CN108489447A - 检测内孔同轴度的气动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种检测内孔同轴度的气动装置，旨在提供一种操作简单，装夹快速，检测误差较小，调节灵活的气动装夹检测装置。本发明通过下述技术方案予以实现：向上装夹待测工件的装夹盘连通进气通道的三等分径向通气孔，每个径向通气孔内，气动弹簧推杆前段矩形杆体通过同段径向孔轴端固联等分圆弧夹爪；气流经装夹盘底部三等分周向孔连通径向通气孔，气流推动气动弹簧推杆向装夹孔轴心推进，推动气动弹簧推杆轴端固联的等分圆弧夹爪，对中压紧待测工件；数值量表表杆测量头落入待测工件内孔，在被测长度内，接触待测工件内孔壁包容区，分别测量待测工件的各个需要同轴度的部位，确定最大最小的跳动量，获取待测工件同轴度。

Description

检测内孔同轴度的气动装置

技术领域

本发明涉及一种用气动快速装夹定位工件，测量工件内孔同心度/同轴度的检测设备，具体的说是一种专用于内孔同轴度检测的测量量具。

背景技术

机械制造业轴孔类零件同轴度的检测直接影响着相关工业产品的质量和互换性。在机械加工中，轴、孔是加工零件的加工要素，这种情况十分普遍。同轴度与同心度的计量是此类加工要素恒久不变的计量对象。但由于两者间不论从名称上，还是从测量方法上都存在很大的相似之处，所以在实际应用中经常会被搞混。轴孔类零件在实际生产中具有不同的结构形式，同轴度的要求在不同的使用场合也各有不同。随着孔或轴的实际尺寸偏离其最大实体尺寸的程度不同会产生相应的同轴度误差。同心度和同轴度虽然都能评价孔的同心或同轴的情况，但其评价的方法是有差别的。同轴度是评价孔的轴线与基准轴线角度方向上的最大偏差。同心度是把被测元素和基准圆心投影在一个平面上，评价其圆心间偏离距离。由于同心度的评价方法原因，无形中添加了一个影响同心度评价的元素，就是这个“投影平面”。如果这个投影平面不与基准孔垂直，元素投影时就会出现评价误差特别大的情况。如果被测部位的可测量部位较小，而基准的测量部位较大，这类零件就可以将同轴度的测量转化为同心度的测量。基准轴线可沿其轴线方向无限延长。由于被测轴线对基准轴线的不同点可能出现在空间的各个方向上，故其公差带为以基准轴线为轴线的圆柱体。同心度是同轴度的特殊形式。当被测要素为圆心（点）、薄型工件上的孔或轴的轴线时，可视被测轴线为被测点，它们对基准轴线的同轴度即为同心度。故对同心度的测量可以进行投影来评价。同轴度的测量原理在基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作为基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向。在国标中，轴线的同轴度公差的定义为“公差带是直径为Φ的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴同轴”。根据定位最小包容区的概念，用与基准轴同轴的圆柱面来包容被测圆柱面(孔)的实际轴线，在被测长度内，最小包容圆柱面的直径就是被测圆柱面轴线对基准轴线的同轴度。轴线是中心要素，一般没有实体，不能直接体现和测量，只能以表面要素间接体现和测量，对实际轴线理论上应是连续的横截面表面要素的最小条件中心的连线，是一条空间曲线。对基准轴线，还应在实际轴线的基础上取其最小条件轴心线。目前一些相关内孔的同轴度检验，通常采用简单的检验轴用于相应内孔同轴度检验。心轴的具体设计尺寸依据待测工件孔径尺寸及尺寸公差、间距、形位公差（同轴度）要求等确定。检验心轴检验部分的直径为孔的实效尺寸，心轴段表面镀硬铬，检验心轴通过被测零件。检验心轴由工作段与非工作段焊接成整体件，一端配以吊环螺钉。其中，工作段为心轴，非工作段为圆管。检验心轴（组合件）结构形式尺寸、形状、方向和位置相同。检验心轴的工作部分两心轴与圆管焊接成整体件，紧密地结合成检验轴整体件，心轴和圆管以台阶形式嵌入，被测孔都用止通规检验过合格。而当同轴度棒在孔中较紧时，不能断定被测孔的同轴度就一定不合格，因为此时的孔可能处于图面要求的极限位置，即孔做到了极限偏差的下差。由于此检验心轴工作段外径尺寸公差带的确定不严格，是以经验法确定的，这种检测方法误差较大。现有技术采用三坐标测量机测量软件RationalDMIS同轴度检测测量方法评估同轴度检测，虽然测量结果精度高，但实际使用三坐标测量机测量同轴度工作中，由于测量方法不当，有时会出现测量结果误差大，重复性差的现象，容易导致合格品误检为不合格品，使不合格品误检为合格品。三坐标测量机测量软件通常采集两个截面圆，需要将坐标系建在基准圆投影在端面山的位置。然后测量被评价柱体的多个截面。一个圆柱如果只采集两端的两个截面，则不能反映中间截面的情况，从而使得轴线产生较大的偏离。被测元素如果离基准元素比较远，则误差会被成倍数的放大。采集圆柱表面一系列的点，测量在全长范围内均匀分布测量点分布。每个截面圆至少6个点，在实际的测量工作中不可能无限增加截面数和点数，去采如此之多的点（虽然能够做到），采用此方法时，其基准变长了，对应的误差值也就相应减小了。不过，这种方法也是不足的，其风险在于缩小了实际可能比较大的误差，将不合格的工件误判为合格。软件拟合出这两个圆柱。通过采集一定数量的点，然后按照一定的计算公式和评价方法对采集的点进行处理，生成一个基准元素，比如所测量的圆柱是一个具有一定的圆柱度误差，有一定的方向矢量的圆柱。如果采集的点数太少，将不能很全面的反映被测圆柱的实际特征，以此建立的基准将于实际要素的理想轴线有偏离，从而导致被测元素的同轴度误差增大。当基准元素的形状误差，即圆柱度误差较大时，将产生很大的影响。一方面由于采集的点数有限，如果圆柱度误差大，则意味着每增加一个点，计算机计算生成的圆柱轴线方向矢量将与前者产生大的偏离，由此，再来测量被测元素的同轴度，也将产生很大的偏差。同轴度公差大小需要由***计算评价。按照上述方法测量同轴度时，测量结果有时会偏离理论值较大，特别是被测元素与基准元素相距很远，被测端面长度又比较短时，误差会很大，重复性也不好。

就目前而言，内孔检测绝大多数是将衬套、钻套放在V形块上，靠手工固定，通过调节表杆表头，转动衬套、钻套来检测同轴度。此种检测方法误差较大，装夹不稳定、不牢靠，全凭检测人员经验掌握，检测方法落后，效率低。或者通过计量的方式进行检测，此检测方式成本高，效率低，且大大占用高精度设备资源，浪费生产资源，故传统内孔同轴度检测方式已很难满足现在生产的需求。另一种是用内径百分表测量旋转体工件的同轴度。由于内径百分表只能测量孔的内径，不能测量工件的同轴度，要用一般来的百分表进行测量工件的同轴度，把要测量的工件夹在车床的卡盘上，或将将回转体工件夹在车床、分度头三爪上。或把工件放在专门测量圆形工件同心度的支架上，把工件的两端的中心孔用顶尖顶住，用百分表吸在车床的中托板上，然后用内径百分表测量旋转体工件，用百分表对工件进行测量。分别测量工件的各个需要同轴度的部位，并作出记号，确定最大最小的跳动量，计算工件的同轴度。由于被测孔很深，一般百分表表头长度不够，很难完成测量。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有存在的不足之处，提供一种操作简单，装夹快速，装夹稳定牢靠，检测误差较小，调节灵活的检测内孔同轴度的气动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种检测内孔同轴度的气动装置，包括：一个带有镂空底座及其工作平台的座体和侧向垂直所述座体的立柱弓形臂构成的台式气动机，其特征在于，工作平台上设有通过纵向手柄螺杆推动，沿工作平台上横向燕尾导轨移动的L形横向拖板7上，设有通过侧向立板螺孔连接纵向手柄9推动的纵向拖板8，纵向拖板8上设有向下连通进气通道2，向上装夹待测工件16的装夹盘14，装夹盘14上制有朝向装夹孔中心轴线，并连通进气通道2的三等分径向通气孔11，每个径向通气孔11内均装配有气动弹簧推杆12，气动弹簧推杆12前段矩形杆体通过同段径向孔轴端固联等分圆弧夹爪15；气流通过进气接口3进入供气管进气通道2，通过装夹盘14底部圆盘密封圈10，经装夹盘14底部三等分周向孔连通上述径向通气孔11，导入径向通气孔11的气流推动气动弹簧推杆12向装夹孔轴心推进，推动气动弹簧推杆12轴端固联的等分圆弧夹爪15，对中压紧待测工件16；通过立柱弓形臂装配的旋转手柄20，向下连接测量旋转轴18，将数值量表17对中待测工件16中心轴线，数值量表17表杆测量头落入待测工件16内孔，在被测长度内，接触待测工件16内孔壁包容区，分别测量待测工件的各个需要同轴度的部位，确定最大最小的跳动量，获取待测工件16同轴度。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

1）操作简单，装夹快速。本发明采用气传动方式控制等分圆弧夹爪，通过进气开关控制气流进入，冲击气动弹簧推杆同步、快速沿轴心位置夹紧待测工件，通过三等分圆弧夹爪装夹零件，结构简单，装卸维修方便；采用气压快速装夹，取代了传统装夹待测工件方式，通过放气开关控制气流导出，气动弹簧推杆快速拉回气动滑块快速回复原位，实现快速零件装夹，结构简单，优于三爪卡盘，操作方便，装夹快速、拆卸效率高。操作简单，降低了工人劳动强度，提高了工作效率。

2）装夹稳定牢靠。本发明根据待测工件外形，采用气传动方式控制等分圆弧夹爪，通过进气开关控制气流进入，冲击气动弹簧推杆同步、快速沿轴心位置夹紧待测工件，装夹稳定可靠。可根据待测工件外形及大小，更换等分圆弧夹爪规格。

3）检测误差较小。采用三等分均分等分圆弧夹爪装夹待测工件，不仅可以增大待测工件范围及规格，而且消除了装夹误差。装夹盘三个等分均布方孔限制气动弹簧推杆前段矩形杆体轴端等分圆弧夹爪沿轴线方向转动自由度，保证了装夹的稳定性及待测工件垂直方向精度。实现高精度找正，提高测量精度；等分圆弧夹爪采用等分的3个半圆弧面最高点定位，均匀分布可同步向轴心方向夹紧和松弛，等分圆弧夹爪长度方向长，易保证待测工件垂直方向即轴向方向定位，易提高垂直方向精度，克服了现有技术验法确定同心度和同轴度，效率低，工步复杂的缺陷。

4）调节灵活，可横向、纵向高精度微调待待测工件。本发明工作平台可横向、纵向调节移动，采用的装夹盘可通过横向、纵向手柄推动横向、纵向拖板沿燕尾槽做横向、纵向调节移动，纵向位移实现找正，同轴度检测结果会更加准确。通过微调精确找正来检测内孔同轴度，横向亦可高精度微调零件、横纵向位移微调精度可达0.005mm。可以根据工件形状位置的变化，找正零件内孔轴线，燕尾定位方式槽采用V型定位方式，燕尾槽可自动补偿磨损间隙，可保证无间隙配合，从而很好保证工作平台平面度。相比于现有技术三坐标测量机测量软件RationalDMIS同轴度检测测量方法坐标系生成轴垂直的坐标平面找正坐标轴，采用第一轴平面矢量来找正，用圆柱轴线和三维直线来找正方便快捷。

5）成本低。本发明采用一个带有镂空底座及其工作平台的座体和侧向垂直所述座体的立柱弓形臂构成的台式气动机，结构简单，相比于现有技术利用三坐标测量机对加工零件形位公差检测，直接方便，测量结果精度高，免去了常规方法检测用具的设计与制造所需的时间和费用，大幅度降低了生产成本，缩短了生产周期。

附图说明

图1是本发明检测内孔同轴度的气动装置的三维示意图。

图2是图1的主视图。

图3是图1的右视图。

图中：1镂空底座，2进气通道，3进气接口，4放气接口，5控制开关，6燕尾槽，7L形横向拖板，8纵向拖板，9纵向手柄，10圆盘密封圈，11径向通气孔，12气动弹簧推杆，13矩形孔，14.装夹盘，15等分圆弧夹爪，16待测工件，17数值量表，18测量旋转轴，19轴承，20旋转手柄。

具体实施方式

参阅图1-图3。在以下描述的实施例中，一种检测内孔同轴度的气动装置，包括：一个带有镂空底座及其工作平台的座体和侧向垂直所述座体的立柱弓形臂构成的台式气动机。工作平台上设有通过纵向手柄螺杆推动，沿工作平台上横向燕尾导轨移动的L形横向拖板7上，设有通过侧向立板螺孔连接纵向手柄9推动的纵向拖板8，纵向拖板8上设有向下连通进气通道2，向上装夹待测工件16的装夹盘14，装夹盘14上制有朝向装夹孔中心轴线，并连通进气通道2的三等分径向通气孔11，每个径向通气孔11内均装配有气动弹簧推杆12，气动弹簧推杆12前段矩形杆体通过同段径向孔轴端固联等分圆弧夹爪15；气流通过进气接口3进入供气管进气通道2，通过装夹盘14底部圆盘密封圈10，经装夹盘14底部三等分周向孔连通上述径向通气孔11，导入径向通气孔11的气流推动气动弹簧推杆12向装夹孔轴心推进，推动气动弹簧推杆12轴端固联的等分圆弧夹爪15，对中压紧待测工件16；通过立柱弓形臂装配的旋转手柄20，向下连接测量旋转轴18，将数值量表17对中待测工件16中心轴线，数值量表17表杆测量头落入待测工件16内孔，在被测长度内，接触待测工件16内孔壁包容区，分别测量待测工件的各个需要同轴度的部位，确定最大最小的跳动量，获取中待测工件16同轴度。

将待待测工件16置于装夹盘14圆孔内，通过控制开关5控制气动气流进出，打开进气开关5，气流通过进气接口3进入连接橡胶皮管的进气通道2，导入矩形孔13，矩形孔13通过装夹盘14中心装夹孔径向连接气动弹簧推杆12后段光杆孔，气流导入装夹盘14三均布径向通气孔11，气流气压推动气动弹簧推杆12向轴心均匀推进，推动气动弹簧推杆12轴端等分圆弧夹爪15、等分圆弧夹爪15快速压紧待测工件16。旋转手柄20通过立柱弓形臂装配孔中的轴承19连接测量旋转轴18，对中待测工件16中心轴线。转动旋转手柄20，通过旋转手柄20调节数值量表17测量头接触待测工件16内孔壁，同时调节纵向、横向手柄9带动L形横向拖板7、纵向拖板8沿两方向精确微调，找正待测工件内孔轴心，通过数值量表17找正待测工件16内孔，实施对零件内孔测量。将待测工件16被测要素和基准要素上测得多个横截面的圆的中心收集起来，将这些圆心（每个圆的直径可以不一致）构造成3D直线，作为公共轴线，作为其同轴度评价的基准，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值为该零件的同轴度误差值。这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此这种方法接近零件的实际装配过程。在被测要素和基准要素的截面上测量几个圆，然后将这几个圆的圆心（a1 ，a2 ，…，an ；b1 ，b2 ，…，bn）连接起来，构成连接轴线，计算其直线度，应用最大实体边界来限定被测要素的实体。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种检测内孔同轴度的气动装置，包括：一个带有镂空底座及其工作平台的座体和侧向垂直所述座体的立柱弓形臂构成的台式气动机，其特征在于，工作平台上设有通过纵向手柄螺杆推动，沿工作平台上横向燕尾导轨移动的L形横向拖板(7)上，设有通过侧向立板螺孔连接纵向手柄(9)推动的纵向拖板(8)，纵向拖板(8)上设有向下连通进气通道(2)，向上装夹待测工件(16)的装夹盘(14)，装夹盘(14)上制有朝向装夹孔中心轴线，并连通进气通道(2)的三等分径向通气孔(11)，每个径向通气孔(11)内均装配有气动弹簧推杆(12)，气动弹簧推杆(12)前段矩形杆体通过同段径向孔轴端固联等分圆弧夹爪(15)。

2.如权利要求1所述的检测内孔同轴度的气动装置，其特征在于：气流通过进气接口(3)进入供气管进气通道(2)，通过装夹盘(14)底部圆盘密封圈(10)，经装夹盘(14)底部三等分周向孔连通上述径向通气孔(11)，导入径向通气孔(11)的气流推动气动弹簧推杆(12)向装夹孔轴心推进，推动气动弹簧推杆(12)轴端固联的等分圆弧夹爪(15)，对中压紧待测工件(16)。

3.如权利要求2所述的检测内孔同轴度的气动装置，其特征在于：通过立柱弓形臂装配的旋转手柄(20)，向下连接测量旋转轴(18)，将数值量表(17)对中待测工件(16)中心轴线，数值量表(17)表杆测量头落入待测工件(16)内孔，在被测长度内，接触待测工件(16)内孔壁包容区，分别测量待测工件的各个需要同轴度的部位，确定最大最小的跳动量，获取待测工件(16)同轴度。

4.如权利要求3所述的检测内孔同轴度的气动装置，其特征在于：将待测工件(16)被测要素和基准要素上测得多个横截面的圆的中心收集起来，将这些圆心构造成3D直线，作为公共轴线，作为其同轴度评价的基准，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值为该零件的同轴度误差值。

5.如权利要求2所述的检测内孔同轴度的气动装置，其特征在于：在待测工件(16)被测要素和基准要素的截面上测量几个圆，然后将这几个圆的圆心(a1，a2，…，an；b1，b2，…，bn)连接起来，构成连接轴线，计算其直线度，应用最大实体边界来限定被测要素的实体。