專利名稱：一種基于v型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于軸類零件形狀誤差測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新的基于V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著精密加工和精密測量的發(fā)展，大型軸類零件(國標規(guī)定直徑大于500mm的軸類零件為大軸類零件，如:冶金軋輥、大電機轉(zhuǎn)子、定子及大型曲軸)的圓柱度誤差測量問題，一直是生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展的制約因素。由于大型軸類零件尺寸巨大、材料特別、輪廓測量精度要求高以及測量環(huán)境的局限性，而且在高溫、內(nèi)部或者外部高負載這些操作條件下零件還容易發(fā)生變形，所以圓柱度誤差應該在制造和操作的過程中進行測量。軸類零件在各種機器和儀器中應用極為廣泛，其形狀誤差直接影響配合表面的配合性質(zhì)以及回轉(zhuǎn)表面的定位精度，進而影響整個機器的回轉(zhuǎn)精度、旋轉(zhuǎn)件的振動、潤滑、噪聲、密封及零件的使用壽命
坐寸ο一般情況下，圓柱度形狀誤差的測量是在圓度儀上進行的，其評定多使用被測零件幾個截面的圓度形狀誤差、零件母線的直線度形狀誤差及半徑誤差等幾項給出，其測量及評定精度有限。在應用圓度儀進行圓柱度形狀誤差測量時，不僅要求圓度儀具有很高的回轉(zhuǎn)精度，又要求導軌具有很高的直線運動精度，同時還要求導軌和回轉(zhuǎn)軸線之間具有極高的平行度。比如Talyix)und300圓度儀的主軸回轉(zhuǎn)精度為0.0025 μ m,導軌的直線度誤差控制在0.5μπι以內(nèi)，已具有極高的精度。若被測零件長度為500_，那么由此引得的誤差可達到2.4 μ m，這是精度測量所不能接受的，因此傳統(tǒng)的圓柱度形狀誤差測量方法難以勝任。國內(nèi)外的學者在這方面做了很大的努力，波蘭凱爾采工業(yè)大學(Kielce Universityof Technology)的一些學者提出了采用“V型塊法”用于軸類零件圓柱度誤差的測量，文獻((Qualitative and quantitative evaluation of the accuracy of the V-block methodof cylindricity measurements)) (Precision Engineering, 34 (2010) 619-626)公開了該方法，并采用該方法設(shè)計出實驗裝置。將該裝置測量得出的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)方法得到的數(shù)據(jù)進行比較，定性定量的評定了該裝置測量所得數(shù)據(jù)的準確性，成功驗證了 “V型塊法”的可行性。上述文獻公開的實驗裝置采用的是自主加工的V型塊，不具有通用性，不能廣泛適用于各類軸類零件的測量；其兩V型塊通過兩組彈簧使得V型塊能夠與被測工件輕微接觸，通過旋轉(zhuǎn)表面帶有螺紋的圓柱來調(diào)整V型塊，使得兩V型塊垂直架在被測軸類工件上，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)較復雜，操作不方便；測量傳感器固定在支撐底座，不利于靈活調(diào)整傳感器的偏擺角。
實用新型內(nèi)容本實用新 型針對國外學者所提出的“V型塊法”進行分析研究，針對其實驗裝置體現(xiàn)出的不足進行改進，提出一種基于V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置。[0006]本實用新型測量圓柱度原理:通過一對符合國家標準的四口 V型塊來實現(xiàn)被測軸類工件的定位，兩V型塊相互連接垂直架在位于加工機床上的被測軸類工件上，其位置固定不動，保證所選四口 V型塊的下V型槽能夠與被測軸類工件表面相切于兩點，所述的V型塊其特征在于是一對完全符合國家標準，具有相同的形狀、尺寸、表面平面度、粗糙度以及V型槽夾角的四口 V型塊。同時兩V型塊相互平行，由支撐機構(gòu)支撐使得兩V型塊與被測軸類工件輕微接觸，不影響被測軸類工件在機床上的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由機床控制。兩V型塊通過連接桿(或者光軸)連接，其中連接桿(或者連接光軸)相當于導軌，將具有一定偏擺角的傳感器通過傳感支架固定在導軌上，傳感器角度可調(diào)，根據(jù)四口 V型塊自身的機構(gòu)特點，在四口 V型塊頂端安裝導軌驅(qū)動機構(gòu)，帶動傳感器在導軌上的直線運動，傳感器測頭與置于機床上旋轉(zhuǎn)的被測軸類工件表面相接觸，沿著被測軸類工件表面按照指定的軌跡運動。所述的兩個特征一致的V型塊本身的對中性定位出的被測軸類工件的中心軸，同時兩V型塊本身的結(jié)構(gòu)特點更好的保證了被測軸類工件的中心軸與導軌的平行度，從而進一步提高被測軸類工件圓柱度誤差的測量精度。本實用新型具有如下優(yōu)越性:1、本實用新型采用符合國家標準的四口 V型塊作為定于元件，同時也是測量元件，能廣泛運用于各類軸類零件圓柱度的測量；2、本實用新型中整個導軌直行系統(tǒng)安裝在兩V型塊之間，合理利用四口 V型塊結(jié)構(gòu)特點，結(jié)構(gòu)簡單，靈活性強，更有利于被測工件的在位測量；3、本實用新型中兩V型塊通過四根螺桿支撐，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母調(diào)整V型塊與被測軸類工件之間的接觸，操作更加方便； 4、本實用新型測量能夠靈活調(diào)整傳感器偏擺角。
圖1V型塊法測量大型軸類零件圓柱度的實驗裝置示意圖圖1中:4_螺桿底座；5_螺桿；6_調(diào)節(jié)螺母；7_彈簧座；8_螺桿支撐塊；9_壓板；10-滑塊連接板；11_滑塊連接板移動孔；12_傳感器安裝塊；3_傳感器；13_絲桿螺母連接機構(gòu)；14-絲桿螺母；15-聯(lián)軸器；16-驅(qū)動電機;M-被測軸類工件；P-連接軸(光軸)；Q-四口 V型塊；N-軸承座；G-滾珠絲桿；H-滑塊。圖2V型塊測量原理示意圖圖2中:M-被測軸類工件；Q_四口 V型塊；1_導軌；2_傳感器支架；3_傳感器。圖3V型塊測量原理示意圖的左視圖圖3中:M-被測軸類工件；Q_四口 V型塊；2_傳感器支架；3_傳感器；α -為V型塊中V型槽夾角；β -傳感器的偏擺角，即傳感器與V型槽角平分線的夾角。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1對本實用新型基于V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量實驗裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理進行詳細說明:如圖1所示，本實用新型中兩V型塊為一對四口 V型塊，尺寸為200*200*45mm，V型槽夾角α為120°，傳感器偏擺角β為9°，被測軸類工件直徑為200mm，長度為500mm。V型塊支撐定位機構(gòu)包括一對相互平行的四口 V型塊Q垂直架在加工機床上已加工的軸類工件M兩端，四口 V型塊Q的下V型槽與被測軸類工件M表面相切于兩點。兩V型塊Q通過四根螺桿5頂端與V型塊兩側(cè)的支撐塊8連接固定，螺桿5上安裝了彈簧座7、調(diào)節(jié)螺母6和底座4，通過旋轉(zhuǎn)四個調(diào)節(jié)螺母6可以調(diào)整兩V型塊Q的高低，使得V型塊地面處于同一平面，同時兩個V型塊Q能夠與被測軸類工件M相切于兩點，與被測軸類工件M輕微接觸，不影響被測軸類工件的旋轉(zhuǎn)，四根螺桿5底端通過螺桿底座7固定在地面上。雙導軌系統(tǒng)由兩根光軸P (選用直徑為40mm的光軸)、兩個滑塊H、滑塊連接板10、滾珠絲桿G、兩個軸承座N、絲桿螺母14、絲桿螺母連接機構(gòu)13、驅(qū)動電機16、聯(lián)軸器15、電機安裝板(17)組成。根據(jù)四口 V型塊Q自身的對稱性，用兩根尺寸、特征一致的光軸P將兩四口 V型塊Q相連接，兩光軸P兩端通過壓板9固定在四口 V型塊兩側(cè)的V型槽內(nèi)，在每個光軸P上安裝滑塊H構(gòu)成兩根導軌I，通過滑塊連接板10將兩個滑塊H連接在一起，滾珠絲桿G架在兩V型塊Q頂端，通過軸承座N固定，將絲桿G和驅(qū)動電機16主軸通過聯(lián)軸器15連接固定在位于四口 V型塊Q頂端上的電機安裝板17上，通過絲桿螺母連接機構(gòu)13將滾珠絲桿G與滑塊連接板10相連接組成了雙導軌系統(tǒng)。本實用新型不另外安裝傳感器支架2，直接將傳感器安裝塊12設(shè)在滑塊連接板10上，通過傳感器安裝塊12固定傳感器3 (選用高精度的位移傳感器)，傳感器安裝塊12角度可調(diào)，滑塊連接板10設(shè)置了移動孔11，使得滑塊連接板可以再移動孔11范圍內(nèi)前后移動，有利于更好的調(diào)整傳感器3的偏擺角β。本實用新型工作原理: 被測軸類工件M在機床加工完后，將安裝好了 V型塊測量裝置垂直架在被測工件上，通過旋轉(zhuǎn)螺桿5上的調(diào)節(jié)螺母6調(diào)整V型塊測量裝置的高低，使得兩個四口 V型塊Q的下V型槽表面都能與被測軸類工件M表面相切，且輕微接觸，不影響被測軸類工件M的旋轉(zhuǎn)，然后固定螺桿底端4。雙導軌系統(tǒng)的直行運動由驅(qū)動電機16驅(qū)動精密滾珠絲桿G轉(zhuǎn)動，帶動絲桿螺母連接機構(gòu)13和調(diào)整好偏擺角β的傳感器3作直線運動，同時被測軸類工件M在機床上旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由機床控制。由于四口 V型塊Q本身的對稱性和對中性，更好保證了雙導軌機構(gòu)的直線度，以及導軌I與兩V型塊Q定位得到的被測軸類工件M中心軸之間的平行度，從而提高了被測軸類工件M圓柱度誤差的測量精度。
權(quán)利要求1.一種新的基于V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置，其包括一對四口 V型塊(Q)、用于支撐兩個四口 V型塊(Q)的四根螺桿(5)、位于螺桿(5)上的調(diào)節(jié)螺母(6)和螺桿固定底座(4)組成V型塊支撐系統(tǒng)，兩V型塊(Q)垂直架在加工機床上已加工的軸類工件(M)兩端，V型塊(Q)下V型槽與已加工軸類工件(M)表面相切于兩點，兩V型塊特征在于是一對具有相同的幾何特征、表面精度的四口 V型塊，四個調(diào)節(jié)螺母(6)調(diào)整兩V型塊(Q)的高低，使得兩個V型塊(Q)下V型槽表面能夠與被測軸類工件(M)輕微接觸，不影響被測軸類工件(M)的旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所涉及的裝置，其還包括兩根光軸(P)、安裝在(P)上的兩個滑塊(H)和滑塊連接板(10)、水平架在四口 V型塊(Q)頂端上的滾珠絲桿(G)、位于四口 V型塊(Q)頂端用于固定滾珠絲桿(G)的兩個軸承座(N)、位于滾珠絲桿(G)上的絲桿螺母(14)和絲桿螺母連接機構(gòu)(13)、位于四口 V型塊(Q)上的電機安裝塊(17)固定驅(qū)動電機(16)、連接驅(qū)動電機(16)主軸和滾珠絲桿(G)的聯(lián)軸器(15)相連接構(gòu)成雙導軌系統(tǒng)，其特征在于兩根光軸水平連接兩V型塊構(gòu)成雙導軌，且雙導軌系統(tǒng)位于兩V型塊之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所涉及的裝置，其還包括將固定在滑塊連接板(10)上的傳感器安裝塊(12)，其特征在于傳感器安裝塊(12)角度可調(diào)，保證不影響滑塊(H)在光軸(P)上移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所涉及的裝置，其還包括在滑塊連接板(10)設(shè)置的移動孔(11)，其特征在于滑塊連接板(10)可在移動孔(11)范圍內(nèi)前后移動，有利于更好的調(diào)整傳感器(3)的偏擺角 。
專利摘要本實用新型涉及了一種基于V型塊法的大型軸類零件圓柱度測量裝置，屬于表面形狀誤差測量領(lǐng)域。本實用新型裝置將一對幾何特征一致、相互平行的四口V型塊垂直架在位于加工機床上已加工的軸類工件兩端，保證該四口V型塊能夠與被測軸類工件表面相切于兩點，兩V型塊采用四根螺桿支撐，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母使其能夠與被測軸類工件表面輕微接觸。基于四口V型塊本身的對稱性，通過兩根光軸連接兩V型塊，光軸上安裝滑塊構(gòu)成雙導軌，滑塊連接板安裝傳感器，其偏擺角可調(diào)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，四口V型塊的結(jié)構(gòu)特點能夠更好的保證其定位出的軸類工件中心軸與導軌的平行度，有利于提高被測工件圓柱度測量精度，適用于在位測量。
文檔編號B23Q17/20GK203141229SQ20132014857
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者徐向纮, 鐘茜, 王棟, 張新娜, 葉豐 申請人:中國計量學院