一种陀螺框架零件高精度在线测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陀螺框架零件高精度在线测量装置及方法
【背景技术】
[0002]框架是陀螺仪主要结构件，也是陀螺仪制造中的关键零件。作为半球动压陀螺电机、磁悬浮元件、力矩器座组件、传感器座组件的安装基准平台，其加工精度对仪表综合性能影响较大。框架上传感器转子、力矩器转子安装轴和安装面等的相互位置精度和尺寸精度要求很高，以确定框架系统的精确位置和满足对支承轴产生的干扰力矩最小。精度要求为面垂直度、平行度在0.00 Imm以内，对称度为0.0 Imm以内，尺寸精度为± 0.003，轴向长度为1.3±0.01，测量时由于径向尺寸大而轴向长度较小或者被测量面为圆柱面与平面之间距离，采用标准螺旋测微仪无法在线测量。随着航天惯性技术的发展，高精度框架的需求逐渐增多，要求生产单位具备大批量生产的能力，传统的检测方法是使用进口高精度三坐标测量仪，该设备不仅价格昂贵，对环境要求高，维护保养难度大，而且测量周期长，需要专业检测人员操作，大大影响了框架的检测效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有框架尺寸精度在线测量技术的不足，提出一种成本低、结构简单、操作简便、维护和保养容易的陀螺框架零件高精度在线测量装置及方法。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0005]—种陀螺框架零件高精度在线测量装置，包括精度为0.0Olm以上的螺旋测微仪、第一测头固定块、第二测头固定块和校对柱；
[0006]第一测头固定块为圆柱体或半球体，材料为硬质合金；表面粗糙度小于Ra0.05，硬度 HRC55-60 ；
[0007]第二测头固定块为圆柱体，材料为硬质合金，圆柱度小于0.001mm，两端面平行度小于0.001_，表面粗糙度小于Ra0.05，硬度HRC50-60 ；
[0008]校对柱为圆柱体，材料为硬质合金，表面粗糙度小于Ra0.002mm,圆柱度小于0.005mm，长度为 10mm-35mm，直径为 Φ8-Φ10ι?πι;
[0009]第一测头固定块安装在螺旋测微仪固定杆端，第二测头固定块安装在螺旋测微仪活动杆端；
[0010]在陀螺框架零件被测部分加工完成后，调节螺旋测微仪使得第一测头固定块和第二测头固定块夹持校对柱，完成螺旋测微仪校对；调节螺旋测微仪使得第一测头固定块和第二测头固定块夹持陀螺框架零件被测部分，获得陀螺框架零件被测部分尺寸。
[0011]当所述陀螺框架零件被测部分为直径大于25mm，轴向长度小于2mm的圆柱面时，第一测头固定块为圆柱体，第一测头固定块圆柱度小于0.001mm，两端面的平行度小于0.001mm。
[0012]当所述陀螺框架零件被测部分尺寸为框架零件左或右端面与内腔圆孔之间的距离时，第一测头固定块为半球体，半球体五个截面圆度小于0.002mm，半球平面的平面度小于 0.001mm。
[0013]根据陀螺框架零件被测部分的长度选择校对柱的长度及直径。
[0014]利用上述陀螺框架零件高精度在线测量装置进行在线测量的方法如下:包括如下步骤:
[0015](一 )加工陀螺框架零件被测部分，以保证满足测量要求；
[0016]( 二 )调节螺旋测微仪使得第一测头固定块和第二测头固定块夹持校对柱，完成螺旋测微仪校对；
[0017](三)调节螺旋测微仪使得第一测头固定块和第二测头固定块夹持陀螺框架零件被测部分，根据螺旋测微仪读数获得本次测量的陀螺框架零件被测部分尺寸；
[0018](四)重复步骤获得多次测量值，通过多次测量值求平均获得最终的陀螺框架零件被测部分尺寸。
[0019]当所述陀螺框架零件被测部分尺寸为传感器转子或力矩器转子安装轴时，第一测头固定块为圆柱体，第一测头固定块圆柱度小于0.0Olmm,两端面的平行度小于0.0Olmm ；所述步骤(一)具体为:精研传感器转子和力矩器转子安装轴的顶尖孔，保证陀螺框架零件外圆与顶尖之间同轴度为0.0Olmm ;采用两顶尖顶持方式加工传感器转子安装轴与力矩器转子安装轴，以保证两安装轴线同轴度在0.003mm以内。
[0020]当所述陀螺框架零件被测部分尺寸为框架左或右端面与内腔圆孔之间的距离时，第一测头固定块为为半球体，半球体五个截面圆度小于0.002mm，半球平面的平面度小于0.0Olmm ;所述步骤(一)具体为:精车陀螺框架零件两大外圆，保证陀螺框架零件外圆一致性0.002mm,同轴度0.0Olmm ;陀螺框架零件一个大外圆采用工装夹紧，找正另一个大外圆以保证两外圆轴线同轴度在0.003mm以内，然后加工陀螺框架零件左或右端面。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0022](I)本发明的陀螺框架零件高精度在线测量装置采用高精度螺旋测微仪，并在高精度螺旋测微仪固定杆端和活动杆端分别安装测头固定块，结构简单，组装便捷，可自行组装，可实现在线测量；相对于昂贵的进口高精度三坐标测试仪，价格便宜，总价只是进口高精度三坐标测试仪的万分之一；检测精度高，最高精度可达0.0Olmm,与进口高精度三坐标的检测精度相当；本发明的一种框架零件高精度在线测量装置，无需特别维护和保养，测试前只需简单擦拭，保持各台面清洁；而进口高精度三坐标测试仪需要定期校准和维护，影响了生产进度和使用效果；本发明的陀螺框架零件高精度在线测量装置操作方法简单，使用方便，可在线对框架零件进行检测，无须专业的检测人员，一般技术人员经过简短的学习即可使用。
[0023](2)本发明的测量方法可以实现陀螺框架零件高精度在线测量，检测时间短，检测效率高；一组平面的形位关系检测时间只需3分钟，而进口高精度三坐标测试仪检测时间约为30分钟以上，检测效率提高了 10倍以上；本发明可以测量直径大(D > ?25mm)而轴向尺寸小(L ^ 2mm)时的径向尺寸精度，以及端面与内腔圆孔之间的轴向距离。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的在线测量装置的第一实施例的结构示意图；
[0025]图2为本发明的在线测量装置的第二实施例的结构示意图；
[0026]图3为本发明的校对柱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本实施例的陀螺框架零件高精度在线测量装置，包括高精螺旋测微仪I (精度为0.0Olm以上)、第一测头固定块3、第二测头固定块2和校对柱4。第一测头固定块3为圆柱体，圆柱体使用硬质合金材料，直径为Φ8_,要求圆柱度小于0.001mm，两端面平行度小于0.0Olmm,表面粗糙度小于Ra0.05，洛氏硬度HRC50-60 ;第二测头固定块2为圆柱体，圆柱体使用硬质合金材料，直径为Φ8_，要求圆柱度小于0.001_，两端面平行度小于0.0Olmm,表面粗糙度小于Ra0.05，洛氏硬度HRC50-60 ;校对柱4为硬质合金圆柱，表面光洁度小于Ra0.002mm,圆柱度小于0.005_，长度为25_，直径为Φ8_。
[0030]陀螺框架零件5的被测部分为传感器转子、力矩器转子安装轴，其直径可以均为Φ27.5±0.003mm，也可以为其它尺寸；第一测头固定块3安装在螺旋测微仪I固定杆端，测量时用于与转子安装轴外圆面接触；第二测头固定块2安装在螺旋测微仪I活动杆端，测量时用于与转子安装轴外圆面接触。
[0031]本实施例的陀螺框架零件高精度在线测量方法能够用于测量传感器转子安装轴52或力矩器转子安装轴51的直径；具体包括如下步骤:
[0032](I)陀螺框架零件5精加工前需要精研两轴端顶尖孔，保证框架零件外圆与顶尖6、7之间同轴度0.0Olmm ；
[0033](2)框架5上传感器转子安装轴52与力矩器转子安装轴51采用两端顶持方式加工，以保证两安装轴线同轴度在0.003mm以内；
[0034](3)测量框架5上传感器转子安装轴或力矩器转子安装轴径向尺寸