一种基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机及测量方法与流程

本发明涉及机械设计技术领域，特别是涉及一种基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机及测量方法。

背景技术：

筒状件是常见的机械设计产品，对于其直径、圆度、垂直度等几何尺寸及形位公差的测量，通常需要借助一些定位装置对其进行测量定位，常用的定位方式可大致分为外圆定位和内腔定位两种，特别是当需要以内腔为基准，对外圆参数进行评定时，就需要对内腔进行稳固支撑，从而可以建立轴线测量基准，而且，当所需检测工件长度较大时，更需一种可实现内腔固定的定位装置对筒状件进行测量定位。为此，需设计一种检测定位具对筒状件进行测量辅助定位，从而完成对各几何量的准确测量。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机及测量方法，可以实现对筒状件几何量检测的辅助定位。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机，包括：测头，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；以及筒状件定位部，其用于固定筒状件；

所述筒状件定位部包括芯轴，对称设置在所述芯轴左右两端的胀紧定位机构；

所述胀紧定位机构包括，

胀紧限位套，其固设在芯轴上，以芯轴中部为内，两端为外，所述胀紧限位套包括朝外开口的周向侧壁，所述周向侧壁呈环形与芯轴同轴设置；

活动限位套，位于胀紧限位套外侧，其受驱动沿芯轴的轴向进退，所述胀紧限位套上设有朝内开口的环周侧壁；环周侧壁可匹配插入所述的周向侧壁；

胀紧部，包括形成在周向侧壁外缘的弧面凸起和形成在周向侧壁上的缺口，其中，当环周侧壁插入所述的周向侧壁时，所述的周向侧壁胀开，弧面凸起与筒状件内腔顶持，形成多支撑点实现定位。

优选的，所述筒状件定位部通过v型支承架设置在大理石平板的顶端，所述测头设置在横梁的底端，所述横梁通过气浮导轨设置在所述大理石平板的正上方。

优选的，所述缺口包括一体结构的内侧圆形缺口和外侧条形缺口。

优选的，所述活动限位套与胀紧限位套之间设有压簧，用于推动活动限位套使其从胀紧限位套内脱离。

优选的，所述活动限位套由锁紧螺母推进，锁紧螺母与芯轴螺纹连接。

优选的，所述缺口呈环形均匀分布在周向侧壁上，使周向侧壁得形成等间距瓣状结构。

优选的，所述芯轴两端设置定位顶尖孔，用于将芯轴定位夹持在v型轴承架。

优选的，所述芯轴为阶梯轴，包括设置在中心位置的中间段，所述中间段的两端设有直径依次减小的功能段和工作段，所述工作段为定位具支承于v型轴承架的工作段。

优选的，所述胀紧限位套的中心位置过盈设置在功能段，其轴向位置由中间段端面限制，所述胀紧限位套间隙设置在功能段。

优选的，所述活动限位套与胀紧限位套均为轴承钢材质，且经过淬火处理。

优选的，所述活动限位套的外缘外侧设有锥面，所述锥面包括位于下部的第一锥面和位于上部的第二锥面，所述第一锥面为装配导向锥，用于导向，所述第二锥面为配合锥，用于控制轴向装配位置。

另一方面，所述基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机的定位方法，包括以下步骤：

(1)将胀紧限位套固装在芯轴上，将活动限位套套在芯轴上；

(2)套上筒状件，确定好定位胀紧位置后，向胀紧限位套内推进活动限位套，周向侧壁外胀，弧面凸起与筒状件内腔相抵，推进至筒状件无法在外力作用下沿轴向蹿动为止，实现定位；

(3)将芯轴定位夹持在v型支承架上；

(4)测头由气浮导轨带动进行测量采点，采集到的测量元素通过控制系统进行拟合运算，最终得到筒状件的各类几何尺寸及形位误差。

优选的，所述步骤(1)中，在活动限位套外侧旋入锁紧螺母，所述步骤(2)中活动限位套由锁紧螺母进行推进。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的带弧面瓣状凸起的胀紧限位套，可实现对筒状件的多点同时接触定位，使筒状件受力均匀，且胀紧力可通过锁紧螺母的旋入长度调节，压簧可使活动限位套快速弹回，弧面凸起收回，实现筒状件的快速装卡，提高检测装卡效率。

附图说明

图1为三坐标测量机结构图。

图2是筒状件定位部的结构图。

图3为芯轴的结构示意图。

图4为胀紧限位套的外视图。

图5是胀紧限位套的侧视图。

图6为活动限位套外缘锥面的放大图。

其中：1-芯轴，2-胀紧限位套，3-活动限位套，4-锁紧螺母，5-压簧，6-工作段，7-功能段，8-中间段，9-弧面凸起，10-缺口；

12-大理石平板，13-气浮导轨，14-横梁，15-测头，16-v型支承架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-6所示，本发明公开了一种基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机，包括：测头15，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；以及筒状件定位部，其用于固定筒状件；

所述筒状件定位部通过v型支承架16设置在大理石平板12的顶端，所述测头设置在横梁14的底端，所述横梁通过气浮导轨13设置在大理石平板的顶端；

所述筒状件定位部包括芯轴1，对称设置在所述芯轴1左右两端的胀紧定位机构；

所述胀紧定位机构包括，

胀紧限位套2，其固设在芯轴1上，以芯轴1中部为内，两端为外，所述胀紧限位套2包括朝外开口的周向侧壁，所述周向侧壁呈环形与芯轴1同轴设置；

活动限位套3，位于胀紧限位套2外侧，其受驱动沿芯轴1的轴向进退，所述胀紧限位套2上设有朝内开口的环周侧壁；所述的环周侧壁可匹配插入所述的周向侧壁；

胀紧部，包括形成在周向侧壁外缘的弧面凸起9和形成在周向侧壁上的缺口10。

所述活动限位套3与胀紧限位套2均为轴承钢材质，且经过淬火处理。提高硬度，增加耐磨性。

最为优选方式，所述缺口10包括一体结构的内侧圆形缺口和外侧条形缺口，此类缺口的设置，便于周向侧壁快速胀开和收回。

最为优选方式，所述活动限位套3与胀紧限位套2之间设有压簧5，压簧5用于推动活动限位套3使其从胀紧限位套2内脱离。压簧5的设置，使活动限位套3快速弹回，弧面凸起9快速收回，便于筒状件拆卸。

最为优选方式，所述活动限位套3由锁紧螺母4推进，锁紧螺母4与芯轴1螺纹连接。如此向内旋入锁紧螺母4时，可平稳的推进活动限位套3，当锁紧螺母4与芯轴1外螺纹旋合后，随着其不断旋进，推动活动限位套3沿轴向方向进给，使胀紧限位套2瓣状弧面凸起9向外张开，从而胀紧筒状件，同时，活动限位套3使压簧5压缩；当锁紧螺母4退回时，压簧5回弹，活动限位套3退回，胀紧限位套2瓣状弧面凸起9收回，可取下筒状件。

最为优选方式，所述活动限位套3的外缘外侧设有锥面。使得活动限位套3可平滑的插入到胀紧限位套2内。所述活动限位套的外缘外侧锥面包括两段锥面，位于下部的装配导向锥和位于上部的配合锥，所述装配导向锥用于导向，所述配合锥，用于控制轴向装配位置。

最为优选方式，所述缺口呈环形均匀分布在周向侧壁上，使周向侧壁得形成等间距瓣状结构。可实现对筒状件的多点同时接触定位，使筒状件受力均匀，且胀紧力可通过锁紧螺母的旋入长度调节。

最为优选方式，所述芯轴1两端设置定位顶尖孔，用于将芯轴1定位夹持在v型轴承架，芯轴1采用高精度磨削加工，两端面加工有符合国标的定位顶尖孔，加工完成后，以两端顶尖孔定位夹持在三坐标测量机的v型轴承架上，测量各直径段的径向跳动量，均小于0.01mm。

最为优选方式，所述芯轴1为阶梯轴，包括设置在中心位置的中间段8，所述中间段的两端设有直径依次减小的功能段7和工作段6，所述工作段6为定位具支承于v型轴承架的工作段。工作段6上设有螺纹段用于旋合锁紧螺母4，实现该工装定位，所述胀紧限位套2的中心位置过盈设置在功能段，其轴向位置由中间段端面限制，所述胀紧限位套2间隙设置在功能段。

另一方面，所述基于可胀支撑内腔式定位的三坐标测量机的定位方法，包括以下步骤：

(1)将胀紧限位套固装在芯轴1上，将活动限位套3套在芯轴1上。

(2)套上筒状件，确定好定位胀紧位置后，向胀紧限位套内推进活动限位套3，周向侧壁外胀，弧面凸起9与筒状件内腔相抵，推进至筒状件无法在外力作用下沿轴向蹿动为止，实现定位。

(3)将芯轴1定位夹持在v型支承架上；

(4)测头由气浮导轨带动进行测量采点，采集到的测量元素通过控制系统进行拟合运算，最终得到筒状件的各类几何尺寸及形位误差。整个测量过程通过编程形成专用测量程序，运行程序自动完成测量。

最为优选方式，将两个胀紧限位套2通过过盈方式与芯轴1装配，轴向以芯轴1的中间段8端面限位，分别套上两个压簧5，将两个活动限位套3套在芯轴1上后，两端均旋入锁紧螺母4，旋入位置以胀紧限位套2弧面凸起9不向外张开为准，套上筒状件，确定好定位胀紧位置后，分别继续旋入锁紧螺母4，直到筒状件无法在外力作用下沿轴向蹿动为止，最后，将定位好的筒状件放置于v型支承架上，可进行筒状件的几何量检测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。