万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于机械加工非标量具【技术领域】，公开了一种万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，在底座上安装运动方向相互垂直的中间直线导轨副和左右直线导轨副，中间直线导轨副上设置一个转轴，转轴的上端固定设置基准板，基准板上固定设置一个外圆定位装置，基准板和外圆定位装置用于固定万向节外星轮球道，在左右直线导轨副上固定设置钢球座，测量钢球通过钢球座上的通孔固定并与一个球道固定配合，通过左右直线导轨副运动方向上设置的百分表测量同心度，通过中间直线导轨副运动方向上设置的百分表测量系统平面高度。本实用新型测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低。
【专利说明】万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械加工非标量具【技术领域】，特别是一种万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具。
【背景技术】
[0002]VL型万向节外星轮球道分为3条左球道和3条右球道，且左右球道交替排列，在系统平面上6条球道均布，各相邻球道的夹角是60°，在180°方向上始终有I条左球道和I条右球道，所要测量的就是这些球道圆心相对于外星轮外圆的同心度以及系统平面的高度。但因为这些圆心是虚拟的，实际并不存在，所以无法进行直接测量得出同心度和系统平面闻度。
[0003]现有的测量方法一般采用三坐标检测，检测速度慢效率较低，精度高，并且同时可检测同轴度、圆柱度、同轴度、同心度、平行度、垂直度、跳动、圆柱体母线的直线度、圆柱体端面的跳动、平整度等参数。但是，三坐标测量需要编程，对检测操作人员要求高；检测速度慢；设备成本较高，对环境(温度)要求较高，适用于实验室环境应用。没法适用于生产现场环境的快速测量应用。
实用新型内容
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，通过分别对180°方向上的一组球道正反两次测量，从而得到同心度及系统平
面度高度。
[0005]本实用新型采取的技术方案是:
[0006]一种万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，所述万向节外星轮球道包括交替排列的3条左球道和3条右球道，以及一个系统平面，在所述系统平面上，6条球道均布，其特征是，所述量具包括底座、测量钢球和外圆定位装置，在所述底座的中间位置安装一个中间直线导轨副，所述中间直线导轨副上设置一个转轴，所述转轴上设置基准板，所述基准板上固定设置外圆定位装置，所述基准板和所述外圆定位装置用于固定所述万向节外星轮球道，在所述中间直线导轨副两侧的所述底座上对称设置左右直线导轨副，所述左右直线导轨副的运动方向与所述中间直线导轨副的运动方向垂直，在所述左右直线导轨副上固定设置钢球座，所述测量钢球通过所述钢球座上的通孔固定并与一个球道固定配合，在其中一个所述左右直线导轨副的侧边固定设置一个测杆，在所述左右直线导轨副的运动方向上设置一个第一百分表，通过所述第一百分表对所述测杆的位移进行测量，实现球道同心度的测量，在所述中间直线导轨副的运动方向上设置一个第二百分表，通过所述第二百分表对所述中间直线导轨副的位移进行测量，实现系统平面高度的测量。
[0007]进一步，所述中间直线导轨副或所述左右直线导轨副均包括导轨下座、导轨上座和直线导轨，所述导轨下座固定安装在所述底座上，所述导轨上座通过所述直线导轨与所述导轨下座形成滑动连接。[0008]进一步，所述中间直线导轨副的所述导轨上座中心开有通孔，在所述通孔内设置轴套，所述转轴穿过所述轴套的中间通孔，通过轴承与所述轴套形成转动配合。
[0009]进一步，所述外圆定位装置包括外圆定位环、调节螺钉和压紧钢球，两个所述调节螺钉和一个所述压紧钢球周向均布在所述外圆定位环上，所述压紧钢球固定在拉杆端部，所述拉杆穿过拉杆外套的中间通孔，与拉手固定，所述拉杆外套固定在所述外圆定位环上，在所述拉杆和所述拉杆外套之间设置一根压缩弹簧，所述压缩弹簧对拉杆产生一个推力，使所述压紧钢球推动万向节外星轮与所述两个调节螺钉接触，获得一个与所述外圆定位环相对静止的位置。
[0010]进一步，在所述左右直线导轨副的上座下固定安装一个弹簧座，在所述弹簧座和所述左右直线导轨的下座之间设置一个张紧弹簧，所述张紧弹簧对所述左右直线导轨副的导轨上座产生推力，使得所述测量钢球始终与所述球道接触。
[0011]进一步，在所述底座上分别设置表座，所述第一百分表和第二百分表分别固定在所述表座上，所述第一百分表和第二百分表的测头与所述测杆或所述中间直线导轨副的导轨上座的端面接触。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013](I)测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低；
[0014](2)硬件成本低、检测速度快、对环境要求低；
[0015](3)检测精度能满足汽车用VL型外星轮球道粗铣的球道P⑶直径的公差要求。 【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1是外星轮的剖面图；
[0017]附图2是附图1的A-A剖视图；
[0018]附图3是外星轮球道加工顺序示意图；
[0019]附图4是本实用新型的结构半剖图；
[0020]附图5是附图4的B向视图；
[0021]附图6是外星轮上的两个测量钢球分布位置示意图；
[0022]附图7是同心度检测示意图；
[0023]附图8是平面高度检测示意图。
[0024]附图中的标号分别为:
[0025]1.外星轮；2.左球道；
[0026]3.右球道；4.系统平面；
[0027]5.底座；6.左右直线导轨下座；
[0028]7.左右直线导轨下座；8.左右直线导轨；
[0029]9.钢球座；10.测量钢球；
[0030]11.弹簧座；12.张紧弹簧；
[0031]13.中间直线导轨下座；14.中间直线导轨上座；
[0032]15.中间直线导轨；16.轴套；
[0033]17.转轴；18.基准板；
[0034]19.外圆定位环；20.调节螺钉；[0035]21.压紧钢球；22.拉杆；
[0036]23.压缩弹簧；24.拉杆外套；
[0037]25.拉手；26.表座；
[0038]27.第一百分表；28.表座；
[0039]29.第二百分表；30.手柄；
[0040]31.测杆。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本实用新型万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具的【具体实施方式】作详细说明。[0042]参见附图1、2，VL型万向节内星轮I为环状结构，其外圆面上均匀交替排列有3条左第二球道和3条右球道3，由于在系统平面4上6条球道均布，因此相邻两同向球道的夹角始终是120°。在180°方向上必然各有一条左、右球道，加工时，也是采用成对加工一对球道后，工件旋转120°加工第二对球道，再旋转120°加工最后一对球道。因此，圆周上成120°间隔分布的3条球道是同向球道，不是左球道即时右球道。
[0043]参见附图3，VL型万向节外星轮球道的加工原理如下:
[0044]1.工件通过安装在分度盘上的夹具固定，分度盘的分度值为120°，工件的6条球道在3个分度位置加工完成，每个分度位置加工180°方向的2条球道，一条左球道，一条右球道；
[0045]2.在每个分度位置，工件始终保持固定不动，先加工一条球道，然后通过刀具的侧向移动加工另一条球道；
[0046]3.分度盘转动，重复2步骤，直至6条球道加工完成。
[0047]因此，球道是在一次装夹，分度盘三次转动，程序控制刀具加工而成，若忽略设备移动件间隙造成的误差，同心度产生的最大原因就是在第I条球道的加工坐标设定的偏差造成，也就是说“ I ”和“2”号球道的对称线与外圆中心不一致造成。
[0048]参见附图4、5，在底座5的中心位置固定设置中间直线导轨下座13,中间直线导轨下座13上方设置中间直线导轨上座14，中间直线导轨下座13和中间直线导轨上座14之间通过中间直线导轨15谅解，形成相对直线运动(中间直线导轨下座13、中间直线导轨上座14和中间直线导轨15组成了中间直线导轨副)，在中间直线导轨上座13的中间开有通孔，在通孔内固定设置轴套16，在轴套16的通孔内设置转轴17，转轴17和轴套16通过轴承连接，形成转动配合，在转轴17的上表面固定设置基准板18，基准板18上方固定设置一个外圆定位环19，外圆定位环19上周向均匀分布2个调节螺钉20和一个拉杆轴套24，拉杆轴套24的中间通孔内设置一个拉杆22，拉杆22的前端固定设置压紧钢球21，在拉杆22和拉杆轴套24中间的空隙内设置压缩弹簧23，基准板18、调节螺钉20和压紧钢球21用于外星轮的定位。
[0049]在中间直线导轨副的两侧的底座5上对称设置左右直线导轨下座6，左右直线导轨下座6上方设置左右直线导轨上座7，左右直线导轨下座6和左右直线导轨上座7通过左右直线导轨8连接，(左右直线导轨下座6、左右直线导轨上座7和左右直线导轨8组成了左右直线导轨副)，左右直线导轨副的运动方向与中间直线导轨副的运动方向垂直，在左右直线导轨上座7上固定设置一钢球座9，钢球座9的前端开有通孔，测量钢球10穿过通孔用螺母与钢球座9固定，在左右直线导轨上座7下方固定设置弹簧座11，弹簧座11和左右直线导轨下座6之间设置张紧弹簧12，在张紧弹簧12推力的作用下，使得测量钢球10始终与万向节外星轮的一组球道接触，在左右直线导轨上座7的侧面固定设置一手柄30。
[0050]在左右直线导轨上座7的侧面固定设置测杆31,底座5上固定设置一表座26,表座26上固定一个第一百分表27,第一百分表27对测杆31的位移进行测量,从而实现对球道同心度的测量。
[0051]同时，在中间直线导轨副的运动方向上设置一表座28固定在底座5上,表座28上固定一个百分表29，百分表29对中间直线导轨上座14的位移进行测量，从而实现对球道系统平面高度的测量。
[0052]参见附图6，2个测量钢球10呈180°分布在外星轮的系统平面上，张紧弹簧12推动左右直线导轨上座7，使测量钢球10与工件的一组球道接触，左右直线导轨上座7产生一个固定位置，同样转动工件180°使测量钢球10再次与这组球道接触，左右直线导轨上座7产生第二个固定位置，同时中间直线导轨上座14也产生两个固定位置。
[0053]参见附图7，下面以两个相对的第一球道和第二球道进行的测量为例，进行同心度测量的说明，万向节外星轮球道同心度测量原理如下，Λ i为第一球道中心至外圆的距离，A2为第二球道中心至外圆的距离，心为第一球道和第二球道对称中心至外圆中心的距离，设为同心度值，则可得下式:
[0054]Λ同=2* Λ中心=A1-A215(I)
[0055]若采用标准球道校 对块(同心度为零)将第一百分表27指针归零，则只需一次测量就可通过公式(I)算出同心度，因为此时的Λ:=-Λ 2。即厶胃=2*厶1。
[0056]参见附图8，万向节外星轮球道系统平面高度检测原理如下，是系统平面高度检测的等效原理图，球道中心线与工件外圆中心线存在一固定夹角β，若系统平面高度有偏差，必然会形成一个锐角为β的直角三角形，β角所对应的直角边就是量具百分表(系统平面)所反映的移动量。
[0057]设系统平面高度的偏移量为Λ Η，则可得:
[0058]Δ H = X /tan ( β )(2)
[0059]因现在的球道夹角β =16°，tanl6。=0.2867，代入(2)式，可得:
[0060]Δ η =3.487* X ~3.5*X(3)
[0061]若用标准球道校对块将第二百分表校对到零位，通过测量加工件可知道X值，然后通过(3 )式计算得出系统平面的偏移值Λ η。
[0062]若不用标准球道校对块校对第二百分表19，同样可以通过对一对球道的2次测量(第1次测量后将工件旋转180°进行第2次测量)获得2个第二百分表读值X1和X2，这时(X1- X2) /2就是(3)式中的X值，同样可计算得出系统平面的偏移值Λ Η。
[0063]继续参见附图4、5，本实用新型的工作过程如下，拉动拉手31并旋转90°，使压紧钢球21缩进拉杆外套24内，单手握住两个手柄30，使两手柄30距离缩小，带动左右直线导轨上座7内移，被测外星轮即可放置基准板18上，测量钢球10落于被测的一组球道内，松开拉手31，压紧钢球21在压缩弹簧23的作用下推动外星轮与调节螺钉20接触，使得外星轮得到固定，放开手柄30，左右直线导轨上座7在张紧弹簧12的作用下外移，带动测量钢球10触及外星轮球道面，通过转轴17的转动功能达到平衡状态，此时第一百分表27和第二百分表29各产生一个测量值。再次握住手柄30，转动被测外星轮180°，可得出另外两个测量值。拉动拉手31，同时握住手柄30内收，取下工件就完成产品的一次测量过程。
[0064]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，所述万向节外星轮球道包括交替排列的3条左球道和3条右球道，以及一个系统平面，在所述系统平面上，6条球道均布，其特征在于:所述量具包括底座、测量钢球和外圆定位装置，在所述底座的中间位置安装一个中间直线导轨副，所述中间直线导轨副上设置一个转轴，所述转轴上设置基准板，所述基准板上固定设置外圆定位装置，所述基准板和所述外圆定位装置用于固定所述万向节外星轮球道，在所述中间直线导轨副两侧的所述底座上对称设置左右直线导轨副，所述左右直线导轨副的运动方向与所述中间直线导轨副的运动方向垂直，在所述左右直线导轨副上固定设置钢球座，所述测量钢球通过所述钢球座上的通孔固定并与一个球道固定配合，在其中一个所述左右直线导轨副的侧边固定设置一个测杆，在所述左右直线导轨副的运动方向上设置一个第一百分表，通过所述第一百分表对所述测杆的位移进行测量，实现球道同心度的测量，在所述中间直线导轨副的运动方向上设置一个第二百分表，通过所述第二百分表对所述中间直线导轨副的位移进行测量，实现系统平面高度的测量。
2.根据权利要求1所述的万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，其特征在于:所述中间直线导轨副或所述左右直线导轨副均包括导轨下座、导轨上座和直线导轨，所述导轨下座固定安装在所述底座上，所述导轨上座通过所述直线导轨与所述导轨下座形成滑动连接。
3.根据权利要求1或2所述的万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，其特征在于:所述中间直线导轨副的所述导轨上座中心开有通孔，在所述通孔内设置轴套，所述转轴穿过所述轴套的中间通孔，通过轴承与所述轴套形成转动配合。
4.根据权利要求1或2所述的万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，其特征在于:所述外圆定位装置包括外圆定位环、调节螺钉和压紧钢球，两个所述调节螺钉和一个所述压紧钢球周向均布在所述外圆定位环上，所述压紧钢球固定在拉杆端部，所述拉杆穿过拉杆外套的中间通孔，与拉手固定，所述拉杆外套固定在所述外圆定位环上，在所述拉杆和所述拉杆外套之间设置一根压缩弹簧，所述压缩弹簧对拉杆产生一个推力，使所述压紧钢球推动万向节外星轮与所述两个调节螺钉接触，获得一个与所述外圆定位环相对静止的位置。
5.根据权利要求1或2所述的万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，其特征在于:在所述左右直线导轨副的上座下固定安装一个弹簧座，在所述弹簧座和所述左右直线导轨的下座之间设置一个张紧弹簧，所述张紧弹簧对所述左右直线导轨副的导轨上座产生推力，使得所述测量钢球始终与所述球道接触。
6.根据权利要求1所述的万向节外星轮球道同心度及系统平面高度量具，其特征在于:在所述底座上分别设置表座，所述第一百分表和第二百分表分别固定在所述表座上，所述第一百分表和第二百分表的测头与所述测杆或所述中间直线导轨副的导轨上座的端面接触。
【文档编号】G01B5/02GK203732008SQ201420105550
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】王爱军 申请人:上海长锐汽车零部件有限公司