪器9的测头顶在另一个卡脚6上，测量仪器9用于感应两个卡脚6之间的间距变化，测量仪器9与控制器电连接，当卡脚6滑动时，测量仪器9感应两个卡脚6之间的间距变化值并传输信号到控制器，优选的，测量仪器9包括位移传感器，例如品牌为密克微测，型号为EDL05-01的EDL位移传感器。

图6-图8所示，当需要检测待测工件23的外圆24直径尺寸时，弹性件8驱动两个卡脚6向中间同步滑动靠拢，使两个卡脚6的测量点4与标准件3外壁的两侧触接，此时，测量仪器9感应卡脚6的位置并将该位置作为零点，滑块15带着标准件3沿X轴向着待测工件23移动，标准件3在移动过程中能抵在待测工件23上，使标准件3和滑块15相对滑动，标准件3和滑块15相对滑动后，两个卡脚6的测量点4从标准件3的两侧外壁移动到待测工件23的两侧外壁上，由于待测工件23的外圆24直径和标准件3的外圆24直径存在尺寸差，两个卡脚6同步滑动开合使两个测量点4分别与待测工件23两侧外壁触接，测量仪器9感应两个卡脚6间距的变化值并传输信号到控制器，该检测到的两个卡脚6间距的变化值即作为标准件3外圆24直径和待测工件23外圆24直径在Y轴方向的差值，又由于标准件3的外圆24直径已知，通过标准件3的外圆24直径和差值就能得到此时待测工件23外圆24直径的尺寸。

图14-图16所示，当需要检测待测工件23的内孔5直径尺寸时，弹性件8驱动两个卡脚6向两侧同步滑动打开，使两个卡脚6的测量点4插在标准件3内孔5中，并与标准件3内孔5的两侧内壁触接，此时，测量仪器9感应卡脚6的位置并将该位置作为零点，滑块15带着标准件3沿X轴向着待测工件23移动，标准件3在移动过程中能抵在待测工件23上，使标准件3和滑块15相对滑动，标准件3和滑块15相对滑动后，两个卡脚6的测量点4从标准件3内孔5的两侧内壁移动并插入待测工件23内孔5中，由于待测工件23的内孔5直径和标准件3的内孔5直径存在尺寸差，两个卡脚6同步滑动开合使两个测量点4能与待测工件23内孔5的两侧内壁触接，测量仪器9感应两个卡脚6的间距变化值并传输信号到控制器，该检测到的两个卡脚6的间距变化值即作为标准件3内孔5直径和待测工件23内孔5直径在Y轴方向的差值，又由于标准件3的内孔5直径已知，通过标准件3的内孔5直径和差值就能得到待测工件23内孔5直径的尺寸。

优选的，标准件3和待测工件23由相同材质制成，使测量结果不受材质的影响，测量结构更精密。

优选的，图5、图9所示，卡脚6上设有导向边一21，当标准件3和滑块15在X轴方向相对滑动时，卡脚6沿着导向边一21通过标准件3进入待测工件23，导向边一21使卡脚6更容易进入待测工件23。

当测量结束后，滑块15带着标准件3向着远离待测工件23的方向移动，上述复位件14作用在固定座16上，使固定座16相对滑块15向着待测工件23的方向移动，固定座16带动标准件3一同相对滑块15移动，使固定座16重新抵在靠近待测工件23一侧的支撑块17上，此时，两个卡脚6的测量点4重新移回标准件3的内孔5或外壁上，并且两个卡脚6的测量点4与标准件3的内孔5或外壁的两侧重新触接。

优选的，图5、图9所示，卡脚6上设有导向边二20，复位件14驱动标准件3相对滑块15滑动复位时，卡脚6沿着导向边二20使测量点4重新与标准件3的内孔5或外壁触接，导向边二20使卡脚6更容易移回标准件3，不会卡住。

上述工件的内孔外圆精密测量装置固定在Y轴数控滑轨上，用于加工待测工件23的刀具也装配在Y轴数控滑轨上，Y轴数控滑轨能带着工件的内孔外圆精密测量装置和刀具在Y轴方向移动。

Y轴数控滑轨安装在X轴数控滑轨上，X轴数控滑轨能带着Y轴数控滑轨、工件的内孔外圆精密测量装置和刀具在X轴方向移动。

X轴数控滑轨和Y轴数控滑轨均与控制器电连接，X轴数控滑轨和Y轴数控滑轨均与现有数控车床的滑轨相同，可参考公告号CN214237074U、CN215091998U。

在对待测工件23进行加工时，先将待测工件23装配到转轴上的夹具22上，转轴带动待测工件23旋转，通过X轴数控滑轨带着刀具向着待测工件23沿X轴方向进给，使刀具加工待测工件23的内孔5或外圆24，加工完成后，X轴数控滑轨带着刀具退出，Y轴数控滑轨带着工件的内孔外圆精密测量装置移动到与待测工件23相对的位置，调节标准件3的位置使标准件3轴心与待测工件23轴心同轴，在通过工件的内孔外圆精密测量装置对待测工件23加工的内孔5或外圆24直径尺寸进行测量，测量仪器9将测量到的标准件3与待测工件23Y轴方向的差值传输到控制器，控制器控制Y轴数控滑轨带着刀具沿Y轴移动到加工位置并补偿差值，控制器再控制X轴数控滑轨带着刀具向着待测工件23沿X轴方向进给，使刀具再次加工待测工件23的内孔5或外圆24，使待测工件23的内孔5或外圆24尺寸加工更精确。

为了工件的内孔外圆精密测量装置起来更精密，需要使两个卡脚6的测量点4与标准件3触接的位置和标准件3的轴心线所在的水平位置齐平，使通过两个卡脚6的间距能与标准件3内孔5或外圆24的直径和待测工件23内孔5或外圆24的直径相同。我们可通过将X轴数控滑轨和驱动转轴转动的电机安装在同一工作台上，通过测量转轴的轴心到工作台的高度，再根据转轴的轴心到工作台的高度调节卡脚6的测量点4到工作台的高度，使卡脚6的测量点4到工作台的高度与转轴到工作台的高度齐平，由于标准件3的轴心和转轴的轴心同轴，使卡脚6的测量点4到工作台的高度与标准件3的轴心到工作台的高度齐平，使两个卡脚6的测量点4能更精确的与标准件3内孔5或外圆24的两侧直径位置触接。

优选的，能通过在安装块10下端添加或减少垫块来调节卡脚6的测量点4到工作台的高度。

图17所示，根据转轴的轴心到工作台的高度调节卡脚6的测量点4到工作台的高度能将误差控制的极小，转轴的轴心到工作台的高度和卡脚6的测量点4到工作台的高度的高度差基本能控制在0.5mm内，设标准件3内孔5半径为L1，L1等于25mm时，设转轴的轴心到工作台的高度和卡脚6的测量点4到工作台的高度的高度误差为H，H等于0.5mm，设此时两个卡脚6之间间距的一半为L2，L1²＝H²+L2²，算出L2的数值约等于24.995mm，L1和L2的误差在0.005mm，那么待测工件23和标准件3的直径差的误差将达到更小，该误差基本能忽略不计，不影响两个卡脚6测量标准件3和待测工件23的直径差，能保证通过两个卡脚6测量直径尺寸的精度。

以上对本实用新型所提供的工件的内孔外圆精密测量装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，包括

沿X轴滑动的滑块，滑块由驱动机构驱动滑动，X轴与待测工件的轴心平行，

滑块上设有具有标准内孔或外圆尺寸的标准件，标准件的轴心与待测工件的轴心同轴，

所述滑块上设有能同步滑动开合的两个卡脚，卡脚连接测量仪器，两个卡脚的测量点分别与标准件内孔或外壁的两侧触接，

标准件和滑块能在X轴方向相对滑动，当标准件和滑块相对滑动后，两个卡脚通过标准件进入待测工件，检测出标准件和待测工件Y轴方向的差值。

2.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，两个卡脚的开合方向与Y轴方向平行，Y轴方向与X轴方向垂直。

3.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，两个卡脚连接弹性件，所述弹性件驱动两个卡脚向两侧同步滑动打开或向中间同步滑动靠拢。

4.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述卡脚上设有导向边一，卡脚沿着导向边一进入所述待测工件。

5.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述标准件和滑块之间设有复位件，复位件能驱动标准件相对滑块滑动，使两个卡脚的测量点重新与标准件的内孔或外壁的两侧触接。

6.根据权利要求5所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述卡脚上设有导向边二，复位件驱动标准件相对滑块滑动时，卡脚沿着导向边二移动使测量点重新与标准件的内孔或外壁触接。

7.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述滑块上设有固定座，固定座和滑块在X轴方向相对滑动，标准件可拆卸的连接在固定座上。

8.根据权利要求7所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述滑块上可拆卸的连接有前后设置的两支撑块，两支撑块之间设有X轴向摆设的两滑杆一，两滑杆一的两端分别与两侧的支撑块连接，固定座套在两滑杆一上滑动。

9.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述滑块上可拆卸的连接有安装块，两个卡脚设置在安装块上且能同步滑动开合。

10.根据权利要求1所述的工件的内孔外圆精密测量装置，其特征在于，所述标准件和待测工件由相同材质制成。

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