专利名称：深小孔表面形貌综合测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于计量测试技术，涉及对深小孔表面形貌测量装置的改进。
背景技术：
在计量测试领域，小尺寸尤其是深小孔内表面的测量，一直是精密测量中的技术难点之一。深小孔表面形貌测量的问题主要有三个，一是当孔径较小而孔深又较长时，受检测空间的限制而难于进行测量；二是要求传感器既具有高的分辨力，同时又具有比较大的动态范围；三是要求测量的参数比较复杂，可能同时包括宏观形状误差和微观表面粗糙度，从而进一步增加了测量的困难程度。常规的商品化圆度仪一般仅适合于普通零件圆度误差的测量。由于受到传感器结构的限制，很难对小孔类尤其是深小孔零件进行测量。深小孔类零件目前一般不使用圆度仪，而是通过专用仪器进行测量的。关于深孔或微孔的测量，虽然已有一些专利技术，但都存在着一定的局限性。例如“微孔自动测量方法及装置(申请号02137742.1)”，采用CCD摄像头将载波片上的微孔通过显微镜进行放大，可以对尺寸很小的孔径进行测量，但缺点是仅限于薄片状零件。“深孔表面粗糙度轮廓仪(申请号91108717.6)”可测的孔深范围为0-10米，孔径范围为38-100mm，采用五级圆锥齿轮的减速机构，不仅导致机械结构比较复杂，而且可测的最小孔径在38mm以上。“便携式微机深孔综合测试仪(申请号96238932.3)”采用自动调整基准点和滚动摩擦相结合的定位方式，可以快速地获得深孔的尺寸及形状误差，虽然未给出最小可测孔径，但从其测头中轴上保持架的外径55mm和周围钢球的直径8mm推算，最小孔径应当在70mm以上。因此现有的仪器或技术尚不能很好地解决深小孔零件内表面的测量问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够解决深小孔零件内表面测量的深小孔表面形貌综合测量装置。
本发明的技术方案是深小孔表面形貌综合测量装置，包括一个基座，在基座上安装着一个水平放置的回转台1，一个夹持被测件3的夹具2固定在回转台1上，还包括一个传感器4，其特征在于，(1)在基座上固定着一个圆柱形的立柱[12]，有一个支座[11]，它的右侧有一个垂直的圆形贯通孔，在该贯通孔的孔壁上有一个贯通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，两个夹紧螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座[11]的贯通孔套在立柱[12]上；在支座[11]的左侧有一个水平的圆形孔，该孔的上部和下部孔壁上各有一段贯通孔壁的窄槽，位于窄槽处的孔壁分别向上下延展，在延展的孔壁一侧有一个垂直于窄槽的螺纹孔，另一侧有与螺纹孔同轴的贯通孔，紧固螺栓穿过该贯通孔后拧在该螺纹孔内；支座[11]的中间开有一个垂直的方形贯通孔，上述水平的圆形孔与垂直的方形贯通孔连通；(2)有一个滚动直线导轨副，它由运动副5和固定副6组成，运动副5的运动方向与回转台1的工作台面相垂直，步进电机9通过螺栓固定在连接板8上，步进电机9的轴端与运动副5的丝杠7固连，连接板8通过螺栓与固定副6的上端面连接；(3)有一个连接滚动直线导轨副和支座11的安装筒10，它的右端是一个圆筒，插入支座11的水平圆形孔中；它的左端是带有螺栓孔的安装板，通过螺栓与固定副6的背面固连；(4)传感器4安装在滚动直线导轨副之运动副5上，该传感器为直角弯头测杆位移传感器。
本发明的优点是1、可测的最小孔径为5mm，孔深为45mm。
2、不仅可对深小孔内表面的形状误差如圆度、同轴度和母线直线度等宏观参数进行测量，而且还可以对微观表面粗糙度进行测量。尤其是可对一定范围内的圆锥面母线直线度和表面粗糙度进行测量。
3、主要技术指标如下，测量圆度误差的示值误差小于0.2μm；测量表面粗糙度的示值误差小于3.8％。
图1是本发明深小孔表面形貌综合测量装置的结构示意图。
图2是本发明中连接板8的结构图。
图3是图1的A-A向剖视图。
图4是图1的B-B向局部剖面图和视图。
图5是图1的C-C向局部放大剖面图。
具体实施例方式
下面对本发明做进一步详细说明。本发明利用深小孔测量用直角弯头测杆位移传感器，配以专用的调整机构，用圆度仪的方式解决深小孔内表面形貌的综合测量问题。参见图1，本发明测量装置主要由回转台、传感器、导轨副、调整机构和控制系统等组成。它包括一个基座，在基座上安装着一个水平放置的回转台1，一个夹持被测件3的夹具2固定在回转台1上，还包括一个传感器4，本发明采用的传感器为直角弯头测杆位移传感器，参见中国实用新型专利申请200520016994.2。它同时具有高分辨力和宽动态范围的特性。本发明的特征在于，(1)在基座上固定着一个圆柱形的立柱12，有一个支座11，它的右侧有一个垂直的圆形贯通孔，在该贯通孔的孔壁上有一个贯通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，两个夹紧螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座11的贯通孔套在立柱12上；在支座11的左侧有一个水平的圆形孔，该孔的上部和下部孔壁上各有一段贯通孔壁的窄槽，位于窄槽处的孔壁分别向上下延展，在延展的孔壁一侧有一个垂直于窄槽的螺纹孔，另一侧有与螺纹孔同轴的贯通孔，紧固螺栓穿过该贯通孔后拧在该螺纹孔内；支座11的中间开有一个垂直的方形贯通孔，上述水平的圆形孔与垂直的方形贯通孔连通。上述结构形成一个水平的夹持机构。方形贯通孔的作用是一是从机械结构上减轻支座11的重量，二是为右侧的圆形贯通孔和左侧的圆形孔提供锁紧所需要的弹力。
(2)有一个滚动直线导轨副，它由运动副5和固定副6组成，运动副5的运动方向与回转台1的工作台面相垂直。参见图2，步进电机9通过螺栓固定在连接板8上，步进电机9的轴端与运动副5的丝杠7固连，连接板8通过螺栓与固定副6的上端面连接。被测件3安装在位于回转台1上的夹具2中，传感器4安装在滚动直线导轨副的运动副5上，通过丝杠7在步进电机9的控制下，可以沿滚动直线导轨副的固定副6做上下运动，其运动方向与回转台1的工作台面相垂直。
(3)有一个连接滚动直线导轨副和支座11的安装筒10，它的右端是一个圆筒，插入支座11的水平圆形孔中。它的左端是带有螺栓孔的安装板，通过螺栓与固定副6的背面固连。参见图3，它显示了滚动直线导轨副之固定副6的背面通过螺栓与导轨安装筒10左端的连接情况。参见图4，它显示了导轨安装筒10的右端圆筒插入支座11的左侧圆形孔中的情况。同时，也显示了通过支座11的右侧圆孔锁定其在立柱12上的位置。导轨安装筒10的作用有两个，一是通过调整其在支座11中的伸缩量来保证传感器4的触针与被测表面相接触，二是通过调整其在支座11中的角度来保证滚动直线导轨副之运动副5运动方向与回转台1的工作台面相垂直。参见图5，它显示了支座11通过螺栓夹紧在导轨安装筒10上的情况。
(4)传感器4安装在滚动直线导轨副之运动副5上，该传感器为直角弯头测杆位移传感器。
使用本发明装置的步骤是首先适当调整导轨安装筒10在支座11中的位置，使传感器4与被测件3的测量部位相适应。通过适当转动导轨安装筒9，使滚动直线导轨副之运动副5的上下移动方向与回转台1垂直。回转台1带动被测件3匀速转动，通过计算机控制安装在运动导轨副上的传感器4沿固定导轨副6上下移动，到达被测表面的指定位置对圆度误差进行测量，可以分别安照最小二乘法或最小区域法两种方法对圆度误差进行评定。当回转台1停止转动时，传感器4上下移动，即可实现对母线直线度或表面粗糙度的测量，按照不同的取样长度和评定方法，可以分别对表面粗糙度或母线的直线度误差进行分析与计算。
权利要求
1.深小孔表面形貌综合测量装置，包括一个基座，在基座上安装着一个水平放置的回转台[1]，一个夹持被测件[3]的夹具[2]固定在回转台[1]上，还包括一个传感器[4]，其特征在于，(1)在基座上固定着一个圆柱形的立柱[12]，有一个支座[11]，它的右侧有一个垂直的圆形贯通孔，在该贯通孔的孔壁上有一个贯通孔壁的窄槽和向外伸展的耳片，两个夹紧螺栓穿在耳片的螺栓孔中，支座[11]的贯通孔套在立柱[12]上；在支座[11]的左侧有一个水平的圆形孔，该孔的上部和下部孔壁上各有一段贯通孔壁的窄槽，位于窄槽处的孔壁分别向上下延展，在延展的孔壁一侧有一个垂直于窄槽的螺纹孔，另一侧有与螺纹孔同轴的贯通孔，紧固螺栓穿过该贯通孔后拧在该螺纹孔内；支座[11]的中间开有一个垂直的方形贯通孔，上述水平的圆形孔与垂直的方形贯通孔连通；(2)有一个滚动直线导轨副，它由运动副[5]和固定副[6]组成，运动副[5]的运动方向与回转台[1]的工作台面相垂直，步进电机[9]通过螺栓固定在连接板[8]上，步进电机[9]的轴端与运动副[5]的丝杠[7]固连，连接板[8]通过螺栓与固定副[6]的上端面连接；(3)有一个连接滚动直线导轨副和支座[11]的安装筒[10]，它的右端是一个圆筒，插入支座[11]的水平圆形孔中；它的左端是带有螺栓孔的安装板，通过螺栓与固定副[6]的背面固连；(4)传感器[4]安装在滚动直线导轨副之运动副[5]上，该传感器为直角弯头测杆位移传感器。
全文摘要
本发明属于计量测试技术，涉及对深小孔表面形貌测量装置的改进。它包括基座，回转台1，夹具2，传感器4，其特征在于，在基座上有一个立柱12和一个支座11；有一个由运动副5和固定副6组成的滚动直线导轨副，传感器4安装在运动副5上；有一个连接滚动直线导轨副和支座11的安装筒10。本发明可测的最小孔径为5mm，孔深为45mm。
文档编号G01B5/24GK1862218SQ20051006943
公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者王中宇, 李 柱, 谢铁邦, 魏天民, 林敏 申请人:北京航空航天大学