[发明专利]高效深孔偏斜在线测量装置及测量方法

说明书

高效深孔偏斜在线测量装置及其测量方法，该装置包括可复位探头组件、对心调整支架组件和可控制移动副；可复位探头组件包括探头圆盘和环状等间隔设置在探头圆盘上的三组超声波探头装置，探头圆盘套设在待加工零件外，三组超声波探头装置与待加工零件的外壁垂直；本发明在深孔刀具端头位置的待加工零件外设置三组超声波探头装置，三组超声波探头装置通过探头圆盘环状等间隔设置，三组超声波探头装置依次测量深孔刀具端头处的成孔信息，设置在探头圆盘上的三组超声波探头装置跟随深孔刀具的进给同步进给，测量下一工位的成孔信息。本发明的高效深孔偏斜在线测量装置可方便的配置在多类深孔钻削机床上，实时在线监测深孔零件的加工状态。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种高效深孔偏斜在线测量装置及其测量方法。

背景技术

在机械制造业中，深孔加工占据着很大的比重，但深孔加工是在封闭式或半封闭式状态下的加工， 其加工过程不稳定， 因而加工质量也不稳定。在深孔加工质量要素当中，孔轴线的偏斜是检验被加工孔精度最重要的指标之一，也是最不稳定的质量要素。孔轴线偏移是指被加工孔的实际轴线与理论轴线（一般指钻床主轴回转中心线）的偏差，中心线偏移过大会导致加工零件报废，它是检测被加工孔精度的主要指标。且深孔加工的过程复杂，引起孔轴线偏移的因素多样，如刀杆刚性不足、刀具初始偏斜、刀杆的自重、加工方式、刀具几何参数的影响等其他因素，同时由于深孔加工的封闭性、不可见性的特点，使得普通刀具检测方法和仪器无法应用于深孔加工的状态检测，因此也就难以在深孔加工过程中进行有效的监控。

目前技术发展不断革新，企业及军工领域对深孔零件的加工质量要求越来越高，传统的深孔加工方法迫切需要在线质量监测的方法和手段，来改善加工质量，实现高效生产。目前，研究深孔偏斜的高校及企业越来越多，并取得了一定的成就。但大多数停留在理论研究阶段，提出一些纠偏的措施如：日本C.H.Gao从切屑变形和切削力两个因素来研究提出了轴向力和侧向力的经验公式；英国R. Bhatti分析导向块，确定出导向块的安装位置、数量、结构形状对孔轴线的偏斜的影响；清华大学高本河提出的静止外力纠偏法并论证了合适纠偏位置；西安交通大学吴序堂改变钻头的自振激励，有利于断屑，减少偏斜；西安工业大学吴伏家等人提出了将超声波检测技术应用到深孔钻削加工过程中孔直线度的测量上，对深孔钻削加工过程中孔轴线偏斜实现了实时监测。目前国内外也有大量超声波测厚仪在市面出现，但大多数采用逐点测量方式。如日本 A&D 公司、英国声纳检测公司 、德国K.K公司的超声波测厚仪都属于手工个别点间断检测，手工单点检测速度慢、不能对管体全面检测，也达不到在线检测的要求，至此深孔加工行业迫切需要连续、多测位、高精度及高效的深孔加工在线测量装置。

发明内容

本发明目的是提供一种高效深孔偏斜在线测量装置及其测量方法，解决目前深孔偏斜检测装置检测速度慢、不能对管体全面检测，也达不到在线实时检测要求的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种高效深孔偏斜在线测量装置，包括可复位探头组件、对心调整支架组件和可控制移动副；所述可复位探头组件包括探头圆盘和环状等间隔设置在探头圆盘上的三组超声波探头装置，所述探头圆盘套设在待加工零件外，所述三组超声波探头装置与待加工零件的外壁垂直；所述对心调整支架组件设置于探头圆盘下端，所述可控制移动副设置于加工机床端面上，所述对心调整支架与可控制移动副连接；所述可控制移动副可带动可复位探头组件沿深孔刀具的加工进给方向运动，可控制移动副带动可复位探头组件与深孔刀具同步运动，所述三组超声波探头装置通过伸缩机构设置在探头圆盘上并可在探头圆盘上伸缩运动进而和待加工零件的外壁抵接，可进行对待加工零件的测量，同时也能够满足多型号深孔零件的在线实时测量。

进一步的，在所述探头圆盘上环状等间隔开设三个安装孔，在所述安装孔内设置有导向槽，在所述超声波探头装置的侧壁上设置有与所述导向槽配合的导向条， 所述超声波探头装置与安装孔之间设置有牵拉弹簧，超声波探头装置的测量端头设置有缓冲弹簧。