专利名称：轴类零部件综合检查仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测轴及轴系零部件的几何参数的专用设备，尤其是一种能够对 轴系零部件的几何参数进行综合检测的专用设备。
技术背景轴类零部件是机械工业中比较常用的关键零部件，轴类零部件包含的几何参 数很多，包括轴类零部件的各个轴向长度尺寸，径向尺寸，锥度，轴线直线度， 轴线同轴度，圆度，圆柱度，端面对轴线的垂直度，端面跳动等。轴类零部件同 时是影响设备性能的重要零部件，其加工或装配精度的要求是最高的，其中一些 几何参数要求达到数十微米或数微米的精度，在高精度仪器、设备中要求更高。 轴类零部件的参数比较多，针对不同的参数一般采用不同的测试仪器进行测试， 如使用测长仪测量轴向尺寸，使用万能工具显微镜测量直径，使用圆度仪测量圆 度、圆柱度、垂直度、端面跳动，使用正弦规进行锥度测量，使用三坐标测量机 进行静态测量等。使用三坐标测量机虽然能够实现机械零件的综合测量，但对诸如需要被测轴转动才能测量的各种跳动误差，现有 的三坐标测量技术无法实现，另外在进行形位误差测量时，如圆度误差，为了得 到准确的测量结果，需要大量的测量数据，对于这一要求，三坐标测量机难以满 足要求。现有技术中零件的尺寸和形位误差一般都是通过专用设备测量的，而轴类零 部件有多种尺寸和形位误差，用现有的设备检测难度大，成本高，甚至无法测量。利用上述仪器的组合虽然能够实现对轴类零部件部分参数的测量，但测试周 期长、消耗大量人力、物力，不利于提高工作效率，且各个仪器之间的数据相互 独立，无法糅合在一起。目前国内外还没有能够对轴类零部件的各个轴向长度尺 寸、径向尺寸、锥度、轴线直线度、轴线同轴度、圆度、圆柱度、端面对轴线的 垂直度、端面跳动等几何量进行综合检测的设备。 发明内容本发明的目的是提供一种轴类零部件综合检査仪，通过一次装夹就可以实现 轴类零部件各种轴向尺寸和多种误差的综合测量。为了解决现有技术所存在的问题，本发明所采用的技术方案为 一种轴类零部件综合检查仪，包括材料为花岗岩的基座(1)，在花岗岩基座 (1)上有花岗岩气浮测量导轨(12)和花岗岩承重导轨，气浮测量导轨(12) 与承重导轨平行，其特征在于花岗岩基座(1)上一端直接固定有头架(2)， 在花岗岩基座(1)的承重导轨上有与之气浮滑动配合的承重滑台(11)，承重滑台(11)上还固定有尾架(10)，头架(2)和尾架(10)各有一个相互对准位于 同一直线上的顶尖，头架(2)和尾架(10)顶尖对准直线与测量导轨(12)和 承重导轨平行，在头架(2)内有电机，头架(2)上安装有由电机驱动的拨盘(3)， 测量导轨(12)上有与之气浮滑动配合的滑台(6)和滑台(9)，滑台(6)滑台 (6)上安装有轴向测量模块(4)、微尺寸轴向及旁向电感测头(5)，滑台(9) 安装有径向尺寸测量模块(8)，轴向测量模块(4)有一对安装于滑槽内的滑动 贴合的测爪，测爪与测量导轨(12)垂直，在测量导轨(12)与承重导轨之间固 定有长光栅尺(13)，光栅尺(13)与测量导轨平行，并且与光栅尺(13)配合 的读数头安装在测量滑台(6)上。所述的轴类零部件综合检査仪，其特征在于头架(2)的顶尖是死顶尖，尾 架(10)的顶尖为能弹性伸縮的顶尖。所述的轴类零部件综合检查仪，其特征在于所述的滑台(6)由内滑台和外 滑台组成，内滑台和外滑台间采用弹性元件连接。以花岗岩基座(1)作为检査仪的主体和底座，在头架(2)和尾架(10)的 顶尖，用于支承、固定被测轴(7)，并保证被测轴(7)的轴线与花岗岩气浮测 量导轨(12)、承重导轨平行，头架上的拨盘(3)由电机驱动，带动被测轴(7) 转动，气浮测量滑台(6)和滑台(9)可沿着气浮测量导轨(12)灵活运动及锁 紧定位，轴向测量模块(4)、微尺寸轴向及旁向电感测头(5)，径向尺寸测量模 块(8)分别随气浮测量滑台左、右移动，实现对轴类零部件几何参数的测量。头架(2)直接固定在花岗岩基座1上，尾架(10)固定在花岗岩气浮承重 导轨上的承重滑台(11)上，以基座(1)与承重滑台(11)相配合的面作为导 轨面，承重滑台(11)内加工有气浮喷嘴以及真空吸附腔，气浮系统可以使承重滑台(11)浮起、移动，真空吸附腔可以将承重滑台(11)牢牢固定。尾架(10) 可通过承重滑台(11)根据被测轴(7)的长度进行调整，尾架(10)配合头架 (2)就可以使被测轴(7)被固定，头架(2)上的死顶尖顶在拨盘(3)中心， 尾架(10)的顶尖顶在被测轴(7)上，头架(2)内有电机，驱动拨盘(3)转 动，从而带动被测轴(7)转动。滑台(6)和滑台(9)内部都有气浮系统和真 空负压锁紧系统，可保证滑台的灵活运动与可靠锁紧，滑台(6)与滑台(9)可 以组合使用，也可以单独使用。滑台(6)可以由内、外两滑台构成，内、外滑 台可独立气浮或锁紧，两滑台之间采用弹性元件连接。滑台(6)上有轴向测量 模块(4)和微尺寸轴向及旁向电感测头(5)，轴向测量模块4上有一对侧爪， 侧爪与测量导轨垂直，可以实现被测轴(7)的轴向尺寸、轴向微尺寸的测量， 包括跳动误差、圆度误差、垂直度误差等的测量，滑台(9)上有径向尺寸测量 模块(8)，可以实现直径测量。长光栅尺(13)同轴向测量模块(4)的一对侧 爪相结合，可以测量被测轴(7)的轴向尺寸，长光栅尺(13)同微尺寸轴向及 旁向电感测头5结合，可测量直线度误差、圆柱度误差、同轴度误差、平行度误 差等的测量，长光栅尺(13)同径向测量模块(8)相结合，可实现锥度的测量。 同现有技术相比，本发明结构简单，使用方便，能同时检测轴类零部件的轴 向、径向、锥度、凹槽等几何尺寸以及径向跳动、端面跳动、圆度、圆轴度、垂 直度、平行度以及直线度等形位误差。其有益效果体现在本发明底座、测量导 轨、承重导轨和滑台均采用了花岗岩材料，热变形小、稳定性好、导轨加工精度 高；本发明中测量导轨与测量滑台所构成的导轨副、承重导轨与承重滑台所构成 的承重导轨副均采用气浮方式，运动精度高，刚性好、摩擦阻力小、耐磨性好、 并能防锈；本发明在导轨副中采用真空负压锁紧的方式，锁紧可靠，变形小。
图1为本发明的主视示意图。图2为本发明的俯视示意图。图3是图1中的A-A剖视示意图。图4是图1中的B-B剖视示意图。图5是轴向测量模块结构图。下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
具体实施方式
一种轴类零部件综合检查仪，使用花岗岩材料加工基座l，在基座l上加工 两平行的气浮导轨，分别作为测量导轨12和承重导轨，承重导轨上配有承重滑 台ll，测量导轨上配有测量滑台6、 9，承重滑台ll、滑台6、滑台9上分别安 装有气浮气路和真空吸附气路，当气浮气路通气时，此时气体可让滑台浮起几个 微米到几十个微米，便于移动，当真空吸附腔抽真空时，由于压力差的原因，可 使滑台牢固固定。在基座的左端和承重导轨11上分别安装有头架2和尾架10， 要求头架2和尾架10的顶尖对准直线与测量导轨12和承重导轨平行。在测量导 轨12和承重导轨之间固定有长光栅尺13，调整该光栅尺13与测量导轨12、承 重导轨、头架2—尾架10顶尖对准线平行，且将与光栅尺13配套的的读数头安 装于测量滑台6上。滑台6是由内、外滑台构成的组合滑台，内、外滑台通过弹 性机构连接，且分别安装有气浮气路和真空吸附气路。滑台6上固定有轴向测量 模块4和微尺寸轴向及旁向电感测头5。轴向测量模块4有一对安装于滑槽内的 滑动贴合的测爪14，测爪14与测量导轨12垂直。滑台9上固定有径向尺寸测 量模块8。使用时，启动承重滑台11的气浮气路、切断真空吸附气路，根据被测零件 的长度把承重滑台移动到合适位置，用头架2和尾架10的顶尖分别支承被测零 件的顶尖孔，使被测零件被牢固顶起，然后切断承重气浮台11的气浮气路、启 动真空吸附气路，这样被测零件就被牢固的固定。测量轴向尺寸时，启动滑台6内内、外滑台的气浮气路、断开其真空锁气浮 气路，选择轴向测量模块4中的合适测爪，移动滑台6至被测端面前约2毫米左 右，锁紧滑台6内的内滑台，通过滑台6内的机械加力机构移动外滑台，使测量 以恒定的测力接触被测端面后，通过数据采集系统记录此时的被测端面的位置， 然后切断内滑台的真空吸附气路，准备进行下一点的测量。以此方法记录不同端 面的位置，就可确定零件上各个台阶的相互位置。测量零件的直径时，启动滑台9的气浮气路、断开其真空吸附气路，移动滑 台6和径向尺寸测量模块8至被测位置后，切断气浮气路、启动真空吸附气路， 锁紧滑台6进行测量。测量结束后，切断真空吸附气路及启动气浮气路，可进行 其他位置测量。利用滑台6上的微尺寸轴向及旁向电感测头5可实现圆度误差、端面跳动误差、径向跳动误差、端面垂直度误差等的测量。测量时，将滑台6移动到被测位 置，根据被测参数选用微尺寸轴向与旁向电感测头上的合适传感器，然后通过真 空系统系统锁紧滑台6内的外滑台。数据采集时，通过头架内的电机和拨盘3 驱动被测轴匀速转动，同时通过数据采集系统记录被测轴的转角和微尺寸轴向及 旁向电感测头5上的传感器输出信号。对上述数据进行分析就可得到相应的几何 参数。测量结束后断开滑台6中的外滑台真空吸附气路，可进行其他位置的测量。 测量直线度误差、圆柱度误差、同轴度误差、平行度误差等形位误差时，微 尺寸轴向及旁向电感测头5与光栅尺13组合使用即可实现，其中，光栅尺13 用于确定不同点或者截面的轴向位置、由微尺寸轴向及旁向电感测头5确定不同 位置处的相对尺寸变化，对两组数据进行数据处理，就可获得上述形位误差的测 量结果。测量锥度时，通过连接机构将滑台6与滑台9刚性连接，从而可由光栅尺 13确定径向尺寸测量模块8的位置，同时，由径向尺寸测量模块8测出被测锥 面在该位置处的直径。改变滑台9的位置，采用相同方法测量被测锥面的直径。 根据两锥面的直径差和锥面的轴向距离就可得到锥角。
权利要求
1.一种轴类零部件综合检查仪，包括材料为花岗岩的基座(1)，在花岗岩基座(1)上有花岗岩气浮测量导轨(12)和花岗岩承重导轨，气浮测量导轨(12)与承重导轨平行，其特征在于花岗岩基座(1)上一端直接固定有头架(2)，在花岗岩基座(1)的承重导轨上有与之气浮滑动配合的承重滑台(11)，承重滑台(11)上还固定有尾架(10)，头架(2)和尾架(10)各有一个相互对准位于同一直线上的顶尖，头架(2)和尾架(10)顶尖对准直线与测量导轨(12)和承重导轨平行，在头架(2)内有电机，头架(2)上安装有由电机驱动的拨盘(3)，测量导轨(12)上有与之气浮滑动配合的滑台(6)和滑台(9)，滑台(6)滑台(6)上安装有轴向测量模块(4)、微尺寸轴向及旁向电感测头(5)，滑台(9)安装有径向尺寸测量模块(8)，轴向测量模块(4)有一对安装于滑槽内的滑动贴合的测爪，测爪与测量导轨(12)垂直，在测量导轨(12)与承重导轨之间固定有长光栅尺(13)，光栅尺(13)与测量导轨平行，并且与光栅尺(13)配合的读数头安装在测量滑台(6)上。
2. 如权利要求1所述的轴类零部件综合检查仪，其特征在于头架(2)的顶 尖是死顶尖，尾架(10)的顶尖为能弹性伸縮的顶尖。
3. 如权利要求1所述的轴类零部件综合检查仪，其特征在于所述的滑台(6) 由内滑台和外滑台组成，内滑台和外滑台间采用弹性元件连接。
全文摘要
本发明公开了一种轴类零部件综合检查仪，它由花岗岩基座、花岗岩气浮测量导轨和滑台、花岗岩气浮承重导轨和滑台、头架和尾架、各测量模块和长光栅尺组成。采用上述结构可以实现对轴类零部件的综合测量，通过一次装夹就可以实现轴类零部件各种轴向尺寸和多种形位误差的综合测量，并且本发明结构简单，易于操作，精度较高。
文档编号G01B7/00GK101403600SQ200810195208
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者党学明, 刘善林, 王会生, 毅 胡, 胡鹏浩, 费业泰, 黄强先 申请人:合肥工业大学