专利名称：一种基于v型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于轴类零件形状误差测量技术领域，尤其涉及一种新的基于V型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置。
背景技术：
随着精密加工和精密测量的发展，大型轴类零件(国标规定直径大于500mm的轴类零件为大轴类零件，如:冶金轧辊、大电机转子、定子及大型曲轴)的圆柱度误差测量问题，一直是生产领域发展的制约因素。由于大型轴类零件尺寸巨大、材料特别、轮廓测量精度要求高以及测量环境的局限性，而且在高温、内部或者外部高负载这些操作条件下零件还容易发生变形，所以圆柱度误差应该在制造和操作的过程中进行测量。轴类零件在各种机器和仪器中应用极为广泛，其形状误差直接影响配合表面的配合性质以及回转表面的定位精度，进而影响整个机器的回转精度、旋转件的振动、润滑、噪声、密封及零件的使用寿命
坐寸ο一般情况下，圆柱度形状误差的测量是在圆度仪上进行的，其评定多使用被测零件几个截面的圆度形状误差、零件母线的直线度形状误差及半径误差等几项给出，其测量及评定精度有限。在应用圆度仪进行圆柱度形状误差测量时，不仅要求圆度仪具有很高的回转精度，又要求导轨具有很高的直线运动精度，同时还要求导轨和回转轴线之间具有极高的平行度。比如Talyix)und300圆度仪的主轴回转精度为0.0025 μ m,导轨的直线度误差控制在0.5μπι以内，已具有极高的精度。若被测零件长度为500_，那么由此引得的误差可达到2.4 μ m，这是精度测量所不能接受的，因此传统的圆柱度形状误差测量方法难以胜任。国内外的学者在这方面做了很大的努力，波兰凯尔采工业大学(Kielce Universityof Technology)的一些学者提出了采用“V型块法”用于轴类零件圆柱度误差的测量，文献((Qualitative and quantitative evaluation of the accuracy of the V-block methodof cylindricity measurements)) (Precision Engineering, 34 (2010) 619-626)公开了该方法，并采用该方法设计出实验装置。将该装置测量得出的数据与传统方法得到的数据进行比较，定性定量的评定了该装置测量所得数据的准确性，成功验证了 “V型块法”的可行性。上述文献公开的实验装置采用的是自主加工的V型块，不具有通用性，不能广泛适用于各类轴类零件的测量；其两V型块通过两组弹簧使得V型块能够与被测工件轻微接触，通过旋转表面带有螺纹的圆柱来调整V型块，使得两V型块垂直架在被测轴类工件上，该机构结构较复杂，操作不方便；测量传感器固定在支撑底座，不利于灵活调整传感器的偏摆角。
实用新型内容本实用新 型针对国外学者所提出的“V型块法”进行分析研究，针对其实验装置体现出的不足进行改进，提出一种基于V型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置。[0006]本实用新型测量圆柱度原理:通过一对符合国家标准的四口 V型块来实现被测轴类工件的定位，两V型块相互连接垂直架在位于加工机床上的被测轴类工件上，其位置固定不动，保证所选四口 V型块的下V型槽能够与被测轴类工件表面相切于两点，所述的V型块其特征在于是一对完全符合国家标准，具有相同的形状、尺寸、表面平面度、粗糙度以及V型槽夹角的四口 V型块。同时两V型块相互平行，由支撑机构支撑使得两V型块与被测轴类工件轻微接触，不影响被测轴类工件在机床上的旋转，转速由机床控制。两V型块通过连接杆(或者光轴)连接，其中连接杆(或者连接光轴)相当于导轨，将具有一定偏摆角的传感器通过传感支架固定在导轨上，传感器角度可调，根据四口 V型块自身的机构特点，在四口 V型块顶端安装导轨驱动机构，带动传感器在导轨上的直线运动，传感器测头与置于机床上旋转的被测轴类工件表面相接触，沿着被测轴类工件表面按照指定的轨迹运动。所述的两个特征一致的V型块本身的对中性定位出的被测轴类工件的中心轴，同时两V型块本身的结构特点更好的保证了被测轴类工件的中心轴与导轨的平行度，从而进一步提高被测轴类工件圆柱度误差的测量精度。本实用新型具有如下优越性:1、本实用新型采用符合国家标准的四口 V型块作为定于元件，同时也是测量元件，能广泛运用于各类轴类零件圆柱度的测量；2、本实用新型中整个导轨直行系统安装在两V型块之间，合理利用四口 V型块结构特点，结构简单，灵活性强，更有利于被测工件的在位测量；3、本实用新型中两V型块通过四根螺杆支撑，通过旋转调节螺母调整V型块与被测轴类工件之间的接触，操作更加方便； 4、本实用新型测量能够灵活调整传感器偏摆角。
图1V型块法测量大型轴类零件圆柱度的实验装置示意图图1中:4_螺杆底座；5_螺杆；6_调节螺母；7_弹簧座；8_螺杆支撑块；9_压板；10-滑块连接板；11_滑块连接板移动孔；12_传感器安装块；3_传感器；13_丝杆螺母连接机构；14-丝杆螺母；15-联轴器；16-驱动电机;M-被测轴类工件；P-连接轴(光轴)；Q-四口 V型块；N-轴承座；G-滚珠丝杆；H-滑块。图2V型块测量原理示意图图2中:M-被测轴类工件；Q_四口 V型块；1_导轨；2_传感器支架；3_传感器。图3V型块测量原理示意图的左视图图3中:M-被测轴类工件；Q_四口 V型块；2_传感器支架；3_传感器；α -为V型块中V型槽夹角；β -传感器的偏摆角，即传感器与V型槽角平分线的夹角。
具体实施方式
以下结合附图1对本实用新型基于V型块法的大型轴类零件圆柱度测量实验装置的结构及工作原理进行详细说明:如图1所示，本实用新型中两V型块为一对四口 V型块，尺寸为200*200*45mm，V型槽夹角α为120°，传感器偏摆角β为9°，被测轴类工件直径为200mm，长度为500mm。V型块支撑定位机构包括一对相互平行的四口 V型块Q垂直架在加工机床上已加工的轴类工件M两端，四口 V型块Q的下V型槽与被测轴类工件M表面相切于两点。两V型块Q通过四根螺杆5顶端与V型块两侧的支撑块8连接固定，螺杆5上安装了弹簧座7、调节螺母6和底座4，通过旋转四个调节螺母6可以调整两V型块Q的高低，使得V型块地面处于同一平面，同时两个V型块Q能够与被测轴类工件M相切于两点，与被测轴类工件M轻微接触，不影响被测轴类工件的旋转，四根螺杆5底端通过螺杆底座7固定在地面上。双导轨系统由两根光轴P (选用直径为40mm的光轴)、两个滑块H、滑块连接板10、滚珠丝杆G、两个轴承座N、丝杆螺母14、丝杆螺母连接机构13、驱动电机16、联轴器15、电机安装板(17)组成。根据四口 V型块Q自身的对称性，用两根尺寸、特征一致的光轴P将两四口 V型块Q相连接，两光轴P两端通过压板9固定在四口 V型块两侧的V型槽内，在每个光轴P上安装滑块H构成两根导轨I，通过滑块连接板10将两个滑块H连接在一起，滚珠丝杆G架在两V型块Q顶端，通过轴承座N固定，将丝杆G和驱动电机16主轴通过联轴器15连接固定在位于四口 V型块Q顶端上的电机安装板17上，通过丝杆螺母连接机构13将滚珠丝杆G与滑块连接板10相连接组成了双导轨系统。本实用新型不另外安装传感器支架2，直接将传感器安装块12设在滑块连接板10上，通过传感器安装块12固定传感器3 (选用高精度的位移传感器)，传感器安装块12角度可调，滑块连接板10设置了移动孔11，使得滑块连接板可以再移动孔11范围内前后移动，有利于更好的调整传感器3的偏摆角β。本实用新型工作原理: 被测轴类工件M在机床加工完后，将安装好了 V型块测量装置垂直架在被测工件上，通过旋转螺杆5上的调节螺母6调整V型块测量装置的高低，使得两个四口 V型块Q的下V型槽表面都能与被测轴类工件M表面相切，且轻微接触，不影响被测轴类工件M的旋转，然后固定螺杆底端4。双导轨系统的直行运动由驱动电机16驱动精密滚珠丝杆G转动，带动丝杆螺母连接机构13和调整好偏摆角β的传感器3作直线运动，同时被测轴类工件M在机床上旋转，转速由机床控制。由于四口 V型块Q本身的对称性和对中性，更好保证了双导轨机构的直线度，以及导轨I与两V型块Q定位得到的被测轴类工件M中心轴之间的平行度，从而提高了被测轴类工件M圆柱度误差的测量精度。
权利要求1.一种新的基于V型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置，其包括一对四口 V型块(Q)、用于支撑两个四口 V型块(Q)的四根螺杆(5)、位于螺杆(5)上的调节螺母(6)和螺杆固定底座(4)组成V型块支撑系统，两V型块(Q)垂直架在加工机床上已加工的轴类工件(M)两端，V型块(Q)下V型槽与已加工轴类工件(M)表面相切于两点，两V型块特征在于是一对具有相同的几何特征、表面精度的四口 V型块，四个调节螺母(6)调整两V型块(Q)的高低，使得两个V型块(Q)下V型槽表面能够与被测轴类工件(M)轻微接触，不影响被测轴类工件(M)的旋转。
2.根据权利要求1所涉及的装置，其还包括两根光轴(P)、安装在(P)上的两个滑块(H)和滑块连接板(10)、水平架在四口 V型块(Q)顶端上的滚珠丝杆(G)、位于四口 V型块(Q)顶端用于固定滚珠丝杆(G)的两个轴承座(N)、位于滚珠丝杆(G)上的丝杆螺母(14)和丝杆螺母连接机构(13)、位于四口 V型块(Q)上的电机安装块(17)固定驱动电机(16)、连接驱动电机(16)主轴和滚珠丝杆(G)的联轴器(15)相连接构成双导轨系统，其特征在于两根光轴水平连接两V型块构成双导轨，且双导轨系统位于两V型块之间。
3.根据权利要求2所涉及的装置，其还包括将固定在滑块连接板(10)上的传感器安装块(12)，其特征在于传感器安装块(12)角度可调，保证不影响滑块(H)在光轴(P)上移动。
4.根据权利要求3所涉及的装置，其还包括在滑块连接板(10)设置的移动孔(11)，其特征在于滑块连接板(10)可在移动孔(11)范围内前后移动，有利于更好的调整传感器(3)的偏摆角 。
专利摘要本实用新型涉及了一种基于V型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置，属于表面形状误差测量领域。本实用新型装置将一对几何特征一致、相互平行的四口V型块垂直架在位于加工机床上已加工的轴类工件两端，保证该四口V型块能够与被测轴类工件表面相切于两点，两V型块采用四根螺杆支撑，旋转调节螺母使其能够与被测轴类工件表面轻微接触。基于四口V型块本身的对称性，通过两根光轴连接两V型块，光轴上安装滑块构成双导轨，滑块连接板安装传感器，其偏摆角可调。本实用新型结构简单，操作方便，成本低，四口V型块的结构特点能够更好的保证其定位出的轴类工件中心轴与导轨的平行度，有利于提高被测工件圆柱度测量精度，适用于在位测量。
文档编号B23Q17/20GK203141229SQ20132014857
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者徐向纮, 钟茜, 王栋, 张新娜, 叶丰 申请人:中国计量学院