[发明专利]一种多锥段深孔零件的廓形测量装置及方法

权利要求书

1.一种多锥段深孔零件的廓形测量装置，其特征在于：包括腔体、轴向进给机构、轴向检测机构、孔径测量机构和驱动电机(1)，所述驱动电机(1)安装在腔体左侧；所述轴向进给机构、轴向检测机构和孔径测量机构分别安装在腔体内部，所述驱动电机(1)的输出轴穿过腔体的左端盖(2)，通过联轴器(9)与轴向进给机构的丝杠连接；从而通过轴向进给机构的轴向进给带动轴向检测机构实现轴向位置检测，同时也带动孔径测量机构在多锥段深孔零件(29)内腔实现轴向移动，孔径测量机构实现轴向移动的同时通过旋转电机(6)实现旋转运动；

所述腔体包括左端盖(2)、罩壳(3)、右端盖(4)、型材(28)、双头螺柱(23)和蝶形螺母(24)，所述左端盖(2)和右端盖(4)之间通过三个沿圆周方向均匀布置的型材(28)连接，所述左端盖(2)上安装驱动电机(1)；

所述右端盖(4)为阶梯形状结构，大端一侧是圆柱形腔体，圆柱形腔体沿周向均匀分布三个轴向槽口，每个槽口两侧各有一对凸台，两侧凸台上有两对通孔，使用双头螺柱(23)贯穿两侧凸台上的通孔，双头螺柱(23)的两端通过蝶形螺母(24)拧紧；

右端盖(4)腔体内部的右侧端面上有三个沿周向均布的圆弧形凸台，圆弧形凸台的外径和多锥段深孔零件(29)的内径尺寸相同，用于对多锥段深孔零件(29)定心；右端盖(4)腔体内径尺寸与多锥段深孔零件(29)的外径尺寸相同，右端盖(4)嵌套在多锥段深孔零件(29)的一端，通过旋转蝶形螺母(24)实现右端盖(4)对多锥段深孔零件(29)的压紧；所述右端盖(4)小端的端面上有2个沉头孔、通过螺钉与花键套(17)的法兰盘进行固定连接；

所述轴向进给机构包括滚珠丝杠(12)、轴承(11)、轴承支撑座(10)、丝杠螺母(13)、连接块(14)、抱箍(15)、花键轴(16)以及花键套(17)；所述滚珠丝杠(12)的两端安装有轴承(11)，轴承(11)固定于轴承支撑座(10)中，所述轴承支撑座(10)固接于腔体的型材(28)上；所述丝杠螺母(13)与滚珠丝杠(12)相配合，通过滚珠丝杠(12)的旋转运动从而实现丝杠螺母(13)的轴向移动；所述连接块(14)分别与丝杠螺母(13)和抱箍(15)固定连接；所述花键轴(16)的一端穿过固定于右端盖(4)内部的花键套(17)、另一端与抱箍(15)连接，通过丝杠螺母(13)的轴向移动带动花键轴(16)进行轴向移动；

所述孔径测量机构包括旋转电机支撑件(5)、旋转电机(6)、传感测头支撑件(7)、激光位移传感器(21)、激光传感器支架(22)以及传感测头壳(8)；所述旋转电机支撑件(5)一端与轴向进给机构的花键轴(16)固接，另一端与旋转电机(6)连接；所述传感测头支撑件(7)的一端与旋转电机(6)连接、另一端沿圆周方向均匀布置三个激光传感器支架(22)；所述激光传感器支架(22)上均安装激光位移传感器(21)；所述传感测头支撑件(7)上安装传感测头罩壳(3)，激光位移传感器(21)及激光传感器支架(22)均布置在传感测头罩壳(3)内；

所述轴向检测机构包括光栅尺尺身(27)、光栅尺读数头(25)、读数头连接件(26)、笔式传感器(20)、笔式传感器夹头(18)以及夹头螺母(19)；所述读数头连接件(26)分别与轴向进给机构的连接块(14)以及光栅尺读数头(25)连接；所述光栅尺尺身(27)固定安装在腔体的型材(28)上；所述笔式传感器夹头(18)以及夹头螺母(19)安装于腔体的右端盖(4)内部，所述笔式传感器(20)定位于笔式传感器夹头(18)内，由夹头螺母(19)进行夹紧。

2.一种多锥段深孔零件的廓形测量方法，其特征在于：利用如权利要求1所述多锥段深孔零件的廓形测量装置进行测量，包括步骤如下：

A、定位：将多锥段深孔零件(29)套入右端盖(4)的腔体，且多锥段深孔零件(29)的端面与右端盖(4)内腔中的端面进行接触定位，并将多锥段深孔零件(29)的内腔套在右端盖(4)的三个圆弧凸台外侧，完成测量装置相对于多锥段深孔零件(29)的定心工作；

B、夹紧：通过旋转蝶形螺母(24)，3组螺母均匀施加力挤压右端盖(4)的内腔壁，完成对多锥段深孔零件(29)的夹紧，从而完成整个测量装置在多锥段深孔零件(29)上的安装；

C、轴向移动：接通电源使驱动电机(1)正向旋转，驱动电机(1)通过联轴器(9)带动滚珠丝杠(12)同步旋转，滚珠丝杠(12)的旋转运动带动丝杠螺母(13)轴向移动，丝杠螺母(13)的移动带动连接块(14)、花键轴(16)和固定在花键轴(16)另一端的孔径测量机构轴向移动；

D、轴向位置检测：光栅尺尺身(27)安装固定在腔体的型材(28)上、并与滚珠丝杠(12)相互平行，光栅尺读数头(25)随着轴向移动机构运动，并及时检测到不同的位置点，实现整个测量装置的轴向进给与轴向位置检测；

E、孔径、圆度测量：通过旋转电机(6)的正反转实现孔径测量机构的正反旋转运动，通过激光位移传感器(21)测头完成对多锥段深孔零件(29)沿圆周方向的遍历扫描，从而测量不同位置的孔径，最大最小孔径的半径差为圆度值；

F、锥度测量：记多锥段深孔零件(29)内腔中某一锥段位置测量的直径为D1，通过轴向移动机构轴向移动，并通过轴向检测机构中的光栅尺读数头(25)记录移动的距离L，并用孔径测量机构中的激光位移传感器(21)测量此处内腔的直径D2，由此计算多锥段深孔零件(29)该锥段的锥度为