一种自定心的曲轴圆度测量装置及测量方法与流程

本发明属于形位公差测量技术中对圆度误差的测量，是一种基于随动自定心的曲轴圆度测量装置及方法。

背景技术：

圆度是表示零件上圆的要素实际形状，与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。圆度测量是形位公差计量技术中对圆度误差的测量，是机械制造业中的非常重要的内容。是对零件上圆的部分进行质量监控和管理的重要手段，对工业生产及产品的合理运用有着极其重要的意义。

圆度测量目前主要有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等方法。

回转轴法：利用精密轴系中的轴回转一周所形成的圆轨迹(理想圆)与被测圆比较，回转轴法有传感器回转和工作台回转两种形式。前者适用于高精度圆度测量，后者常用于测量小型工件。

三点法：常将被测工件置于v形块中进行测量。测量时,使被测工件在v形块中回转一周，从测微仪读出最大示值和最小示值，两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。

两点法：常用千分尺、比较仪等测量，以被测圆某一截面上各直径间最大差值之半作为此截面的圆度误差。

投影法：常在投影仪上测量，将被测圆的轮廓影像与绘制在投影屏上的两极限同心圆比较,从而得到被测件的圆度误差。

坐标法：一般在带有电子计算机的三坐标测量机上测量。按预先选择的直角坐标系统测量出被测圆上若干点的坐标值x、y，通过电子计算机按所选择的圆度误差评定方法计算出被测圆的圆度误差。

以上各种方法或者测头固定或者工件轴线固定,而曲轴圆度测量时曲拐轴线做公转运动,无法固定,因此需要测头跟着随动且自动定心。

技术实现要素：

针对上述现有测量技术制造的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于随动自定心的曲轴圆度测量装置及方法，该装置配合其测量方法可以方便地实现曲轴圆度的的测量工作。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种自定心的曲轴圆度测量装置，包括工作台、工件旋转装置、测头行走测量装置，所述工件旋转装置及测头行走测量装置均安装于工作台上；所述工件旋转装置用于固定工件以及带动工件旋转，所述测头行走测量装置用于工件拐径和轴径的随动自定心测量，并可沿工件轴线方向运动。

作为本发明进一步的方案，所述工件旋转装置包括旋转伺服电机、主轴座、定位夹紧卡盘、尾座、顶针锁紧装置、可伸缩顶针；所述主轴座、尾座分别安装于工作台的两端，所述主轴座的内外侧分别安装有定位夹紧卡盘及旋转伺服电机，且旋转伺服电机通过转轴与定位夹紧卡盘连接，所述尾座上安装有与定位夹紧卡盘相配合的可伸缩顶针，以及用于固定限位可伸缩顶针的顶针锁紧装置。

作为本发明进一步的方案，测头行走测量装置包括测头、测头座、上连杆、下连杆、连杆座、固定座、驱动螺杆、运动托板、导轨；所述运动托板通过导轨安装于工作台上的导轨槽内，并通过驱动螺杆与驱动电机连接，所述固定座固定在运动托板上，所述连杆座固定于固定座上，所述上连杆、下连杆的两端均分别与连杆座、测头座连接，所述测头座上安装有测头。

作为本发明进一步的方案，所述测头座、上连杆、下连杆、连杆座形成平行四边行结构，用于保证测头在随动的过程中始终处于竖直位置。

作为本发明进一步的方案，所述测头与测头座上的左刀口、右刀口所形成的v型支撑实现自动定心3点法测量，从而实现曲轴拐径和轴径的随动自定心测量。

利用上述测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)、将工件放在工作台上的上方，并用定位夹紧卡盘以及可伸缩顶针将工件夹紧，之后用顶针锁紧装置锁紧可伸缩顶针；

2)、将测头行走测量装置放置在需要测量的曲轴拐径和轴径上；

3)、旋转伺服电机带动工件旋转1圈，同时采集测头的变动量；

4)、当该测量装置接受到完成信号后，由数据处理器利用最小二乘法将采集测头的变动量进行处理即获得该处圆度值；同时移动测头行走测量装置进行下一处的测量。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了平行四边形测头随动自定心测量装置有效的将测头的位置固定在被测工件的正上方，有效的减少了误差来源，提高了测量精度；

2、本发明的自定心测量装置有效将刀口和测头相结合形成了理论上的3点测圆原理，有效解决了工件轴线不固定和轴线旋转偏差的影响。

3、本发明的测量装置可以在很短的时间之内完成测量，可以节省时间；本发明操作简便、易用性好。利用处理器协同处理数据，实现了测量的自动化。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为测头行走测量装置结构示意图；

图3为本发明的测头自定心结构图。

图中：1、工作台1，2、旋转伺服电机，3、主轴座，4、定位夹紧卡盘，5、工件(曲轴)，6、尾座，7、顶针锁紧装置，8、可伸缩顶针，9、左刀口，10、测头，11、右刀口，12、测头座，13、上连杆，14、下连杆，15、连杆座，16、固定座，17、驱动螺杆，18、运动托板，19导轨，20、测头行走测量装置，a、b、c为3个接触点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

如图1-2所示，一种自定心的曲轴圆度测量装置，包括工作台、工件旋转装置、测头行走测量装置20，所述工件旋转装置及测头行走测量装置均安装于工作台上；所述工件旋转装置用于固定工件以及带动工件旋转，所述测头行走测量装置用于工件拐径和轴径的随动自定心测量，并可沿工件轴线方向运动；

所述工件旋转装置包括旋转伺服电机2、主轴座3、定位夹紧卡盘4、尾座6、顶针锁紧装置7、可伸缩顶针8；所述主轴座3、尾座6分别安装于工作台的两端，所述主轴座3的内外侧分别安装有定位夹紧卡盘4及旋转伺服电机2，且旋转伺服电机2通过转轴与定位夹紧卡盘4连接，所述尾座6上安装有与定位夹紧卡盘4相配合的可伸缩顶针8，以及用于固定限位可伸缩顶针8的顶针锁紧装置7。

所述测头行走测量装置20包括测头10、测头座12、上连杆13、下连杆14、连杆座15、固定座16、驱动螺杆17、运动托板18、导轨19；所述运动托板18通过导轨19安装于工作台1上的导轨槽内，并通过驱动螺杆17与驱动电机连接，所述固定座16固定在运动托板18上，所述连杆座15固定于固定座16上，所述上连杆13、下连杆14的两端均分别与连杆座15、测头座12连接，所述测头座12上安装有测头10。

所述测头座12、上连杆13、下连杆14、连杆座15形成平行四边行结构，用于保证测头在随动的过程中始终处于竖直位置。

所述测头10与测头座12上的左刀口9、右刀口11所形成的v型支撑实现自动定心3点法测量(如图3所示，a、b、c3个接触点)，从而实现曲轴拐径和轴径的随动自定心测量。

利用上述测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)、将工件5放在工作台1上的上方，并用定位夹紧卡盘4以及可伸缩顶针8将工件5夹紧，之后用顶针锁紧装置7锁紧可伸缩顶针8；

2)、将测头行走测量装置放置在需要测量的曲轴拐径和轴径上；

3)、旋转伺服电机2带动工件5旋转1圈，同时采集测头10的变动量；

4)、当该测量装置接受到完成信号后，由数据处理器利用最小二乘法将采集测头10的变动量进行处理即获得该处圆度值；同时移动测头行走测量装置进行下一处的测量。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。