一种微小球体圆度非接触测量的装夹方法与流程

本发明涉及微小球体圆度非接触测量领域，更具体地说涉及一种微小球体圆度非接触测量的装夹方法。

背景技术：

随着各领域的机电产品向小型化、精密化方向发展，如高精度微型铣床、汽车用防抱死刹车系统(abs)、计算机硬盘、数码相机、微型电机等，其旋转运动部件都需要采用高性能微型轴承来控制设备体积并保证其精度、性能、寿命和可靠性。

微小球体是微型滚动轴承最关键的元件，其精度(主要包括表面质量和圆度)对微型轴承运动精度和使用寿命有至关重要的影响，是装备的重中之重基础元件。

目前针对圆度的测量所使用最多且最精确的还是使用激光进行测量的一种的非接触式测量的圆度非接触测量仪，其工作过程是将待测微小球体8置于柱体顶端面的锥形孔上，工件装夹装置装夹在圆度非接触测量仪上的旋转三角卡盘6内，测量时将激光打在待测微小球体8表面，然后通过旋转三爪卡盘6带动工件装夹装置转动，使得激光打在球面上的点在球的表面采出圆形的表面形貌样本，通过反射回来的光线所携带的信息进行数据计算分析与处理从而得出所需要的圆度。

但是，现有的圆度非接触测量仪测量大一点的球体时完全靠重力装在一个锥形孔上，但是微小球体8由于其质量小惯性小，对检测仪器的振动和转动比较敏感，如不外加载荷实现夹紧，在进行测量时由于工件装夹装置转动时的振动或离心力造成的微小球体8在锥形凹槽内的振动或偏移进而会影响最终测量出的圆度。

因此，需要一个夹具通过施加夹紧力将其固定，该夹具对有无磁性的微小球体8均可以提供夹紧力，并且不会引进其他的干扰和影响。

技术实现要素：

为了克服已有微小球体圆度非接触测量时容易受到振动和转动干扰、精度较低的不足，本发明提供了一种有效减少受到振动和转动干扰、精度较高的微小球体圆度非接触测量的装夹方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微小球体圆度非接触测量的装夹方法，实现所述方法的工件装夹装置，包括夹具柱头，所述夹具柱头的下部安装在旋转三爪卡盘上，所述夹具柱头的顶部开有用于放置待测微小球体的工位槽，所述工位槽的侧边设有激光探头，所述夹具柱头设有中心通孔，所述中心通孔的上部与所述工位槽底部相通，所述中心通孔下部出口通过导气管与气泵连接，所述气泵设有气泵压力开关；所述装夹过程如下：

将待测微小球体放入工位槽内，启动所述气泵，从中心通孔抽气，放置在工位槽的待测微小球体与中心通孔空腔形成负压状态，直到中心通孔内的气压达到设定值，气泵停止工作，此时待测微小球体压紧在所述工位槽内；转动旋转三爪卡盘，并启动激光探头采集数据进行圆度测量。

进一步，所述气泵安装在旋转三爪卡盘上，所述气泵的电源线安装在导电滑环上，所述导电滑环安装在下柱体上；转动旋转三爪卡盘时，气泵与电源保持接通状态。

再进一步，所述夹具柱头包括上柱头和下柱头，所述上柱头开有上中心通孔，所述上柱头的顶端面中心开有工位槽，所述上柱头的底部与所述下柱体密封连接；所述下柱头开有下中心通孔，所述上中心通孔与下中心通孔连通，所述下柱体设有下部出口，所述下柱体的底部安装在所述旋转三爪卡盘上；同一套下柱体上对应多套上柱头，用于对应不同大小的待测微小球体。

所述工位槽为锥形凹槽，所述锥形凹槽的圆锥角和开口直径根据待测微小球体确定。当然，也可以是其他形状，只要能够与待测量微小球体匹配即可。

本发明中，将待测量微小球体8置于夹具柱头的锥形孔上，工件装夹装置内开有中心通孔与锥形孔相通；测量前，将待测球体放在工件装夹装置顶端的锥形孔上，气泵通过导气管从工件装夹装置中心通孔中抽气，使微小球体8与夹具接触的抽气孔空腔内形成负压状态，在大气压的作用下将待测微小球体8压紧在锥形孔上，减少检测时旋转带来的振动或离心力干扰。当工件装夹装置抽气孔内气压低于气泵压力开关额定值时，气泵停止工作，旋转三爪卡盘6带着气泵4、工件装夹装置及被测微小球体转动进行圆度非接触检测，导电滑环3防止气泵4电源线11在工件装夹装置上缠绕。从而获得微小球体准确的圆度非接触测量结果。

本发明的有益效果主要表现在：结构简单紧凑，生产成本低，功能易于实现；能够有效地实现在测量微小球体时对其进行加紧以减免在测量时由于振动或位置偏移不定而对测量结果带来的不必要的影响，从而获得准确的圆度非接触测量结果。

附图说明

图1是微小球体圆度非接触测量的工件装夹装置的示意图。

图2是上柱头的示意图。

图3是下柱头的示意图。

图1中，1-上柱头，2-下柱体，3-导电滑环，4-气泵、5-气泵压力开关、6-旋转三爪卡盘、7-激光探头、8-待测微小球体、9-导气管、10-电导线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种微小球体圆度非接触测量的装夹方法，实现所述方法的工件装夹装置包括夹具柱头，所述夹具柱头的下部安装在旋转三爪卡盘6上，所述夹具柱头的顶部开有用于放置待测微小球体8的工位槽，所述工位槽的侧边设有激光探头7，所述夹具柱头设有中心通孔，所述中心通孔的上部与所述工位槽底部相通，所述中心通孔下部出口通过导气管10与气泵4连接，所述气泵4设有气泵压力开关5；所述装夹过程如下：

将待测微小球体放入工位槽内，启动所述气泵，从中心通孔抽气，放置在工位槽的待测微小球体与中心通孔空腔形成负压状态，直到中心通孔内的气压达到设定值，气泵停止工作，此时待测微小球体压紧在所述工位槽内；转动旋转三爪卡盘，并启动激光探头采集数据进行圆度测量。

进一步，所述夹具柱头包括上柱头1和下柱体2，所述上柱头1开有上中心通孔，所述上柱头1的顶端面中心开有工位槽，所述上柱头1的底部与所述下柱体2密封连接；所述下柱体2开有下中心通孔，所述上中心通孔与下中心通孔连通，所述下柱体2设有下部出口，所述下主体的底部安装在所述旋转三爪卡盘6上；同一套下柱体上对应多套上柱头，用于对应不同大小的待测微小球体。

所述上柱头1的底部设有内螺纹，所述上柱头1的顶部设有用于连接上柱头的外螺纹，所述下柱体2的底部设有内连接螺纹，内连接螺纹内密封安装用于密封下中心通孔的连接螺钉。

所述气泵4安装在旋转三爪卡盘6上，所述气泵4的电源线安装在导电滑环3上，所述导电滑环3安装在下柱体2上；转动旋转三爪卡盘时，气泵与电源保持接通状态。

所述工位槽为锥形凹槽，所述锥形凹槽的圆锥角和开口直径根据待测微小球体确定。当然，也可以是其他形状，只要能够与待测量微小球体匹配即可。

所述上柱头1开有上中心通孔，顶端面中心有锥形凹槽，底部设有内螺纹孔用于与下柱体2的密封连接，上中心通孔的内径以及锥形槽的圆锥角和开口直径可以根据实际待测微小球体确定，对于同一套下柱体2可有多套上柱头1；所述下柱体2开有下中心通孔，下柱体2顶部有外螺纹以用于连接上柱头1，下柱体底部有内螺纹以连接螺钉密封中心通孔，下柱体2侧面开有一孔连通中心通孔并开有内螺纹以用于连接气泵4；所述导电滑环3开有中心孔，安装于柱体上部。

进一步，上柱头1顶端面的锥形凹槽的圆锥角和开口直径可以根据实际待测微小球体8球径确定，上柱头1和下柱体2通过螺纹密封连接，两者均开有中心通孔，孔径大小不要求一致，可根据待测球体8球径分别确定。

所述气泵4主要用于抽走夹具抽气孔内的空气达到一定的真空度，在待测球体8上下面产生压差，进而产生一个压紧力，该压紧力的大小主要通过气泵压力开关进行控制和调节。

所述下柱体2上装有导电滑环3，所述导电滑环3开有中心孔并安装于下柱体2上部，用于连接电源与气泵4，实现导线的转动连接，测量时气泵4随工件装夹装置一同转动的同时，气泵4仍然可以与电源保持良好的接通状态。

使用时，将待测量微小球置于夹具柱头的锥形凹槽内，工件装夹装置内开有抽气孔，开始测量前，将气泵4接通，将气泵进气口处的气泵压力开关5置于某额定值处，从工件装夹装置抽气孔中抽气，在待测微小球体8与工件装夹装置接触的抽气孔空腔内形成负压状态，在大气压的作用下将待测微小球体8压紧在锥形凹槽内，待工件装夹装置抽气孔内气压达到额定值时，气泵4停止工作，然后可以开始通过转动工作台采集数据进行测量。

上述实施例只是本发明的一种实施例，并不是对本发明技术方案的限制，对象虽然是针对于微小球体但实际上在尺寸上并无局限，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。