[发明专利]圆柱体直径与形位误差综合测量仪

说明书

技术领域

本发明属于精密测试与计量技术领域，尤其涉及一种圆柱体直径与形位误差综合测量仪。

背景技术

几何产品技术规范(Dimensional and Geometrical Product Specification，简称GPS)是机械制造业的重要基础标准，对于圆柱体零件，其尺寸、形位误差和表面粗糙度等对产品的性能(包括使用性能和寿命)有着重要的影响。因此，自从70年代末以来，在国际标准化组织相关技术委员会发布的国际标准基础上，制定了一系列国际标准，即第一代GPS标准。第一代GPS标准存在的主要问题是图纸技术的规范不完整，设计、制造和检验标准的基础理论不统一，设计、制造以及计量工程师之间没有共同的技术语言，无法有效地沟通，其主要原因是国际标准化组织的ISO/TC3(极限与配合，尺寸公差及相关检测)、TC10/SC5(几何公差及相关检测)和TC57(表面纹理及相关检测)等独立的技术委员会在制定相关GPS标准中缺乏有效的协调与合作。第一代GPS标准都是建立在几何学意义上的，其后果已导致产品的平均成本增加占生产费用的20％。随着生产技术和工艺水平的不断提高第一代GPS标准已不适应于产品质量和生产效率进一步提高和生产成本进一步降低的现代化生产的需要，因此，国际标准化组织于1996年将ISO/TC3、ISO/TC57和ISO/TC10/SC5三个技术委员会进行合并，成立了ISO/TC213技术委员会，由该委员会全面负责新一代GPS国际标难体系工作。

新一代GPS标准是以数学为基础语言结构，以计量数学为根基，给出产品功能、技术规范、制造与计量之间的量值传递的数学方法，对设计人员提出了更高的要求，要求设计人员在设计过程中不仅能够根据零件的功能要求对产品零件的尺寸、形位和表面粗糙度等给出合理的参数，而且了解相应的测量与评定方法。

根据新一代GPS标准所规定的各种轮廓的定义，对现有测量仪器提出了挑战，尽管用轮廓测量仪可以测量尺寸和形位误差，由于其不是轮廓误差测量的专用设备，其测量精度相对较低不能满足各相关领域的需求。

根据ISO/DIS14405中对圆柱体尺寸的定义及其测量要求，目前只有三坐标测量机可以实现对圆柱体直径尺寸的测量，但三坐标测量机的测点较少，易漏采特征点，造成测量失真，并且测量效率低，不能作为测量圆柱体直径的通用测量仪器。虽然现在市场上已有比较成熟的圆度仪和圆柱度仪，并且采用了准柱坐标式的测量方法，但只是用来测量圆柱体工件的形位误差，不能满足ISO/DIS14405的要求。新一代GPS标准的实施，是国际上制造水平提升的重要举措，也是我国各相关领域制造能力提升的重要环节。为保证新一代GPS标准在我国的顺利实施，保证国家相关制造领域的轮廓测量问题水利解决，研制适用的圆柱体直径与形位误差综合测量仪是必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种高精度圆柱体直径与形位误差综合测量仪，实现对圆柱体直径全局尺寸即包括最小二乘直径、最小外接直径和最大内接直径和计算尺寸即包括周长直径、面积直径和体积直径、形状误差即包括圆度、圆柱度、素线直线度、轴线直线度和平面度)、位置误差即包括同轴度、面对轴线的垂直度、轴线对面的垂直度、端面全跳动和径向全跳动、锥度、非球面特征参数和非球面面轮廓度等测量项目的检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括底座、安装在底座上的立柱、安装在立柱上的横梁，在横梁上粘贴有光栅尺，在横梁的上下前后四个侧面上安装有气浮块，气浮块通过螺纹与支撑板相连接，在支撑板上固定安装有与底座垂直的Z轴支撑块，在Z轴支撑块上部安装有伺服电机，伺服电机通过同步带与同步带轮相连接，同步带轮与主动摩擦轮同轴连接，主动摩擦轮和从动摩擦轮夹持着摩擦杆，摩擦杆与Z轴刚性连接，Z轴通过汽缸杆与支架相连接，支架固定在Z轴支撑块上，Z轴支撑块内部安装有四个气浮块，四个气浮块夹持着Z轴，在Z轴的侧面上粘贴有超精密光栅尺，

在横梁的右端安装有伺服电机，伺服电机通过同步带与同步带轮相连接，同步带轮通过同步带与同步带轮相连接，同步带与Z轴支撑块相连接，

在底座内部安装有转台座，转台座与传动轴轴承座通过紧配合相连接，传动轴轴承座内部安装有隔套和第I轴承、第II轴承，第I轴承、第II轴承与传动轴配合连接，传动轴下端部安装有同步带轮，同步带轮通过同步带与伺服电机相连接，伺服电机固定在连接座上，连接座与转台座相连接，连接座左端安装有角度编码器，角度编码器下端部安装有同步带轮，同步带轮通过同步带与同步带轮相连接，同步带轮与传动轴连接，