CN114674207B - 一种平底盲孔的底面平面度测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平底盲孔的底面平面度测量装置和方法，属于盲孔测量领域。该装置包括量针、定位滑块和针尖；所述量针为圆柱结构，采用刚性材料制备；所述定位滑块滑动安装在量针上，所述针尖位于量针的底部，其解决了现有的孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的平面度测量十分困难的问题。该方法采用上述装置，能够精准地测量出较大深径比的微小平底盲孔的底面平面度。
Description
技术领域
本发明属于盲孔测量技术领域，更具体地说，涉及一种平底盲孔的底面平面度测量装置和方法。
背景技术
盲孔是连接表层和内层而不贯通整板的导通孔。在生产加工中，各类盲孔类零件是较为常见的。其中，一些生产设备和工艺中对于一些所需的盲孔类零件的盲孔的精度具有较高的要求，目前，测量盲孔的几何量主要有盲孔深度和盲孔内径。但是，在一些特殊设备中，对于盲孔类零件的盲孔的底面平面度也有着较高的要求。
目前，一般采用塑形复制品法对平底盲孔的底面平面度进行测量，测量时向盲孔中浇注塑性材料将盲孔填充，待材料凝固成型后将孔内的复制品取出，通过对复制品的底面平面度进行测量来确定平底盲孔的底面平面度。但是，对于孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔，注模时很难保证复制品的质量，容易出现复制品与盲孔底面不够贴合而导致复制品的底面平面度与盲孔底面平面度不一致的情况。同时，复制品从这种孔中取出非常困难，取出过程往往会使得复制品表面出现损伤，使得复制品难以完整地反映平底盲孔平面度的特征，导致对于孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的平面度测量十分困难。
现有技术中也存在一些平面度测量方法，例如激光和光纤测量方法，然而在实际使用时发现，这种测量方式对于孔径和孔深的测量结果较为精确，但是对于深径比大于10的微小平底盲孔，激光和光纤难以完整地照射至盲孔底部，测量结果不够精确。市面上其余的一些平面度测量设备也难以适用于这种孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的底面平面度的测量。
如中国专利申请号为：CN201610369045.5，公开日为：2016年8月10日的专利文献，公开了一种测平面度工装，包括平面底板，均垂直设置于平面底板上并分别位于平面底板两侧端的两立柱，横架于两立柱之间并与平面底板相平行设置的横杆，套装于横杆上可沿横杆滑移的滑块，以及设置于滑块侧面用于检测平面度的百分表；所述百分表包括依次相连的表体和测量杆，表体的背面和滑块相连，测量杆末端的测量头指向平面底板并与平面底板保持用于放置待测件的工件间隙。
又如中国专利申请号为：CN202011037773.9，公开日为：2020年12月25日的专利文献，公开了一种壳体平面度测量装置，包括检测桌面，所述检测桌面中心设置有旋转台，所述旋转台上放置有机壳，所述检测桌面左侧中心固定安装有支撑架，所述支撑架顶部通过电动十字滑轨连接有电动升降杆，所述电动升降杆底端通过调节组件连接有千分表，所述调节组件包括固定安装在电动升降杆底端的安装板，所述安装板中心转动安装有连接柱，所述安装板下表面右侧以及右侧面上端均固定安装有限位板，所述连接柱侧壁贯穿开设有螺纹孔，所述连接柱底端与千分表顶部中心固定连接，所述限位板上贯穿螺纹安装有与螺纹孔相匹配的锁紧螺柱。
上述两种方案中的设备虽然可以对物品表面的平面度进行测量，但是均不适用于深径比大于10的微小平底盲孔的底面平面度的测量。
发明内容
1、要解决的问题
本发明提供一种平底盲孔的底面平面度测量装置，解决了现有的孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的平面度测量十分困难的问题，能够实现对深径比大于10的微小平底盲孔的底面平面度的测量，结构简单，制备方便。
本发明还提供一种平底盲孔的底面平面度测量方法，能够精准地测量出较大深径比的微小平底盲孔的底面平面度，且测量方法操作便捷，对工作人员的要求较低，适用于各种情况下的平底盲孔的测量。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种平底盲孔的底面平面度测量装置，包括量针、定位滑块和针尖；所述量针为圆柱结构，采用刚性材料制备；所述定位滑块滑动安装在量针上，所述针尖位于量针的底部。
作为技术方案的进一步改进，所述定位滑块采用弹性材料制备，其内侧具有直径小于量针的圆孔，所述圆孔一侧的定位滑块上具有缺口，所述定位滑块套设在量针上。
作为技术方案的进一步改进，所述定位滑块的下端面的平面度不大于0.005mm，且其下端面与量针的母线的垂直度不大于0.01mm。
一种平底盲孔的底面平面度测量方法，包括以下步骤：
一、准备
准备一组测量装置，使每个测量装置的针尖的端部与量针的中心点之间的水平距离不同；
二、测量
控制测量装置的量针伸入盲孔内，使针尖的端部与盲孔底面接触，并使定位滑块的下端面接触盲孔的上端面，然后取出量针，测出定位滑块的下端面与针尖的端部之间的高度差并记录；重复操作，对盲孔底部的多个点进行测量并记录数据；
三、计算
通过记录的数据计算出盲孔底部的平面度。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤二中，将量针伸入盲孔内前，使定位滑块的下端面与针尖的端部之间的高度差小于盲孔深度。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤二中，重复操作的具体测量过程为：当一个测量装置的针尖的端部与量针的横截面中心的水平距离大于0时，控制相对于初始状态分别处于不同转动角度下的该测量装置进行定位滑块的下端面与针尖的端部之间的高度差的测量和数据记录。
作为技术方案的进一步改进，所述量针的直径小于盲孔的直径0.05-0.1mm。
作为技术方案的进一步改进，所述量针的硬度大于HV350。
作为技术方案的进一步改进，所述量针采用工具钢、锰钢、陶瓷和钨钢中的任意一种或多种制备。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤二中，采用影像测量仪进行所述高度差的测量。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明一种平底盲孔的底面平面度测量装置，解决了现有的孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的平面度测量十分困难的问题，能够实现对深径比大于10的微小平底盲孔的底面平面度的测量，尤其是，该装置的整体结构较为简单，制作成本较低，为施工生产提供了极大的便捷性；
(2)本发明一种平底盲孔的底面平面度测量装置，区别于传统的滑槽滑轨安装等滑动连接结构，直接采用弹性材料制备的定位滑块通过过盈配合套装在量针上，与量针之间贴合紧密，在对定位滑块下端面与针尖端部之间的高度差进行测量时，定位滑块不易发生松动，有效地提高了测量的精准度；
(3)本发明一种平底盲孔的底面平面度测量方法，采用上述测量装置，能够精准地测量出较大深径比的微小平底盲孔的底面平面度，且测量方法操作便捷，对工作人员的要求较低，适用于各种情况下的平底盲孔的测量。
附图说明
图1为本发明定位滑块的结构示意图；
图2为针尖的端部与量针的横截面中心之间的水平距离为0时的测量装置；
图3为针尖的端部与量针的横截面中心之间的水平距离为量针的横截面半径时的测量装置；
图4为针尖的端部与量针的横截面中心之间的水平距离为量针的1/2横截面半径时的测量装置；
图5为测量点位置图；
图中：1、量针；2、定位滑块；3、针尖；4、圆孔；5、缺口。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
实施例
一种平底盲孔的底面平面度测量装置，用于对平底盲孔的底面平面度，尤其适用于采用常规设备和方法难以测量平面度的孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔，下面对其具体结构进行详细描述。
如图1至图4所示，该测量装置包括量针1、定位滑块2和针尖3。其中，量针1为圆柱结构，采用工具钢、锰钢、陶瓷和钨钢中的任意一种或多种刚性材料制备，本实施例为工具钢。定位滑块2采用弹性材料制备，本实施例为橡胶，其内侧具有直径小于量针1的圆孔4，圆孔4一侧的定位滑块2上具有缺口5，定位滑块2套设在量针1上。针尖3位于量针1的底部，根据实际测量需求调整针尖3的端部距离量针1的横截面中心之间的水平距离。制备测量装置时，为了保证用于与盲孔底部接触的针尖3的端部的位置精准，对于针尖3和量针1需要采用一体成型的加工方式。
区别于传统的滑槽滑轨安装等滑动连接结构，本实施例直接采用弹性材料制备的定位滑块2通过过盈配合套装在量针1上，与量针1之间贴合紧密，在对定位滑块2下端面与针尖3端部之间的高度差进行测量时，定位滑块2不易发生松动，有效地提高了测量的精准度。
本实施例中，为了保证最后的测量结果精准，定位滑块2的下端面的平面度不大于0.005mm，且其下端面与量针1的母线的垂直度不大于0.01mm。
具体的测量方法包括以下步骤：
一、准备
准备一组测量装置，使每个测量装置的针尖3的端部与量针2的中心点之间的水平距离不同。本实施例中，如图2至图4所示，采用一组共三个测量装置，其中，装置I的针尖3的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为0，装置II的针尖3的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为量针的横截面半径，装置III的针尖3的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为量针的1/2横截面半径。
为了保证测量精准，量针1的直径小于盲孔的直径0.05-0.1mm，且硬度需大于HV350，防止量针1弯曲而影响测量结果，量针1的长度需大于盲孔的深度。
二、测量
如图5所示，首先，控制装置I的量针1伸入盲孔内，使针尖3的端部与盲孔底面接触，并使定位滑块2的下端面接触盲孔的上端面，然后取出量针1，测出定位滑块2的下端面与针尖3的端部之间的高度差并记录，此时测量的为O点的盲孔深度。
接着，控制装置II重复上述操作，并在测量和数据记录后转动90°再次测量，依次测量出A、B、C和D点的盲孔深度。
最后，控制装置III重复上述操作，并在测量和数据记录后转动90°再次测量，依次测量出E、F、G和H点的盲孔深度。
三、计算
对每个测量点进行多次测量，并求得每个测量点的深度的极差和平均深度，然后通过打表法选取测量点数据，计算出盲孔底部的平面度。
1、需要说明的是，由于本方案采用接触式测量，测量力的大小会导致针尖压入深度的不同影响测量结果。但是，运用本方法，在实际测量时，对同样的材料来说，在提取有限数目的点时，量针1的测量力来自量针1自重和测量操作，所造成的形变有限，而且操作量针1的每次测量力大致相同，所以测量力对各点的影响应是相同的，对平面度评定结果不造成影响，可以忽略。
下面给出具体测量时的一些数据来对本方法进一步体现，一共是五组测量数据，每组对每个测量点测量五次，选取O、A、B、C、D五个测量点的数据计算，具体见表1至表5。
表1
表2
表3
表4
表5
综上所述，本实施例的一种平底盲孔的底面平面度测量装置和方法，解决了现有的孔径小于2mm、深径比大于10的平底盲孔的平面度测量十分困难的问题，能够精准地测量出较大深径比的微小平底盲孔的底面平面度。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：采用一种平底盲孔的底面平面度测量装置，其包括量针（1）、定位滑块（2）和针尖（3）；所述量针（1）为圆柱结构，采用刚性材料制备；所述定位滑块（2）滑动安装在量针（1）上，所述针尖（3）位于量针（1）的底部；
所述测量方法包括以下步骤：
一、准备
准备一组共三个所述测量装置，分别为装置I、装置II和装置III，其中，装置I的针尖（3）的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为0，装置II的针尖（3）的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为量针的横截面半径，装置III的针尖（3）的端部距离量针的横截面中心之间的水平距离为量针的1/2横截面半径；
二、测量
首先，控制装置I的量针（1）伸入盲孔内，使针尖（3）的端部与盲孔底面接触，并使定位滑块（2）的下端面接触盲孔的上端面，然后取出量针（1），测出定位滑块（2）的下端面与针尖（3）的端部之间的高度差并记录，此时测量的为O点的盲孔深度；
接着，控制装置II重复上述操作，并在测量和数据记录后转动90°再次测量，依次测量出A、B、C和D点的盲孔深度；
最后，控制装置III重复上述操作，并在测量和数据记录后转动90°再次测量，依次测量出E、F、G和H点的盲孔深度；
所述A、B、C和D四个点位于O点与E、F、G和H四个点之间；
三、计算
对每个测量点进行多次测量，并求得每个测量点的深度的极差和平均深度，然后通过打表法选取测量点数据，计算出盲孔底部的平面度。
2.根据权利要求1所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述定位滑块（2）采用弹性材料制备，其内侧具有直径小于量针（1）的圆孔（4），所述圆孔（4）一侧的定位滑块（2）上具有缺口（5），所述定位滑块（2）套设在量针（1）上。
3.根据权利要求2所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述定位滑块（2）的下端面的平面度不大于0.005mm，且其下端面与量针（1）的母线的垂直度不大于0.01mm。
4.根据权利要求1所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述步骤二中，将量针（1）伸入盲孔内前，使定位滑块（2）的下端面与针尖（3）的端部之间的高度差小于盲孔深度。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述量针（1）的直径小于盲孔的直径0.05-0.1mm。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述量针（1）的硬度大于HV350。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述量针（1）采用锰钢、陶瓷和钨钢中的任意一种或多种制备。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种平底盲孔的底面平面度测量方法，其特征在于：所述步骤二中，采用影像测量仪进行所述高度差的测量。
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