[发明专利]一种大长径比空心薄壁细长轴精密检测设备及检测方法

摘要

本发明属于大长径比深孔内型腔和外径形位公差精密检测设备领域，涉及一种大长径比空心薄壁细长轴精密检测设备及检测方法。该检测设备包括：底座、测杆、内测头及运动机构、外测头及运动机构、工件支撑移动平台、标定环、被测工件以及控制处理单元。其中，工件支撑移动平台可沿X方向带动被测工件运动，内测头及安装运动机构和外测头运动机构沿Z方向运动；标定环用于建立内、外测头之间的联系；控制处理单元用于编制测量程序、采集测量数据并进行数据处理获得需要的工件形位公差。本发明的大长径比空心薄壁细长轴精密检测设备及检测方法的测量精度高，测量长度长，测量效率高，便于使用。

主权项

1.一种大长径比空心薄壁细长轴精密检测设备，其特征在于，检测设备包括：底座(00)件，测量组件，所述底座(00)上具有X向运动导轨、Z轴、Z’轴，X向运动导轨安装在底座(00)上表面，Z轴位于底座(00)一端，Z轴上安装有Z向的Z轴运动导轨，Z轴运动导轨面相底座(00)内侧；X向运动导轨垂直于Z轴运动导轨；Z’轴通过安装在底座(00)上的龙门架支撑于X向运动导轨上，Z’轴上安装有Z’轴运动导轨；所述测量组件包括被测工件移动平台(21)、内测头及安装运动机构(22)、外测头及安装运动机构(23)、控制处理单元、被测工件(24)以及标定环(25)；所述被测工件移动平台(21)上具有标定环调整单元(10)和被测工件调整单元(11)的安装导轨(12)，被测工件移动平台(21)安装在底座(00)的X向运动导轨上，被测工件(24)的两端安装在被测工件调整单元(11)上；所述内测头及安装运动机构(22)，包括内测头(13)、测杆(14)、测杆调整单元(15)和内测头运动机构(16)，内测头(13)安装在测杆前端，测杆(14)后端安装测杆调整单元(15)，测杆调整单元(15)安装在内测头运动机构(16)上，内测头及安装运动机构(22)安装在Z轴的运动导轨上，测杆位于被测工件移动平台(21)上方并从龙门架下方穿过；所述外测头及安装运动机构(23)，包括外测头(17)、外测头调整单元(18)和外测头运动机构(19)，外测头(17)安装在外测头调整单元(18)上，外测头调整单元(18)安装在外测头运动机构(19)上，外测头及安装运动机构(23)安装在Z’轴运动导轨上；所述内测头和外测头均沿Z向测量，且内测头和外测头的测量位置为X向同一位置；所述标定环调整单元(10)和被测工件调整单元(11)安装在被测工件移动平台(21)上的X向运动导轨上，被测工件调整单元(11)安装在X向运动导轨远离Z轴的一端；标定环调整单元(10)安装在被测工件调整单元(11)和Z轴之间；所述被测工件调整单元(11)为两个V块支撑机构(30)，每个V块支撑机构均安装在一组YZ二维调整机构(31)上，在靠近Z轴端的V块支撑机构具有X向定位用的球轴承(32)；所述标定环调整单元(10)上有一个V块支撑机构(30)和一组YZ二维调整机构(31)，所述标定环(25)安装在标定环调整单元(10)上并通过V块支撑定位；所述被测工件(24)的两端安装在被测工件调整单元(11)上，通过被测工件调整单元(11)上的两个V块支撑机构(30)进行支撑，并通过X向定位用的球轴承(32)进行轴向定位；检测的方法步骤包括：放置步骤：根据被测工件(24)的长度调节被测工件调整单元(11)的轴向距离，将被测工件(24)的两端放置在被测工件调整单元(11)的两个V块支撑机构(30)上并用球轴承轴(32)向定位，完成对被测工件(24)的支撑；调节步骤：调整标定环调整单元(10)使标定环(25)的轴线与X轴平行，调节测杆调整单元(15)使测杆(14)的轴线与标定环(25)的轴线平行，调整被测工件调整单元(11)使被测工件(24)的轴线与测杆(14)的轴线平行；测量步骤：根据被测工件(24)的检测要求，确定被测工件(24)的测量截面和测量母线，a.移动被测工件移动平台(21)使内测头(13)和外测头(17)同时置于被测工件(24)的第一个测量截面上；b.移动内测头运动机构、外测头运动机构，带动内测头(13)、外测头(17)获取测量壁厚数据；c.移动被测工件移动平台(21)，测量被测工件(24)的下一截面位置，按照步骤b进行测量，直至完成该母线的测量；d.旋转被测工件(24)，重复步骤a、b、c完成其它母线的测量；计算步骤：根据测量步骤中获得的各个截面的壁厚测量结果，得到各个截面上的壁厚最大值和壁厚最小值的母线位置，并计算最大壁厚值和最小壁厚值的差值，获得该截面的壁厚差，根据截面上各个壁厚测量母线的壁厚结果，以壁厚值为r坐标以母线角度为θ坐标在极坐标系下建立“壁厚圆”，“壁厚圆”圆心到极坐标系原点的偏心量和偏心角度就是该截面内孔与外圆的同轴度误差大小和误差方向，根据多个截面的在极坐标系下建立“壁厚圆柱”，“壁厚圆柱”的轴线与极坐标系Z轴之间的距离就是被测工件的同轴度。