CN108716883B - 一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法，测量工具包括主体导杆、固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块，固定基准模块包括固定基准座、第一测量球，固定基准座的固定基准平面外侧设有第一测量球；滑动基准模块包括滑动基准座、限位座、第二测量球，滑动基准座滑动套装在限位座上的滑动定向杆上，通过两个滑动穿孔和压缩弹簧穿过主体导杆，从而将滑动基准座和限位座滑动设置在主体导杆上，滑动基准座的滑动基准平面外侧设有第二测量球；千分表模块包括千分表固定座、千分表。本发明的优点：能够准确的测算出零件锥孔的角度与开口直径，而且测量的锥孔范围广，通用性强，操作方便。

Description

一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法

技术领域

本发明涉及机械加工与检测技术领域，尤其涉及的是一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法。

背景技术

锥孔在机械设备中通常作为安装基准和各类主轴的装刀基准，对其形位公差要求很高。目前机械加工行业在加工过程中测量零件锥孔通常采用塞标准锥度芯棒判断锥孔角度和开口直径是否合格，但该方法并不能得到确切的锥孔角度值与开口直径，并且，一种锥度芯棒只能用来检测对应锥度的孔，不具有通用性；同时，在锥度芯棒***和拔出锥孔的过程，容易引起工件的定位发生变化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法，以保证零件锥孔角度和端面开口直径的测量准确性及通用性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，包括主体导杆、固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块，所述固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块沿所述主体导杆的轴线方向上依次设置，

所述固定基准模块包括固定基准座、第一测量球，所述固定基准座固定设置在所述主体导杆上，所述固定基准座一侧面为固定基准平面，所述固定基准平面外侧设有第一测量球，所述第一测量球与固定基准平面相接触；

所述滑动基准模块包括滑动基准座、限位座、第二测量球，所述限位座上设有与主体导杆相平行的滑动定向杆，所述滑动基准座滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动基准座和限位座上对应的位置分别设置有滑动穿孔，所述滑动基准座和限位座的两个滑动穿孔之间设有压缩弹簧，通过两个滑动穿孔和压缩弹簧穿过所述主体导杆，从而将滑动基准座和限位座滑动设置在所述主体导杆上，并通过锁紧装置对所述限位座锁紧定位，所述滑动基准座一侧面为滑动基准平面，所述滑动基准平面外侧设有第二测量球，所述第二测量球与滑动基准平面相接触，所述滑动基准平面与固定基准平面位于同一个平面上且与所述主体导杆的轴心线相平行，所述第一测量球和第二测量球的直径相同，所述第一测量球和第二测量球的球心连线与所述主体导杆的轴心线相平行；

所述千分表模块包括千分表固定座、千分表，所述千分表固定座可拆卸安装在所述主体导杆上，所述千分表安装在所述千分表固定座上，所述千分表的测杆与所述主体导杆的轴心线相平行，且所述千分表的测杆端部抵压在所述滑动基准座上。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述滑动基准模块中，所述滑动基准座通过滑动孔滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动定向杆一端伸出所述滑动基准座的滑动孔外并设有一段螺纹段，通过调节螺母旋在所述滑动定向杆的螺纹段上，实现对滑动基准座相对于限位座的滑动距离进行限位。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述滑动基准模块中，所述锁紧装置包括一个限位座螺钉，通过所述限位座螺钉从侧向旋入所述限位座并伸入所述限位座的滑动穿孔内，实现所述限位座在所述主体导杆上的锁紧定位。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述主体导杆的横截面的外轮廓是由一段优弧和一段直线围成，相应的，所述主体导杆的外侧面由优弧侧面和平直侧面组成，所述限位座的滑动穿孔内设有第二平面压块，所述第二平面压块一侧抵压在所述限位座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述固定基准座上设有供所述主体导杆穿过的固定穿孔，通过固定座螺钉从侧向旋入所述固定基准座并伸入所述固定穿孔内，实现所述固定基准座在所述主体导杆上的锁紧，所述固定基准座的固定穿孔内设有第一平面压块，所述第一平面压块一侧抵压在所述固定座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述第一测量球通过第一测球安装座安装在固定基准座的固定基准平面上，所述第二测量球通过第二测球安装座安装在滑动基准座的滑动基准平面上。

作为上述测量工具的优选实施方式，所述千分表固定座上设有供主体导杆穿过的表座穿孔，通过表座螺钉从侧向旋入所述千分表固定座并伸入所述表座穿孔内并抵压在所述主体导杆上，实现所述千分表固定座在所述主体导杆上的锁紧；所述千分表通过千分表锁紧螺钉安装在所述千分表固定座上。

本发明还公开了一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量方法，所述测量方法基于上述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，所述测量方法按如下步骤依次进行:

步骤一、千分表归零：

调整滑动基准模块在主体导杆上的位置，将千分尺锁定为预设尺寸L_预，采用锁定尺寸的千分尺测量第一测量球和第二测量球的最远点距离，当第一测量球和第二测量球的最远点距离达到预设尺寸L_预时，定位住滑动基准模块，此时拨动千分表上的指针使千分表归零；

步骤二、测量零件：

将测量工具的第一测量球和第二测量球从零件的锥孔口部向内推入，直至固定基准座的固定基准平面、滑动基准座的滑动基准平面分别抵压在零件的锥孔口部端面上，同时第一测量球和第二测量球分别接触到零件的锥孔内侧壁，此时为测量状态，记录测量状态下千分表显示的读数为ΔL₁，设测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₁计算得出L₁的值，即L₁＝L_预-ΔL₁，并将相关参数带入下述公式中：

L₂＝L₁-2R (1)

H＝(R+R/sinα)tanα (2)

D＝L₂+2H (3)

将公式(1)和公式(2)带入公式(3)中，得到如下公式(4)：

D＝L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα (4)

其中，R为第一测量球半径，为已知值；L₂为测量状态时第一测量球和第二测量球的球心间距，H为测量状态时第一测量球的球心与零件锥孔口部的径向距离，α为零件锥孔的角度的一半，D为零件的锥孔开口直径；上述公式(4)中，仅D和α为未知数；

步骤三、将测量工具更换上不同直径的第一测量球和第二测量球，然后重复步骤一和步骤二对同一个零件的锥孔进行第二次测量，得到第二次测量零件的锥孔开口直径D₀，在第二次测量中，第一测量球的半径为R₀，测量状态下千分表显示的读数为ΔL₀₁，测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₀₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₀₁计算得出L₀₁的值，即L₀₁＝L_预-ΔL₀₁；

由于D＝D₀，结合公式(4)得出：

L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα＝L₀₁-2R₀+2(R₀+R₀/sinα)tanα (5)

由已知的R、R₀、L₁、L₀₁带入公式(5)得到α的值，则能得出零件的锥孔角度2α，然后根据将α的值带入公式(4)中便能得出零件的锥孔开口直径D。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法，该测量工具通过固定基准模块上的第一测量球和固定基准平面以及滑动基准模块上的第二测量球和滑动基准平面接触被测零件锥孔的锥面与锥孔口部端面，根据千分表的数值变动结合三角函数方程即可轻易的测算出锥孔的角度与开口直径。本发明能够准确的测算出锥孔的角度与开口直径，而且测量的锥孔范围广，通用性强，操作方便。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明中主体导杆的横截面图；

图3为本发明中固定基准模块的结构图；

图4为本发明中滑动基准模块的结构图；

图5为本发明中千分表模块的结构图；

图6为本发明测量状态时的示意图。

图中标号：1主体导杆，11优弧侧面，12平直侧面，2固定基准模块，21固定基准座，22固定基准平面，23第一测量球，24固定穿孔，25固定座螺钉，26第一平面压块，27第一测球安装座，3滑动基准模块，31滑动基准座,32限位座,33第二测量球，34滑动定向杆，35滑动穿孔，36压缩弹簧，37滑动基准平面，38调节螺母，39限位座螺钉，310第二测球安装座，311第二平面压块，4千分表模块，41千分表固定座，42千分表，43表座穿孔，44表座螺钉，45千分表锁紧螺钉，5零件，51锥孔。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图5，本实施例公开了一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，包括主体导杆1、固定基准模块2、滑动基准模块3、千分表模块4，固定基准模块2、滑动基准模块3、千分表模块4沿主体导杆1的轴线方向上依次设置。

固定基准模块2包括固定基准座21、第一测量球23，固定基准座21固定设置在主体导杆1上，固定基准座21一侧面为固定基准平面22，固定基准平面22外侧设有第一测量球23，第一测量球23通过第一测球安装座27安装在固定基准座21的固定基准平面22上，第一测量球23与固定基准平面22相接触；

滑动基准模块3包括滑动基准座31、限位座32、第二测量球33，限位座32上设有与主体导杆1相平行的滑动定向杆34，滑动基准座31通过滑动孔滑动套装在滑动定向杆34上，滑动定向杆34一端伸出滑动基准座31的滑动孔外并设有一段螺纹段，通过调节螺母38旋在滑动定向杆34的螺纹段上，实现对滑动基准座31相对于限位座32的滑动距离进行限位。滑动基准座31和限位座32上对应的位置分别设置有滑动穿孔35，滑动基准座31和限位座32的两个滑动穿孔35之间设有压缩弹簧36，通过两个滑动穿孔35和压缩弹簧36穿过主体导杆1，从而将滑动基准座31和限位座32滑动设置在主体导杆1上，并通过锁紧装置对限位座32锁紧定位，锁紧装置包括一个限位座螺钉39，通过限位座螺钉39从侧向旋入限位座32并伸入限位座32的滑动穿孔35内且顶住第二平面压块311，使第二平面压块311的侧平面压紧主体导杆1的平直侧面12，实现限位座32在主体导杆1上的锁紧定位。滑动基准座31一侧面为滑动基准平面37，滑动基准平面37外侧设有第二测量球33，第二测量球33通过第二测球安装座310安装在滑动基准座31的滑动基准平面37上，第二测量球33与滑动基准平面37相接触，滑动基准平面37与固定基准平面22位于同一个平面上且与主体导杆1的轴心线相平行，第一测量球23和第二测量球33的直径相同，且第一测量球23和第二测量球33的球心连线与主体导杆1的轴心线相平行；

千分表模块4包括千分表固定座41、千分表42，千分表固定座41可拆卸安装在主体导杆1上，千分表42安装在千分表固定座41上，千分表42的测杆与主体导杆1的轴心线相平行，且千分表42的测杆端部抵压在滑动基准座31上。千分表固定座41上设有供主体导杆1穿过的表座穿孔43，通过表座螺钉44从侧向旋入千分表固定座41并伸入表座穿孔43内并抵压在主体导杆1上，实现千分表固定座41在主体导杆1上的锁紧；千分表42通过千分表锁紧螺钉45安装在千分表固定座41上。

主体导杆1的横截面的外轮廓是由一段优弧和一段直线围成，相应的，主体导杆1的外侧面由优弧侧面11和平直侧面12组成，此种形状能防止相对旋转。限位座32的滑动穿孔35内设有第二平面压块311，第二平面压块311一侧抵压在限位座螺钉39的端部、另一侧抵压在主体导杆1的平直侧面12上。固定基准座21上设有供主体导杆1穿过的固定穿孔24，通过固定座螺钉25从侧向旋入固定基准座21并伸入固定穿孔24内，实现固定基准座21在主体导杆1上的锁紧，固定基准座21的固定穿孔24内设有第一平面压块26，第一平面压块26一侧抵压在固定座螺钉25的端部、另一侧抵压在主体导杆1的平直侧面12上。

同时参见图6，本实施例还公开了一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量方法，该测量方法是基于上述的测量工具进行的，该测量方法按如下步骤依次进行:

步骤一、千分表42归零：

调整滑动基准模块3在主体导杆1上的位置，将千分尺锁定为预设尺寸L_预，采用锁定尺寸的千分尺测量第一测量球23和第二测量球33的最远点距离，当第一测量球23和第二测量球33的最远点距离达到预设尺寸L_预时，旋紧限位座螺钉39，定位住滑动基准模块3，此时拨动千分表42上的指针使千分表42归零；本实施例中预设尺寸L_预采取零件5图纸所要求的锥孔51开口直径尺寸。

步骤二、测量零件5：

将测量工具的第一测量球23和第二测量球33从零件5的锥孔51口部向内推入，直至固定基准座21的固定基准平面22、滑动基准座31的滑动基准平面37分别抵压在零件5的锥孔51口部端面上，同时第一测量球23和第二测量球33分别接触到零件5的锥孔51内侧壁，此时为测量状态，记录测量状态下千分表42显示的读数为ΔL₁，设测量状态下第一测量球23和第二测量球33的最远点距离为L₁，则可根据预设尺寸L_预和千分表42显示的读数ΔL₁计算得出L₁的值，即L₁＝L_预-ΔL₁，并将相关参数带入下述相关的三角函数公式中：

L₂＝L₁-2R (1)

H＝(R+R/sinα)tanα (2)

D＝L₂+2H (3)

将公式(1)和公式(2)带入公式(3)中，得到如下公式(4)：

D＝L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα (4)

其中，R为第一测量球23半径，为已知值；L₂为测量状态时第一测量球23和第二测量球33的球心间距，H为测量状态时第一测量球23的球心与零件5锥孔51口部的径向距离，α为零件5锥孔51的角度的一半，D为零件5的锥孔51开口直径；上述公式(4)中，仅D和α为未知数；

步骤三、将测量工具更换上不同直径的第一测量球23和第二测量球33，然后重复步骤一和步骤二对同一个零件5的锥孔51进行第二次测量，得到第二次测量零件5的锥孔51开口直径D₀，在第二次测量中，第一测量球23的半径为R₀，测量状态下千分表42显示的读数为ΔL₀₁，测量状态下第一测量球23和第二测量球33的最远点距离为L₀₁，根据预设尺寸L_预和千分表42显示的读数ΔL₀₁计算得出L₀₁的值，即L₀₁＝L_预-ΔL₀₁；

由于是同一个零件5的锥孔51，因此D＝D₀，则结合公式(4)得出：

L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα＝L₀₁-2R₀+2(R₀+R₀/sinα)tanα (5)

由已知的R、R₀、L₁、L₀₁带入公式(5)得到α的值，则能得出零件5的锥孔51角度2α，然后根据将α的值带入公式(4)中便能得出零件5的锥孔51开口直径D。根据计算得出的零件5的锥孔51开口直径D和锥孔51角度与图纸中要求的零件5开口直径和锥孔51角度相比较，即可判断零件5是否合格。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：包括主体导杆、固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块，所述固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块沿所述主体导杆的轴线方向上依次设置，

所述固定基准模块包括固定基准座、第一测量球，所述固定基准座固定设置在所述主体导杆上，所述固定基准座一侧面为固定基准平面，所述固定基准平面外侧设有第一测量球，所述第一测量球与固定基准平面相接触；

所述滑动基准模块包括滑动基准座、限位座、第二测量球，所述限位座上设有与主体导杆相平行的滑动定向杆，所述滑动基准座滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动基准座和限位座上对应的位置分别设置有滑动穿孔，所述滑动基准座和限位座的两个滑动穿孔之间设有压缩弹簧，通过两个滑动穿孔和压缩弹簧穿过所述主体导杆，从而将滑动基准座和限位座滑动设置在所述主体导杆上，并通过锁紧装置对所述限位座锁紧定位，所述滑动基准座一侧面为滑动基准平面，所述滑动基准平面外侧设有第二测量球，所述第二测量球与滑动基准平面相接触，所述滑动基准平面与固定基准平面位于同一个平面上且与所述主体导杆的轴心线相平行，所述第一测量球和第二测量球的直径相同，所述第一测量球和第二测量球的球心连线与所述主体导杆的轴心线相平行；

所述千分表模块包括千分表固定座、千分表，所述千分表固定座可拆卸安装在所述主体导杆上，所述千分表安装在所述千分表固定座上，所述千分表的测杆与所述主体导杆的轴心线相平行，且所述千分表的测杆端部抵压在所述滑动基准座上。

2.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述滑动基准模块中，所述滑动基准座通过滑动孔滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动定向杆一端伸出所述滑动基准座的滑动孔外并设有一段螺纹段，通过调节螺母旋在所述滑动定向杆的螺纹段上，实现对滑动基准座相对于限位座的滑动距离进行限位。

3.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述滑动基准模块中，所述锁紧装置包括一个限位座螺钉，通过所述限位座螺钉从侧向旋入所述限位座并伸入所述限位座的滑动穿孔内，实现所述限位座在所述主体导杆上的锁紧定位。

4.如权利要求3所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述主体导杆的横截面的外轮廓是由一段优弧和一段直线围成，相应的，所述主体导杆的外侧面由优弧侧面和平直侧面组成，所述限位座的滑动穿孔内设有第二平面压块，所述第二平面压块一侧抵压在所述限位座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

5.如权利要求4所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述固定基准座上设有供所述主体导杆穿过的固定穿孔，通过固定座螺钉从侧向旋入所述固定基准座并伸入所述固定穿孔内，实现所述固定基准座在所述主体导杆上的锁紧，所述固定基准座的固定穿孔内设有第一平面压块，所述第一平面压块一侧抵压在所述固定座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

6.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述第一测量球通过第一测球安装座安装在固定基准座的固定基准平面上，所述第二测量球通过第二测球安装座安装在滑动基准座的滑动基准平面上。

7.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述千分表固定座上设有供主体导杆穿过的表座穿孔，通过表座螺钉从侧向旋入所述千分表固定座并伸入所述表座穿孔内并抵压在所述主体导杆上，实现所述千分表固定座在所述主体导杆上的锁紧；所述千分表通过千分表锁紧螺钉安装在所述千分表固定座上。

8.一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量方法，其特征在于：所述测量方法基于如权利要求1至7任一项所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，所述测量方法按如下步骤依次进行:

步骤一、千分表归零：

调整滑动基准模块在主体导杆上的位置，将千分尺锁定为预设尺寸L_预，采用锁定尺寸的千分尺测量第一测量球和第二测量球的最远点距离，当第一测量球和第二测量球的最远点距离达到预设尺寸L_预时，定位住滑动基准模块，此时拨动千分表上的指针使千分表归零；

步骤二、测量零件：

将测量工具的第一测量球和第二测量球从零件的锥孔口部向内推入，直至固定基准座的固定基准平面、滑动基准座的滑动基准平面分别抵压在零件的锥孔口部端面上，同时第一测量球和第二测量球分别接触到零件的锥孔内侧壁，此时为测量状态，记录测量状态下千分表显示的读数为ΔL₁，设测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₁计算得出L₁的值，即L₁＝L_预-ΔL₁，并将相关参数带入下述公式中：

L₂＝L₁-2R (1)

H＝(R+R/sinα)tanα (2)

D＝L₂+2H (3)

将公式(1)和公式(2)带入公式(3)中，得到如下公式(4)：

D＝L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα (4)

其中，R为第一测量球半径，为已知值；L₂为测量状态时第一测量球和第二测量球的球心间距，H为测量状态时第一测量球的球心与零件锥孔口部的径向距离，α为零件锥孔的角度的一半，D为零件的锥孔开口直径；上述公式(4)中，仅D和α为未知数；

步骤三、将测量工具更换上不同直径的第一测量球和第二测量球，然后重复步骤一和步骤二对同一个零件的锥孔进行第二次测量，得到第二次测量零件的锥孔开口直径D₀，在第二次测量中，第一测量球的半径为R₀，测量状态下千分表显示的读数为ΔL₀₁，测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₀₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₀₁计算得出L₀₁的值，即L₀₁＝L_预-ΔL₀₁；

由于D＝D₀，结合公式(4)得出：

L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα＝L₀₁-2R₀+2(R₀+R₀/sinα)tanα (5)

由已知的R、R₀、L₁、L₀₁带入公式(5)得到α的值，则能得出零件的锥孔角度2α，然后根据将α的值带入公式(4)中便能得出零件的锥孔开口直径D。