[实用新型]基于超声波测厚仪的深孔直线度检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于深孔轴线直线度检测的技术领域，特别涉及基于超声波测厚仪的深孔直线度检测装置，这是一种考虑壁厚和内外表面误差的深孔直线度超声波多点检测装置。

背景技术

深孔轴线直线度的检测方法有测壁厚法、激光测量法、量规测量法、臂杆测量法、望远镜测量法等，这些方法或是没有考虑工件内外圆表面质量对测量结果的影响，或是受到孔径太小的限制而不能用于测量孔径过小的深孔工件。

现有的深孔轴线直线度检测的方法大都是在一个深孔截面上测量三个点的坐标来计算相应孔截面的圆心，由于现在加工深孔的条件和技术的限制，深孔零件的内表面实际情况不可能是标准的圆柱面，即孔截面不是标准的圆，所以只测量三个点来计算圆心，方法误差和偶然误差过大。

现有的深孔轴线直线度检测的方法大都是在孔内进行测量，由于孔内情况很难观测和控制，所以所测量的点不能保证在同一深孔截面上，从而导致测量结果不准确。另外，仅仅利用超声波测厚仪测得壁厚，根据壁厚差去估算深孔轴线直线度，具有原理性误差。对于壁厚不变，而深孔轴线弯曲的零件，采用上述方法可能将深孔轴线误判为直线。

发明内容

本实用新型的目的：为解决现有深孔轴线直线度检测方法受制于深孔零件内径小，“三点测量法”偶然误差大，所测点不能保证在同一深孔截面上等问题，提供一种从深孔零件外壁进行检测，能保证所测点在同一截面上，且能排除方法误差、降低偶然误差的深孔直线度超声波多点检测装置。本方案还解决仅根据超声波测厚仪所测得的孔的壁厚估算孔的直线度误差所存在的原理性问题。

本实用新型采用如下的技术方案实现：

基于超声波测厚仪的深孔直线度检测装置，其特征在于包括检测部分、工件移动部分和工件位置检测部分，所述的检测部分包括检测架、超声波测厚仪探头、深度千分尺和基准块；所述的工件移动部分包括夹具、弹簧垫片、六角头螺钉和导轨；工件位置检测部分包括一号光源、二号光源、光斑定位标记一、光斑定位标记二、夹具、导轨、弹簧垫片。

所述的检测架是一个正方形平板，中心有一个可供工件通过的圆孔，平板一角开有可供夹具通过的缺口；基准块固定在检测架上，深度千分尺固定于基准块上，超声波测厚仪探头固定在深度千分尺的测量杆端部。

所述的夹具左端有防止工件轴向移动的凸起部分，右端有便于卡紧工件的螺纹孔，六角头螺钉通过弹簧垫片与夹具右端的螺纹孔将工件装夹在夹具上；夹具下侧开有与导轨接触的V形槽。

所述的一号光源、二号光源为激光光源，一号光源和二号光源始终固定不动，一号光源发出的一号激光束照射在光斑定位标记一上；二号光源发出的二号激光束照射在光斑定位标记二上。

导轨通过两个侧面与夹具的V形槽配合，采用现有技术的螺钉通过夹具右端的螺纹孔可以固定夹具的位置。

在测量前应在工件左端面贴上光斑定位标记一，在工件右端面贴上光斑定位标记二；光斑定位标记一和光斑定位标记二在空间位置上沿周向相距90°。装夹工件时，工件与夹具左端的凸起接触，六角头螺钉穿过弹簧垫片与夹具右端的螺纹孔，将工件夹紧在夹具上。装夹好工件后，调整一号光源的位置直到一号激光束照射在光斑定位标记一上，并固定一号光源；调整二号光源的位置直到，二号激光束照射在工件上的光斑定位标记二上，并固定二号光源。

所述的检测架、一号光源和二号光源都固定在同一绝对坐标系内，坐标原点位于检测架圆孔的圆心位置。从而在测量前，能确定出检测架上四个基准块以及一号光源、二号光源的坐标。

工件在装夹到夹具上之前，将工件沿轴向n等分，在等分点处沿外圆面划360°的圆，孔轴线垂直于圆所在的平面，测量时4个超声波测量头位于圆所在的平面内。

本实用新型利用计算机根据4个深度千分尺上的读数和4个超声波测厚仪探头探测结果所取得的读数计算出深孔截面上4个点的坐标，然后在这4个点中任选三个点来计算孔截面的圆心。由于4个点中选三个点的组合方式有四种，故每个深孔截面上能计算出四个圆心坐标。然后将所有深孔截面上的计算所得的圆心都投影到绝对坐标系中检测架所在的平面上，再拟合一个圆将所有的投影点都圈在圆内或圆上，所拟合的最小圆柱的直径即为所测深孔轴线直线度。

本实用新型相关主要零部件有：检测架、基准块、深度千分尺、超声波测厚仪探头、一号光源、二号光源、工件、夹具、导轨、六角头螺钉、计算机。

综上所述，本实用新型的创新点如下：