大导程螺旋槽加工精度的测量方法及工装

摘要

本发明公开了一种大导程螺旋槽加工精度的测量方法，包括沿工件的螺旋槽轴线方向选取测量平面；根据螺旋槽截面确定测量钢球直径；将工件的螺旋槽绘制成三维立体图，结合CAD软件得到每个测量平面处钢球所需测量的理论坐标值；将磁吸块吸附在被测工件上，用一个钢球分别与磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面相接触，钢球的球心位置处于测量平面上，在机床上用百分表测量出钢球在该位置的实测坐标值，然后将实测坐标值与理论坐标值进行比较，即可得出螺旋槽在该测量位置的精度。本发明的方法操作简便，具有通用性，且可以根据测量值来调整加工误差，解决大导程螺旋槽加工时无法测量其加工精度的问题。

权利要求

1.大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，沿工件的螺旋槽轴线方向选取测量平面，根据螺旋槽的尺寸确定测量钢球直径，钢球放进螺旋槽内，与含所需测量的螺旋面在内的三个面相接触，钢球的曲率大于螺旋线的曲率，保证螺旋槽侧面与钢球相接触时为点接触，钢球直径的值为10mm—30mm；

步骤2，将工件的螺旋槽绘制成三维立体图，结合CAD软件得到每个测量平面处钢球所需测量的理论坐标值；

步骤3，将磁吸块吸附在被测工件上，用钢球分别与磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面相接触，钢球的球心位置处于测量平面上，在机床上用百分表测量出钢球在该位置的实测坐标值，然后将实测坐标值与理论坐标值进行比较，即可得出螺旋槽在该测量位置的精度；

步骤4，重复步骤3将步骤1中所选取的各个测量平面进行测量。

2.根据权利要求1所述大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，所述步骤1中选取的测量平面与螺旋槽的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，所述钢球的曲率大于螺旋槽的螺旋线曲率。

4.根据权利要求1所述大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，所述磁吸块包括吸附于工件端部的第一磁吸块和/或吸附于工件上并伸入到工件螺旋槽中的第二磁吸块。

5.根据权利要求4所述大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，所述第二磁吸块包括磁性吸附体，在磁性吸附体的中部设有伸入到螺旋槽中的靠板。

6.根据权利要求1所述大导程螺旋槽加工精度的测量方法，其特征在于，所述理论坐标值或实测坐标值包括横向、纵向以及垂直三个方向的值。

说明书

大导程螺旋槽加工精度的测量方法及工装

技术领域

[0001] 本发明涉及重型机械加工技术，具体涉及一种大导程螺旋槽加工精度的测量方法及装置。

背景技术

[0002] 螺旋槽是在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的凹槽。大导程螺旋槽，例如螺旋角为0.65224°左旋螺旋槽，导程L＝130148mm，这种大导程的螺旋线的形状近似于直线，普通的测量方式无法应用。以往的该类螺旋槽的测量曾经采用专门的工装，在螺旋槽加工完成后测量其螺旋角的线值，如果测量值在螺旋角的误差范围内则认为该螺旋槽加工合格。但该测量方式存在的问题是，1.需要设置表架、底座、测量块、曲柄等多件工装，结构较复杂，工装成本较高；2.仅能测量两个选定位置的误差数据，不能判断螺旋槽的实际位置精度是否与设计图纸要求精度相符合；3.由于工装结构复杂，由工装本身产生的误差会对测量的结果产生影响。因此该类螺旋槽的精度测量还是一大技术难题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量精度高的大导程螺旋槽加工精度的测量方法，该方法操作简便，具有通用性，且可以根据测量值来调整加工误差，解决大导程螺旋槽加工时无法测量其加工精度的问题。实现本发明目的的技术方案如下：

[0004] 大导程螺旋槽加工精度的测量方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤1，沿工件的螺旋槽轴线方向选取测量平面；根据螺旋槽的尺寸确定测量钢球直径；

[0006] 步骤2，将工件的螺旋槽绘制成三维立体图，结合CAD软件得到每个测量平面处钢球所需测量的理论坐标值；

[0007] 步骤3，将磁吸块吸附在被测工件上，用钢球分别与磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面相接触，钢球的球心位置处于测量平面上，在机床上用百分表测量出钢球在该位置的实测坐标值，然后将实测坐标值与理论坐标值进行比较，即可得出螺旋槽在该测量位置的精度；

[0008] 步骤4，重复步骤3将步骤1中所选取的各个测量平面进行测量。

[0009] 所述步骤1中选取的测量平面与螺旋槽的轴线垂直。

[0010] 所述钢球的曲率大于螺旋槽的螺旋线曲率。

[0011] 所述磁吸块包括吸附于工件端部的第一磁吸块。

[0012] 所述磁吸块包括吸附于工件端部的第一磁吸块和/或吸附于工件上并伸入到工件螺旋槽中的第二磁吸块。

[0013] 所述第二磁吸块包括磁性吸附体，在磁性吸附体的中部设有伸入到螺旋槽中的靠板。

[0014] 所述理论坐标值或实测坐标值包括横向、纵向以及垂直三个方向的值。

[0015] 大导程螺旋槽加工精度的测量工装，包括：

[0016] 吸附于工件上的磁吸块；以及

[0017] 与工件螺旋槽螺旋面和磁吸块侧面进行接触的钢球；以及

[0018] 测量钢球坐标值的百分表。

[0019] 所述磁吸块包括吸附于工件端部的第一磁吸块和/或吸附于工件上并伸入到工件螺旋槽中的第二磁吸块。

[0020] 所述第二磁吸块包括磁性吸附体，在磁性吸附体的中部设有伸入到螺旋槽中的靠板。

[0021] 采用了上述方案，本发明应用于螺旋槽加工完成后测量螺旋槽的实际加工精度数据，以判断螺旋槽的加工质量是否满足图纸要求，也可应用于螺旋槽加工过程中修正加工误差，即在螺旋槽留有加工余量的情况下进行测量，根据测量得出的误差值调整刀具的补偿量，由此来控制螺旋槽的实际加工精度。加工出合格的螺旋槽。

[0022] 本发明优点是：测量工具简单；工装成本较低；可以在加工过程中进行测量，并根据测量数据来修正加工误差；可以精确的保证实际加工零件与图纸要求相符。因此，本发明具有测量工具简单，经济，测量方法简便，测量精度高，效果显而易见等特点。

附图说明

[0023] 图1为本发明选择三个平面对螺旋槽进行测量的平面示意图；

[0024] 图2为图1的立体示意图；

[0025] 图3为沿图1中A—A线（测量A—A平面）的剖面结构图；

[0026] 图4为沿图1中B—B线（测量B—B平面）的剖面结构图；

[0027] 图5为沿图1中C—C线（测量C—C平面）的剖面结构图；

[0028] 图6为本发明方法的实施例的示意图；

[0029] 图7为沿图6中A1—A1线（测量A1—A1平面）的剖面结构图；

[0030] 图8为沿图6中B1—B1线（测量B1—B1平面）的剖面结构图；

具体实施方式

[0031] 参照图1至图5，本发明的大导程螺旋槽加工精度的测量方法，包括以下步骤：

[0032] 步骤1，沿工件10的螺旋槽轴线方向选取测量平面，选取的各个测量平面需与螺旋槽的轴线L1垂直。位置的选取主要根据螺旋槽11的长度和零件的刚性来确定，零件刚性较好，考虑每两个测量平面的间隔在1m—1.5m之间，如果零件刚性较差，如细长形零件，则考虑在螺旋槽11中部增加测量平面数量，且测量平面的位置以均匀选取较为适宜，以确保螺旋槽的测量精度。图1和图2中共沿螺旋槽的轴线方向选取了3个测量平面位置，使测量钢球20的球心位于各个测量平面上，测量平面A-A选取在螺旋槽中部，由于零件上没有适宜直接定位钢球的结构，所以根据所测量螺旋槽的截面形状定制一个第二磁吸块31，便于在螺旋槽轴线方向上固定第二磁吸块。该第二磁吸块可以应用于任意的测量平面位置，是一种通用的测量工装。因此测量平面理论上可以任意选取。测量平面B-B和C-C分别选择在了螺旋槽的两端部，由于零件两端面与螺旋槽轴线垂直，因此可以简化的第一磁吸30块直接吸附在两端面上，便于根据车间具体工装情况就地取材。根据螺旋槽的尺寸确定测量钢球直径，对于钢球的要求，考虑因素一主要是螺旋槽尺寸，要求钢球可以放进螺旋槽内，且保证与含所需测量的螺旋面在内的三个面相接触，二是钢球的曲率大于螺旋线的曲率，保证螺旋槽侧面与钢球相接触时为点接触。由曲率的定义可知直线的曲率为零，而大导程螺旋槽近似于直线，因此其曲率半径也趋近于零，而钢球任一点的曲率为1/R（其中R为钢球半径）；三是钢球大小应便于测量，曲率越小钢球的体积越大，测量也越不方便，而钢球的曲率越大，操作性也越差；因此在满足因素一和因素二的前提下，本发明中钢球直径的优选值为10mm—30mm。

[0033] 步骤2，将工件的螺旋槽绘制成三维立体图，结合CAD软件得到每个测量平面处钢球所需测量的坐标值，该坐标值为测量位置的理论值。在图1至图5中，示意出了测量平面A-A、B-B和C-C的起始平面X（横向）、Y（纵向）、Z（垂直方向），以便于计算各测量平面的坐标值。

[0034] 步骤3，将磁吸块吸附在被测工件上，用一个钢球分别与磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面相接触，钢球的球心位置处于测量平面上。将第一磁吸块分别吸附在工件的端部，使第一磁吸块分别位于B-B和C-C测量平面附近，以及将第二磁吸块吸附在工件的中间位置，使第二磁吸块位于A-A测量平面附近，这样，确保钢球能分别与各个磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面进行接触。对于第一磁吸块的结构要求较为简单，其外形大致为矩形即可。但对于第二磁吸块31，由于螺旋槽本身的特殊结构，根据螺旋槽的截面形状制作成第二磁吸块31，该第二磁吸块31与所测量的两螺旋面均留有间隙，间隙值小于钢球的半径，以保证钢球能够与第二磁吸块31以及螺旋槽的螺旋面相接触，该第二磁吸块31可固定于螺旋槽轴线方向上任意位置。因此为了测量需要，第二磁吸块31包括磁性吸附体32，磁性吸附体用于吸附在工件上，在磁性吸附体的中部设有伸入到螺旋槽中的靠板33，靠板33用于和钢球进行接触。

[0035] 当钢球和磁吸块满足以上要求，并且将钢球和磁吸块按照前述方法装配在工件上时，即确保钢球分别与各个磁吸块的侧面和螺旋槽的螺旋面进行接触后，机床上用百分表测量出钢球在该位置的实测坐标值，然后将实测坐标值与理论坐标值进行比较，即可得出螺旋槽在该测量位置的精度。

[0036] 步骤4，重复步骤3将步骤1中所选取的各个测量平面进行测量。理论坐标值或实测坐标值包括横向、纵向以及垂直三个方向的值。在图1至图5中，示意出了测量平面A-A、B-B和C-C的起始平面X（横向）、Y（纵向）、Z（垂直方向），以便于计算各测量平面的坐标值。

[0037] 图3至图5是根据图1测量位置所需测量的数据示意图。测量平面A-A，B-B，C-C分别需要给出的3组理论数据分别为（Xa,Ya,Za),（Xb,Yb,Zb)（Xc,Yc,Zc)；测量后得到的3组实测数据分别为（Xa,Ya1,Za1),（Xb,Yb1,Zb1)（Xc,Yc1,Zc1)；其中Xa，Ya，Za的理论值与测量值是相同的，即在测量时需调整至与理论值一致，才能确保实测时的测量平面与理论值所选的测量平面一致。通过比较（Ya,Za)与（Ya1,Za1)、（Yb,Zb)与（Yb1,Zb1)、（Yc,Zc)与（Yc1,Zc1)的数据就能判断出3个测量位置的误差大小及误差方向。

[0038] 下面以具有大导程螺旋槽的刀座为例对上述方法作进一步说明：

[0039] 对照图6至图8，该实施例中以刀座长度L0为：1400mm，螺旋角为β=0.65224°左旋，导程L=130148mm的螺旋槽为例。

[0040] 其测量方法，依次按以下步骤进行：

[0041] 首先选取测量平面的数量和位置，如图6所示：该螺旋槽全长L0为1400mm，其中使用长度最大为1300mm，加工时刀座安装于滚筒轴40上，滚筒轴的直径为460mm，该零件刚性较好，因此只需在首尾选择两个测量平面即可。由于螺旋槽的轴线与滚筒轴的轴线相重合，因此测量平面与滚筒轴的轴线垂直。

[0042] 确定磁吸块的结构：由于刀座两端面与螺旋槽轴线垂直，所以磁吸块选择可直接吸附于刀座的两端上的第一磁吸块即可。刀座端面与滚筒轴槽的内端面的间隙为30×190×约110mm，因此第一磁吸块需要能放置到该间隙内，且大于螺旋槽截面的相关尺寸，因此磁吸块的尺寸长×宽×厚选择范围以68＜长＜190，钢球直径＜宽＜110mm，0＜厚＜30为最佳，可以考虑选取长×宽×厚=130×80×20mm的第一磁吸块。

[0043] 确定测量钢球直径：首先需保证钢球能放到螺旋槽内，以测量2°螺旋面为例，钢球直径需要小于约56mm；另外在测量时需保证钢球最外侧与3个面相接触，其中一个面为磁吸块平面，另外两个均为螺旋面。而底面螺旋面的台阶高度为15mm，因此保证钢球最外侧与底部螺旋面接触，钢球的半径需小于15mm，考虑到钢球的曲率需方便测量和取材，因此钢球的直径选定为20mm，该钢球的任一点的曲率为1/10。

[0044] 根据所选定的测量钢球直径和第一磁吸块的吸附位置可以确定，两个测量平面的位置分别在位于距离刀座两端面内侧10mm处。

[0045] 利用绘图软件得出测量平面处理论值（Xa,Ya,Za),（Xb,Yb,Zb)。

[0046] 按图7和图8所示，加工出螺旋槽后根据本发明方法得出测量平面处的实测值（Xa,Ya1,Za1),（Xb,Yb1,Zb1)。将两组数据进行对比即可得出测量点的加工误差值。实际加工中分别在螺旋槽单边余量为3mm，1mm，0.3mm，0.1mm和成品时应用此方法进行测量，并在每次测量后对存在误差的数据进行调整补偿。在实际加工中采用上述实施方式完成零件的加工及测量后，实际测量点的误差均在要求精度内，保证了零件的精度要求，实现了本发明的初衷。

[0047] 另外，本发明还提供了一种大导程螺旋槽加工精度的测量工装，以及吸附于工件上的磁吸块；以及与工件螺旋槽螺旋面和磁吸块侧面进行接触的钢球20；以及测量钢球坐标值的百分表（图中未示出）。所述磁吸块包括吸附于工件端部的第一磁吸块30和/或吸附于工件上并伸入到工件螺旋槽中的第二磁吸块31。所述第二磁吸块包括磁性吸附体32，在磁性吸附体的中部设有伸入到螺旋槽中的靠板33。