CN85103770A - 轴键槽对称度量仪 - Google Patents

Abstract

一种涉及以机械地测量物体尺寸为特征的轴键槽对称度量仪。为解决该类测量仪器使用不便，同时影响测量精度的问题，设计采用了测量轴键槽两底角测头圆球中心的径向位移差，经非线性放大再得到轴键槽的偏心值的原理。本发明的量仪由滑尺，量具体，比例放大装置，主调触脚及其调节、锁紧装置，平调触脚及其锁紧装置，百分表或千分表组成，用于测量轴键槽的对称度。具有测量范围大，测量精度高，结构稳固，调整使用方便的优点。

Description

本发明涉及一种以机械地测量物体尺寸为特征的测量仪器，更为具体地涉及测量轴键槽对称度的测量仪器。

轴键槽的对称度，对机械装配是非常重要的，若键槽的宽度尺寸加工得非常正确，但键槽的对称度没有达到形位公差的要求，当带键的轴和带键槽的孔装配时同样会发生装配不进的情况，历来，因缺少有效地方便地测量键槽对称度的测量仪器，对该项形位公差一般都不测量，严重地影响了零件加工的精度和装配的质量。

为了解决这个问题，瑞士BBC公司设计发展了一种轴键槽对称度测量仪器，如图1所示。它由支持〔1〕、夹持板〔2〕、百分表〔3〕、表接头〔4〕、触脚〔5〕、触脚〔6〕、滚花螺钉〔7〕、触脚调节体〔8〕、紧定螺钉〔9〕、直径调节杆〔10〕、分厘卡螺杆〔11〕、支脚〔12〕所组成，工件是〔13〕。该测量是以键槽底面和侧面作为测量时的定位基准，在同一截面上两个相对位置测量中，分别调节分厘卡螺杆，利用杠杆原理使百分表的读数保持不变，此时二次测量中分厘卡的读数差即为键槽不对称测量值A。该测量仪能测量圆轴键槽的对称度及沿轴向的歪斜度、半园键槽和孔内键槽则不能测量。测量范围：轴径φ14～φ110mm，键槽宽5～28mm，测量误差0.02mm。

由图1可知，该测具在测量时分厘卡螺杆〔11〕的轴线必需和被测轴的平行键槽底的轴心线重合，随着被测轴的外径每变化一次，必须通过直径调节杆〔10〕来重新调节找正分厘卡螺杆的位置，而这种调节是十分困难的，在测量时还必须同时保证触脚〔5〕接触键槽底面，触脚〔6〕接触键槽底面和侧面，分厘卡螺杆的轴线要和被 测轴的平行于键槽底的轴心线重合，做到这点，就更为困难，为得到测量数据，必须分别读百分表和分厘卡螺杆的读数，所以这种轴键槽对称度测量仪的使用很麻烦，操作的困难也大大影响了测量的精度，读数稳定性差，所以在生产实际上使用价值不高。

本发明的目的是要设计出一种使用很方便，测量范围大又能保证测量精度的轴键槽对称度测量仪。

本发明的轴键槽对称度测量仪的测量原理，实质上是测量键槽两底角测头圆球中心的径向位移差，经过一定运算后得到轴键槽中心偏心（半值）的直读数。

现在进一步详细说明本发明构思的原理。我们假设轴键槽底与两侧面是垂直或对称倾斜，在实际生产中，一般轴键槽都采用立铣刀或三面刃槽铣刀加工的，能近似满足上述的假设。由图2可得测头径向位移差△和键槽中心偏心值的关系：

$\mathrm{△\; =}\sqrt{\mathrm{(\; h\; +\; r\; )}{}^2\mathrm{+\; (}\frac{b}{2}{\mathrm{-\; r\; +\; e\; )}}^2-}$

$\sqrt{\mathrm{(\; h\; +\; r\; )}{}^2\mathrm{+\; (}\frac{b}{2}{\mathrm{-\; r\; -\; e\; )}}^2}$

△-测头径向位移差

e-槽中心偏心值（半值）

r-测头圆球半径

h-槽底到轴线的距离

将上式按马克劳标级数展开

△＝△e＝0+ (ed△)/(1！de) + (e²d²△)/(2de²) +……+ (eⁿdⁿ△)/(n!eⁿ) +……

＝ (e)/(K) - (e²)/(k) · (2(h+r))/((b-2r)³) +…… （1）

式中

$\mathrm{K\; =}\sqrt{(\frac{\mathrm{h\; +\; r}}{\mathrm{b\; -\; 2\; r}}{)}^2}\mathrm{+\; 0.25\; (\; 2\; )}$

K为一几何系数，一旦被测件确定时，因r、h、b都确定了，K即为常数，根据工件的测量范围来定，一般K值为1.5～2.5。

式中因e数值很小，所以级数的收敛极快，舍去二次项后得：

△＝ (e)/(K)

或    e＝K△    （3）

式（3）为本发明的键槽对称仪的设计基础公式。上式说明只要测得槽底两侧角的径向位移差，放大K倍后，即为槽中心偏正值。△为量仪以外圆定位，反身180°时测头径向位移差。

为了使量仪直读值为实际槽中心偏心值e，量仪中设计了可调比例放大装置，见图3。

比例系数

K＝ (n)/(m)

则 e＝ (n)/(m) ·△

只要调节n的距离即可改变K值

若设计中取m＝10mm，K值与n可园整为整数比，

本发明的键槽对称度测量仪就是根据上述的原理来设计制造的，它有一根狭长的滑尺，滑尺的一头固定着量具体，量具体〔24〕的正面刻有比例运算刻度，一表座与量具体的一个侧面燕尾连接并可滑动，有一锁紧装置可将表座锁紧在量具体上，使表座固定在某一比例运算刻度上。量具体内设有一比例杆测头装置，测头能测得轴键槽底 两侧角的径向位移差，并能将位移差放大K倍成轴键槽的偏心值，表座上可装卸地固定一只百分表或千分表，表的测头伸入量具体内，顶在比例杆测头装置上能将偏心值在表上显示出来。一个主调触脚可上下滑动地同量具体的另一侧面燕尾连接，触脚上有两只突出的触点可同被测轴接触，量具体顶面固立着一块盖板，盖板上装有一能调节主调触脚上下滑动的装置。滑尺上还有一个和滑尺燕尾连接并可在滑尺上滑动的平调触脚，触脚有两只突出的触点可同被测轴接触。平调触脚上还带有一锁紧装置可将它锁紧在滑尺的某一位置。主调触脚上下滑动和平调触脚左右滑动用于配合在不同轴径上测量轴键槽的需要。滑尺的末端还有一限位装置，防止平调触脚滑出尺外。

本发明的轴键槽对称度量仪的优点是明显的。

a、测量范围大，只要用两种规格的量仪，就包括绝大多数标准尺寸段，两只量仪中大多数零件是通用的。

b、本发明的量仪是以轴外四点定位来模似轴线，所以测量精度高，重复性好，这比单纯以槽底面为基准的量仪来说，精度要高。

c、只需要使用一只百分表作为读数指示，测量方便。

d、由于以轴外圆四点定位，故当百分表在测量中表针取转折点时，量仪具有明显的定位感。因此找转折点非常方便快捷。

e、由于结构稳固，在百分表拔动表面置零时，表针不会跳动。

f、工件尺寸变换时，量仪调整方便，并已编制使用说明配合使用，使得有关系数、槽中心允许偏差等都可直接查阅，不需换算，方便实际应用。

图1是已有的轴键槽对称度量仪的结构示意图。

图2a是测量键槽两底自测头球头中心径向位移差和键槽中心偏心半值的关系图。

图2b是可调的比例放大装置原理图。

图3是本发明的轴键槽对称度量仪的结构剖面图。

图4是图3沿A-A方向的阶梯剖面图。

图5是图3沿B-B方向的剖面图。

图6是图3沿C-C方向的剖面图。

图7是轴键槽中心偏差方向判别示意图。

图8、长向对称度测量示意图。

图9、轴键槽对称度量仪专用校对块的正视图。

图10、轴键槽对称度量仪专用，校对块的侧视图。

现在结合附图来详细叙述本发明的最佳实施例。

如图3所示，一狭长的滑尺〔3〕，上面是平面，下面开有燕尾槽，滑尺的一头有一沉孔，另一头有一螺孔，螺孔里旋入一螺钉〔13〕，螺钉〔13〕尾凸出燕尾槽底。由图6可见，量具体〔24〕用螺钉〔21〕固定在滑尺〔3〕上，并用二只定位销〔22〕定位。量具体〔24〕的正面刻有比例放大刻度，每一刻度间距是1mm。见图4，在量具体〔24〕的两侧面各开有燕尾槽，表座〔6〕底面的燕尾凸榫正好嵌入量具体〔24〕左侧的燕尾槽内〔32〕，并与之滑动配合。燕尾凸榫上有一缺口，缺口内可滑动地嵌进与该缺口一样形状燕尾压块〔31〕，燕尾压块〔31〕的面上凸起有一圆柱，圆柱面上有一锥孔〔35〕，表座〔6〕的侧面开有一螺孔〔34〕，锁紧螺钉〔33〕拧入螺孔〔34〕，锁紧螺钉〔33〕的锥形尾端正好偏心地顶在燕尾压块圆柱面上的锥孔〔35〕上侧面，当锁紧螺钉〔33〕拧紧时，在偏心的锥孔〔35〕的作用下，将燕尾压块〔31〕向外拉，压紧燕尾槽〔32〕，从而将表座〔6〕锁紧在量具体〔24〕上，当锁紧螺钉放松时，燕尾压块〔31〕也松开，表座〔6〕就可在量具体〔24〕上滑动。见图1，表座〔6〕上还有一圆孔〔29〕，百分表（或千分表）〔4〕可装在孔〔29〕内，其触头通过量具体〔24〕的槽伸进其内部;量具体侧面是有一螺孔同圆孔〔29〕相通，拧入一锁紧螺钉可将百分表〔4〕（或千分表）固定。盖板〔7〕用螺钉固定在量具体〔24〕的顶面上，一端伸出量具体外并开有孔〔27〕。孔中穿过微调螺钉〔11〕并与之动配合;微调螺钉〔11〕的上端有一直径比螺钉外径大的旋钮，旋钮与螺钉杆形成的凸肩靠在盖板〔7〕的上面;微调螺钉〔11〕的杆上还开有一凹槽，夹紧挡圈〔12〕嵌在凹槽里，与凸肩一起夹住盖板〔7〕，使微调螺钉〔11〕只能转动、不能轴向移动。见图4，一扁平的长方形触脚〔14〕，背面有燕尾凸榫嵌入量具体的燕尾槽〔30〕内，并与之滑动配合;见图1，触脚〔14〕的上端面有一内螺孔与微调螺钉〔11〕的外螺纹相配合，旋转微调螺钉〔11〕可使触脚〔14〕上下滑动;触脚〔14〕的下端面有两只凸出的触点，供测量时接触工件用。见图4，量具体〔24〕的侧面还有圆形的压圈〔16〕装在孔内，与孔动配合;压圈〔16〕中间有孔，孔里穿过压紧螺钉〔15〕，其螺纹端旋入量具体另一侧面的螺孔内;压圈〔6〕的底面一侧开有燕尾槽正好压在触脚〔14〕的燕尾凸榫上，当拧紧压紧螺钉〔15〕时就将压圈〔6〕压紧触脚〔14〕的燕尾凸榫，从而锁紧触脚〔14〕。

见图5，一ㄇ形的触脚〔2〕，其顶面有燕尾凸榫嵌入滑尺〔3〕的燕尾槽内滑动配合，触脚〔2〕内还有一锁紧触脚在滑尺上的锁紧装置，由锁紧螺丝〔25〕，锁紧燕尾块〔37〕组成，其作用的原理如上述的表座〔6〕锁紧的原理是一样，这里就不再重述了。

量具体〔24〕内还有一比例放大装置，它是一三连杆机构。比 例杆〔17〕有一狭长的板，板的一头两侧各有一对称的凸耳，板和凸耳成L形，凸耳上有两个孔，一个孔插入圆销〔19〕和量具体〔24〕连接，比例杆〔17〕可在圆销〔19〕上转移，比例杆狭长板的另一头顶住百分表和千分表的触头。一狭长的触头杆〔23〕卡进比例杆〔17〕的凸耳间成动配合关系，触头杆〔23〕下端的一个孔和比例杆〔17〕凸耳的另一孔对准插入圆销〔18〕成可转动地连接，触头杆〔23〕的另一端有一孔和夹住触头杆的两块连杆〔9〕头部的孔对准，并插入圆销〔26〕成可转动地连接，连杆〔9〕另一头有孔插入圆销〔28〕和量具体〔24〕可转动地连接。触头〔20〕一头的外螺纹端拧入触头杆〔23〕的下端面的螺孔，触头〔20〕另一端是小球状的，圆销〔18〕和圆销〔19〕的中心距为10mm。当触头〔20〕被顶动向上时就推动圆销〔18〕，而使比例杆在圆销〔19〕上转动，而推动百分表〔4〕或千分表的接头显示读数。

比例杆〔17〕被圆销〔19〕分成二部分，一部分是狭长的板或长臂，另一部分是凸耳成短臂，长、短臂以圆销〔19〕为支点可转动。当触头杆〔20〕被顶动向上时，就推动圆销〔18〕将短臂向上推而使长臂向左移动推动百分表〔4〕（或千分表）的触头显示读数。短臂的长度即是圆销〔18〕、〔19〕间的中心距m，表触头和比例杆〔17〕的长臂的接触点与圆销〔19〕轴线的距离为n，m已为量仪的结构所限定为10mm，n可移动表座〔6〕来决定，所以n∶m的值是可以选择的，其比值K在表座〔6〕的比例刻度上示出，由上述的设计原理可知：

e＝K△或（3）

式中e-槽中心的偏心值（半值），为需测量的值

△-测头的径向位移差

K-几何系数，被测件确定时。K为常数，一般K值为1.5～2.5。

当我们移动表座〔6〕到对定的K值时，百分表（或千分表）上的示值即为槽中心的偏心值（半值），定K＝ (n)/(m) ，而m＝10K与n的值可圆整为整数比。

触头杆〔23〕的顶端有一圆孔，孔内安放有一压缩弹簧〔10〕。顶住盖板〔7〕，当触头杆〔23〕被向上顶时，弹簧〔10〕被压缩，当顶力消失时，在弹簧〔10〕回复力的作用下，触头杆〔20〕复位，同时因比例杆的狭长板靠在触头杆〔20〕上，触头杆就不会再向下移动了。

本发明的轴键槽对称度量仪，做成二种型号。JOL-50和JDL-100。其使用范围如表

本发明的轴键槽对称度量仪的使用方法如下：

1.截面对称度测量法

（1）根据工件尺寸按上述使用范围表选择量仪型号。

（2）根据工件尺寸，在使用说明书中，得出对称度公差f、系数K和槽中心公差e。按JB1195-79规定，键槽对称度公差为7～9级。若图中未注明，可选8级。

（3）将量仪表座K值调好并锁紧。

a、将测头轻触被测键槽槽长一侧

b、将平调触脚移近轴表面，使槽底与量仪底面保持平行，锁紧触脚

c、调节微调螺丝，使主调触脚与轴表面接触，并使百分表指针转过0.3～0.4mm，锁紧触脚。

d、沿水平方向摆动量仪，找出百分表最大转折点，并将表面置“0”。当百分表找到最大转折点时，触脚对轴表面有明显的定位感。

e、将量仪沿水平转过180°，使测头与键槽的另一侧接触，摆动量仪，找出最大转折点读数，即为键槽中心偏差实测值e。

f、键槽中心偏差方向判别，若槽A侧置“0”，B侧读数为正，则槽中心偏向B侧（见图7）。

2.长向对称度测量（见图8）

方法1    按截面对称度测量法，测量截面1-1和2-2两处的槽中心偏差，则其代数差即为长向对称度偏差实测值f点。

方法2    在截面1-1处百分表置“0”沿轴向将量仪推向截面2-2，此时最大与最小的读数差即为长向对称度偏差实测值f。

本发明的轴键槽对称度量仪带有可调比例运算机构，从而使量仪间接测量变成直接测量，由于结构上的原因，不能用标准计量器具检定其示值误差。为此特制了专用校对块如图9和图10。该校对块是一扁平的圆柱体，中间有孔以减轻重量，圆周上120°方向开有三条精密磨削的槽，并在万能工具显微镜上从正反两面测量各槽的中心偏心（半值），取其平均值刻印在槽的对应位置。当需校正量仪时，只需用量仪测量这些槽的中心偏心值。同已知的正确值比较，即可知量仪的正确度是否符合要求。

Claims (14)

1、一种涉及以机械地测量物体尺寸为特征的测量仪器，更具体地涉及测量轴键槽对称度的量仪，其特征在于有一根狭长的滑尺[3]，滑尺[3]的一头固定着量具体[24]，量具体[24]的正面刻有比例运算刻度，一表座[6]与量具体[24]的一个侧面燕尾连接并可滑动，有一锁紧装置可将表座[6]锁紧在量具体[24]上，使表座[6]固定在某一比例运算刻度上，量具体[24]内设有一比例杆测头装置，表座[6]上可装卸地固定一只百分表[4]或千分表，表的测头伸入量具体[24]内，顶在比例杆测头装置上，一个主调触脚[14]可上下滑动地同量具体[24]的另一侧面燕尾连接，量具体顶面固定着一块盖板[7]，盖板[7]上装有一能调节主调触脚[14]上下滑动的装置，滑尺[3]上还有一个与其燕尾连接并可在滑尺[3]上滑动的平调触脚[2]平调触脚[2]上还有一锁紧装置，将触脚[2]锁紧在滑尺[3]的某一位置。

2、根据权利要求1所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于比例杆测头装置是由一个三连杆机构的比例放大装置和触头杆〔23〕组成，比例杆〔17〕被固定在量具体上的圆销〔19〕分成长臂及短臂，并可在圆销〔19〕上转动，长臂的一端和百分表（或千分表）〔4〕的测头接触，短臂的一端用圆销〔18〕和触头杆〔23〕可转动地连接，触头杆〔23〕的另一端用圆销〔26〕和连杆〔9〕可转动地连接，连杆〔9〕的另一头用圆销〔28〕可转动地固定在量具体〔24〕上，触头杆〔23〕的上端面的孔内座有压缩弹簧〔10〕，弹簧〔10〕顶住盖板〔7〕，触头杆〔23〕的另一端固定地连接着触头〔20〕。

3、如权利要求2所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于比例杆〔17〕的长臂垂直于短臂在压缩弹簧〔10〕的作用下，长臂靠在触头［23］上，限止了触头杆复位后不会再向下移动。解情况

4、如权利要求2所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于圆销〔18〕、〔19〕轴线间的距离为10mm。

5、如权利要求1所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于主触脚〔14〕和平调触脚〔2〕下端都有二只突出的触脚，使量仪在测量时是以轴外的四点定位来模似轴线。

6、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于表座〔6〕和平调触脚〔2〕的锁紧装置都是在燕尾凸榫上有一缺口，缺口内可滑动地嵌进与该缺口一样形状的燕尾块〔31〕〔37〕燕尾块的面上凸起有一园柱面上带有锥孔〔35〕〔38〕的圆柱，表座〔6〕或平调触脚〔2〕的测面开有一螺孔〔34〕或〔39〕，锁紧的螺钉〔33〕或〔25〕拧入螺孔内，其锥形的尾端正好偏心地顶在燕尾块圆柱面上的组孔〔35〕或〔38〕一侧面，当紧锁螺钉拧紧时，在偏心锥面的作用下，将燕尾压块〔31〕〔37〕向外拉而压紧燕尾槽，从而将表座〔6〕锁紧在量具体〔24〕或滑尺〔3〕上，锁紧螺钉〔33〕或〔25〕放松时，燕尾压块〔31〕、〔37〕也松开，表座〔6〕或平调触脚〔2〕就可移动。

7、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于调节主调触脚上下滑动的装置有一微调螺钉〔11〕穿过伸出量具体外的盖板〔7〕上的一个孔〔27〕，微调螺钉〔11〕的凸肩卡在盖板〔7〕的上面，微调螺钉〔11〕的杆上开有一凹槽，夹紧挡圈〔12〕嵌在凹槽里与凸肩一起夹住盖板〔7〕，使微调螺钉〔11〕只能转动不能轴向移动，微调螺钉〔11〕的螺纹端旋入主调触脚〔14〕上端面的螺孔内并与之动配合。

8、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于主调触脚的锁紧装置有一圆形的压圈〔16〕装在量具体〔24〕的一个孔内，压圈〔16〕中间有一个孔，孔里穿过压紧螺钉〔15〕，螺钉〔15〕的螺纹端旋入量具体〔24〕另一侧面的螺孔内，压圈〔6〕的底面一侧开有燕尾槽正好压在主调触脚〔14〕的燕尾凸榫上，当拧压紧螺钉〔15〕时，就使压圈〔6〕压紧主调触脚〔14〕的燕尾凸榫，而锁紧主调触脚〔14〕。

9、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于量具体侧面的比例运算刻度的间距是1mm。

10、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于量具体〔24〕是螺钉〔21〕固定在滑尺上的，并且有定位销〔22〕将量具体和滑尺互相定位。

11、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于滑尺的末端还带有一限位螺丝〔13〕。

12、如权利要求2所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于触头杆〔23〕与触头〔20〕的连接是螺纹连接。

13、如权利要求1所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于百分表〔4〕或千分表在表座〔6〕上可装卸地固定，是用一在表座〔6〕上锁紧螺钉来实现的。

14、如权利要求1或2或3或4或5所述的轴键槽对称度量仪，其特征在于根据被测工件的尺寸制成二个规格型号，一种测量工件的规格为，键槽宽度为8-50mm，工件外径为22-50mm，另一种测量工件的规格为键槽宽度为45-100mm，工件外径为170-500mm。

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