[發明專利]一種多錐段深孔零件的廓形測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110790101.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113551608B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 朱祥龍;康仁科;董志剛;孫福彪;徐秋松;戴恒震
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12;G01B11/24;G01B11/26;G01B11/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

1.一種多錐段深孔零件的廓形測量裝置，其特征在于：包括腔體、軸向進給機構、軸向檢測機構、孔徑測量機構和驅動電機(1)，所述驅動電機(1)安裝在腔體左側；所述軸向進給機構、軸向檢測機構和孔徑測量機構分別安裝在腔體內部，所述驅動電機(1)的輸出軸穿過腔體的左端蓋(2)，通過聯軸器(9)與軸向進給機構的絲杠連接；從而通過軸向進給機構的軸向進給帶動軸向檢測機構實現軸向位置檢測，同時也帶動孔徑測量機構在多錐段深孔零件(29)內腔實現軸向移動，孔徑測量機構實現軸向移動的同時通過旋轉電機(6)實現旋轉運動；

所述腔體包括左端蓋(2)、罩殼(3)、右端蓋(4)、型材(28)、雙頭螺柱(23)和蝶形螺母(24)，所述左端蓋(2)和右端蓋(4)之間通過三個沿圓周方向均勻布置的型材(28)連接，所述左端蓋(2)上安裝驅動電機(1)；

所述右端蓋(4)為階梯形狀結構，大端一側是圓柱形腔體，圓柱形腔體沿周向均勻分布三個軸向槽口，每個槽口兩側各有一對凸臺，兩側凸臺上有兩對通孔，使用雙頭螺柱(23)貫穿兩側凸臺上的通孔，雙頭螺柱(23)的兩端通過蝶形螺母(24)擰緊；

右端蓋(4)腔體內部的右側端面上有三個沿周向均布的圓弧形凸臺，圓弧形凸臺的外徑和多錐段深孔零件(29)的內徑尺寸相同，用于對多錐段深孔零件(29)定心；右端蓋(4)腔體內徑尺寸與多錐段深孔零件(29)的外徑尺寸相同，右端蓋(4)嵌套在多錐段深孔零件(29)的一端，通過旋轉蝶形螺母(24)實現右端蓋(4)對多錐段深孔零件(29)的壓緊；所述右端蓋(4)小端的端面上有2個沉頭孔、通過螺釘與花鍵套(17)的法蘭盤進行固定連接；

所述軸向進給機構包括滾珠絲杠(12)、軸承(11)、軸承支撐座(10)、絲杠螺母(13)、連接塊(14)、抱箍(15)、花鍵軸(16)以及花鍵套(17)；所述滾珠絲杠(12)的兩端安裝有軸承(11)，軸承(11)固定于軸承支撐座(10)中，所述軸承支撐座(10)固接于腔體的型材(28)上；所述絲杠螺母(13)與滾珠絲杠(12)相配合，通過滾珠絲杠(12)的旋轉運動從而實現絲杠螺母(13)的軸向移動；所述連接塊(14)分別與絲杠螺母(13)和抱箍(15)固定連接；所述花鍵軸(16)的一端穿過固定于右端蓋(4)內部的花鍵套(17)、另一端與抱箍(15)連接，通過絲杠螺母(13)的軸向移動帶動花鍵軸(16)進行軸向移動；

所述孔徑測量機構包括旋轉電機支撐件(5)、旋轉電機(6)、傳感測頭支撐件(7)、激光位移傳感器(21)、激光傳感器支架(22)以及傳感測頭殼(8)；所述旋轉電機支撐件(5)一端與軸向進給機構的花鍵軸(16)固接，另一端與旋轉電機(6)連接；所述傳感測頭支撐件(7)的一端與旋轉電機(6)連接、另一端沿圓周方向均勻布置三個激光傳感器支架(22)；所述激光傳感器支架(22)上均安裝激光位移傳感器(21)；所述傳感測頭支撐件(7)上安裝傳感測頭罩殼(3)，激光位移傳感器(21)及激光傳感器支架(22)均布置在傳感測頭罩殼(3)內；

所述軸向檢測機構包括光柵尺尺身(27)、光柵尺讀數頭(25)、讀數頭連接件(26)、筆式傳感器(20)、筆式傳感器夾頭(18)以及夾頭螺母(19)；所述讀數頭連接件(26)分別與軸向進給機構的連接塊(14)以及光柵尺讀數頭(25)連接；所述光柵尺尺身(27)固定安裝在腔體的型材(28)上；所述筆式傳感器夾頭(18)以及夾頭螺母(19)安裝于腔體的右端蓋(4)內部，所述筆式傳感器(20)定位于筆式傳感器夾頭(18)內，由夾頭螺母(19)進行夾緊。

2.一種多錐段深孔零件的廓形測量方法，其特征在于：利用如權利要求1所述多錐段深孔零件的廓形測量裝置進行測量，包括步驟如下：

A、定位：將多錐段深孔零件(29)套入右端蓋(4)的腔體，且多錐段深孔零件(29)的端面與右端蓋(4)內腔中的端面進行接觸定位，并將多錐段深孔零件(29)的內腔套在右端蓋(4)的三個圓弧凸臺外側，完成測量裝置相對于多錐段深孔零件(29)的定心工作；

B、夾緊：通過旋轉蝶形螺母(24)，3組螺母均勻施加力擠壓右端蓋(4)的內腔壁，完成對多錐段深孔零件(29)的夾緊，從而完成整個測量裝置在多錐段深孔零件(29)上的安裝；

C、軸向移動：接通電源使驅動電機(1)正向旋轉，驅動電機(1)通過聯軸器(9)帶動滾珠絲杠(12)同步旋轉，滾珠絲杠(12)的旋轉運動帶動絲杠螺母(13)軸向移動，絲杠螺母(13)的移動帶動連接塊(14)、花鍵軸(16)和固定在花鍵軸(16)另一端的孔徑測量機構軸向移動；

D、軸向位置檢測：光柵尺尺身(27)安裝固定在腔體的型材(28)上、并與滾珠絲杠(12)相互平行，光柵尺讀數頭(25)隨著軸向移動機構運動，并及時檢測到不同的位置點，實現整個測量裝置的軸向進給與軸向位置檢測；

E、孔徑、圓度測量：通過旋轉電機(6)的正反轉實現孔徑測量機構的正反旋轉運動，通過激光位移傳感器(21)測頭完成對多錐段深孔零件(29)沿圓周方向的遍歷掃描，從而測量不同位置的孔徑，最大最小孔徑的半徑差為圓度值；

F、錐度測量：記多錐段深孔零件(29)內腔中某一錐段位置測量的直徑為D1，通過軸向移動機構軸向移動，并通過軸向檢測機構中的光柵尺讀數頭(25)記錄移動的距離L，并用孔徑測量機構中的激光位移傳感器(21)測量此處內腔的直徑D2，由此計算多錐段深孔零件(29)該錐段的錐度為