[发明专利]深孔圆柱度、锥度激光检测装置

说明书

技术领域

本发明属于孔轴线圆度、锥度激光检测的技术领域，特别涉及一种深孔圆柱度、锥度激光检测装置。

背景技术

深孔加工复杂且特殊，难以观察加工部位和刀具状况，加工过程受诸如刀杆变形、系统颤振、工件材质、钻头参数、切削参数、油液压力、排屑困难等多方面因素的影响，深孔零件常出现轴线偏斜的现象，一旦偏斜到某种程度，深孔零件轴线的圆度误差将产生急剧变化，造成钻头损坏、工件报废、产品精度低、质量不合格等不良后果。由于深孔加工服务于装备制造行业，深孔工件的质量直接影响装备制造业的发展，也限制了深孔向其他领域拓展的空间。

圆度检测贯穿于整个深孔加工过程中，是深孔领域控制产品质量的重要手段，圆度好的零件也可以使自身在与其他零件配合使用时发挥出最大的性能，提高总装精度。圆度是深孔加工必须考虑的一项基本指标，对于孔类零件，通常所说的圆度是指零件实际轴线相对于理论轴线的偏差。在深孔行业，轴线偏斜表现为实际轴线相对于理论轴线发生微位移变动或者微转角变动。

国内外在深孔圆度检测与纠偏技术方面的研究不断加深，但是相对其他计量项目而言，圆度检测技术显得落后，尤其表现在对大长工件孔轴线圆度检测方面，到目前为止，尚没有用于检测深孔轴线圆度偏差的成熟产品。实际中，工人师傅经常通过用卡尺在孔的两端沿不同径向方向测量壁厚的方法判定圆度好坏，这种方法不能测得深孔内部轴线偏差，也即不能实现对深孔零件圆度的全程连续动态检测，很不精准，容易陷入以点概面的误区。而一些激光圆度检测仪器，不能实现同时检测微位移变动和微转角变动的功能。

轴线偏斜严重制约孔类零件的质量，提高深孔圆度检测技术水平，为深孔加工过程提供参考依据，进而提高深孔零件质量，推动装备制造水平的提升。因此，研究一种可以同时检测微位移变动的深孔圆度检测仪器显得尤为重要。

发明内容

本发明为了解决现有深孔检测不能检测微位移变动和微转角变动的问题，提供了一种利用激光技术和光电传感器全程动态检测深孔实际孔壁相对于理论轴线的微位移变化的深孔圆柱度、锥度激光检测装置，本发明通过光斑在光电传感器上的变化计算出孔轴线圆度、锥度值和粗糙度，使得锥形深孔形貌检测更便捷。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种深孔圆柱度、锥度激光检测装置，其特征在于包括前、后定心结构、激光检测系统以及动力部分，

所述的前、后定心结构分别设置于激光检测系统两端并与之连接，所述的前、后定心结构与孔壁保持接触适应深孔孔径变化分别实现激光检测系统前、后两端的中心线与深孔轴线重合；

所述的激光检测系统包括激光安装件，所述的激光安装件上沿轴线方向依次安装有光电发射器、小锥透镜、大锥透镜以及光电接收器，激光安装件上还设置有无线信号收发器，所述的光电发射器发射激光，经过小锥透镜折射，照射在孔壁表面，孔壁表面反射激光，经过大锥透镜折射，反射光斑的位置变化被光电接收器接收，接收器接收、处理的反射光斑位置变化数据经由无线信号收发器与计算机实时通讯、传输，

动力部分为激光检测系统沿深孔轴线直线进给提供动力，检测装置沿轴线运动的位置信息也传输给计算机，所述检测装置以锥孔的理想轴线为基准，在锥孔特定深度的位置根据激光三角法检测原理，利用激光装发射置和CCD元件测得该位置下被测锥孔截面的形貌参数，与理想孔径对比，分析得到圆度参数。

所述检测装置沿着孔轴线运动，记录此过程中光斑的位移变化，间接得知已检测沿锥孔轴线法向截得截面的直径。光电编码器检测得知电机转动参数，得知该过程中装置的行走距离，即被测截面的间距。依据锥度的定义，可由计算机计算得到锥孔的锥度。

所述的激光安装件为台阶结构，还包括细部的光杆，所述的前定心结构包括依次设置于光杆上的弹簧Ⅱ、楔形体、弹簧Ⅲ以及套筒，还包括与孔壁保持接触的杠杆系，所述的杠杆系沿周向均布，数量为三组或三组以上，

所述的套筒套于弹簧Ⅱ、楔形体以及弹簧Ⅲ之外并与激光安装件的台阶面固定并产生弹簧Ⅱ和弹簧Ⅲ的预压缩量，弹簧Ⅱ与弹簧Ⅲ之间夹着楔形体，套筒和楔形体之间设置有防止二者发生相对旋转的防转销钉，

所述的杠杆系包括杆Ⅰ，杆Ⅰ两端分别设置有可相对其转动的滚动钢珠，杆Ⅰ由楔形杆铰接并支撑，楔形杆底部为斜面与楔形体接触配合。

所述的后定位装置包括与激光安装件端部连接的安装轴，安装轴上自外到内依次设置有螺母、弹簧Ⅰ、滑块以及连杆组，

所述的螺母与安装轴螺纹连接调节弹簧Ⅰ的预压缩量，