[发明专利]一种基于梯形滑块机构的大尺寸内螺纹中径测量装置及中径表征算法

说明书

本发明提供了一种基于梯形滑块机构的大尺寸内螺纹中径测量装置及中径表征算法，其构成主要包括：1‑楔形锁紧套筒；2‑楔形仪器壳体；3‑球测头；4‑第一基座杆；5‑梯形滑块；6‑定位块；7‑垫片；8‑螺栓；9‑第二基座杆；10‑第一复位弹簧；11‑第二复位弹簧；12‑光栅尺测头；13‑光栅尺；14‑倾角仪；15‑数据处理显示系统；16‑推杆；并且给出了第一测头组与第二测头组之间初始距离，球测头半径，推杆移动的距离，待测内螺纹牙型角，梯形滑块倾角以及螺距与被测螺纹中径之间的关系式，为螺纹中径的表征提供了新方法。本发明具有结构紧凑，操作方便，测量效率高，适用范围广、精度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种螺纹中径测量装置及中径表征算法，特别涉及一种基于梯形滑块机构的大尺寸内螺纹中径测量装置及中径表征算法。

背景技术

内螺纹中径是决定螺纹互换性以及判别合格性的重要参数，检测内螺纹中径具有重要的意义。对于大尺寸内螺纹中径的检测，常用的方法及装置有：三球法测内螺纹中径、千分表测量内螺纹中径装置、容栅位移传感器系统测量内螺纹中径、美国章森内螺纹中径测量仪、组合量具测量法等。三球法测量内螺纹中径安装过程复杂，无法测量较深被测物件。对于较厚的内螺纹来说，磁性小球或因为距离太厚而产生较大的误差。千分表测量内螺纹中径装置不足之处在于精度低，只适合较短的被测物件，对于较深的被测物件，操作人员往往看不清千分表示值而导致大的人为误差。容栅位移传感器系统的缺点是没有手动控制装置，不能进行深孔测量，对于不同螺距的三角形内螺纹不能做到精确测量。美国章森内螺纹中径测量仪费用昂贵。组合量具测量法不适用于深孔内螺纹中径的在位测量。针对上述问题，专利ZL201911069975.9提出了一种便携式大直径深孔内螺纹中径在位测量仪及其测量方法，该中径测量仪中的钢珠测头不可更换，且第一测头与第二测头的间距不可调整，但不同规格的螺纹需匹配最佳直径的钢球以消除牙型角以及齿宽误差的影响，这就使得该专利中的中径测量仪仅能有效的测量一种规格的螺纹且所测螺纹的齿宽要刚好小于或者等于第一测头与第二测头之间的间距。同时，由于该专利中的钢球直径固定，钢球也不可能做得很大，就限制了钢球连杆的直径不能做得很大，因此其刚度就没法保证，在测量过程中容易由于推力过大，使推杆发生大的形变，造成大的测量误差。该专利中的测量仪安装在测杆内端与所述楔形块构成高副连接的所述触头为滚动轴承，不仅增加了装置的成本，同时该测量仪中的滚动轴承的安装过程也较为复杂，不容易实施。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种基于梯形滑块机构的大尺寸内螺纹中径测量装置；本发明的第二个目的是提供一种基于该装置的螺纹中径表征算法，为中径的计算提供方法。

针对本发明的第一个目的，本发明提供的基于梯形滑块机构的大尺寸内螺纹中径测量装置，其构成主要包括：1-楔形锁紧套筒；2-楔形仪器壳体；3-球测头；4-第一基座杆；5-梯形滑块；6-定位块；7-垫片；8-螺栓；9-第二基座杆；10-第一复位弹簧；11-第二复位弹簧；12-光栅尺测头；13-光栅尺；14-倾角仪；15-数据处理显示系统；16-推杆；

所述楔形仪器壳体一侧有导向圆孔，孔内安装有小钢球以减小基座杆与孔壁的摩擦力，另一侧有两个定位螺纹孔，定位螺孔开在壳体上的平面内，且壳体内部表面开有开放式的圆柱槽，楔形仪器壳体一端有导向圆孔，孔内放置有小钢球以减小推杆与孔壁的摩擦力；

所述第一测头组件为活动测头组件，可通过推动梯形滑块改变其测量长度，实现与被测件接触，该组件包含一个可更换的球测头和安装球测头的基座杆，基座杆下端固定有钢球，球测头与基座杆通过螺纹联结；

所述第二测头组件为静止测头，其包含两个可更换球测头、两个安装球测头的基座杆、一个定位块以及复位弹簧，基座杆一端固定有小钢球，定位块上有限位凸出块，凸出块上有小孔，复位弹簧穿过凸出块上的孔连接两测头基座杆以实现两测头的联动，定位块上有开放式的圆柱形槽以实现固有小钢球基座杆的导向，还有两定位通孔用于安装定位螺栓；