本發(fā)明涉及機械設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于多點支撐內(nèi)腔式定位的三坐標(biāo)測量機及測量方法。

背景技術(shù)：

筒狀件是常見的機械設(shè)計產(chǎn)品，對于其直徑、圓度、垂直度、跳動等幾何尺寸及形位公差的測量，通常需要借助一些定位裝置對其進(jìn)行測量定位，常用的定位方式可大致分為外圓定位和內(nèi)腔定位兩種，特別是當(dāng)需要以內(nèi)腔為基準(zhǔn)，對外圓參數(shù)進(jìn)行評定時，就需要對內(nèi)腔進(jìn)行穩(wěn)固支撐，從而可以建立軸線測量基準(zhǔn)，而且，當(dāng)所需檢測工件長度較大時，更需一種可實現(xiàn)內(nèi)腔固定的定位裝置對筒狀件進(jìn)行測量定位。為此，需設(shè)計一種檢測定位具對筒狀件進(jìn)行測量輔助定位，從而完成對各幾何量的準(zhǔn)確測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種基于多點支撐內(nèi)腔式定位的三坐標(biāo)測量機及測量方法，可以實現(xiàn)對筒狀件幾何量檢測的輔助定位。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種基于多點支撐內(nèi)腔式定位的三坐標(biāo)測量機，包括：測頭，其用于測量被測量物；移動機構(gòu)，其使上述測頭移動；控制裝置，其控制上述移動機構(gòu)；以及筒狀件定位部，其用于固定筒狀件；

所述筒狀件定位部通過v型支承架設(shè)置在大理石平板的頂端，所述測頭設(shè)置在橫梁的底端，所述橫梁通過氣浮導(dǎo)軌設(shè)置在大理石平板的頂端；

所述筒狀件定位部包括：芯軸，對稱設(shè)置在所述芯軸左右兩端的脹緊定位機構(gòu)；

所述脹緊定位機構(gòu)包括，

固定限位套，其固設(shè)在芯軸上，以芯軸中部為內(nèi)，兩端為外，所述固定限位套包括朝外開口的周向側(cè)壁，所述周向側(cè)壁呈環(huán)形與芯軸同軸設(shè)置；

脹緊限位套，位于固定限位套外側(cè)，其受驅(qū)動沿芯軸的軸向進(jìn)退，所述脹緊限位套上設(shè)有朝內(nèi)開口的環(huán)周側(cè)壁；環(huán)周側(cè)壁可匹配插入所述的周向側(cè)壁；

脹緊部，包括形成在周向側(cè)壁上的多個通孔和設(shè)置于通孔內(nèi)的定位部件，其中，當(dāng)環(huán)周側(cè)壁插入周向側(cè)壁時，所述定位部件被環(huán)周側(cè)壁頂出，突出于通孔與筒狀件內(nèi)腔頂持，形成支撐點實現(xiàn)定位。

優(yōu)選的，所述通孔內(nèi)嵌設(shè)有內(nèi)錐套，內(nèi)錐套的外圓與通孔過盈裝配，所述內(nèi)錐套的中心位置設(shè)有錐面孔，所述的定位部件設(shè)置在錐面孔內(nèi)。

優(yōu)選的，所述錐面孔的大口徑端設(shè)有用于限定定位部件防止其脫出的限位部件。

優(yōu)選的，所述脹緊限位套由鎖緊螺母推進(jìn)，鎖緊螺母與芯軸螺紋連接。

優(yōu)選的，所述支撐點設(shè)有三個。

優(yōu)選的，所述定位部件為鋼球或包膠鋼球。

優(yōu)選的，所述芯軸兩端設(shè)置定位頂尖孔，用于將芯軸定位夾持在v型支承架。

優(yōu)選的，所述周向側(cè)壁的外緣內(nèi)側(cè)或所述環(huán)周側(cè)壁的外緣外側(cè)擇其一為錐面，另一個為平面，或者兩者都為錐面。

優(yōu)選的，所述固定限位套外緣內(nèi)側(cè)錐面的錐度為13°-15°，所述脹緊限位套外緣外側(cè)錐面包括兩段錐面，位于下部的第一錐面的錐度為4°-6°，位于上部的第二錐面的錐度為2°-3°，所述第一錐面為裝配導(dǎo)向錐，用于導(dǎo)向，所述第二錐面為配合錐度，用于控制軸向裝配位置。

優(yōu)選的，所述芯軸為階梯軸，包括設(shè)置在中心位置的第三定位段，所述第三定位段的兩端設(shè)有直徑依次減小的第二定位段和第一定位段，所述第一定位段為定位具支承于v型軸承架的工作段。

優(yōu)選的，所述固定限位套的中心位置過盈設(shè)置在第二定位段，其軸向位置由第三定位段端面限制，所述脹緊限位套間隙設(shè)置在第二定位段。

優(yōu)選的，所述脹緊限位套與固定限位套之間設(shè)有壓簧，所述壓簧用于輔助脹緊限位套從固定限位套內(nèi)退出。

另一方面，所述測量機的測量方法，包括以下步驟：

(1)將固定限位套固裝在芯軸上，將脹緊限位套套在芯軸上；

(2)將固定部件裝入到周側(cè)側(cè)壁上的通孔內(nèi)，將脹緊限位套插入到固定限位套內(nèi)，使得固定部件不凸出于固定限位套外圓為準(zhǔn)；

(3)套上筒狀件，確定好定位脹緊位置后，繼續(xù)向固定限位套內(nèi)推進(jìn)脹緊限位套，至固定部件與筒狀件內(nèi)腔相抵為止，此時筒狀件無法在外力作用下沿軸向躥動，實現(xiàn)定位；

(4)將定位好的筒狀件放置于v型支承架上，可進(jìn)行筒狀件的幾何量檢測；

(5)測頭由氣浮導(dǎo)軌帶動進(jìn)行測量采點，采集到的測量元素通過控制系統(tǒng)進(jìn)行擬合運算，最終得到筒狀件的各類幾何尺寸及形位誤差。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中將三個內(nèi)錐套壓入固定限位套側(cè)壁的三個通孔內(nèi)，所述兩個脹緊限位套的外端均旋入鎖緊螺母，所述步驟(2)中的固定部件為鋼球，將鋼球放置于內(nèi)錐套的錐面孔內(nèi)，所述步驟(2)和步驟(3)中，通入旋入鎖緊螺母實現(xiàn)脹緊限位套向固定限位套內(nèi)的推進(jìn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、內(nèi)錐套、活動限位套及鋼球，可實現(xiàn)對筒狀件的三點同時接觸定位，使筒狀件受力點一致，符合“三點圓”定位原理；工裝結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；可換式內(nèi)錐套，滿足不同直徑筒狀件的定位需要。

2、整個測量過程通過編程形成專用測量程序，運行程序自動完成測量。

附圖說明

圖1為測量機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為多點支撐內(nèi)腔式筒狀件定位裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為圖2中a的放大圖；

圖4為芯軸結(jié)構(gòu)圖；

圖5為固定限位套結(jié)構(gòu)圖；

圖6為脹緊限位套結(jié)構(gòu)圖；

圖7為內(nèi)錐套結(jié)構(gòu)圖；

圖8為鎖緊螺母結(jié)構(gòu)圖；

圖中：1-固定限位套，2-脹緊限位套，3-芯軸，4-內(nèi)錐套，5-鎖緊螺母，6-鋼球，7-第三定位段，8-第二定位段，9-第一定位段，10-通孔，11-錐面孔，12-大理石平板，13-氣浮導(dǎo)軌，14-橫梁，15-測頭。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1～8所示，一種基于多點支撐內(nèi)腔式定位的三坐標(biāo)測量機，包括：測頭15，其用于測量被測量物；移動機構(gòu)，其使上述測頭移動；控制裝置，其控制上述移動機構(gòu)；以及筒狀件定位部，其用于固定筒狀件；

所述筒狀件定位部通過v型支承架16設(shè)置在大理石平板12的頂端，所述測頭設(shè)置在橫梁14的底端，所述橫梁通過氣浮導(dǎo)軌13設(shè)置在大理石平板的頂端；

所述筒狀件定位部包括包括：芯軸3，對稱設(shè)置在所述芯軸3的左右兩端的脹緊定位機構(gòu)；所述脹緊定位機構(gòu)包括固定限位套1、脹緊限位套2和脹緊部，所述固定限位套1固設(shè)在芯軸3上，以芯軸3中部為內(nèi)，兩端為外，所述固定限位套包括朝外開口的周向側(cè)壁，所述周向側(cè)壁呈環(huán)形與芯軸同軸設(shè)置；所述脹緊限位套2可沿芯軸的軸向進(jìn)退，所述脹緊限位套2上設(shè)有朝內(nèi)開口的環(huán)周側(cè)壁；環(huán)周側(cè)壁可匹配插入所述的周向側(cè)壁，所述脹緊部包括形成在周側(cè)側(cè)壁上的多個通孔10和可突出于通孔的定位部件，其中，當(dāng)環(huán)周側(cè)壁插入周向側(cè)壁時，所述定位部件被環(huán)周側(cè)壁頂出，形成支撐點，實現(xiàn)定位。

左右兩端設(shè)置的脹緊定位機構(gòu)，使得筒狀件的支撐平衡穩(wěn)定性好。所述脹緊限位套2和脹緊限位套3為軸承鋼材質(zhì)，且經(jīng)過淬火處理，提高硬度，增加耐磨性。

作為優(yōu)選方案，所述通孔10內(nèi)嵌設(shè)有內(nèi)錐套4，內(nèi)錐套4的外圓與通孔10過盈裝配，所述內(nèi)錐套4的中心位置設(shè)有錐面孔，所述定位部件可突出于錐面孔。如此，可換式內(nèi)錐套，滿足不同直徑筒狀件的定位需要。

所述定位部件，置于固定限位套與脹緊限位套2外錐面之間，向固定限位套內(nèi)推進(jìn)脹緊限位套時，定位部件可突出于固定限位套的外壁，形成支撐點，與固定筒狀件內(nèi)腔接觸。

作為優(yōu)選方案，所述錐面孔的大口徑端設(shè)有用于限定定位部件位置的限位部件，比如：卡簧或卡片。如此，可以初步限定定位部件的位置，防止其裝配時從錐面孔內(nèi)脫落。

作為優(yōu)選方案，所述脹緊限位套由鎖緊螺母推進(jìn)，鎖緊螺母與芯軸螺紋連接。如此，可以穩(wěn)定推進(jìn)脹緊限位套。所述的鎖緊螺母，內(nèi)孔前段加工為光孔，滿足不同長度筒狀件的測量定位需要，后段加工為高精度內(nèi)螺紋，用于與芯軸上的外螺紋配合，緊固筒狀件和定位具。

作為優(yōu)選方案，所述支撐點設(shè)有三個?？蓪崿F(xiàn)對筒狀件的三點同時接觸定位，使筒狀件受力點一致，符合“三點圓”定位原理。

作為優(yōu)選方案，所述定位部件為鋼球或包膠鋼球，所述錐面孔的外端口口徑小于鋼球的直徑，所述錐面孔的內(nèi)端口徑大于鋼球的直徑。由鋼球或包膠鋼球進(jìn)行定位，定位穩(wěn)定性良好。使鋼球6凸出或凹于進(jìn)固定限位套1外圓母線，從而脹緊或脫開筒狀件，實現(xiàn)對筒狀件的多點定位，所述鋼球，為標(biāo)準(zhǔn)零級鋼球。

作為優(yōu)選方案，所述芯軸兩端設(shè)置符合國標(biāo)的定位頂尖孔，用于將芯軸定位夾持在v型支承架。便于配合三坐標(biāo)測量機進(jìn)行測試。芯軸3采用高精度磨削加工，加工完成后，以兩端頂尖孔定位夾持在三坐標(biāo)測量機的v型支承架上，測量各直徑段的徑向跳動量，均小于0.01mm。

作為優(yōu)選方案，所述固定限位套的外緣內(nèi)側(cè)或所述脹緊限位套的外緣外側(cè)擇其一為錐面，為兩者都為錐面。錐面間的相互匹配，使得脹緊限位套可順暢的推入到脹緊限位套內(nèi)，操作方便。

作為優(yōu)選方案，所述固定限位套外緣內(nèi)側(cè)錐面的錐度為13°-15°，優(yōu)選為15°，所述脹緊限位套外緣外側(cè)錐面包括兩段錐面，位于下部的第一錐面的錐度為2°-3°，優(yōu)選為2°15′，位于上部的第二錐面的錐度為4°-6°，優(yōu)選為6°，所述第一錐面為裝配導(dǎo)向錐，用于導(dǎo)向，所述第二錐面為配合錐度，用于控制軸向裝配位置。

優(yōu)選的，所述錐面孔的內(nèi)側(cè)錐面為10°。

作為優(yōu)選方案，所述芯軸為階梯軸，所述芯軸為階梯軸，包括設(shè)置在中心位置的第三定位段，所述第三定位段的兩端設(shè)有直徑依次減小的第二定位段和第一定位段，所述第一定位段為定位具支承于v型軸承架的工作段。所述固定限位套的中心位置過盈設(shè)置在第二定位段，其軸向位置由第三定位段端面限制，所述脹緊限位套間隙設(shè)置在第二定位段。所述第一定位段的直徑為11mm，所述第二定位段的直徑為20mm，所述第三定位段的直徑為22mm。

所述芯軸通過高精度磨削加工而成，各不同直徑段的同軸度達(dá)到0.001mm級，兩端面中心加工有符合國標(biāo)要求的頂尖孔，用于磨削加工定位；兩端加工有高精度外螺紋，用于與緊固螺母配合。

本發(fā)明的所述測量機的測量方法，包括以下步驟：

(1)將固定限位套固裝在芯軸3上，

(2)將固定部件裝入到周側(cè)側(cè)壁上的通孔內(nèi)，將脹緊限位套插入到固定限位套內(nèi)，使得固定部件不凸出于固定限位套1外圓為準(zhǔn)；

(3)套上筒狀件，確定好定位脹緊位置后，繼續(xù)向固定限位套內(nèi)推進(jìn)脹緊限位套，直到筒狀件無法在外力作用下沿軸向躥動為止；

(4)將定位好的筒狀件放置于v型支承架上，可進(jìn)行筒狀件的幾何量檢測。

(5)測頭由氣浮導(dǎo)軌帶動進(jìn)行測量采點，采集到的測量元素通過控制系統(tǒng)進(jìn)行擬合運算，最終得到筒狀件的各類幾何尺寸及形位誤差。

最為優(yōu)選方案：

(1)將三個內(nèi)錐套4壓入固定限位套1側(cè)壁的三個通孔10內(nèi)；

(2)將兩個裝配有內(nèi)錐套4的固定限位套1通過過盈方式與芯軸3的第二定位段裝配，軸向以芯軸3的第一定位段端面限位；將六個鋼球6放置于內(nèi)錐套4的錐面孔10內(nèi)；分別將兩個脹緊限位套2套在芯軸3上，兩端均旋入鎖緊螺母5，旋入位置以鋼球6不凸出于固定限位套1外圓為準(zhǔn)；

(3)套上筒狀件，確定好定位脹緊位置后，繼續(xù)旋入鎖緊螺母5，直到筒狀件無法在外力作用下沿軸向躥動為止；

(4)將定位好的筒狀件放置于v型支承架上，可進(jìn)行筒狀件的幾何量檢測。

(5)測頭由氣浮導(dǎo)軌帶動進(jìn)行測量采點，采集到的測量元素通過控制系統(tǒng)進(jìn)行擬合運算，最終得到筒狀件的各類幾何尺寸及形位誤差。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。