差動(dòng)螺旋硬度測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硬度檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及差動(dòng)螺旋硬度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，采用靜力試驗(yàn)法對(duì)金屬材料及制品硬度檢測(cè)的硬度測(cè)量裝置，常采用布氏、洛氏和維氏三種檢測(cè)方法，從原理上講，都是將一個(gè)硬度很高的標(biāo)準(zhǔn)壓頭用規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，在卸除試驗(yàn)力后測(cè)量壓痕幾何尺寸，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算硬度值，其中采用測(cè)深法布氏硬度檢測(cè)方法和洛氏硬度檢測(cè)方法都是給壓頭先加上初試驗(yàn)力F。，再加上主試驗(yàn)力F1，在總試驗(yàn)力FfF1作用下，將壓頭壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除主試驗(yàn)力F i，施加主試驗(yàn)力F1前后，在保留初試驗(yàn)力F。時(shí)測(cè)量壓痕深度殘余增量，根據(jù)壓痕深度殘余增量計(jì)算硬度值。硬度測(cè)量裝置要滿足以下幾個(gè)要求:第一，可以穩(wěn)定、準(zhǔn)確、受控地提供試驗(yàn)力；第二，要能準(zhǔn)確的檢測(cè)壓痕深度；第三，堅(jiān)固耐用、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定以及使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單。
[0003]現(xiàn)有硬度測(cè)量裝置在提供試驗(yàn)力方面，常采用杠桿加載方式，這種方式存在的問(wèn)題是體積大，不便于作為一個(gè)獨(dú)立的工作單元在自動(dòng)化測(cè)量裝置上應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有硬度測(cè)量裝置在提供試驗(yàn)力方面，也有采用液壓傳動(dòng)加載方式的，采用這種方式存在的問(wèn)題是試驗(yàn)力的控制困難，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)力的精確控制需要精密復(fù)雜的液壓伺服控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)制造和使用維護(hù)都帶來(lái)較大困難。
[0005]現(xiàn)有硬度測(cè)量裝置在提供試驗(yàn)力方面，還有采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和壓力傳感器反饋加載方式的，采用這種方式存在的問(wèn)題是，傳動(dòng)精度受螺桿和螺母的加工精度影響較大。
[0006]為了精確測(cè)量壓痕深度殘余增量，并且根據(jù)壓痕深度殘余增量值計(jì)算硬度值，現(xiàn)有硬度測(cè)量裝置都需要配置位移測(cè)量裝置，例如百分表、螺旋測(cè)微計(jì)、編碼器或位移傳感器，其中百分表、螺旋測(cè)微計(jì)等機(jī)械式測(cè)量方式不能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，無(wú)法在自動(dòng)化測(cè)量裝置上應(yīng)用。采用編碼器測(cè)量壓頭位移要配合精密的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而采用精密的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精密的位移測(cè)量，需要精確的測(cè)量螺桿或螺母的轉(zhuǎn)角，在相同的轉(zhuǎn)角測(cè)量精度下，螺旋的導(dǎo)程越小，位移測(cè)量的精度就會(huì)越高，但是減小螺旋的導(dǎo)程必然降低螺紋強(qiáng)度，降低螺紋的承載能力和使用壽命，由于硬度測(cè)量裝置中的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在提供精密位移的同時(shí)還要傳遞試驗(yàn)力，而當(dāng)較小的螺紋傳遞較大試驗(yàn)力時(shí)易發(fā)生磨損，磨損后螺旋傳動(dòng)精度會(huì)降低，所以采用減小螺旋導(dǎo)程的方式不能提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的測(cè)量精度。采用位移傳感器測(cè)量壓痕深度殘余增量存在以下兩個(gè)問(wèn)題；第一，由于受測(cè)量裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，傳感器的測(cè)量軸線與壓頭軸線無(wú)法重合，存在一定偏移量，會(huì)引入額外的測(cè)量誤差；第二，位移傳感器的價(jià)格昂貴，也限制了這種方案的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種體積小，控制方便，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)加工精度要求不高，并在實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量壓痕深度的同時(shí)，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供大的試驗(yàn)力的一種差動(dòng)螺旋硬度測(cè)量裝置。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括力傳感器、壓頭和電機(jī)，雙頭螺桿下端第一螺紋的導(dǎo)程為P i，雙頭螺桿上端第二螺紋的導(dǎo)程為P 2，在第一螺紋外有第一螺母，第一螺母與內(nèi)套筒的上端固定連接，內(nèi)套筒的下端固定連接力傳感器，在第二螺紋外有第二螺母，第二螺母與外套筒的上端固定連接，外套筒的上端固定在底板上。
[0009]所述第一螺紋的導(dǎo)程Pl和第二螺紋的導(dǎo)程P2數(shù)值很接近，P1-P2= Δ P為一較小數(shù)值，Δ P遠(yuǎn)小于P I和P2，可以小到0.1?0.5謹(jǐn)。
[0010]所述雙頭螺桿的上端固定連接第一從動(dòng)齒輪，第一從動(dòng)齒輪與第二從動(dòng)齒輪固定連接，第一從動(dòng)齒輪和第二從動(dòng)齒輪共同與主動(dòng)齒輪嚙合，第一從動(dòng)齒輪和第二從動(dòng)齒輪在與主動(dòng)齒輪嚙合的位置有一個(gè)微小的錯(cuò)開(kāi)距離，在主動(dòng)齒輪正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一從動(dòng)齒輪齒面與主動(dòng)齒輪第一齒面相嚙合；在主動(dòng)齒輪反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二從動(dòng)齒輪齒面與主動(dòng)齒輪第二齒面相嚙合。
[0011]在所述外套筒的下端固定連接導(dǎo)套，導(dǎo)套下端固定連接上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片，且上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片重疊并相互錯(cuò)開(kāi)安裝，所述內(nèi)套筒的下端對(duì)稱開(kāi)設(shè)有2個(gè)凹槽，上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片內(nèi)側(cè)有與內(nèi)套筒的2個(gè)凹槽相對(duì)應(yīng)的凸起，2個(gè)凸起分別嵌入內(nèi)套筒下端的2個(gè)凹槽內(nèi)。
[0012]所述內(nèi)套筒的上端開(kāi)設(shè)有環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽內(nèi)安裝第一減磨帶，第一減磨帶的外表面與外套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)配合；在導(dǎo)套內(nèi)安裝第二減磨帶和壓緊圈，第二減磨帶的內(nèi)表面和內(nèi)套筒的外表面滑動(dòng)配合，導(dǎo)套的上端開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽內(nèi)安裝密封圈，密封圈和內(nèi)套筒滑動(dòng)配合并密封。
[0013]所述外套筒的中部與雙頭螺桿之間形成第二空腔，在第二空腔內(nèi)裝有潤(rùn)滑油。
[0014]所述主動(dòng)齒輪由上下兩部分焊接構(gòu)成，上部與第二軸承的內(nèi)圈固定連接，下部與第一軸承的內(nèi)圈固定連接；第一軸承的外圈與底板固定連接，第二軸承的外圈與罩殼固定連接，并被蓋板壓緊。
[0015]在所述底板上安裝罩殼，在罩殼上安裝蓋板及防塵蓋，在底板、罩殼、蓋板及防塵蓋之間形成第一空腔。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明采用差動(dòng)螺旋傳動(dòng)電動(dòng)加載方式，提供硬度測(cè)量所需的試驗(yàn)力，并且通過(guò)伺服電機(jī)的內(nèi)置編碼器測(cè)量壓痕深度殘余增量，由雙頭螺柱、第一螺母和第二螺母構(gòu)成差動(dòng)螺旋，其中第一螺紋的導(dǎo)程為P1，第二螺紋的導(dǎo)程為P2，由于Pl和P2數(shù)值很接近，所以Ρ1-Ρ2=Δ P為一較小數(shù)值，可以小到0.1?0.5mm,由于第一螺紋和第二螺紋旋向相同，當(dāng)雙頭螺柱旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，內(nèi)套筒移動(dòng)A P的距離，同時(shí)帶動(dòng)壓頭移動(dòng)△ P的距離，由于ΔP遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于P I或P2，所以可以采用導(dǎo)程較大的螺旋產(chǎn)生較小的位移，這樣就解決了精確測(cè)量壓痕深度殘余增量和螺桿螺母強(qiáng)度及使用壽命之間的矛盾，另外由于不需要配置位移傳感器，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，可靠性增強(qiáng)，成本降低。
[0017](2)本發(fā)明第一從動(dòng)齒輪與第二從動(dòng)齒輪在嚙合位置有一個(gè)微小的錯(cuò)開(kāi)距離，在主動(dòng)齒輪正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一從動(dòng)齒輪齒面與主動(dòng)齒輪第一齒面相嚙合；在主動(dòng)齒輪反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二從動(dòng)齒輪齒面與主動(dòng)齒輪第二齒面相嚙合；這樣就在不提高加工精度的前提下減少了主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間的嚙合間隙，并且在使用一段時(shí)間后再做維護(hù)時(shí)，可以通過(guò)重新調(diào)整來(lái)減小嚙合間隙，從而實(shí)現(xiàn)了采用常規(guī)精度的加工手段提供了高精度的可以補(bǔ)償磨損的傳動(dòng)裝置。
[0018](3)本發(fā)明內(nèi)套筒與導(dǎo)套上端之間有一個(gè)間隙，該間隙內(nèi)安裝第一彈簧，在第一彈簧的作用下消除了第一螺母與第一螺紋以及第二螺母與第二螺紋之間螺旋配合的軸向間隙，使位移的精確測(cè)量得到保證。
[0019](4)本發(fā)明內(nèi)套筒的下端對(duì)稱開(kāi)設(shè)有2個(gè)凹槽，導(dǎo)套下端裝有上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片，上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片內(nèi)側(cè)有與內(nèi)套筒的2個(gè)凹槽相對(duì)應(yīng)的突起，2個(gè)凸起分別嵌入內(nèi)套筒下端的2個(gè)凹槽內(nèi)，由于上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片相互重疊并錯(cuò)開(kāi)安裝，減小了上止轉(zhuǎn)片和下止轉(zhuǎn)片內(nèi)側(cè)突起和內(nèi)套筒下端凹槽之間的配合間隙，使雙頭螺柱反向旋轉(zhuǎn)和起動(dòng)時(shí)內(nèi)套筒的空轉(zhuǎn)角度減小，起到限制內(nèi)套筒轉(zhuǎn)角的作用，使內(nèi)套筒只能沿著外套筒內(nèi)壁做垂直方向的移動(dòng)，從而使位移的精確測(cè)量得到進(jìn)一步保證。
[0020](5)本發(fā)明外套筒中部與雙頭螺柱之間形成第二空腔，第二空腔作為潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)空間，在導(dǎo)套的下端開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)安裝密封圈，密封圈保證潤(rùn)滑油不向外界泄露，由于雙頭螺柱和第一螺母、第二螺母之間的結(jié)合面處于浸油潤(rùn)滑狀態(tài)，減少了螺旋表面的磨損，提高了系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。
[0021](6)本發(fā)明在底板、罩殼、蓋板及防塵蓋之間形成第一空腔，第一空腔是第一從動(dòng)齒輪和第二從動(dòng)齒輪的運(yùn)行空間，這個(gè)空間也是潤(rùn)滑脂的存儲(chǔ)空間，潤(rùn)滑脂可以延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。
[0022](7)本發(fā)明主動(dòng)齒輪由上下兩部分焊接構(gòu)成，主動(dòng)齒輪的上部與第二軸承的內(nèi)圈固定連接，主動(dòng)齒輪的下部與第一軸承的內(nèi)圈固定連接；既保證了主動(dòng)齒輪齒面的完整性，又使主動(dòng)齒輪與電機(jī)的輸出軸連接的鍵槽易于加工。
[0023](8)本發(fā)明第二螺母固定連接在外套筒上，第一螺母固定連接在內(nèi)套筒上，內(nèi)套筒在第一減磨帶、第二減磨帶和導(dǎo)套的支撐下只能沿著外套筒的內(nèi)壁做垂直方向的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)套筒的導(dǎo)向作用，保證了壓頭的垂直加力。
【附圖說(shuō)明】
[0024]
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的B— B剖視圖；
圖3是圖2的F部位局部放大圖；
圖4是圖1的C一C剖視圖；
圖5是圖4的D部位局部放大圖；
圖6是本發(fā)明應(yīng)用于硬度測(cè)量機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:
1.雙頭螺柱，
1-1.第一螺紋，1-2.第二螺紋，1-3.連接桿，
2.第一螺母，3.第二螺母，
4.內(nèi)套筒，5.力傳感器，6.壓頭， 7.第一從動(dòng)齒輪，7-l.第一從動(dòng)齒輪齒面，
8.第二從動(dòng)齒輪，8-1.第二從動(dòng)齒輪齒面，
9.主動(dòng)齒輪，9-1.主動(dòng)齒輪第一齒面，9-2.主動(dòng)齒輪第二齒面，
10.電機(jī)，11.底板，
12.上止轉(zhuǎn)片，13.下止轉(zhuǎn)片，
14.外套筒，15.第一減磨帶，
16.導(dǎo)套，17.第二減磨帶，
18.壓緊圈，19.密封圈，
20.第一彈簧，21.第二空