一种环形筒体的测量方法与流程

本发明涉及测量领域，特别涉及一种环形筒体的测量方法。

背景技术：

在测量环形筒体的外圆半径或直径时，一般采用游标卡尺、π尺、内外径千分尺或卷尺进行测量，在测量环形筒体的外圆面圆度、外圆面圆柱度或外圆面垂直度时，一般采用百分表进行测量。

而对于半径或直径较大的环形筒体，目前通常是采用卷尺测量环形筒体的外圆周长，然后根据测得的周长来计算环形筒体的外圆半径或直径。或者，采用卷尺直接测量环形筒体的外圆半径或直径。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于半径或直径较大的环形筒体在焊接及滚压卷制的成形过程中环形筒体会产生变形，且变形量较大。在变形因素的影响下，环形筒体的圆度、圆柱度和垂直度均会相差较大，而上述测量方法在测量环形筒体的外圆直径、外圆半径、外圆面圆度、外圆面圆柱度或外圆面垂直度时均未考虑到变形因素对测量结果产生的影响，从而导致测量结果不准确。且百分表的量程和规格有限，无法使用百分表来测量半径或直径较大的环形筒体的外圆面圆度、外圆面圆柱度或外圆面垂直度。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种环形筒体的测量方法，可以在环形筒体产生变形的情况下，提高环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度的测量准确性。所述技术方案如下：

本发明提供了一种环形筒体的测量方法，用于测量环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度，所述测量方法包括：

以数控立式车床的回转工作台的中心轴线为基准画圆，在所述回转工作台上刻划内圆标准轮廓线、外圆标准轮廓线和参照圆轮廓线；

以所述内圆标准轮廓线和所述外圆标准轮廓线为基准，将所述环形筒体安装在所述回转工作台上并对所述环形筒体进行找正操作；

多次测量所述参照圆轮廓线至所述环形筒体的外圆面的第一实际距离；

根据所述第一实际距离确定所述环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度；

其中，所述内圆标准轮廓线的半径与所述环形筒体的内圆半径的理论值相等，所述外圆轮廓线的半径与所述环形筒体的外圆半径的理论值相等，所述参照圆轮廓线的半径大于所述外圆标准轮廓线的半径。

进一步地，所述以数控立式车床的回转工作台的中心轴线为基准画圆，在所述回转工作台上刻划内圆标准轮廓线、外圆标准轮廓线和参照圆轮廓线，包括：

将工装芯轴安装在所述回转工作台上，所述工装芯轴的远离所述回转工作台的一端面上加工有校正基准圆，所述校正基准圆的圆心位于所述回转工作台的中心轴线上；

以所述校正基准圆为基准，在所述回转工作台上刻划内圆标准轮廓线、外圆标准轮廓线和参照圆轮廓线。

进一步地，所述以所述内圆标准轮廓线和所述外圆标准轮廓线为基准，将所述环形筒体安装在所述回转工作台上并对所述环形筒体进行找正操作，包括：

将所述环形筒体放置在所述回转工作台上；

采用对线找正的方式对所述环形筒体的位置进行粗调，使所述环形筒体的内圆面与所述内圆标准轮廓线贴合，使所述环形筒体的外圆面与所述外圆标准轮廓线贴合；

多次测量所述参照圆轮廓线至所述环形筒体的外圆面的第二实际距离；

根据所述第二实际距离和第一理论距离调整所述环形筒体在所述回转工作台上的位置，所述第一理论距离为所述参照圆轮廓线的半径与所述外圆标准轮廓线的半径的差值。

进一步地，所述根据所述第二实际距离和第一理论距离调整所述环形筒体在所述回转工作台上的位置，包括：

计算多次测量得到的多个所述第二实际距离的平均值；

计算多个所述第二实际距离的平均值与所述第一理论距离的差值；

根据所述差值调整所述环形筒体的位置。

进一步地，所述数控立式车床的垂直刀架上设有量针，所述量针沿所述回转工作台的中心轴线方向设置，且所述量针在所述回转工作台上的正投影位于所述参照圆轮廓线上；

所述多次测量所述参照圆轮廓线至所述环形筒体的外圆面的第一实际距离，包括：

转动所述回转工作台n次，并在每次转动所述回转工作台后执行以下步骤，以得到n组数据：

沿平行于所述回转工作台的中心轴线方向移动所述量针m次，在每次移动所述量针后，测量所述量针至所述环形筒体的外圆面的最小距离，记为第一实际距离；

其中，所述n组数据中的每组数据中均包括m个所述第一实际距离，n≥2，m≥3。

进一步地，所述数控立式车床的垂直刀架上设有量针，所述量针沿所述回转工作台的中心轴线方向设置，且所述量针在所述回转工作台上的正投影位于所述参照圆轮廓线上；

所述多次测量所述参照圆轮廓线至所述环形筒体的外圆面的第一实际距离，包括：

沿平行于所述回转工作台的中心轴线方向移动所述量针m次，并在每次移动所述量针后执行以下步骤，以得到m组数据：

转动所述回转工作台n次，在每次转动所述回转工作台后，测量所述量针至所述环形筒体的外圆面的最小距离，记为第一实际距离；

其中，所述m组数据中的每组数据中均包括n个所述第一实际距离，n≥2，m≥3。

进一步地，所述根据所述第一实际距离确定所述环形筒体的外圆半径和外圆直径，包括：

计算多个所述第一实际距离的平均值；

根据以下公式确定所述环形筒体的外圆半径r半：

r半＝r理+(l理-l实)；

根据以下公式确定所述环形筒体的外圆直径r直：

r直＝2r半；

其中，r理表示所述环形筒体的外圆半径的理论值，l理表示所述参照圆轮廓线的半径与所述外圆标准轮廓线的半径的差值，l实表示多个所述第一实际距离的平均值。

进一步地，所述根据所述第一实际距离确定所述环形筒体的圆面圆柱度，包括：

获取多个所述第一实际距离中的最大值和最小值；

计算所述最大值和所述最小值的差值，记为第一差值；

确定所述第一差值为所述环形筒体的外圆面圆柱度。

进一步地，所述根据所述实际距离确定所述环形筒体的外圆面垂直度，包括：

获取第p组数据中的m个所述第一实际距离的最大值和最小值，n≥p≥2；

计算所述最大值和所述最小值的差值，记为第二差值；

计算所述n组数据中的每一组数据的第二差值，得到多个第二差值；

确定所述多个第二差值中的最大值为所述环形筒体的外圆面垂直度。

进一步地，所述根据所述实际距离确定所述环形筒体的外圆面圆度，包括：

获取第q组数据中的n个所述第一实际距离的最大值和最小值，m≥q≥3；

计算所述最大值和所述最小值的差值，记为第三差值；

确定所述第三差值为所述环形筒体的外圆面在q位置的圆度，其中q位置表示所述环形筒体上至所述回转工作台的距离为hq的位置，hq为所述量针移动q次后至所述回转工作台的距离。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供环形筒体的测量方法，在环形筒体找正后，再多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的第一实际距离，并根据测量得到的多个第一实际距离确定环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度，可以提高测量结果的准确性。在环形筒体发生形变时，可以多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的各个位置的第一实际距离，得到测量结果，以消除变形因素对测量结果产生的影响，提高测量结果的准确性。且由于参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的实际距离可以设置的较小，因此直接采用游标卡尺或卷尺即可测量第一实际距离，得到测量结果，解决了在百分表的量程和规格的限制下无法测量半径或直径较大的环形筒体的外圆面圆度、外圆面圆柱度或外圆面垂直度问题。本发明提供的测量方法测量出的环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度的精度高、误差小，为环形筒体的后续机加工余量的合理分配和加工质量的保证提供了准确的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种环形筒体的测量方法的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种工装芯轴的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种工装芯轴的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的一种划线示意图；

图5是步骤s2的具体流程图；

图6是本发明实施例提供的一种环形筒体的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种测量示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种环形筒体的测量方法，用于测量大型环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度。图1是本发明实施例提供的一种环形筒体的测量方法的方法流程图，如图1所示，该测量方法包括：

s1：以数控立式车床的回转工作台的中心轴线为基准画圆，在回转工作台上刻划内圆标准轮廓线、外圆标准轮廓线和参照圆轮廓线。

其中，内圆标准轮廓线的半径与环形筒体的内圆半径的理论值相等，外圆轮廓线的半径与环形筒体的外圆半径的理论值相等，参照圆轮廓线的半径大于外圆标准轮廓线的半径。

在本实施例中，可以将参照圆轮廓线的半径设置为大于外圆标准轮廓线的半径至少50mm。若参照圆轮廓线的半径与外圆标准轮廓线的半径的差值过大，不便于后续测量第一实际距离，若参照圆轮廓线的半径与外圆标准轮廓线的半径的差值过小，后续环形筒体在安装后，可能会与外圆标准轮廓线接触，导致无法测量第一实际距离。

需要说明的是，内圆半径的理论值和外圆半径的理论值为理想状态下(即环形筒体未产生形变的状态下)的值。

具体地，可以将划针或车刀装夹到数控立式车床的刀架上，然后采用划针或车刀刀尖在数控立式车床的回转工作台上划线。

图2是本发明实施例提供的一种工装芯轴的结构示意图，如图2所示，工装芯轴100的一端面上加工有校正基准圆100a，结合图2，步骤s1可以包括：

将工装芯轴安装在回转工作台上，工装芯轴的远离回转工作台的一端面上加工有校正基准圆，校正基准圆的圆心位于回转工作台的中心轴线上。以校正基准圆为基准，在回转工作台上刻划内圆标准轮廓线、外圆标准轮廓线和参照圆轮廓线。

在本实施例中，校正基准圆100a的直径可以设置为50～100mm。

图3是本发明实施例提供的一种工装芯轴的安装示意图，如图3所示，此时工装芯轴100同轴设置在数控立式车床的回转工作台210上。

图4是本发明实施例提供的一种划线示意图，如图4所示，图中标号s1表示内圆标准轮廓线，s2表示外圆标准轮廓线，s3表示参照圆轮廓线，o表示校正基准圆100a的圆心。r1表示内圆标准轮廓线的半径，r2表示外圆标准轮廓线的半径，r3表示参照圆轮廓线的半径，其中r3＞r2＞r1。

s2：以内圆标准轮廓线和外圆标准轮廓线为基准，将环形筒体安装在回转工作台上并对环形筒体进行找正操作。

图5是步骤s2的具体流程图，如图5所示，步骤s2可以包括：

s21：将环形筒体放置在回转工作台上。

s22：采用对线找正的方式对环形筒体的位置进行粗调。

图6是本发明实施例提供的一种环形筒体的结构示意图，如图6所示，环形筒体300包括内圆面310和外圆面320。通过目测使环形筒体的内圆面与内圆标准轮廓线贴合，使环形筒体的外圆面与外圆标准轮廓线贴合。

s23：多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的第二实际距离。

图7是本发明实施例提供的一种测量示意图，如图7所示，在数控立式车床200的垂直刀架220上设置有量针400，量针400沿回转工作台200的中心轴线方向设置，且量针400在回转工作台210上的正投影位于参照圆轮廓线s3上。

量针400可以通过磁铁吸附在数控立式车床200的垂直刀架220上。或者，也可以采用装夹刀具用的螺栓将量针400固定在垂直刀架220的装夹刀具的位置上。

结合图7，在本发明实施例的一种实现方式中，步骤s23可以包括：

转动回转工作台n次，并在每次转动回转工作台后执行以下步骤：

沿平行于回转工作台的中心轴线方向移动量针m次，在每次移动量针后，测量量针至环形筒体的外圆面的最小距离，记为第二实际距离。

此时可以得到n组数据，且n组数据中的每组数据中均包括m个第二实际距离，n≥2，m≥3。

在本发明实施例的另一种实现方式中，步骤s23可以包括：

沿平行于回转工作台的中心轴线方向移动量针m次，并在每次移动量针后执行以下步骤：

转动回转工作台n次，在每次转动回转工作台后，测量量针至环形筒体的外圆面的最小距离，记为第二实际距离。

此时可以得到m组数据，且m组数据中的每组数据中均包括n个第二实际距离，n≥2，m≥3。

采用上述两种方式均可以测量出m*n个第二实际距离。

优选地，回转工作台每次转动的角度为θ，θ＝360°/n。

示例性地，当n＝4时，回转工作台每次转动的角度θ＝90°，当n＝8时，回转工作台每次转动的角度θ＝45°，当n＝8时，回转工作台每次转动的角度θ＝45°。当n＝16时，回转工作台每次转动的角度θ＝22.5°。

需要说明的是，在本实施例中，可以直接采用游标卡尺或卷尺等测量长度的量具测量第二实际距离以及步骤s3中的第一实际距离。

s24：根据第二实际距离和第一理论距离调整环形筒体在回转工作台上的位置。

其中，第一理论距离为参照圆轮廓线的半径与外圆标准轮廓线的半径的差值。在本实施例中，第一理论距离可以设置为50mm。

具体地，步骤s24可以包括：

计算多次测量得到的多个第二实际距离的平均值，然后计算多个第二实际距离的平均值与第一理论距离的差值，根据该差值调整环形筒体的位置。

假设多个第二实际距离的平均值为d1，第一理论距离为d2，多个第二实际距离的平均值与第一理论距离的差值为△d，△d＝d1-d2。

当△d＜0时，说明环形筒体向靠近量针的方向偏移了△d，此时需要调整环形筒体向远离量针的方向移动△d。当△d＞0时，说明环形筒体向远离量针的方向偏移了△d，此时需要调整环形筒体向靠近量针的方向移动△d。

s3：多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的第一实际距离。

结合图7，在本发明实施例的一种实现方式中，步骤s3可以包括：

转动回转工作台n次，并在每次转动回转工作台后执行以下步骤：

沿平行于回转工作台的中心轴线方向移动量针m次，在每次移动量针后，测量量针至环形筒体的外圆面的最小距离，记为第一实际距离。

此时可以得到n组数据，且n组数据中的每组数据中均包括m个第一实际距离，n≥2，m≥3。

在本发明实施例的另一种实现方式中，步骤s3可以包括：

沿平行于回转工作台的中心轴线方向移动量针m次，并在每次移动量针后执行以下步骤：

转动回转工作台n次，在每次转动回转工作台后，测量量针至环形筒体的外圆面的最小距离，记为第一实际距离。

此时可以得到m组数据，且m组数据中的每组数据中均包括n个第一实际距离，n≥2，m≥3。

采用上述两种方式均可以测量出m*n个第一实际距离。

步骤s3中第一实际距离与步骤s23中第二实际距离的测量方法相同，且步骤s3中的m和n取值与步骤s23中的m和n的取值可以相同或不同，本发明对此不作限制。

s4：根据第一实际距离确定环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度。

进一步地，步骤s4中根据第一实际距离确定环形筒体的外圆半径和外圆直径，可以包括：

计算多个第一实际距离的平均值，然后根据以下公式(1)确定环形筒体的外圆半径r半：

r半＝r理+(l理-l实)；(1)

根据以下公式(2)确定环形筒体的外圆直径r直：

r直＝2r半；(2)

其中，r理表示环形筒体的外圆半径的理论值，l理表示参照圆轮廓线的半径与外圆标准轮廓线的半径的差值，l实表示多个第一实际距离的平均值。

进一步地，步骤s4中根据第一实际距离确定环形筒体的圆面圆柱度，可以包括：

获取多个第一实际距离中的最大值和最小值，计算最大值和最小值的差值，记为第一差值，确定第一差值为环形筒体的外圆面圆柱度。

进一步地，结合步骤s3中的第一种实现方式，步骤s4中根据实际距离确定环形筒体的外圆面垂直度，可以包括：

获取第p组数据中的m个第一实际距离的最大值和最小值，n≥p≥2。计算最大值和最小值的差值，记为第二差值，计算n组数据中的每一组数据的第二差值，得到多个第二差值。确定多个第二差值中的最大值为环形筒体的外圆面垂直度。

进一步地，结合步骤s3中的第二种实现方式，步骤s4中根据实际距离确定环形筒体的外圆面圆度，可以包括：

获取第q组数据中的n个第一实际距离的最大值和最小值，m≥q≥3。计算最大值和最小值的差值，记为第三差值。确定第三差值为环形筒体的外圆面在q位置的圆度，其中q位置表示环形筒体上至回转工作台的距离为hq的位置，hq为量针移动q次后至回转工作台的距离。

本发明实施例提供环形筒体的测量方法，在环形筒体找正后，再多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的第一实际距离，并根据测量得到的多个第一实际距离确定环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度，可以提高测量结果的准确性。在环形筒体发生形变时，可以多次测量参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的各个位置的第一实际距离，得到测量结果，以消除变形因素对测量结果产生的影响，提高测量结果的准确性。且由于参照圆轮廓线至环形筒体的外圆面的实际距离可以设置的较小，因此直接采用游标卡尺或卷尺即可测量第一实际距离，得到测量结果，解决了在百分表的量程和规格的限制下无法测量半径或直径较大的环形筒体的外圆面圆度、外圆面圆柱度或外圆面垂直度问题。本发明提供的测量方法测量出的环形筒体的外圆半径、外圆直径、外圆面垂直度、外圆面圆度以及外圆面圆柱度的精度高、误差小，为环形筒体的后续机加工余量的合理分配和加工质量的保证提供了准确的依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。