一種接觸式球徑測(cè)量?jī)x的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種接觸式球徑測(cè)量?jī)x，具有一個(gè)由底部床身、兩側(cè)立柱和上部橫梁構(gòu)成的龍門式框架，在床身上設(shè)置有工件裝夾部件，在兩立柱的內(nèi)側(cè)分別安裝有左、導(dǎo)軌，在兩導(dǎo)軌間連設(shè)有一個(gè)可隨導(dǎo)軌沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)頭支架，在測(cè)頭支架上安裝有可做水平向移動(dòng)的測(cè)頭部件，在橫梁上安裝有氣缸，氣缸活塞可通過氣缸連接件對(duì)測(cè)頭部件施加豎直方向的壓力，在左、右立柱的內(nèi)側(cè)的下部分別設(shè)有左、右彈簧支架，在兩彈簧支架至測(cè)頭支架之間分別設(shè)有左、右彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)測(cè)力恒定及工件多自由度自適應(yīng)調(diào)整。
【專利說明】一種接觸式球徑測(cè)量?jī)x

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型內(nèi)容屬于機(jī)械制造及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于高精度球徑測(cè)量的 接觸式球徑測(cè)量?jī)x。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代計(jì)量技術(shù)高速發(fā)展的今天，針對(duì)高精度非整球面的小于1 ym精度的球徑 測(cè)量仍是精密長(zhǎng)度測(cè)量學(xué)的難題，特別是凹球面的精密測(cè)量。
[0003] 目前公知的現(xiàn)代精密測(cè)量凹球面球徑的方法有用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量、光學(xué)干涉法 測(cè)量和弓高弦長(zhǎng)法測(cè)量。
[0004] 用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量凹球面球徑的方法又分為直角坐標(biāo)等精度測(cè)量方法和極徑 法。在計(jì)量室條件下，直角坐標(biāo)等精度測(cè)量法測(cè)量凹球面球徑即使一維精度在〇. 7 y m的條 件下，其三維球徑精度也不小于1. 5 y m，對(duì)于像半球形氣體動(dòng)壓軸承這樣高精度球面零件 要求球徑誤差不大于〇. 5 y m的來說，就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足測(cè)量精度要求了。三坐標(biāo)極徑法一般 是在一個(gè)與被測(cè)球徑大小相同的標(biāo)準(zhǔn)球形量規(guī)上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，這樣一次可測(cè)得多點(diǎn)相對(duì) 于量規(guī)球徑的相對(duì)偏差值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，可以得球徑的評(píng)定值，屬于相對(duì)測(cè)量。此方法的 優(yōu)點(diǎn)是可避免三維運(yùn)動(dòng)帶來的誤差，但測(cè)量精度仍然難以滿足像半球形氣體動(dòng)壓軸承這樣 高精度球面零件的精度要求。
[0005] 光學(xué)干涉法測(cè)量球面球徑目前最常用的是將標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)玻璃球規(guī)樣板貼合到被測(cè) 球面，通過透射光與反射光的干涉，讀取干涉條紋數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出球徑值，球徑測(cè)量精度不 大于0. 6 y m。但在精密加工過程中，由于被加工球面需要反復(fù)測(cè)量，光學(xué)球規(guī)樣板存在磨損 問題，需要定期檢定、更換。
[0006] 用弓高弦長(zhǎng)法測(cè)量球面球徑，其具體設(shè)計(jì)因用途和所需精度不同而不同?，F(xiàn)有的 弓高弦長(zhǎng)法測(cè)量球面球徑的儀器有立式和臥式，現(xiàn)代高精度弓高弦長(zhǎng)法測(cè)量球面球徑趨于 用臥式測(cè)量?jī)x。一般精度條件下，測(cè)量?jī)x是由兩個(gè)主要部分組成，即測(cè)定被測(cè)球面的裝置 和測(cè)量這個(gè)球面一部分的弓高裝置，由測(cè)出的弓高和已知球面部分的半徑，進(jìn)而計(jì)算求出 被測(cè)球面的曲率半徑。但現(xiàn)有的弓高弦長(zhǎng)法測(cè)量球面球徑的測(cè)量?jī)x在實(shí)際應(yīng)用中相應(yīng)還存 在著由測(cè)力不易控制以及工件多自由度自適應(yīng)調(diào)整性能較低等缺陷。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)特別是采用弓高弦長(zhǎng)法球徑測(cè)量?jī)x存在的 缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)合理、操作方便、測(cè)量精度高、可實(shí)現(xiàn)測(cè)力恒定及工件多自由度自適應(yīng) 調(diào)整的接觸式球徑測(cè)量?jī)x。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案如下所述。
[0009] -種接觸式球徑測(cè)量?jī)x，具有一個(gè)由底部床身、左立柱、右立柱和上部橫梁構(gòu)成的 龍門式框架，在床身上設(shè)置有工件裝夾部件，在左立柱和右立柱的內(nèi)側(cè)分別安裝有左導(dǎo)軌 和右導(dǎo)軌，在左、右導(dǎo)軌之間連設(shè)有一個(gè)可隨導(dǎo)軌沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)頭支架，在測(cè)頭支架 上安裝有可做水平向移動(dòng)的測(cè)頭部件，在橫梁上安裝有氣缸，氣缸活塞可通過氣缸連接件 對(duì)測(cè)頭部件施加豎直方向的壓力，在左立柱和右立柱的內(nèi)側(cè)的下部分別設(shè)有左彈簧支架和 右彈簧支架，在兩彈簧支架至測(cè)頭支架之間分別設(shè)有左彈簧和右彈簧。
[0010] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：在測(cè)頭支架上端面的左右兩側(cè)分別設(shè)置測(cè)頭 左壓板、測(cè)頭右壓板，測(cè)頭部件安裝于測(cè)頭支架、測(cè)頭左壓板與測(cè)頭右壓板之間，在測(cè)頭部 件中部設(shè)有膨大徑面的測(cè)頭法蘭，測(cè)頭法蘭上下端面與測(cè)頭支架、測(cè)頭左壓板及測(cè)頭右壓 板的結(jié)合部設(shè)置有用于使測(cè)頭部件在水平面內(nèi)的自由調(diào)整滑動(dòng)的滾子保持架與滾子。
[0011] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：測(cè)頭部件包括測(cè)頭座和分別設(shè)置在其下端和 中部的測(cè)頭端蓋和測(cè)頭法蘭，在測(cè)頭座中心設(shè)置有探，在測(cè)頭座內(nèi)側(cè)安裝有用于對(duì)探針支 承導(dǎo)向的導(dǎo)向銅套，在探針的上端安裝有限位螺母擋塊，在測(cè)頭法蘭的上端面設(shè)置有傳感 器支架，在傳感器支架上安裝位移傳感器，位移傳感器的測(cè)頭與探針同軸。
[0012] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：工件裝夾部件包括軸承座、軸承蓋及安裝在 兩者之間的角接觸關(guān)節(jié)軸承，在角接觸關(guān)節(jié)軸承的轉(zhuǎn)子與軸承蓋之間沿圓周均布設(shè)置有 彈簧或其它形式的阻尼裝置，角接觸關(guān)節(jié)軸承的配合球面與工件的被測(cè)球面同心。
[0013] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：在角接觸關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)子上通過直口安裝有 帶錐環(huán)口的工件夾具過渡件，在工件夾具過渡件的錐環(huán)口處安裝有用于安裝工件的工件夾 具。
[0014] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：在左彈簧支架至測(cè)頭支架之間和右彈簧支架 至測(cè)頭支架之間分別設(shè)有用以增加測(cè)頭部件豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼的阻尼裝置。
[0015] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還在于：在床身的下端均布設(shè)置有用于調(diào)整水平的可 調(diào)支撐。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)頭支架與測(cè)頭部件的結(jié)構(gòu)設(shè)置實(shí)現(xiàn) 了工件多自由度自適應(yīng)調(diào)整，同時(shí)采用恒壓氣缸驅(qū)動(dòng)測(cè)頭部件使探針與工件之間在每次 測(cè)量中具有相同的測(cè)力大小，保證了測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性，通過位移傳感器保證了球徑測(cè)量 精度。通過上述實(shí)現(xiàn)方式，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)合理、操作方便、測(cè)量精度高、可實(shí)現(xiàn)測(cè) 力恒定及工件多自由度自適應(yīng)調(diào)整的高精度接觸式球徑測(cè)量?jī)x，在球徑測(cè)量領(lǐng)域具有潛在 的推廣價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本實(shí)用新型中工件裝夾部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3為本實(shí)用新型中測(cè)頭部件的剖視圖。
[0020] 圖4為本實(shí)用新型中測(cè)量原理示意圖。
[0021] 附圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)的名稱分別為：1 一床身；2 -左立柱；3 -左彈簧支架；4 一工 件裝夾部件，4-1 一軸承座，4-2 -角接觸關(guān)節(jié)軸承，4-3 -軸承蓋，4-4 一彈簧，4-5 -工件 夾具過渡件，4-6 -工件夾具，4-7 -工件；5 -左彈簧；6 -左導(dǎo)軌；7 -測(cè)頭支架；8 -測(cè)頭 左壓板；9 一橫梁；10 -氣缸連接件；11 一氣缸；12 -測(cè)頭部件，12-1 -探針，12-2 -測(cè)頭 端蓋，12-3 -測(cè)頭座，12-4 -導(dǎo)向銅套，12-5 -測(cè)頭法蘭，12-6 -限位螺母擋塊，12-7 - 傳感器支架，12-8 -位移傳感器；13 -測(cè)頭右壓板；14 一右導(dǎo)軌；15 -右立柱；16 -右彈 簧；17 -右彈簧支架；18 -可調(diào)支承。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型 的實(shí)際結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實(shí)施例。
[0023] 參見圖1，本實(shí)用新型所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x由床身1、左立柱2、右立柱15、橫 梁9、工件裝夾部件4、左導(dǎo)軌6、右導(dǎo)軌14、測(cè)頭支架7、測(cè)頭左壓板8、測(cè)頭右壓板13、測(cè)頭 部件12、氣缸連接件10、氣缸11、左彈簧支架3、右彈簧支架17、彈簧5、16和可調(diào)支承18等 構(gòu)件組成。床身1、左立柱2、右立柱15和橫梁9構(gòu)成龍門式框架，床身1下端均布設(shè)置可 調(diào)支承18用于調(diào)整水平。左導(dǎo)軌6和右導(dǎo)軌14分別安裝在左立柱2、右立柱15內(nèi)側(cè)，測(cè)頭 支架7的左右兩側(cè)分別與左導(dǎo)軌6和右導(dǎo)軌14連接并可實(shí)現(xiàn)沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)，在測(cè)頭支 架7上端面的左、右兩側(cè)分別設(shè)置測(cè)頭左壓板8、測(cè)頭右壓板13,測(cè)頭部件12安裝于測(cè)頭支 架7、測(cè)頭左壓板8與測(cè)頭右壓板13之間，在測(cè)頭部件12上的測(cè)頭法蘭12-5的上下端面與 測(cè)頭支架7、測(cè)頭左壓板8及測(cè)頭右壓板13的結(jié)合部分別設(shè)置由滾子保持架與滾子，以保證 測(cè)頭部件在水平面內(nèi)的自由調(diào)整滑動(dòng)。在橫梁9上安裝有氣缸11，氣缸活塞通過氣缸連接 件10與測(cè)頭左壓板8連接，可對(duì)測(cè)頭部件施加豎直方向的壓力。在龍門式框架的左立柱2 和右立柱15的內(nèi)側(cè)分別設(shè)置左彈簧支架3和右彈簧支架17,并在左彈簧支架3和測(cè)頭支架 7之間及右彈簧支架17和測(cè)頭支架7之間分別設(shè)置左彈簧5和右彈簧16,也可以設(shè)置其它 形式的阻尼裝置，以增加測(cè)頭部件12豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼。
[0024] 參見圖1?2,該接觸式球徑測(cè)量?jī)x的工件裝夾部件4包括軸承座4-1、軸承蓋4-3 及安裝在兩者之間的角接觸關(guān)節(jié)軸承4-2,在角接觸關(guān)節(jié)軸承4-2的轉(zhuǎn)子與軸承蓋4-3之 間沿圓周均布設(shè)置彈簧4-4。工件4-7安裝在工件裝夾部件4中的工件夾具4-6上，工件夾 具4-6與工件夾具過渡件4-5之間采用錐度定位安裝，工件夾具過渡件4-5通過直口安裝 在角接觸關(guān)節(jié)軸承4-2轉(zhuǎn)子上。
[0025] 參見圖1和圖3,該接觸式球徑測(cè)量?jī)x的測(cè)頭部件12包括測(cè)頭座12-3和分別設(shè) 置在其下端和中部的測(cè)頭端蓋12-2和測(cè)頭法蘭12-5,在測(cè)頭座12-3的中心設(shè)置有探針 12-1，在測(cè)頭座12-3內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)向銅套12-4實(shí)現(xiàn)對(duì)探針12-1的支承導(dǎo)向，在探針12-1的 上端安裝限位螺母擋塊12-6以實(shí)現(xiàn)限位，在測(cè)頭法蘭12-5的上端面設(shè)置傳感器支架12-7 并在傳感器支架12-7上安裝位移傳感器12-8。
[0026] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，要求工件4-7的被測(cè)球面與角接觸關(guān)節(jié)軸承4-2的配合 球面同心，并要求位移傳感器12-8的測(cè)頭與探針12-1同軸。
[0027] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中，彈簧4-4、左彈簧5和右彈簧16均可采用其它等效阻尼裝置替 代。
[0028] 下面結(jié)合圖4,對(duì)本實(shí)用新型的測(cè)量算法進(jìn)行說明。
[0029] 假設(shè)分別用半徑為&、&、R2三個(gè)半徑值的標(biāo)準(zhǔn)球標(biāo)定時(shí)，L兩L2分別為相同的 值，根據(jù)三角函數(shù)可得

【權(quán)利要求】
1. 一種接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：具有一個(gè)由底部床身（1)、左立柱（2)、右立柱 (15)和上部橫梁（9)構(gòu)成的龍門式框架，在床身（1)上設(shè)置有工件裝夾部件（4)，在左立柱 (2)和右立柱（15)的內(nèi)側(cè)分別安裝有左導(dǎo)軌（6)和右導(dǎo)軌（14)，在左、右導(dǎo)軌（6、14)之間 連設(shè)有一個(gè)可隨導(dǎo)軌沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)頭支架（7)，在測(cè)頭支架（7)上安裝有可做水平 向移動(dòng)的測(cè)頭部件（12)，在橫梁（9)上安裝有氣缸（11)，氣缸活塞可通過氣缸連接件（10) 對(duì)測(cè)頭部件（12)施加豎直方向的壓力，在左立柱（2)和右立柱（15)的內(nèi)側(cè)的下部分別設(shè) 有左彈簧支架（3)和右彈簧支架（17)，在兩彈簧支架至測(cè)頭支架（7)之間分別設(shè)有左彈簧 (5)和右彈簧（16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：在測(cè)頭支架（7)上端面的 左右兩側(cè)分別設(shè)置測(cè)頭左壓板（8)、測(cè)頭右壓板（13)，測(cè)頭部件（12)安裝于測(cè)頭支架（7)、 測(cè)頭左壓板（8)與測(cè)頭右壓板（13)之間，在測(cè)頭部件（12)中部設(shè)有膨大徑面的測(cè)頭法蘭 (12-5)，測(cè)頭法蘭（12-5)上下端面與測(cè)頭支架（7)、測(cè)頭左壓板（8)及測(cè)頭右壓板（13)的 結(jié)合部設(shè)置有用于使測(cè)頭部件（12)在水平面內(nèi)的自由調(diào)整滑動(dòng)的滾子保持架與滾子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：測(cè)頭部件（12)包括測(cè) 頭座（12-3)和分別設(shè)置在其下端和中部的測(cè)頭端蓋（12-2)和測(cè)頭法蘭（12-5)，在測(cè)頭座 (12-3)中心設(shè)置有探針（12-1)，在測(cè)頭座（12-3)內(nèi)側(cè)安裝有用于對(duì)探針（12-1)支承導(dǎo)向 的導(dǎo)向銅套（12-4)，在探針（12-1)的上端安裝有限位螺母擋塊（12-6)，在測(cè)頭法蘭（12-5) 的上端面設(shè)置有傳感器支架（12-7)，在傳感器支架（12-7)上安裝位移傳感器（12-8)，位移 傳感器（12-8)的測(cè)頭與探針（12-1)同軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：所說的工件裝夾部件（4) 包括軸承座（4-1)、軸承蓋（4-3)及安裝在兩者之間的角接觸關(guān)節(jié)軸承（4-2)，在角接觸關(guān) 節(jié)軸承（4-2)的轉(zhuǎn)子與軸承蓋（4-3)之間沿圓周均布設(shè)置有彈簧（4-4)或其它形式的阻尼 裝置，角接觸關(guān)節(jié)軸承（4-2)的配合球面與工件（4-7)的被測(cè)球面同心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：在角接觸關(guān)節(jié)軸承（4-2) 轉(zhuǎn)子上通過直口安裝有帶錐環(huán)口的工件夾具過渡件（4-5)，在工件夾具過渡件（4-5)的錐 環(huán)口處安裝有用于安裝工件（4-7)的工件夾具（4-6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：在左彈簧支架（3)至測(cè)頭 支架（7)之間和右彈簧支架（17)至測(cè)頭支架（7)之間分別設(shè)有用以增加測(cè)頭部件（12)豎 直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼的阻尼裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式球徑測(cè)量?jī)x，其特征在于：在床身（1)的下端均布設(shè) 置有用于調(diào)整水平的可調(diào)支撐（18)。
【文檔編號(hào)】G01B21/20GK204240974SQ201420745871
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
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