[发明专利]对称式球窝球径气电测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及球体内径测量仪器，尤其涉及一种用于测量对称式球窝球径的测量仪。

背景技术

对称式球窝是机械领域中比较常见的形体，广泛应用于多种精密仪器及设备中。对称式球窝的球径误差不仅会给精密仪器及设备带来能量损耗，而且还会影响精密仪器及设备的精密性，因而对称式球窝球径的检测至关重要。目前通常用于检测对称式球窝球径的测量仪器为三点内径千分尺，三点内径千分尺又称为三爪内径千分尺，它是利用螺旋副原理，通过旋转塔形阿基米德螺旋体或移动椎体使三个测量爪作径向位移，使其与被测对称式球窝的球窝壁接触。测量时，先将三个测量爪轻置于对称式球窝内，然后旋转三点内径千分尺上的测力装置，使三个测量爪分别沿径向向外伸出直至贴紧球窝壁。上述测量过程中导致测量速度得不到提高，因而测量效率较低；同时，测量时由于测量点与三点内径千分尺本身的移动位置不在一条直径线上，不符合阿贝原则，而且很难保证贴紧球窝壁的测量爪不沿球窝壁滑动，也很难保证三点内径千分尺自身不产生晃动，这些因素都会大大降低三点内径千分尺的测量精度和重复精度，测量精度最高只能精确到4μm，重复精度最高也只能精确到4μm。当被测球窝的球径测量精度要求控制在1μm时就需要使用三坐标测量机，但是三坐标测量机的造价十分昂贵，一台三坐标测量机售价约为50万～500万，而且三坐标测量机由于自身特性并不适合用于普通车间环境下的在线检测或线边检测。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种制造成本低、检测精度和重复精度均较高且对周围环境适应性强的对称式球窝球径气电测量仪。

为解决上述问题，本发明采用公知且成熟的气动测量技术实现对被测对称式球窝球径的精确测量，气动测量技术是通过测量气体的流量和压力的变化来反应被测零件尺寸的技术，气动测量技术的物理原理如下：气体的流量和压力都与气体泄流的间隙的大小成比例关系，同时压力和流量相互之间成反比例关系。调压后的压缩空气经气动量仪中的调节阀后到达气动测量头的喷嘴处，如果喷嘴对着大气，由于喷嘴外部没有阻挡物体，将会有最大流量的气体通过喷嘴，此时在调节阀同喷嘴之间存在一个最小压力。当使一阻挡物从远至近靠近喷嘴时，喷出的气体由于受到阻挡，流量就会随之逐渐减少，同时压力会逐渐升高，当喷嘴被完全挡住后，流量为零，而压力值将升至最大，即与调压阀的出口压力值相等。将阻挡物与喷嘴之间的距离定义为泄流间隙，并根据上述变化过程分别制作流量-泄流间隙和压力-泄流间隙的曲线图，从图中可以看出，除了压力和流量的初始和饱和阶段，在两条曲线段的其它部分都是直线，即流量与泄流间隙在一定间隙范围内呈线性关系，压力与间隙在一定泄流间隙范围内也呈线性关系。属于气动量仪的气电电子柱就是一种利用气体压力与泄流间隙的线性变化来测量被测零件尺寸的常用仪器。

本发明采用的技术方案是：所述的对称式球窝球径气电测量仪，包括：气电电子柱、连接杆、与被测对称式球窝对应匹配的气动测量头以及与气动测量头对应匹配的校准件组，气动测量头通过连接杆与气电电子柱的气体输出端相连接，其特征在于：所述的校准件组包括带第一对称式球窝的小校准件和带第二对称式球窝的大校准件，被测对称式球窝球径大于第一对称式球窝球径而小于第二对称式球窝球径；所述的气动测量头为球体形状，气动测量头球径大于第一对称式球窝球径而小于第二对称式球窝球径，在气动测量头两侧分别设置有一个第一切割平台，二个第一切割平台能保证气动测量头在放入第一对称式球窝的过程中与第一对称式球窝不发生碰撞；在连接杆内设置有前后贯通的第一气体通道，在气动测量头中设置有带二个气体输出口的第二气体通道，第一气体通道和第二气体通道构成气体输送通道，第二气体通道的二个气体输出口分别位于气动测量头球体的上、下表面上，从而分别形成上喷嘴和下喷嘴，从气电电子柱的气体输出端输出的带有一定压力的气体经气体输送通道后分别从上、下喷嘴喷出；当将气动测量头置于对称式球窝内时，带一定压力的气体分别从上喷嘴与对称式球窝的上球窝壁之间的泄流间隙以及下喷嘴与对称式球窝的下球窝壁之间的泄流间隙向外喷出泄流，并且上、下喷嘴分别至第一对称式球窝的上、下球窝壁之间的泄流间隙都落在气体压力与泄流间隙的线性变化范围内，上、下喷嘴分别至第二对称式球窝的上、下球窝壁之间的泄流间隙也都落在气体压力与泄流间隙的线性变化范围内。

进一步地，前述的对称式球窝球径气电测量仪，其中，所述第二气体通道由进气通道和上下贯通的出气通道组成，出气通道与进气通道相互贯穿构成T形形状的通道，出气通道位于气动测量头的某一直径线上，且出气通道的上、下两端出口分别在气动测量头球体的上、下表面上形成上喷嘴和下喷嘴。