專利名稱：大尺寸多功能檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于檢測(cè)大尺寸工件外徑、內(nèi)徑、內(nèi)球徑、園弧半徑、園度以及設(shè)備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的多功能檢測(cè)儀，屬機(jī)械檢測(cè)計(jì)量器具技術(shù)領(lǐng)域。
已有技術(shù)中尚無(wú)2000mm以上萬(wàn)能量具。2000mm以上尺寸的卡規(guī)和量桿為一次性量具，又只能用于端部位置的檢測(cè)。且笨重、易變形，需多人配合操作，測(cè)量不方便，受測(cè)量環(huán)境和條件所引起的誤差大，易出質(zhì)量安全事故。外形大，占用面積大，難運(yùn)輸、保管。測(cè)量面磨損快、修理難度大，檢定修理費(fèi)高，價(jià)格昂貴。
本實(shí)用新型提供一種采用“弦長(zhǎng)弓高”間接測(cè)量法的多功能檢測(cè)儀，以克服上述大直徑直接測(cè)量法存在的弊端。
它由指示表［1］、導(dǎo)管［3］、弓形架［5］、活動(dòng)測(cè)頭［6］、球形固定測(cè)頭［7］組成，其特點(diǎn)是導(dǎo)管［3］固定在弓形架中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長(zhǎng)。指示表固定在導(dǎo)管上端?；顒?dòng)測(cè)頭固定在導(dǎo)管下端，兩軸心線重合。導(dǎo)管內(nèi)裝有頂桿、彈簧，將活動(dòng)測(cè)頭上、下移動(dòng)量傳遞到指示表測(cè)頭。球形固定測(cè)頭［8］安裝在弓形架兩端。
指示表為千分表或測(cè)微計(jì)、扭簧比較儀。弓形架的制造精度要求弦長(zhǎng)L＋0.08＋0.02。球形固定測(cè)頭d－0.0005－0.001，弓形架的孔與導(dǎo)管為 (H7)/(g6) 配合。導(dǎo)管軸心線垂直平分弦長(zhǎng)允差為0.01。


圖1、為檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、為測(cè)量?jī)?nèi)徑D的工作原理圖。
圖3、為測(cè)量外徑D的工作原理圖。
圖4、為測(cè)量?jī)?nèi)徑零位校對(duì)示意圖。
圖5、為測(cè)量外徑零位校對(duì)示意圖。
圖6、園度檢測(cè)示意圖。
本實(shí)用新型的工作原理是根據(jù)已知的弦長(zhǎng)L(兩固定測(cè)頭直徑d中心點(diǎn)間的距離)，弓高H(檢測(cè)儀校準(zhǔn)零位的塊規(guī))、固定測(cè)頭直徑d(鋼球)按它們與直徑的函數(shù)關(guān)系計(jì)算直徑D。
D＝ (L2)/(4H) ＋H＋d……(1)內(nèi)徑D＝ (L2)/(4H) ＋H－d……(2)外徑考慮到L、H、d有誤差，可以算出函數(shù)D的誤差。
δD＝( (аf)/(аd) )δL＋( (аf)/(аd) )δH＋( (аf)/(аd) )δd……(3)(аf)/(аL) ＝ (2L)/(4H) ……(4)(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H) ……(5)(аf)/(аd) ＝±1(內(nèi)徑為＋，外徑為－)……(6)
D的極限測(cè)量誤差或最大不確定度為δ1imD=±(∂f∂l)2δ1∂imL+(∂f∂H)2δ1∂imH+(∂f∂d)2δ1∂imd]]>……(7)其中δlimL、δlimH、δlimd為所用工卡量具制造極限誤差，由于大尺寸工件允許公差大，當(dāng)計(jì)算D的測(cè)量值在圖紙?jiān)试S公差中值左右，一般可以不計(jì)算δlimD。
根據(jù)誤差理論，函數(shù)系統(tǒng)誤差是可以進(jìn)行修正或采取某種方法加以消除減小到最低限度。即通過(guò)改變弓高H(儀器零位的校準(zhǔn)量塊)來(lái)減小直徑D的測(cè)量誤差，以符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。
本實(shí)用新型的使用方法及步驟為①計(jì)算弓高H根據(jù)本實(shí)用新型已知的L、d及被測(cè)工件圖紙要求的公稱尺寸D從圖［2］、圖［3］得測(cè)內(nèi)徑時(shí)H=(D-d)-(D-d)2-L22---(7)]]>測(cè)外徑時(shí)H=(D+d)-(D+d)2-L22---(8)]]>②計(jì)算直徑D根據(jù)公式［1］或［2］計(jì)算D③計(jì)算D的誤差根據(jù)公式［3］、［4］、［5］、［6］、［7］計(jì)算
④計(jì)算D的間接的測(cè)量值Do＝(D＋δD)±δlimD……(9)⑤校核比較Do是否符合圖紙要求的公差。當(dāng)不符合圖紙要求時(shí)就調(diào)整弓高及其誤差。
⑥根據(jù)調(diào)整后的弓高誤差重新計(jì)算δD⑦重新計(jì)算D的間接測(cè)量值，直到公差符合圖紙要求。
⑧用調(diào)整后的H值的量塊校準(zhǔn)檢測(cè)儀的零位。
⑨用本檢測(cè)儀進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。當(dāng)指示表指針指零位時(shí)工件就合格。當(dāng)指針不在零位時(shí)就應(yīng)根據(jù)公式［3］計(jì)算δD、公式［9］計(jì)算D。
本實(shí)用新型有如下不同規(guī)格的系列產(chǎn)品1、弦長(zhǎng)L＝100，固定測(cè)頭d＝5，用于扇形蝸輪外、園弧半徑、內(nèi)球徑、園度以及設(shè)備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的檢測(cè)即時(shí)提供數(shù)據(jù)。
2、弦長(zhǎng)L＝200，固定測(cè)頭d＝10，用于1000～3200mm尺寸的檢測(cè)。
3、弦長(zhǎng)L＝400，固定測(cè)頭d＝10，用于1000～8000mm尺寸的檢測(cè)。
本實(shí)用新型的突出效果是①為用“弦長(zhǎng)弓高法”間接測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用提供了量具，可改變現(xiàn)時(shí)2000mm以上尺寸無(wú)萬(wàn)能量具的狀況。
②可以大幅度降低2000mm以上尺寸的量具制造費(fèi)用。本實(shí)用新型的成本僅為檢測(cè)同樣大尺寸的千分尺，游標(biāo)卡的1／4。
③克服了大尺寸量具體形大笨重、易變形、難保管、測(cè)量難度大、使用不方便等弊病。可供生產(chǎn)工人現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、使用，從而提高了生產(chǎn)效率，提高了加工質(zhì)量。
應(yīng)用舉例例1.φ3950H8＋0.410基準(zhǔn)孔的測(cè)量設(shè)檢測(cè)儀L＝400mmδL＝＋20umd＝10mmδd＝－5um①計(jì)算弓高根據(jù)公式[7]H=(D-d)-(D-d)2-L22=(3950-10)-(3950-10)2-40022]]>＝10.1786②計(jì)算直徑D根據(jù)公式［1］ D＝ (L2)/(4H) ＋H＋d＝ (4002)/(4×(10.1786)) ＋10.1786＋10＝3949.9921③計(jì)算D的誤差已知δL＝＋20um，δd＝－5um，δH＝－0.6um時(shí)根據(jù)公式［3］～［7］得(аf)/(аL) ＝ 1/(4H) ×2L＝ (2×400)/(4×(10.1786)) ＝19.65(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H2) ＝1－ (4002)/(4×(10.1786)2) ＝－386.131
(аf)/(аd) ＝＋1δD＝( (аf)/(аL) )δL＋( (аf)/(аH) )δH＋( (аf)/(аd) )δd＝(19.65×20)＋(－386.131)×(－0.6)＋(＋1)(－5)＝619.679um④計(jì)算D的間接測(cè)量值根據(jù)公式［9］，得Do＝3949.9921＋0.619679≈3950＋0.61⑤校核比較Do，比圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求超差＋0.20，從第［3］步運(yùn)算中可以看出，當(dāng)加大H的尺寸，δH為正誤差時(shí)δD可減小。設(shè)改H＝＋0.4um(即H＝10.179)⑥重新計(jì)算δDδD＝(19.65×20)＋(－386.131)(0.4)－5≈233.55um⑦重新計(jì)算D的間接測(cè)量值Do＝D＋δD＝3949.9921＋0.23355＝3950＋0.23(在圖紙?jiān)试S公差中值左右可不計(jì)算limD)經(jīng)過(guò)修正直徑為3950＋0.23在允許公差中值左右，符合圖紙要求，弓高H＝10.179的量塊為檢測(cè)儀零位校對(duì)量塊。
⑧檢測(cè)儀的零位校對(duì)在o級(jí)平板上進(jìn)行校對(duì)，前后擺動(dòng)檢測(cè)儀，調(diào)整指示表面盤刻度零位線與指示表指針的折轉(zhuǎn)點(diǎn)相重合時(shí)為零位校準(zhǔn)。(與內(nèi)徑百分表校對(duì)零位方法相同)(圖4)⑨進(jìn)行實(shí)際測(cè)量見(jiàn)圖5，當(dāng)指示表活動(dòng)測(cè)頭與工件接觸時(shí)，指示表指針與零位線重合，其測(cè)量結(jié)果D為3950＋0.23。
當(dāng)指示表活動(dòng)測(cè)頭處于上升狀態(tài)指針偏零位一個(gè)分度值(千分表0.001)時(shí)計(jì)算δD＝(19.65×20)＋(－398.131)(0.4＋1)＋5＝－142.5834um測(cè)量結(jié)果Do＝3949.9921－0.1425834＝3950－0.13即弓高增加1um直徑減小0.37um。
當(dāng)測(cè)頭處于下降狀態(tài)偏零位一個(gè)分度值(0.001)計(jì)算δD＝(19，65×20)＋(－386.131)(0.4－1)＋5＝629.679um測(cè)量結(jié)果Do＝3949.9921＋0.629679＝3950＋0.62即弓高減小1um，直徑增加0.38um
例2、φ3950h8－00.41基準(zhǔn)軸的測(cè)量設(shè)檢測(cè)儀為L(zhǎng)＝400＋0.02d＝φ10－0.0051、計(jì)算弓高H根據(jù)公式［8］得H=(3950+10)-(3950+10)2-40022]]>＝10.126952、計(jì)算D根據(jù)公式［2］ D＝ (L2)/(4H) ＋H－d＝ (4002)/(4×(10.12695)) ＋10.12695－10＝3949.98343、計(jì)算D的誤差(аf)/(аL) ＝ (f)/(4H) ＝ 800/(4×(10.12695)) ＝19.75(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H2) ＝1－ (4002)/(4×(10.12695)) ＝－389.04944(аf)/(аd) ＝－1設(shè)已知δL＝＋20um，δd＝－5um，δH＝＋0.05um(即H＝10.127)δD＝(19.75×20)＋(－389.04944)×(＋0.05)＋(－1)(－5)＝395－19.4525＋5＝380.5475um
4、計(jì)算間接測(cè)量結(jié)果Do＝3949.9834＋0.3805475≈3950＋0.3645、當(dāng)L＝400＋0.02H＝10.12695＋0.00005d＝10－0.005時(shí)直徑D超差0.36。進(jìn)行修正，改用H＝＋1.55um即H＝10.1285量塊。
6、重新計(jì)算D＝(19.75×20)＋(－389.04944)(1.55)＋(－1)(－5)＝－203.02663um7、重新計(jì)算間接測(cè)量結(jié)果Do＝3949.9834＋(－0.20302663)≈3050－0.22在允許公差中值左右，符合圖紙要求，用H＝10.1285量塊按圖5校零位，進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
例3、園度檢測(cè)檢測(cè)例2軸的園度(圖6)。檢測(cè)方法是在－X——＋X或－Y——＋Y座標(biāo)位置上測(cè)量，當(dāng)指示表指針與零位線重合則直徑相等，若偏零位則不等，當(dāng)指示表測(cè)頭處于上升狀態(tài)偏零位0.1um即弓高H＝10.1285＋0.001＝10.1286δD＝(19.75×20)＋(－389.04944)(1.55＋0.1)＋5＝－241.9315um測(cè)量結(jié)果Do＝3949.9834－0.241935
＝3950－0.28－0.28－(－0.22)＝－0.06mm即小0.06mm表1、為檢測(cè)儀檢測(cè)孔徑，計(jì)算測(cè)量誤差應(yīng)用舉例，供參考。表上計(jì)算結(jié)果，是計(jì)算了測(cè)量極限誤差，使Do有兩個(gè)值。
實(shí)際應(yīng)用本測(cè)量?jī)x時(shí)，應(yīng)具有［1］o級(jí)平板；［2］46塊組4等量塊。即應(yīng)具有1.001、1.002……1.009量塊；［3］當(dāng)一時(shí)不能研合成所需量塊尺寸時(shí)，可用近似值量塊校對(duì)零位后，再由指示表來(lái)調(diào)整。如指示表分度值為0.0005則校準(zhǔn)零位后，在測(cè)處上升狀態(tài)方向加一格，則為H加了一個(gè)0.005。反之，則減小了一個(gè)0.0005。

權(quán)利要求1.一種用于大尺寸工件外徑、內(nèi)徑、內(nèi)球徑、園弧半徑、園度以及設(shè)備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的多功能檢測(cè)儀，由指示表[1]、導(dǎo)管[3]、弓形架[5]、活動(dòng)測(cè)頭[6]、球形固定測(cè)頭[7]組成，其特征是，導(dǎo)管[3]固定在弓形架[5]中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長(zhǎng)，指示表[1]固定在導(dǎo)管[3]上端，活動(dòng)測(cè)頭[6]固定在導(dǎo)管[3]下端，兩軸心線重合，導(dǎo)管內(nèi)裝有頂桿、彈簧，球形固定測(cè)頭[7]安裝在弓形架[5]兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能檢測(cè)儀其特征是弓形架的制造精度要求弦長(zhǎng)L＋0.08＋0.02球形固定測(cè)頭d－0.0005－0.001，弓形架的孔與導(dǎo)管［3］為 (H7)/(g6) 配合，導(dǎo)管軸心線垂直平分弦長(zhǎng)允差為0.01。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多功能檢測(cè)儀，其特征是指示表［1］為千分表或測(cè)微計(jì)、扭簧比較儀。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種采用“弦長(zhǎng)弓高”間接測(cè)量法的多功能檢測(cè)儀。用于檢測(cè)大尺寸工件外徑、內(nèi)徑、內(nèi)球徑、圓弧半徑、圓度以及設(shè)備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度。它由指示表、導(dǎo)管、弓形架、活動(dòng)測(cè)頭、固定測(cè)頭組成。特點(diǎn)是導(dǎo)管固定在弓形架中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長(zhǎng)。指示表固定在導(dǎo)管上端，活動(dòng)測(cè)頭固定在導(dǎo)管下端。固定測(cè)頭安裝在弓形架兩端?？朔爽F(xiàn)有2米以上大直徑測(cè)量器具笨重、易變形、操作不便、昂貴等弊端。
文檔編號(hào)G01B3/00GK2116883SQ92205678
公開日1992年9月23日 申請(qǐng)日期1992年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月25日
發(fā)明者熊建平 申請(qǐng)人:熊建平