專利名稱：微小型軸承滾道粗糙度測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微型軸承滾道粗糙度測定的測試儀器。
微型軸承內(nèi)外圈滾道的粗糙度為軸承加工工藝的重要指標之一，其性能直接影響到軸承的噪音和壽命等重要指標，然而由于微型軸承的滾道尺寸小，又呈圓弧狀，因此，對其粗糙度測定是目前軸承行業(yè)中難題，現(xiàn)有軸承廠目前采用目測法，用目測與樣板比較來估計粗糙度，由于微型軸承滾道的粗糙度比較小，一般為光潔度11以上，所以這種測定誤差較大。另外亦有用光切法觀察干涉條紋來測定，這種方法必須破壞零件取樣，并且觀察范圍小、方法煩瑣，上述兩種測量均為非直接法，目前市場上有表面粗糙度測試儀亦不能用來測量微型軸承的內(nèi)外圈滾道的粗糙度。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)目測法及光切法的缺點，應(yīng)用電感傳感器測量工件加工表面粗糙度測試儀原理，提供一種接觸式直接測量微型軸承滾道粗糙度測試儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案為它由差動式電感器、傳動裝置、定位裝置、微型計算機控制系統(tǒng)、電源組成，其特點是1、傳動裝置，由直流電動機、大小皮帶輪、傳感器固定座、彈性調(diào)節(jié)座、小軸座、小軸、大小凸輪、杠桿、活動光桿、上下活動導軌、壓簧、旋轉(zhuǎn)板及底座所組成，凸輪軸上依次套裝有大凸輪、小凸輪、大皮帶輪、大皮帶輪通過皮帶和電動機出軸上的小皮帶輪相連接，傳感器固定座與上下活動導軌及裝有小軸的小軸座固定裝在一起，上下活動導軌相應(yīng)處于光桿上，傳感器通過銷子擱在彈性調(diào)節(jié)座上，小凸輪與裝于底座上的杠桿相接觸；2、定位裝置由旋轉(zhuǎn)板、靠板、測微絲桿、前板、V型架、固定鈕、轉(zhuǎn)軸及用于調(diào)節(jié)傳感器高低位置的高低調(diào)節(jié)架所組成，旋轉(zhuǎn)板兩側(cè)與前板相應(yīng)位置各有二只軸套通過轉(zhuǎn)軸連接，用于安放被測軸承的V型架與旋轉(zhuǎn)板通過兩側(cè)的導軌相配，在被測軸承后置有一塊靠板，固定鈕置于V型架上。
本發(fā)明的基本原理為由計算機發(fā)出信號驅(qū)動差動式電感傳感器，使其探頭上的金鋼石觸針沿著垂直于被測軸承加工紋理方向移動，觸針通過杠桿帶動電感線圈，使電感隨之發(fā)生變化，再通過放大器送入A/D轉(zhuǎn)換板，最后由微機分析和處理這些數(shù)據(jù)信息，并從定義粗糙度的參數(shù)型式顯示和打印輸出。
本發(fā)明實施例結(jié)合附圖作進一步說明

圖1為傳動裝置總裝圈；圖2為定位裝置主視圖；圖3為高低調(diào)節(jié)定位裝置主視圖；圖4為定位裝置高低架主視圖；圖5定位裝置高低調(diào)節(jié)架側(cè)視圖；圖6為大凸輪工作分段圖；圖7為非導頭型電感傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為差動式電感傳感器連接圖；圖9為微型計算機控制系統(tǒng)框圖。
由圖1所示，傳動裝置由直流電動6、大小皮帶輪8和7、傳感器固定座2，彈性調(diào)節(jié)座12、小軸11、大小凸輪4和5、杠桿10、活動光桿13和19，上、下活動導軌15和14，壓簧18、旋轉(zhuǎn)板1及底座16所組成，凸輪軸9上依次套裝有大凸輪4、小凸輪5、大皮帶輪8、大皮帶輪通過皮帶和電動機6出軸上的小皮帶輪相連接，傳感器固定座2與上、下活動導軌及裝有小軸11的小軸座3固定安裝在一起，上下活動導軌15、14相應(yīng)的處于光桿19、13上，傳感器17通過銷子擱在彈性調(diào)節(jié)座上，小凸輪5與裝于底座上的杠桿10相接觸，大凸輪4與小軸11始終相接觸，大凸輪推動傳感器17及傳感器固定座2直線移動，整個運動長度為10mm，由圖6所示，大凸輪由三段組成，其中180°為朝前移動段，90°為回程測量段，后90°為回程段，返回時由壓簧18推動傳感器座2沿著凸輪表面朝后移動，整個運動過程，傳感器由上下導軌15、14沿著光桿19、13移動，小凸輪5轉(zhuǎn)動通過杠桿10使傳感器運動到軸承滾道測量段時緩慢降到適當位置，測量結(jié)束，又使之抬起來，以完成整個測量動作，避免觸針碰損。
由圖2、圖3、圖4、圖5所示，定位裝置由旋轉(zhuǎn)板1、靠板20、測微絲桿27、前板21、V型架24、固定鈕25、轉(zhuǎn)軸26及用于調(diào)節(jié)傳感器高低位置的高低調(diào)節(jié)架29所組成，旋轉(zhuǎn)板兩側(cè)與前板相應(yīng)位置各有二只軸套通過轉(zhuǎn)軸26連接。旋轉(zhuǎn)板可以以轉(zhuǎn)軸為中心，向前轉(zhuǎn)動，最大限位為30°，這樣便可方便地測量軸承滾道邊緣的粗糙度，從而擴大滾道的測量范圍。用于安放被測軸承28的V型架24與旋轉(zhuǎn)板1通過兩側(cè)的導軌相配，導軌的接觸面經(jīng)過精心的研磨，以保證V型架在旋轉(zhuǎn)板上下滑動時的直線性和平滑程度。在被測軸承28后面置有一塊靠板20，于不同厚度軸承，用測微絲桿27來調(diào)節(jié)靠板前后移動，從而改變軸承的位置，測微絲桿上的套筒通過刻線可以讀數(shù)，其數(shù)字對應(yīng)于被測軸承的厚度，其范圍為6—16毫米，并由此來保證傳感器測量的觸針位置的準確，固定鈕25置于V型架24上。
由圖1所示，傳感器的觸針中心可通過調(diào)節(jié)彈性調(diào)節(jié)座12來對準V型架中心，保證測量位置在軸承滾道的中心。
由圖4、圖5所示，被測軸承高低位置，可采用作為定位裝置的附件高低調(diào)節(jié)架來定位；高低調(diào)節(jié)架29由調(diào)節(jié)探頭31、定位槽30所組成，在儀器出廠之前，調(diào)節(jié)傳感器座高低位置；使傳感器觸針與高低調(diào)節(jié)架的調(diào)節(jié)探頭高低一致，然后，把調(diào)節(jié)架通過定位槽30與轉(zhuǎn)軸26配合后安裝在旋轉(zhuǎn)板前面，再上下調(diào)節(jié)V型使調(diào)節(jié)探頭31剛好接觸被測軸承滾道底部；最后用固定鈕25把V型架24固定，于是被測軸承的位置被調(diào)節(jié)好，然后把定位裝置安放在儀器旋轉(zhuǎn)板1上，測量便可進行。
本發(fā)明所采用的為非導頭型式差動電感傳感器，即直接用觸針在被測工件上爬行，它能把軸承滾道的形狀及粗糙度同時測出，這就要求傳感器靈敏度高(0.01μm)，線性區(qū)寬、穩(wěn)定性好。由圖7所示，差動式電感傳感器由金剛石觸針32、杠桿33、片簧34、磁罐35、線圈36及磁片37所組成，兩個完全相同的單個線圈36安裝在單片片簧34作支承的等距離兩邊，線圈36置于磁罐35內(nèi)，離磁罐35端面距δ0處放置一片磁片37。由圖8所示，差動式電感傳感器的兩個線圈接在交流橋的兩臂。在初始位置即杠桿兩邊磁片處于平衡位置時，Z1＝Z2，Z3＝Z4，μ0＝0；當偏離平衡位置時，兩個線圈的電感是一個增加，一個減小，電橋失去平衡，即有電壓輸出。u·0=ui2δ0·Δδ]]>
＝電橋輸入電壓
＝電橋輸出電壓δ0磁片在平衡位置時與磁罐的初始間隙
△δ磁片位移量由此可以得出，差動式接法在靈敏度方面比單個線圈增加一培，并對電源頻率，溫度等變化可補償、從而減少外界影響造成的誤差。
由圖9所示，微型計算機控制系統(tǒng)由傳感器橋路檢出、前置放大、相敏檢波、直流放大、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、放大馬達驅(qū)動PC機幾部分組成，控制統(tǒng)程序為第一階段為PC機發(fā)出D/A信號經(jīng)放大驅(qū)動馬達帶動傳感器在被側(cè)軸承滾道中來回掃描，并同時在CRT上顯示出形狀，通過調(diào)節(jié)旋鈕電位器使形狀充滿線性區(qū)；第二階段程序為開始測試，一次掃描后，選擇參與運算數(shù)據(jù)范圍；再設(shè)定取樣長度和段數(shù)，最后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和運算后屏幕輸出被測軸承輪廓，參數(shù)Ra、Ry、R2、S、Sm、Ry、Rp及tp曲線和數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述程序，本發(fā)明采用奔騰586微機、采用C語言編制程序。
由于采用精密的傳動裝置、定位裝置、間隙小、直線性好、振動小的差動式電感傳感器以及采用奔騰586微機進行信息處理、控制，因而能保證不同規(guī)格的軸承在幾分鐘內(nèi)便能調(diào)到準確的位置進行測量，能動態(tài)顯示軸承滾道形狀，并可選擇不同位置測定粗糙度參數(shù)，微觀顯示輪廓，tp曲線并打印輸出，適宜軸承廠不同規(guī)格成批軸承的滾道粗糙度測試。
權(quán)利要求
1.一種由差動式電感傳感器、傳動裝置、定位裝置、微型計算機控制系統(tǒng)組成的微小型軸承滾道粗糙度測試儀，其特征在于A、傳動裝置由直流電動機(6)、大小皮帶輪(8)、(7)傳感器固定座(2)、彈性調(diào)節(jié)座(12)、小軸座(3)、小軸(11)、大小凸輪(4)、(5)、杠桿(10)、活動光桿(13)、(19)、上下活動導軌(15)、(14)、壓簧(18)、旋轉(zhuǎn)板(1)及底座(16)所組成，凸輪軸(9)上依次套裝有大凸輪(4)、小凸輪(5)、大皮帶輪(8)、大皮帶輪通過皮帶和電動機(6)出軸上的小皮帶輪相連接，傳感器固定座(2)與上下活動導軌(15)、(14)及裝有小軸(11)的小軸座(3)固定裝在一起，上下活動導軌(15)、(14)相應(yīng)的處于光桿(19)、(13)上，傳感器(17)通過銷子擱在彈性調(diào)節(jié)座(12)上，小凸輪(5)與裝于底座上的杠桿(10)相接觸，大凸輪(4)與小軸(11)始終相接觸；B、定位裝置由旋轉(zhuǎn)板(1)、靠板(20)、測微絲桿(27)、前板(21)、V型架(24)、固定鈕(25)、轉(zhuǎn)軸(26)及用于調(diào)節(jié)傳感器高低位置的高低調(diào)節(jié)架(29)所組成，旋轉(zhuǎn)板兩側(cè)與前板相應(yīng)位置各有二只軸套通過轉(zhuǎn)軸(26)連接，用于安放被測軸承(28)的V型架(24)與旋轉(zhuǎn)板(1)通過兩側(cè)的導軌相配，在被測軸承(28)后置有一塊靠板(20)，固定鈕(25)置于V型架(24)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型軸承滾道粗糙度測試儀，其特征在于，所述的定位裝置高低調(diào)節(jié)架(29)由調(diào)節(jié)探頭(31)、定位槽(30)所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型軸承滾道粗糙度測試儀，其特征在于；所述的大凸輪(4)由三段組成，其中前180°為朝前移動段，90°為回程測量段，后90°為回程段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型軸承滾道粗糙度測試儀，其特征在于所述的差動式電感傳感器由金鋼石觸針(32)、杠桿(33)、片簧(34)、磁罐(35)、線圈(36)及磁片(37)所組成，觸針(32)固定于杠桿(33)上，杠桿(33)與片簧(34)固定連接，兩個完全相同的單個線圈安裝在用單片簧片(34)作支承的等距離兩邊，線圈于磁罐內(nèi)，離磁罐端面距δ0為0.5mm處放置有一片磁片(37)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型軸承滾道粗糙度測試儀，其特片在于，所述的微型計算機控制系統(tǒng)它包括傳感器，馬達、馬達驅(qū)動電路、交流橋路、前置放大、相敏檢波、直流放大、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、微機，由微機的數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動馬達帶動傳感器，傳感器的輸出經(jīng)交流橋路與前置放大器相連接，放大的信號經(jīng)相敏檢波、直流放大器送入A/D轉(zhuǎn)換板，最后至微機，分析和處理這些數(shù)據(jù)信息，其控制系統(tǒng)程序為第一階段程序為PC機發(fā)出D/A信號經(jīng)放大驅(qū)動馬達帶動傳感器在被測軸承滾道中來回掃描，并同時在CRT上顯示出滾道形狀，通過調(diào)節(jié)旋鈕電位器，使形狀充滿線性區(qū)；第二階段程序為開始測試，一次掃描后，選擇參與運算數(shù)據(jù)范圍；再設(shè)定取樣長度和段數(shù)，最后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和運算屏幕輸出被測量軸承輪廓，參數(shù)Ra、Ry、R2、S、Sm、Rv、Rp及tp曲線和數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微小型軸承滾道粗糙度測定的測試儀器,它由差動式電感傳感器、傳動裝置、定位裝置、微型計算機控制系統(tǒng)組成,其特點是采用了精密的傳動裝置和定位裝置,采用了間隙小、直線性好、振動小的差動式電感傳感器和用微機信息處理,能保證不同規(guī)格的軸承在幾分鐘內(nèi)便能調(diào)到準確的位置進行測量,能動態(tài)顯示軸承滾道形狀,并可選擇不同位置測定粗糙度參數(shù),微觀顯示輪廓,t
文檔編號G01B7/34GK1208850SQ97106560
公開日1999年2月24日 申請日期1997年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月15日
發(fā)明者宣新年, 孫憲政 申請人:宣新年