超聲深孔直線度檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種深孔直線度檢測裝置，具體地說涉及一種超聲深孔直線度檢 測裝置。
【背景技術】
[0002] 深孔加工復雜且特殊，加工過程受諸如刀桿變形、系統顫振、工件材質、鉆頭參數、 切削參數、油液壓力、排肩困難等多方面因素的影響，深孔零件常出現軸線偏斜的現象，一 旦偏斜到某種程度，深孔零件軸線的直線度誤差將產生急劇變化，造成鉆頭損壞、工件報 廢、產品精度低、質量不合格等不良后果。
[0003]直線度檢測貫穿于整個深孔加工過程中，是深孔領域控制產品質量的重要手段， 也是深孔加工必須考慮的一項基本指標，對于孔類零件，通常所說的直線度是指零件實際 軸線相對于理論軸線的偏差。
[0004] 深孔軸線直線度的檢測方法有測壁厚法、激光測量法、量規測量法、臂桿測量法、 望遠鏡測量法等，這些方法或是沒有考慮工件內外圓表面質量對測量結果的影響，或是受 到孔徑太小的限制而不能用于測量孔徑過小的深孔工件。
[0005] 現有的一些深孔直線度檢測裝置利用超聲波測厚儀，僅通過測量被測工件深孔的 孔壁厚度確定被測工件深孔的直線度，具有原理性誤差，對檢測結果造成了很大的影響。而 且用該方法對壁厚不變，而深孔軸線彎曲的零件進行測量，很有可能將深孔軸線誤判為直 線。
【發明內容】
[0006] 本實用新型的目的：本實用新型旨在克服上述現有技術的缺點，開發一種新的深 孔直線度檢測裝置，并使直線度檢測結果不受到測量原理的影響，盡最大可能減小深孔直 線度檢測誤差。
[0007] 本實用新型采用如下技術方式實現:本實用新型由檢測部分和檢測架構成，檢測 部分由超聲測頭、超聲測厚儀和數字微分頭構成，檢測架包括帶磁性開關的磁力吸附機構 和定位塊。檢測架底部具有凹槽，可與機床導軌相配合并可沿導軌移動，頂部的兩個定位塊 用于確定檢測部分的位置和方向。檢測部分靠緊定位塊固定于檢測架上，檢測架支撐檢測 部分使超聲測頭軸線與機床主軸軸線位于同一水平面內，調節微分頭手柄可以改變超聲測 頭到機床主軸軸線的距離。
[0008] 數字微分頭的調零方法:首先將一個直徑為d的標準圓柱在卡盤上夾緊，然后調節 微分頭手柄，使超聲測頭端面與標準圓柱外圓接觸，最后取下標準圓柱，調節微分頭手柄使 微分頭測桿再伸出d/2長度，此時超聲測頭前端面與機床主軸重合，設置數字微分頭讀數為 零。
[0009] 檢測架上具有可開關的磁力吸附機構，包括可旋轉的永磁鐵和一個磁性開關，磁 性開關打開時，永磁鐵的N極或者S極指向導軌，檢測架對外磁力增大，可以固定于導軌上， 當磁性開關關閉時，N極與S極距導軌距離相同，檢測架對外不顯磁性，可以在導軌上自由移 動。
[0010] 所述永磁鐵應為長條形，且長徑比應大于等于5,用以保證磁力開關分別在打開和 關閉狀態時，檢測架對導軌產生的吸引力具有足夠大的差別。且永磁鐵兩端為圓弧形，檢測 架內部有凸臺，凸臺上有圓弧形凹槽。在永磁鐵N或S極指向導軌時，磁極可與檢測架接觸， 從而對導軌產生更大的吸引力。
[0011] 測量某一截面上孔壁位置時，以機床主軸軸線與該截面的交點作為坐標系原點， 在水平和豎直方向建立平面直角坐標系，打開檢測架磁性開關以固定檢測架的位置，調節 微分頭手柄使超聲測頭與被測工件接觸，數字微分頭測量的是被測工件外壁到機床主軸軸 線的距離0D，超聲測厚儀測量的是被測工件壁厚CD，則在超聲測頭所測量的直線上，深孔壁 到機床主軸的距離為：
[0012] 〇C = OD_CD
[0013] 用計算機記錄下0D，⑶，0C取得第一組數據，讀數結束后調節微分頭手柄使超聲測 頭離開被測工件一定距離。
[0014] 幾何學上，任意不在同一直線上的三個點可以確定一個圓。也就是說，測出被測工 件深孔壁上任意三個點的位置，就可以近似求得被測工件深孔壁的圓心位置。
[0015] 使卡盤旋轉幾個角度，利用上述方法，通過測量和計算可以得到任意取在被測工 件截面圓周上的A、B兩點的位置坐標。也就可以確定一個圓心M。多次測量得到深孔壁截面 上η個點的位置坐標，就可以利用這些點求得C 3"個圓心。然后，關閉檢測架上的磁性開關沿 導軌方向移動檢測架，選取被測工件多個截面測量，得到一系列圓心的坐標，利用計算機取 一個最小的圓柱，將這些圓心全部包圍在內，這個圓柱的直徑就是該深孔的直線度誤差最 大值。
[0016] 圓心坐標的求法：
[0017] 設點A坐標為(xi，yi)，B點（X2，y2)，C點（X3，y3)，戶斤求圓半徑為r，圓心Μ坐標為(xo， yo)根據圓心到圓上點距離相等可得出方程組：
[0019] 聯立消元，得到二元一次方程組：
[0021] 代入A、B、C三點坐標即可求得由A、B、C三點所確定的圓的圓心的坐標。
[0022] 超聲深孔直線度檢測裝置的檢測過程包括以下步驟：
[0023] a:檢測架10連同檢測部分放置于機床導軌1上；
[0024] b:調零，首先將一個直徑為d的標準圓柱在卡盤11上夾緊，然后調節微分頭手柄5， 使超聲測頭7端面與標準圓柱外圓接觸，最后取下標準圓柱，調節微分頭手柄5使微分頭測 桿3再伸出d/2長度，此時超聲測頭7前端面與機床主軸軸線重合，設置數字微分頭4讀數為 零；
[0025] c:打開檢測架10上的磁性開關9,使檢測架10固定在導軌1上，將被測工件8在機床 的卡盤11上夾緊；
[0026] d:調節微分頭手柄5使超聲測頭7與被測工件8接觸，用計算機記錄下數字微分頭4 與超聲測厚儀2的數值取得第一組數據，則所測量深孔壁上的點距原點的距離為數字微分 頭4的讀數減去超聲測厚儀2的讀數，讀數結束后調節微分頭手柄5使超聲測頭7離開被測工 件8-定距離；
[0027] e:使卡盤旋轉幾個角度，多次測量得到深孔壁