一种变直径深孔内径量具的制作方法

本发明公开了一种电动内径量具，特别涉及一种变直径深孔内径量具，属于深孔检测工具技术领域。

背景技术：

当前，传统的孔内径测量方法主要采用卡尺、卡规等量具，这类测量方法操作不便，测量效率低，精度也难以保证。现有的深孔或超深孔内径量具主要适用于等直径深孔检测的应用场合。随着大型、超大型零件广泛用于现代飞机、轮船、大型精密仪器等产品，对变直径深孔或超深孔零件的高效专用量具的需求也越来越迫切。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有的深孔测量工具存在定位装接不便，以及测量变直径深孔内径效率低的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种变直径深孔内径量具，包括用以连接被测工件的定位连接模块、可置于被测工件深孔内的测量显示模块，以及用以载运测量显示模块的运动传递模块，其中运动传递模块分别与定位连接模块和测量显示模块互连；

所述的定位连接模块包括t型中空轴一、定位锥台、支撑平盘一、固定盘一、t型转盘一、z型卡爪和数显表；定位锥台套设在t型中空轴一的一端，定位锥台的小端面设有两个均布的螺纹通孔，定位锥台的小端面中心设有一个导向孔，导向孔套设在t型中空轴一上，支撑平盘一固接于t型中空轴一另一端，支撑平盘一通过连杆与固定盘一固连；

所述的固定盘一通过中心通孔二套装在t型中空轴一细端外圆上，固定盘一靠近定位锥台的一侧端面上开有径向的t型滑槽一，t型滑槽一内装有径向滑块一，径向滑块一上固连支撑轴一，所述的t型转盘一设有中心开设有通孔一，t型旋转盘的粗端盘面上开设腰形槽一，腰形槽一的两端分布在两个不同直径的圆上，t型转盘一细端穿过中心通孔二与空心电机输出端相连；所述的空心电机套装在t型中空轴一细端外圆上；支撑轴一另一端穿过位于腰形槽一内的轴承一，与z型卡爪动力输入端相连，z型卡爪夹紧方向沿着固定盘一的半径方向；

所述的测量显示模块包括杯形筒体、固定盘二、t型转盘二、电机一、斜切圆盘、磁尺、测头座、数显表和测头；所述的杯形筒体开口处装有保护盖，杯形筒体筒底设有用于引线的中心孔；所述的固定盘二固接于杯形筒体靠近开口的内壁，固定盘二沿周向分布开设有径向的t型滑槽二，固定盘二中心还开有通孔三；所述的t型转盘二细端穿过通孔三连接电机一，t型转盘二粗端端面上周向均设腰形槽二；所述的电机一及编码器经固定支架一与杯形筒体内壁相连；所述的斜切圆盘套装在t型转盘二细端外圆上，且位于固定盘二与固定支架一之间；所述磁尺的测头与斜切圆盘靠近固定支架一的端面相切，经固定支架二固定在固定盘二上；

t型滑槽二内设置径向滑块二，径向滑块二上固连支撑轴二的一端，支撑轴二的另一端穿过设置在腰形槽二内的轴承二，与测头座连接，测头座螺纹连接测头，测头沿着t型转盘二的径向设置，所述的测头与测头座之间装有压力传感器，且测头距t型转盘二圆心的高度大于t型转盘二的半径，测头伸出杯形筒体上开设的通孔；

所述的运动传递模块包括t型中空轴二、套筒轴、支撑平盘二、进给丝杆、电机二、电机三、主动齿轮和从动齿轮；所述的t型中空轴二大端与杯形套筒的筒底固连；定位锥台套设于t型中空轴二上，且定位锥台的小端面与t型中空轴二的大端不接触；所述的套筒轴通过两端的滚动轴承套装在t型中空轴二上，套筒轴一端套设于定位锥台的导向孔中；所述的支撑平盘二固接于套筒轴的另一端；所述的进给丝杆一端穿过螺纹通孔，另一端可转动穿过支撑平盘二与电机二相连；所述的电机二安装在支撑平盘二异于进给丝杆的端面上，电机三安装在支撑平盘二与进给丝杆同侧端面上，电机三输出轴可转动穿过支撑平盘二与主动齿轮相连；所述的主动齿轮与安装于t型中空轴二另一端的从动齿轮相啮合；所述的数显表通过表架安装在支撑平盘二上，且与磁尺采用信号线相连；所述的数显表、空心电机、电机一、电机二和电机三均与控制模块和电源模块相连；所述的控制模块和电源模块安装在固定支架一上。

本发明所述的腰形槽一的宽度和深度分别等于轴承一的直径和高度。

本发明所述的测头座与测头的连接是沿着t型转盘二的半径方向，且测头距t型转盘二圆心的高度大于t型转盘二半径。

本发明所述的固定盘二与t型转盘二细端之间装有轴承三。

本发明所述进给丝杆的数量为两根，所述t型滑槽一、腰形槽一、腰形槽二、t型滑槽二的数量均为三个。

本发明所述的斜切圆盘右端面的倾斜大小根据深孔内径的检测精度进行设计。

本发明的有益效果是：

1、本用于变直径深孔检测的电动内径量具，采用电动的定位连接模块、测量显示模块，和运动传递模块，可快速实现量具与被测工件的定位与夹紧，提高深孔内径的量测效率。

2、本用于变直径深孔检测的电动内径量具，采用斜切圆盘和高精度磁尺，将深孔径向检测量转化为轴向检测量，利于缩小电动内径量具径向尺寸，也保证了孔径的检测精度。

3、本用于变直径深孔检测的电动内径量具，利用压力传感器感应测头与孔壁之间的接触力来控制电机一的旋转，有效保证了测头运动灵敏度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的定位连接模块结构示意图；

图3为本发明的t型转盘一结构示意图；

图4为本发明的固定盘一结构示意图；

图5为本发明的z型卡爪与径向滑块一安装结构示意图；

图6为本发明的测量显示模块结构示意图；

图7为测量显示模块的剖视图结构；

图8为本发明的t型转盘二结构示意图；

图9为本发明的固定盘二结构示意图；

图10为本发明的运动传递模块结构示意图；

图11为本发明用于测量时的实施案例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图对具体实施方式做进一步的描述。

本实施例中所述左端、后端等方位仅是针对阅读者正对附图时，位于附图中所示结构的左右侧，方便根据视图详细描述位置连接关系，并不限制本发明结构的使用方式，以及本发明结构本身。

如图1、11所示，一种变直径深孔内径量具包括用以连接被测工件2的定位连接模块100、可置于被测工件2深孔内的测量显示模块200，以及用以载运测量显示模块200的运动传递模块300；其中，运动传递模块300分别与定位连接模块100和测量显示模块200互连。

如图2所示，定位连接模块100包括t型中空轴一101、定位锥台102、支撑平盘一103、固定盘一104、t型转盘一105和z型卡爪106；定位锥台102的小端面上设有两个均布的螺纹通孔102-1，定位锥台的小端面中心开设一个导向孔102-2，导向孔套设在t型中空轴一的细端外圆上，固接于t型中空轴一101右端的支撑平盘一103，其左端面采用均布的4根连杆107连接固定盘一104。

如图4所示，固定盘一104通过中心通孔二104-1套装于t型中空轴一101细端外圆，固定盘一的左端面上均布开有径向t型滑槽一104-2，径向t型滑槽一内装有径向滑块一108，径向滑块一108上固接支撑轴一109，支撑轴一109穿过位于腰形槽一105-2内的轴承一110，与z型卡爪106动力输入端相连，z型卡爪夹紧方向沿着固定盘一104的半径方向，如图5所示。

如图3所示，t型转盘一105设有中心通孔一105-1，t型转盘一的粗端盘面上开设腰形槽一105-2，腰形槽一的两端分布在两个不同直径的圆上，腰形槽一105-2的宽度和深度分别等于轴承一110的直径和高度，t型转盘一105细端穿过中心通孔二104-1与空心电机111的输出端相连；空心电机111套装在t型中空轴一细端外圆上。

如图6、图7、图8和图9所示，测量显示模块200包括杯形筒体201、固定盘二203、t型转盘二204、电机一207、斜切圆盘212、磁尺210、测头座213、测头214和数显表218；杯形筒体201开口朝左，开口处装有保护盖202，杯形筒体201筒底设有用于引线的中心孔；固接于杯形筒体201左端内壁的固定盘二203沿周向分布三个径向t型滑槽二203-2，中心还开有通孔三203-1；自左向右穿过通孔三203-1和轴承三205的t型转盘二204右端连接电机一207的输出轴，t型转盘二204粗端端面上周向均布三个腰形槽二204-1；电机一207及编码器208经固定支架一209与杯形筒体201内壁相连；套装于t型转盘二204细端外圆的斜切圆盘212位于固定盘二203与固定支架一209之间，其右端面的倾斜角度大小根据深孔内径的检测精度进行设计；磁尺210的测头与斜切圆盘212右端面相切，磁尺经固定支架二211固定在固定盘二203右端面上。

t型滑槽二203-2内设置有径向滑块二215，径向滑块二上固连支撑轴二216的一端，支撑轴二216的另一端穿过设置在腰形槽二204-1内的轴承二217，与测头座213连接，测头座213上通过螺纹连接测头214，测头沿着t型转盘二的径向设置，所述的测头与测头座之间装有压力传感器，且测头距t型转盘二圆心的高度大于t型转盘二的半径，测头伸出杯形筒体上开设的通孔。

如图1、10所示，运动传递模块300包括t型中空轴二301、套筒轴302、支撑平盘二303、进给丝杆304、电机二305、电机三306、主动齿轮307和从动齿轮308；t型中空轴二301大端与杯形套筒201右端面固连，经两端的滚动轴承插装于套筒轴302内孔中，套筒轴302的右端固接支撑平盘二303；均布在支撑平盘二303端面上的两根进给丝杆304右端连接电机二305，进给丝杆左端可转动穿过支撑平盘二303，插入螺纹通孔102-1中；电机二305安装在支撑平盘二303右端面上；电机三306安装在支撑平盘二303左端面上，电机三(306)输出轴可转动穿过支撑平盘二303与主动齿轮307相连，主动齿轮307与安装于t型中空轴二301右端的从动齿轮308相啮合。

此外，数显表218通过表架219安装在支撑平盘二303上，且与磁尺210采用信号线相连；数显表218、空心电机111、电机一207、电机二305和电机三306均与控制模块220和电源模块221相连；控制模块220和电源模块221安装在固定支架一209上。

一种变直径深孔内径量具在工作原理如下：

1)测量前，首先根据被测工件变直径深孔内径的大小选择合适的测头214，将其与测头座213经压力传感器螺纹相连，完成该电动内径量具的标定工作，具体实施步骤如下：

a)控制电机一208，驱动t型转盘二204绕固定盘二203发生旋转，在t型滑槽二203-2和腰形槽二204-1共同约束下，通过径向滑块二215、支撑轴二216和轴承二217，带动测头214和测头座213沿固定盘二203半径方向移至最内侧，借助辅助量具和压力传感器测出此时三个测头214所对应的最小孔径值φmin，同时由数显表显示磁尺210此时的测量值l1；

b)控制电机一208，驱动t型转盘二204绕固定盘二203发生旋转，在t型滑槽二203-2和腰形槽二204-1共同约束下，通过径向滑块二215、支撑轴二216和轴承二217，带动测头214和测头座213沿固定盘二203半径方向移至最外侧，借助辅助量具和压力传感器测出此时三个测头214所对应的最大孔径值φmax，同时由数显表显示磁尺210此时的测量值l2；

c)控制电机一208，通过固定盘二203、t型转盘二204、径向滑块二215和支撑轴二216，使轴承二217位于腰形槽二204-1某一中间位置，此时测头214量得的直径可根据数显表显示磁尺210瞬时测量值l，以及上述的φmin、φmax、l1、l2计算。

2)测量时，如图11所示，由定位连接模块100支撑测量显示模块200和运动传递模块300，运动传递模块300载运测量显示模块200至被测工件2深孔的待测位置，测量显示模块200完成深孔待测位置内径的测量和显示，具体实施步骤如下：

a)将定位连接模块100放置被测工件2深孔端面上，启动空心电机111，通过固定盘一104、t型转盘一105、径向滑块一108、支撑轴一109和支撑轴一109，带动三根z型卡爪106夹紧被测工件2的外表面；

b)在定位连接模块100支撑下，启动电机二305，通过进给丝杆304，带动测量显示模块200运行至被测工件2深孔内径的待测位置；

c)根据压力传感器的测量值，若该测量值等于设定值，电机一208保持不动；若该测量值小于设定值，启动电机一208正转，否则电机一208反转；通过固定盘二203、t型转盘二204、径向滑块二215和支撑轴二216，带动测头214运行至相应位置，记下此时数显表显示的磁尺210瞬时测量值l，结合上述的φmin、φmax、l1、l2，可计算得到测量位置的内孔直径尺寸。

d)若需测量同一截面上不同位置处的孔内径，启动电机三306，通过主动齿轮307、从动齿轮308和t型中空轴二301，带动测量显示模块200在当前截面内产生旋至相应的测量位置，再根据步骤c)完成孔径测量工作。

以上所述仅为本发明涉及的用于变直径深孔检测的电动内径量具的一个较佳实施案例，但本发明的实施范围并不局限于此例。