專利名稱：錐孔塞規的制作方法
技術領域：
錐孔塞規技術領域[0001]本實用新型涉及機械領域，特別涉及測量工具，具體是一種錐孔塞規，其可以 對大孔徑錐孔的直徑進行高精度測量。
背景技術：
[0002]在重型、超重型機床制造和機床加工過程中，測定加工錐孔的錐度通常是通過 錐孔塞規涂色配研法或者錐柄塞規和百分表來實現。前者測量速度慢且不精確，而且 通常做終檢使用。后者測量方法繁瑣，而普通錐柄塞規不僅尺寸較小，而且只是針對某 一特定的錐孔的直徑而專門設計的，因此不能測量不同直徑的錐孔，尤其當錐孔為盲孔 時，普通錐柄塞規就不能方便的測量了。另外還有采用正弦規、三坐標測量機或激光干 涉儀進行錐孔測量，但要么價格昂貴，要么使用不便。發明內容[0003]本實用新型的目的在于提供一種錐孔塞規，所述的這種錐孔寒規要解決現有技 術中錐孔塞規使用不方便、精度低以及只能測量某一特定錐孔直徑的技術問題。[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的包括測頭、傳動裝置和讀數 裝置，測頭與傳動裝置相連接，讀數裝置與傳動裝置相連接，該錐孔塞規還包括一個呈 中空狀的支承架，支承架由手持部和與手持部相垂直的測頭支承部構成，傳動裝置設于 支承架內，測頭包括測頭心軸、測點板和光纖探頭，光纖探頭內嵌設于測點板中，測點 板固定于測頭桿一端上，測頭桿設于測頭支承部中、并沿其軸向延伸，測頭桿與測頭支 承部之間設有沿其軸向的滑動副，測頭桿另一端設有內螺紋，測頭心軸設于測頭支承部 中，測頭心軸上設有外螺紋，測頭桿通過螺紋副與測頭心軸外端相連接，在手持部內設 有測微絲桿，測頭心軸通過傳動裝置與測微絲桿相連接，讀數裝置由進位輪機構構成， 光纖探頭與光源和控制器相連接。[0005]傳動裝置是錐齒輪裝置，其中一個錐齒輪固定于測頭心軸內端，另一個錐齒輪 固定于測微絲桿左端，該一個錐齒輪和另一個錐齒輪相嚙合。[0006]在手持部前端設有三個測頭支承部，該三個測頭支承部沿圓周均勻分布。[0007]該一個錐齒輪和另一個錐齒輪的傳動比為1 1，測微絲桿和測頭心軸的螺距相 等，測微絲桿中部外周套設有軸套，軸套的內徑大于測微絲桿的外徑，軸套內側固定有 一個螺母與測微絲桿上的螺紋相連接，軸套外周固定設有軸套齒輪，軸套齒輪通過中間 齒輪與進位輪機構的第一位字輪相連接，測微絲桿一端的另一個錐齒輪與手持部之間設 有擋圈和軸承。[0008]在進位輪機構中設有四個位字輪和三個進位輪，三個進位輪設于四個位字輪之 間，處于右端的第一位字輪與中間齒輪相嚙合，測微絲桿和測頭心軸的螺距為0.5毫米， 測微絲桿與第一位字輪的傳動比為1 2.5，第一位字輪上均勻設有20個齒，該第一位字 輪的左端有一對撥齒，分別處于圓周的同一直徑線上，三個進位輪的右端與位字輪的左端嚙合，處于低數位上的位字輪每轉過一周，其上的一對撥齒通過進位輪推動相鄰的高 數位字輪轉過兩個齒。[0009]測微絲桿另一端設有游標細分裝置，該游標細分裝置由固定套筒、鼓輪和旋鈕 構成，進位輪機構設于固定套筒上，固定套筒套設于軸套外周，測微絲桿另一端穿過固 定套筒，測微絲桿另一端固定有一個旋鈕，固定套筒外側還套設有鼓輪，鼓輪與固定套 筒之間為間隙配合，鼓輪右端與測微絲桿另一端相固定，鼓輪左端外側面沿圓周均勻刻 有50個刻線，相鄰刻線之間的距離為0.01毫米，相應地在與鼓輪左端對應的固定套筒上 設有6條等間距的刻線。[0010]測點板與測微心軸的軸線有一個銳角夾角。[0011]本實用新型和已有技術相比，其效果是積極和明顯的。本錐孔塞規中采用光纖 探頭進行非接觸式測量，從光源發出的光經光纖探頭發射出，遇被測錐孔壁反射后經光 纖探頭的接收光纖返回，由控制器讀取并分析，可以大大提高錐度塞規的測量精度，光 纖探頭內嵌于測點板內，測點板通過伸縮機構與測頭心軸相連接，測點板在測頭心軸帶 動下可以沿其測頭支承部移動，因此通過傳動裝置可以改變測點板所處的半徑大小，便 于測量不同半徑的錐孔，而且可以在錐孔加工過程方便地測量不同軸線位置處錐孔的半 徑。測頭支承部和手持部之間呈垂直，采用錐齒輪裝置可以將手持部中的測微絲桿的運 動傳遞到與其相垂直的測頭心軸。在手持部前端設有三個測頭支承部，該三個測頭支承 部沿圓周均勻分布，每一個測頭支承部中都設有測頭心軸、測頭桿與光纖測頭，由于該 三個測頭支承部沿圓周均勻分布，可以自動對準錐孔中心，提高測量精度；同時，三個 光纖探頭的信息經處理，可以避免一組探頭導致的誤差過大的問題。測頭桿通過螺紋副 與測頭心軸相連接，由于測頭心軸內端固定有錐齒輪、且被擋圈擋住，因此測頭心軸只 轉動不移動，當測頭心軸轉動時通過螺紋副使測頭桿移動，從而帶動測點板沿測頭支承 部的徑向(也就是垂直于手持部的方向)移動，達到調整所測錐孔直徑的目的。錐齒輪 副的傳動比為1 1，且測微絲桿和測頭心軸的螺距相等，這確保當手持部調節測微絲 桿時，測頭心軸上測頭桿的移動量與軸套的移動量相等。三個進位輪設于四個位字輪之 間，處于右端的第一位字輪與中間齒輪相嚙合，測微絲桿和測頭心軸的螺距為0.5毫米， 測微絲桿與第一位字輪的傳動比為1 2.5，第一位字輪上均勻設有20個齒，這樣將螺距 細分之后便得到0.01毫米的精度，也就是進位輪機構中最低的位字輪(第一位字輪)上每 一個字(齒)對應的精度為0.01毫米，可以保證第一位字輪每轉過一個字測點心軸就可以 帶動測點板伸縮0.01毫米。在測微絲桿另一端另上設置游標細分裝置，可以使定位精度 達到0.002毫米。測點板與測微心軸的軸線有一個銳角夾角，一般使測點板與被測錐孔的 側壁貼合，可以提高測量精度，由于測點桿與測點心軸通過螺紋連接，方便更換，可以 根據所測錐孔選用相應的測點板傾角。
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。[0013]圖2是本實用新型的光纖探頭安裝示意圖。
具體實施方式
[0014]
以下結合附圖通過實施例對本實用新型作進一步詳細說明。[0015]如圖1和圖2所示，在本實施例中，該錐孔塞規，包括測頭、傳動裝置和讀數 裝置，測頭與傳動裝置相連接，讀數裝置與傳動裝置相連接，該錐孔塞規還包括一個呈 中空狀的支承架14，支承架由手持部和與手持部相垂直的測頭支承部構成，在手持部前 端設有三個測頭支承部，該三個測頭支承部呈發射狀沿圓周均勻分布，測頭包括測頭心 軸2、測點板1和光纖探頭12，光纖探頭12內嵌設于測點板1中，光纖探頭與光源和控 制器相連接，測點板1固定于測頭桿13 —端上，測點板與測微心軸的軸線有一個銳角夾 角，可以和被測錐孔側壁貼合，測頭桿13設于測頭支承部中、并沿其軸向延伸，測頭桿 與測頭支承部之間設有沿其軸向的滑動副，測頭桿13另一端設有內螺紋，測頭心軸2上 設有外螺紋，測頭桿13通過螺紋副與測頭心軸2外端相連接，該螺紋副構成測點板與測 頭心軸之間的伸縮機構，測頭心軸2內端的錐齒輪3與測頭支承部之間設有擋圈，當錐齒 輪3帶動測頭心軸2轉動時，測頭心軸只轉動，不移動，這樣使測頭桿沿測頭支承部的軸 向移動，進而帶動測點板和光纖探頭移動，以測量不同直徑錐孔；讀數裝置由進位輪機 構構成，傳動裝置設于支承架內，傳動裝置是錐齒輪裝置，其中一個錐齒輪3固定于測 頭心軸2內端，另一個錐齒輪31固定于測微絲桿4左端，該一個錐齒輪3和另一個錐齒 輪31相嚙合，該一個錐齒輪3和另一個錐齒輪31的傳動比為1 1，測微絲桿4和測頭 心軸2的螺距相等，本實施例中均取為0.5毫米，測微絲桿4中部外周套設有軸套11，軸 套11的內徑大于測微絲桿4的外徑，軸套內側固定有一個螺母111與測微絲桿4上的螺 紋相連接，軸套11外周固定設有軸套齒輪10，軸套齒輪10通過中間齒輪8與進位輪機構 的第一位字輪5相連接，測微絲桿4 一端的另一個錐齒輪31與手持部之間設有擋圈和軸 承，在進位輪機構中設有四個位字輪和三個進位輪9，三個進位輪設于四個位字輪之間， 處于右端的第一位字輪5與中間齒輪8相嚙合，測微絲桿和測頭心軸的螺距為0.5毫米， 測微絲桿與第一位字輪的傳動比為1 2.5，第一位字輪5上均勻設有20個齒，每一個齒 上對應標有一個數字，第一位字輪上標有從0到9再重復從0到9的20個字，因此第一位 字輪每轉過一個字，則測微絲桿4沿軸向移動的距離為0.5mm/2.5圈/20個字=0.01mm/ 每字，同時，測頭心軸帶動測點伸縮的距離也為0.01_，這時只要保證錐齒輪副的傳動 比是1 1，測微絲桿的螺距和測頭心軸螺距都是0.5_，就是可以保證第一位字輪每轉 過一個字測頭心軸就可以帶動測點伸縮0.01mm;該第一位字輪的左端有一對撥齒，分別 處于圓周的同一直徑線上，三個進位輪的右端與位字輪的左端嚙合，高位的位字輪上也 設有20個齒，每一個齒上對應標有一個數字，位字輪上標有從0到9再重復從0到9的 20個字，處于低數位上的位字輪每轉過一周，其上的一對撥齒通過進位輪推動相鄰的高 數位字輪轉過兩個齒，即轉過一個數字，這樣就可以實現進位。測微絲桿4另一端設有 游標細分裝置，該游標細分裝置由固定套筒6、鼓輪7和旋鈕15構成，進位輪機構設于固 定套筒6上，固定套筒6套設于軸套11外周，測微絲桿4另一端穿過固定套筒6，測微絲 桿4另一端固定有一個旋鈕15，固定套筒外側還套設有鼓輪，鼓輪與固定套筒之間為間 隙配合，鼓輪7右端與測微絲桿4另一端通過緊定螺釘固定，鼓輪7左端外側面沿圓周均 勻刻有50個刻線，相鄰刻線之間的距離為0.01毫米，相應地在與鼓輪左端對應的固定套 筒6上設有6條等間距的刻線，通過游標細分裝置細分之后，可以達到0.002mm的精度，5而控制器通過處理光纖探頭的信息，可以讀出0.0001mm精度等級的距離信息。[0016]在測量讀數時測點板隨著測頭心軸可以伸縮，頂到塞孔內壁就可以測量了。先 通過進位輪機構讀常規的毫米之下的兩位數，然后由刻有游標的固定套筒上讀出常規的 毫米之下的第三位數，最后讀由光纖測定的位移數即為毫米之下的第四位數，以達到 粗、精測量相結合的測量目的。[0017]由于測頭桿通過螺紋與測點心軸相連接，因此可以根據不同錐度的被測錐孔方 便的更換測頭桿和測點板而且還可以對測頭桿加長。[0018]本實用新型中的傳動裝置主要功能是實現將測微絲票桿的轉動轉換到與之相垂 直的測頭心軸的轉動，因此除了錐齒輪副外，還可以采用蝸輪蝸桿結構，比如在測微絲 桿上固定一個蝸桿，在測頭心軸上固定蝸輪與之相嚙合。在手持部前端設置一個測頭支 承部也可以實現測量目的，但時設置多個尤其是沿圓周均勻布置多個，可以便于自動對 準軸心線，而本實施例中采用三個是較好的結構形式。測微絲桿、測頭心軸的螺距以及 測微絲桿與第一位字輪的傳動比，以及進位輪機構中位字輪和進位輪具體結構，可以根 據實際設精度進行變化。
權利要求1.一種錐孔塞規，包括測頭、傳動裝置和讀數裝置，測頭與傳動裝置相連接，讀數 裝置與傳動裝置相連接，其特征在于該錐孔塞規還包括一個呈中空狀的支承架，支 承架由手持部和與手持部相垂直的測頭支承部構成，傳動裝置設于支承架內，測頭包括 測頭心軸、測點板和光纖探頭，光纖探頭內嵌設于測點板中，測點板固定于測頭桿一端 上，測頭桿設于測頭支承部中、并沿其軸向延伸，測頭桿與測頭支承部之間設有沿其軸 向的滑動副，測頭桿另一端設有內螺紋，測頭心軸設于測頭支承部中，測頭心軸上設有 外螺紋，測頭桿通過螺紋副與測頭心軸外端相連接，在手持部內設有測微絲桿，測頭心 軸通過傳動裝置與測微絲桿相連接，讀數裝置由進位輪機構構成，光纖探頭與光源和控 制器相連接。
2.如權利要求1所述的錐孔塞規，其特征在于傳動裝置是錐齒輪裝置，其中一個 錐齒輪固定于測頭心軸內端，另一個錐齒輪固定于測微絲桿左端，該一個錐齒輪和另一 個錐齒輪相嚙合。
3.如權利要求2所述的錐孔塞規，其特征在于在手持部前端設有三個測頭支承 部，該三個測頭支承部沿圓周均勻分布。
4.如權利要求2所述的錐孔塞規，其特征在于該一個錐齒輪和另一個錐齒輪的傳 動比為1 1，測微絲桿和測頭心軸的螺距相等，測微絲桿中部外周套設有軸套，軸套的 內徑大于測微絲桿的外徑，軸套內側固定有一個螺母與測微絲桿上的螺紋相連接，軸套 外周固定設有軸套齒輪，軸套齒輪通過中間齒輪與進位輪機構的第一位字輪相連接，測 微絲桿一端的另一個錐齒輪與手持部之間設有擋圈和軸承。
5.如權利要求1所述的錐孔塞規，其特征在于在進位輪機構中設有四個位字輪和 三個進位輪，三個進位輪設于四個位字輪之間，處于右端的第一位字輪與中間齒輪相嚙 合，測微絲桿和測頭心軸的螺距為0.5毫米，測微絲桿與第一位字輪的傳動比為1 2.5， 第一位字輪上均勻設有20個齒，該第一位字輪的左端有一對撥齒，分別處于圓周的同 一直徑線上，三個進位輪的右端與位字輪的左端嚙合，處于低數位上的位字輪每轉過一 周，其上的一對撥齒通過進位輪推動相鄰的高數位字輪轉過兩個齒。
6.如權利要求5所述的錐孔塞規，其特征在于測微絲桿另一端設有游標細分裝 置，該游標細分裝置由固定套筒、鼓輪和旋鈕構成，進位輪機構設于固定套筒上，固定 套筒套設于軸套外周，測微絲桿另一端穿過固定套筒，測微絲桿另一端固定有一個旋 鈕，固定套筒外側還套設有鼓輪，鼓輪與固定套筒之間為間隙配合，鼓輪右端與測微絲 桿另一端相固定，鼓輪左端外側面沿圓周均勻刻有50個刻線，相鄰刻線之間的距離為 0.01毫米，相應地在與鼓輪左端對應的固定套筒上設有6條等間距的刻線。
7.如權利要求6所述的錐孔塞規，其特征在于測點板與測微心軸的軸線有一個銳 角夾角。
專利摘要一種錐孔塞規，包括測頭、傳動裝置和讀數裝置，還包括一個呈中空狀的支承架，支承架由手持部和與手持部相垂直的測頭支承部構成，測頭包括測頭心軸、測點板和光纖探頭，光纖探頭內嵌設于測點板中，測點板固定于測頭桿一端上，測頭桿與測頭支承部之間設有沿其軸向的滑動副，測頭桿通過螺紋副與測頭心軸外端相連接，在手持部內設有測微絲桿，測頭心軸通過傳動裝置與測微絲桿相連接，光纖探頭與光源和控制器相連接。本錐孔塞規中采用光纖探頭進行非接觸式測量，采用機構精密結構和光纖測量相結合，可以提高錐度塞規的測量精度，測點板在測頭心軸帶動下可以沿其測頭支承部移動，便于測量不同半徑的錐孔，而且可以測量不同軸線位置處錐孔的半徑。
文檔編號G01B11/12GK201811679SQ20102050977
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者周軍, 尚會超, 崔江紅, 崔陸軍, 白忠海, 趙則祥, 趙錦芝, 陳衛星 申請人:中原工學院