專利名稱：深小孔表面形貌綜合測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計量測試技術，涉及對深小孔表面形貌測量裝置的改進。
背景技術：
在計量測試領域，小尺寸尤其是深小孔內表面的測量，一直是精密測量中的技術難點之一。深小孔表面形貌測量的問題主要有三個，一是當孔徑較小而孔深又較長時，受檢測空間的限制而難于進行測量；二是要求傳感器既具有高的分辨力，同時又具有比較大的動態(tài)范圍；三是要求測量的參數(shù)比較復雜，可能同時包括宏觀形狀誤差和微觀表面粗糙度，從而進一步增加了測量的困難程度。常規(guī)的商品化圓度儀一般僅適合于普通零件圓度誤差的測量。由于受到傳感器結構的限制，很難對小孔類尤其是深小孔零件進行測量。深小孔類零件目前一般不使用圓度儀，而是通過專用儀器進行測量的。關于深孔或微孔的測量，雖然已有一些專利技術，但都存在著一定的局限性。例如“微孔自動測量方法及裝置(申請?zhí)?2137742.1)”，采用CCD攝像頭將載波片上的微孔通過顯微鏡進行放大，可以對尺寸很小的孔徑進行測量，但缺點是僅限于薄片狀零件?！吧羁妆砻娲植诙容喞獌x(申請?zhí)?1108717.6)”可測的孔深范圍為0-10米，孔徑范圍為38-100mm，采用五級圓錐齒輪的減速機構，不僅導致機械結構比較復雜，而且可測的最小孔徑在38mm以上?！氨銛y式微機深孔綜合測試儀(申請?zhí)?6238932.3)”采用自動調整基準點和滾動摩擦相結合的定位方式，可以快速地獲得深孔的尺寸及形狀誤差，雖然未給出最小可測孔徑，但從其測頭中軸上保持架的外徑55mm和周圍鋼球的直徑8mm推算，最小孔徑應當在70mm以上。因此現(xiàn)有的儀器或技術尚不能很好地解決深小孔零件內表面的測量問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠解決深小孔零件內表面測量的深小孔表面形貌綜合測量裝置。
本發(fā)明的技術方案是深小孔表面形貌綜合測量裝置，包括一個基座，在基座上安裝著一個水平放置的回轉臺1，一個夾持被測件3的夾具2固定在回轉臺1上，還包括一個傳感器4，其特征在于，(1)在基座上固定著一個圓柱形的立柱[12]，有一個支座[11]，它的右側有一個垂直的圓形貫通孔，在該貫通孔的孔壁上有一個貫通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，兩個夾緊螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座[11]的貫通孔套在立柱[12]上；在支座[11]的左側有一個水平的圓形孔，該孔的上部和下部孔壁上各有一段貫通孔壁的窄槽，位于窄槽處的孔壁分別向上下延展，在延展的孔壁一側有一個垂直于窄槽的螺紋孔，另一側有與螺紋孔同軸的貫通孔，緊固螺栓穿過該貫通孔后擰在該螺紋孔內；支座[11]的中間開有一個垂直的方形貫通孔，上述水平的圓形孔與垂直的方形貫通孔連通；(2)有一個滾動直線導軌副，它由運動副5和固定副6組成，運動副5的運動方向與回轉臺1的工作臺面相垂直，步進電機9通過螺栓固定在連接板8上，步進電機9的軸端與運動副5的絲杠7固連，連接板8通過螺栓與固定副6的上端面連接；(3)有一個連接滾動直線導軌副和支座11的安裝筒10，它的右端是一個圓筒，插入支座11的水平圓形孔中；它的左端是帶有螺栓孔的安裝板，通過螺栓與固定副6的背面固連；(4)傳感器4安裝在滾動直線導軌副之運動副5上，該傳感器為直角彎頭測桿位移傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、可測的最小孔徑為5mm，孔深為45mm。
2、不僅可對深小孔內表面的形狀誤差如圓度、同軸度和母線直線度等宏觀參數(shù)進行測量，而且還可以對微觀表面粗糙度進行測量。尤其是可對一定范圍內的圓錐面母線直線度和表面粗糙度進行測量。
3、主要技術指標如下，測量圓度誤差的示值誤差小于0.2μm；測量表面粗糙度的示值誤差小于3.8％。


圖1是本發(fā)明深小孔表面形貌綜合測量裝置的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明中連接板8的結構圖。
圖3是圖1的A-A向剖視圖。
圖4是圖1的B-B向局部剖面圖和視圖。
圖5是圖1的C-C向局部放大剖面圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。本發(fā)明利用深小孔測量用直角彎頭測桿位移傳感器，配以專用的調整機構，用圓度儀的方式解決深小孔內表面形貌的綜合測量問題。參見圖1，本發(fā)明測量裝置主要由回轉臺、傳感器、導軌副、調整機構和控制系統(tǒng)等組成。它包括一個基座，在基座上安裝著一個水平放置的回轉臺1，一個夾持被測件3的夾具2固定在回轉臺1上，還包括一個傳感器4，本發(fā)明采用的傳感器為直角彎頭測桿位移傳感器，參見中國實用新型專利申請200520016994.2。它同時具有高分辨力和寬動態(tài)范圍的特性。本發(fā)明的特征在于，(1)在基座上固定著一個圓柱形的立柱12，有一個支座11，它的右側有一個垂直的圓形貫通孔，在該貫通孔的孔壁上有一個貫通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，兩個夾緊螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座11的貫通孔套在立柱12上；在支座11的左側有一個水平的圓形孔，該孔的上部和下部孔壁上各有一段貫通孔壁的窄槽，位于窄槽處的孔壁分別向上下延展，在延展的孔壁一側有一個垂直于窄槽的螺紋孔，另一側有與螺紋孔同軸的貫通孔，緊固螺栓穿過該貫通孔后擰在該螺紋孔內；支座11的中間開有一個垂直的方形貫通孔，上述水平的圓形孔與垂直的方形貫通孔連通。上述結構形成一個水平的夾持機構。方形貫通孔的作用是一是從機械結構上減輕支座11的重量，二是為右側的圓形貫通孔和左側的圓形孔提供鎖緊所需要的彈力。
(2)有一個滾動直線導軌副，它由運動副5和固定副6組成，運動副5的運動方向與回轉臺1的工作臺面相垂直。參見圖2，步進電機9通過螺栓固定在連接板8上，步進電機9的軸端與運動副5的絲杠7固連，連接板8通過螺栓與固定副6的上端面連接。被測件3安裝在位于回轉臺1上的夾具2中，傳感器4安裝在滾動直線導軌副的運動副5上，通過絲杠7在步進電機9的控制下，可以沿滾動直線導軌副的固定副6做上下運動，其運動方向與回轉臺1的工作臺面相垂直。
(3)有一個連接滾動直線導軌副和支座11的安裝筒10，它的右端是一個圓筒，插入支座11的水平圓形孔中。它的左端是帶有螺栓孔的安裝板，通過螺栓與固定副6的背面固連。參見圖3，它顯示了滾動直線導軌副之固定副6的背面通過螺栓與導軌安裝筒10左端的連接情況。參見圖4，它顯示了導軌安裝筒10的右端圓筒插入支座11的左側圓形孔中的情況。同時，也顯示了通過支座11的右側圓孔鎖定其在立柱12上的位置。導軌安裝筒10的作用有兩個，一是通過調整其在支座11中的伸縮量來保證傳感器4的觸針與被測表面相接觸，二是通過調整其在支座11中的角度來保證滾動直線導軌副之運動副5運動方向與回轉臺1的工作臺面相垂直。參見圖5，它顯示了支座11通過螺栓夾緊在導軌安裝筒10上的情況。
(4)傳感器4安裝在滾動直線導軌副之運動副5上，該傳感器為直角彎頭測桿位移傳感器。
使用本發(fā)明裝置的步驟是首先適當調整導軌安裝筒10在支座11中的位置，使傳感器4與被測件3的測量部位相適應。通過適當轉動導軌安裝筒9，使?jié)L動直線導軌副之運動副5的上下移動方向與回轉臺1垂直?；剞D臺1帶動被測件3勻速轉動，通過計算機控制安裝在運動導軌副上的傳感器4沿固定導軌副6上下移動，到達被測表面的指定位置對圓度誤差進行測量，可以分別安照最小二乘法或最小區(qū)域法兩種方法對圓度誤差進行評定。當回轉臺1停止轉動時，傳感器4上下移動，即可實現(xiàn)對母線直線度或表面粗糙度的測量，按照不同的取樣長度和評定方法，可以分別對表面粗糙度或母線的直線度誤差進行分析與計算。
權利要求
1.深小孔表面形貌綜合測量裝置，包括一個基座，在基座上安裝著一個水平放置的回轉臺[1]，一個夾持被測件[3]的夾具[2]固定在回轉臺[1]上，還包括一個傳感器[4]，其特征在于，(1)在基座上固定著一個圓柱形的立柱[12]，有一個支座[11]，它的右側有一個垂直的圓形貫通孔，在該貫通孔的孔壁上有一個貫通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，兩個夾緊螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座[11]的貫通孔套在立柱[12]上；在支座[11]的左側有一個水平的圓形孔，該孔的上部和下部孔壁上各有一段貫通孔壁的窄槽，位于窄槽處的孔壁分別向上下延展，在延展的孔壁一側有一個垂直于窄槽的螺紋孔，另一側有與螺紋孔同軸的貫通孔，緊固螺栓穿過該貫通孔后擰在該螺紋孔內；支座[11]的中間開有一個垂直的方形貫通孔，上述水平的圓形孔與垂直的方形貫通孔連通；(2)有一個滾動直線導軌副，它由運動副[5]和固定副[6]組成，運動副[5]的運動方向與回轉臺[1]的工作臺面相垂直，步進電機[9]通過螺栓固定在連接板[8]上，步進電機[9]的軸端與運動副[5]的絲杠[7]固連，連接板[8]通過螺栓與固定副[6]的上端面連接；(3)有一個連接滾動直線導軌副和支座[11]的安裝筒[10]，它的右端是一個圓筒，插入支座[11]的水平圓形孔中；它的左端是帶有螺栓孔的安裝板，通過螺栓與固定副[6]的背面固連；(4)傳感器[4]安裝在滾動直線導軌副之運動副[5]上，該傳感器為直角彎頭測桿位移傳感器。
全文摘要
本發(fā)明屬于計量測試技術，涉及對深小孔表面形貌測量裝置的改進。它包括基座，回轉臺1，夾具2，傳感器4，其特征在于，在基座上有一個立柱12和一個支座11；有一個由運動副5和固定副6組成的滾動直線導軌副，傳感器4安裝在運動副5上；有一個連接滾動直線導軌副和支座11的安裝筒10。本發(fā)明可測的最小孔徑為5mm，孔深為45mm。
文檔編號G01B5/24GK1862218SQ20051006943
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權日2005年5月10日
發(fā)明者王中宇, 李 柱, 謝鐵邦, 魏天民, 林敏 申請人:北京航空航天大學