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CN106441203A - 一种深内锥孔的自动测量装置 - Google Patents

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CN106441203A
CN106441203A CN201610663857.0A CN201610663857A CN106441203A CN 106441203 A CN106441203 A CN 106441203A CN 201610663857 A CN201610663857 A CN 201610663857A CN 106441203 A CN106441203 A CN 106441203A
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CN
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axis slide
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lubrication bearing
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闵罗肖
房建国
王磊
雷雯铭
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AVIC Beijing Precision Engineering Institute for Aircraft Industry
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AVIC Beijing Precision Engineering Institute for Aircraft Industry
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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Abstract

本发明一种深内锥孔的自动测量装置属于几何测量技术领域，设计了一种深内锥孔锥角的专用检测装置。针对深内锥孔的特点，设计了球传感器，可以测量一定半径的截面高度。在本发明中有两个不同半径的球传感器，通过XYZ三轴自动滑台的运动实现锥孔两个截面的高度信息的自动测量。进而计算出内锥孔的锥角。本发明可以实现深内锥孔的自动化快速测量；经过试验验证，由于每次的测量接触力相等，重复精度较高；自动化程度较高，可以实现多个喷嘴被测物的快速测量。

Description

一种深内锥孔的自动测量装置
技术领域
本发明一种深内锥孔的自动测量装置属于测量测试领域，涉及一种深内锥孔自动测量装置。
背景技术
深内锥孔是机械加工中的一种典型特征，尤其在燃油发动机喷嘴零件最为常见。种种研究表明深内锥孔的内锥角对于喷嘴的流体动力学作用影响巨大，因此必须内锥孔的加工制造中必须检查内锥角的尺寸，将其控制在技术要求范围内。
当前内锥孔的测量方法以接触测量法为主，不能实现在直孔底部的内锥孔的内锥角自动测量。对于一种工业产品来说，不但测量效率低，而且不能保证较高的测量精度，其结果是工业产品的高成本和低一致性。最终影响产品的性能和可靠性。
发明内容
本发明目的：针对微小零件深内锥孔测量效率及精度低的现状，设计一种深内锥孔的自动测量装置，实现微小零件的自动化高效精密测量。
本发明技术方案：一种深内锥孔的自动测量装置，其特征在于，所述装置包括Z轴滑台(1)，浮动卡头(2)，小球传感器3，大球传感器4，被测物总成5，花岗岩台体6，Y轴滑台7,X轴滑台8；
在花岗岩台体6上水平布置X轴滑台8，在X轴滑台8上布置Y轴滑台7，使Y轴滑台7的轨道与X轴滑台8上的轨道方向相垂直；在花岗岩台体6上设置Z轴滑台1，使Z轴滑台1与Y轴滑台7及X轴滑台8的轨道方向均垂直；
将浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的一端分别固定在Z轴滑台1上，并使浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的轴线分别与Z轴滑台1的轨道相平行，且浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的另一端，即浮动端能够在水平面内运动；当Z轴滑台1锁定时，浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的运动轨迹与X轴滑台8，Y轴滑台7运动轨迹相平行；将大球传感器4，小球传感器3分别装入浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的浮动端内，使大球传感器4，小球传感器3的轴线均与Z轴滑台1轨道方向平行；
其中小球传感器3的结构为：将自润滑轴套23固定在固定套22的下端；将导向轴24放入自润滑轴套23内，导向轴24与自润滑轴套23间隙配合，导向轴24能够在自润滑轴套23内自由滑动；延长杆25的一端有孔，将导向轴24下端装入延长杆25的该孔内，导向轴24与延长杆25之间过盈配合，自润滑轴套23能够限制导向轴24的运动范围；将小标准球26固定在延长杆25的另一端，小标准球26的球径为R2；将气动位移传感器21固定在固定套22的上方，气动位移传感器21的下端与导向轴24的上端相接触；
其中大球传感器4的结构为：将自润滑轴套43固定在固定套42的下端；将导向轴44放入自润滑轴套43内，导向轴44与自润滑轴套43间隙配合，导向轴44能够在自润滑轴套43内自由滑动；延长杆45的一端有孔，将导向轴44下端装入延长杆45的该孔内，导向轴44与延长杆45之间过盈配合，自润滑轴套43能够限制导向轴44的运动范围；将小标准球46固定在延长杆45的另一端，大标准球46的球径为R1；将气动位移传感器41固定在固定套42的上方，气动位移传感器41的下端与导向轴44的上端相接触；被测物总成5能够限定被测物与Y轴滑台7工作面的相对位置，能够将被测物定位卡紧。
本发明的有益效果：
(1)可以实现深内锥孔的自动化快速测量；
(2)经过试验验证，由于每次的测量接触力相等，重复精度较高；
(3)自动化程度较高，可以实现多个喷嘴被测物的快速测量。
附图说明：
图1小球法内锥孔测量原理图；
图2深内锥孔的自动测量装置总体布局图；
图3小球传感器结构图
图4大球传感器结构图
图5被测物及其工装装配图
图6深内锥孔及被测锥角示意图
其中，Z轴滑台1，浮动卡头一2A、浮动卡头二2B，小球传感器3，大球传感器4，被测物总成5，花岗岩台体6，Y轴滑台7，X轴滑台8。
具体实施方式
下面结合附图1-6对本发明作进一步的详细说明。
本发明的原理如图1所示。已知两个半径的标准球，大球半径为R1，小球半径为R2。将大球放入锥孔中，使大球球面与锥孔相切，然后测量大球顶端的高度Z1。将小球放入锥孔中，使小球球面与锥孔相切，然后测量小球顶端的高度Z2。则内锥孔的内锥角为
对于被测物喷嘴的深内锥孔，，锥孔隐藏在深孔底部。只用钢球测量不利于提高其自动化程度，检测效率较低。
一种深内锥孔的自动测量装置，所述装置包括Z轴滑台1，浮动卡头2，小球传感器3，大球传感器4，被测物总成5，花岗岩台体6，Y轴滑台7,X轴滑台8；
在花岗岩台体6上水平布置X轴滑台8，在X轴滑台8上布置Y轴滑台7，使Y轴滑台7的轨道与X轴滑台8上的轨道方向相垂直；在花岗岩台体6上设置Z轴滑台1，使Z轴滑台1与Y轴滑台7及X轴滑台8的轨道方向均垂直；
将浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的一端分别固定在Z轴滑台1上，并使浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的轴线分别与Z轴滑台1的轨道相平行，且浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的另一端，即浮动端能够在水平面内运动；当Z轴滑台1锁定时，浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的运动轨迹与X轴滑台8，Y轴滑台7运动轨迹相平行；将大球传感器4，小球传感器3分别装入浮动卡头一2A、浮动卡头二2B的浮动端内，使大球传感器4，小球传感器3的轴线均与Z轴滑台1轨道方向平行；
被测物总成5由工装30、喷嘴被测物31、卡紧盖板32组成。工装30是导磁材料加工而成的，卡紧盖板32是磁材料加工而成，工装30的上方有3个相同的孔，孔径与被测物的外径相等，间隙配合；将喷嘴被测物31装入工装的孔内，卡紧盖板32是带磁性的，将卡紧盖板32放在喷嘴被测物31上方，卡紧盖板32将吸住卡紧。将被测物总成5放在Y轴滑台台面上，使其长边与Y轴滑台7运动方向平行；
其中小球传感器3的结构为：将自润滑轴套23固定在固定套22的下端；将导向轴24放入自润滑轴套23内，导向轴24与自润滑轴套23间隙配合，导向轴24能够在自润滑轴套23内自由滑动；延长杆25的一端有孔，将导向轴24下端装入延长杆25的该孔内，导向轴24与延长杆25之间过盈配合，自润滑轴套23能够限制导向轴24的运动范围；将小标准球26固定在延长杆25的另一端，小标准球26的球径为R2；将气动位移传感器21固定在固定套22的上方，气动位移传感器21的下端与导向轴24的上端相接触；
其中大球传感器4的结构为：将自润滑轴套43固定在固定套42的下端；将导向轴44放入自润滑轴套43内，导向轴44与自润滑轴套43间隙配合，导向轴44能够在自润滑轴套43内自由滑动；延长杆45的一端有孔，将导向轴44下端装入延长杆45的该孔内，导向轴44与延长杆45之间过盈配合，自润滑轴套43能够限制导向轴44的运动范围；将小标准球46固定在延长杆45的另一端，大标准球46的球径为R1；将气动位移传感器41固定在固定套42的上方，气动位移传感器41的下端与导向轴44的上端相接触；
被测物总成5能够限定被测物与Y轴滑台7工作面的相对位置，能够将被测物定位卡紧。
检测工序如下：
移动X轴滑台8与Y轴滑台7，调整使小球传感器3的小标准球26进入喷嘴被测物的深孔孔口范围内，可以降低Z轴滑台1以及利用气压降低气动笔形传感器21的Z轴方向的高度，使小标准球26深入深孔内，当气动位移传感器21的读值发生变化时，停止降低Z轴方向的高度，此时气动位移传感器21的读值为B2，Z轴滑台1的位置读数为Z02，记Z2＝Z02+B2。提升小标准球26Z轴方向的高度，使小标准球26离开深孔。
移动Y轴滑台7调整使大球传感器4的大标准球46进入喷嘴被测物的深孔孔口范围内，降低Z轴滑台1以及利用气压降低气动笔形传感器的高度，使大标准球46深入深孔内，当气动位移传感器41的读值发生变化时，停止降低Z轴方向的高度，此时气动位移传感器41的读值为B1，Z轴滑台1的位置读数为Z01，记Z1＝Z01+B1。提升Z轴滑台1和气动笔形传感器21的高度，使大标准球46离开深孔，准备下一个喷嘴被测物的测量。
内锥角值可由公式获得。
补充说明：若条件允许可以只调整气动位移传感器21和气动位移传感器41的高度，已获得较高的定位精度。

Claims (1)

1.一种深内锥孔的自动测量装置，其特征在于，所述装置包括Z轴滑台(1)，浮动卡头(2)，小球传感器(3)，大球传感器(4)，被测物总成(5)，花岗岩台体(6)，Y轴滑台(7),X轴滑台(8)；
在花岗岩台体(6)上水平布置X轴滑台(8)，在X轴滑台(8)上布置Y轴滑台(7)，使Y轴滑台(7)的轨道与X轴滑台(8)上的轨道方向相垂直；在花岗岩台体(6)上设置Z轴滑台(1)，使Z轴滑台(1)与Y轴滑台(7)及X轴滑台(8)的轨道方向均垂直；
将浮动卡头一(2A)、浮动卡头二(2B)的一端分别固定在Z轴滑台(1)上，并使浮动卡头一(2A)、浮动卡头二(2B)的轴线分别与Z轴滑台(1)的轨道相平行，且浮动卡头一(2A)、浮动卡头二(2B)的另一端，即浮动端能够在水平面内运动；当Z轴滑台(1)锁定时，浮动卡头一(2A)、浮动卡头二(2B)的运动轨迹与X轴滑台(8)，Y轴滑台(7)运动轨迹相平行；将大球传感器(4)，小球传感器(3)分别装入浮动卡头一(2A)、浮动卡头二(2B)的浮动端内，使大球传感器(4)，小球传感器(3)的轴线均与Z轴滑台(1)轨道方向平行；
其中小球传感器(3)的结构为：将自润滑轴套(23)固定在固定套(22)的下端；将导向轴(24)放入自润滑轴套(23)内，导向轴(24)与自润滑轴套(23)间隙配合，导向轴(24)能够在自润滑轴套(23)内自由滑动；延长杆(25)的一端有孔，将导向轴(24)下端装入延长杆(25)的该孔内，导向轴(24)与延长杆(25)之间过盈配合，自润滑轴套(23)能够限制导向轴(24)的运动范围；将小标准球(26)固定在延长杆(25)的另一端，小标准球(26)的球径为R2；将气动位移传感器(21)固定在固定套(22)的上方，气动位移传感器(21)的下端与导向轴(24)的上端相接触；
其中大球传感器(4)的结构为：将自润滑轴套(43)固定在固定套(42)的下端；将导向轴(44)放入自润滑轴套(43)内，导向轴(44)与自润滑轴套(43)间隙配合，导向轴(44)能够在自润滑轴套(43)内自由滑动；延长杆(45)的一端有孔，将导向轴(44)下端装入延长杆(45)的该孔内，导向轴(44)与延长杆(45)之间过盈配合，自润滑轴套(43)能够限制导向轴(44)的运动范围；将小标准球(46)固定在延长杆(45)的另一端，大标准球(46)的球径为R1；将气动位移传感器(41)固定在固定套(42)的上方，气动位移传感器(41)的下端与导向轴(44)的上端相接触；被测物总成(5)能够限定被测物与Y轴滑台(7)工作面的相对位置，能够将被测物定位卡紧。
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