申请/专利权人：南京信息职业技术学院

申请日：2019-05-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN110146039B

主分类号：G01B11/27

分类号：G01B11/27;G01B21/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.09.13#实质审查的生效;2019.08.20#公开

摘要：本发明公开了一种圆孔中心轴线的定位装置，包括套筒、驱动电机、定心轴、左锥形圆台、右锥形圆台、左旋螺母、压簧及若干测头。左锥形圆台、压簧、左旋螺母、右锥形圆台依次套装在定心轴上，左、右锥形圆台大端相对；定心轴具有左、右旋螺纹，左锥形圆台与定心轴滑动连接，左旋螺母与定心轴左旋螺纹传动连接，右锥形圆台与定心轴右旋螺纹传动连接；压簧一端抵靠左锥形圆台，另一端抵靠左旋螺母；若干测头通过滑块设于左、右锥形圆台的轴向滑槽中，测头上端穿过套筒支撑筒其头部与加工深孔内壁连接。本发明克服现有测量工具不能方便地进行孔内测量和调整的不足，可以实现圆孔中心轴线的精确定位，为后续的深孔加工刀具的调整提供依据。

主权项：1.一种圆孔中心轴线的定位方法，其特征在于，使用定位装置，所述定位装置包括套筒、驱动电机、定心轴、左锥形圆台、右锥形圆台、左旋螺母、压簧及若干测头；套筒左右两端的外侧壁上分别设有均匀分布的三个径向支撑筒；定心轴可转动地设于套筒的中心部，且其两端伸出套筒，定心轴伸出端的一端与驱动电机连接，定心轴的左侧设有左旋螺纹部及光滑圆柱部，右侧设有右旋螺纹部；左锥形圆台、压簧、左旋螺母、右锥形圆台依次套装在定心轴上，左锥形圆台与右锥形圆台大端相对；左锥形圆台与定心轴的光滑圆柱部滑动连接，左旋螺母与定心轴的左旋螺纹部螺旋传动连接，右锥形圆台与定心轴的右旋螺纹部螺旋传动连接；压簧一端抵靠左锥形圆台的小端端面，另一端抵靠左旋螺母；左锥形圆台及右锥形圆台的圆锥面上分别设有三个均匀分布的轴向滑槽，轴向滑槽中设有滑轨；三个测头通过滑块一一设于左锥形圆台的三个轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；三个测头通过滑块一一设于右锥形圆台的轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；滑块带动测头沿滑轨滑动；所述测头包括固定测杆及活动测头，固定测杆与活动测头螺纹连接，活动测头的头部与套筒内表面连接，固定测杆的底部连接滑块；所述定心轴的左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距，左旋螺母的螺距大于右锥形圆台的螺距；使用所述定位装置进行定位的方法为：将装配好的定位装置置于加工深孔的中心部，驱动电机启动，带动定心轴旋转，定心轴上的右旋螺纹部驱动右锥形圆台沿定心轴轴向右运动，滑块沿滑轨自右锥形圆台的小端向大端滑动，右侧测头产生径向位移，右侧三个活动测头首先伸出支撑筒，圆球型头部抵靠加工深孔内壁；同时，定心轴的左旋螺纹部驱动左旋螺母沿定心轴轴向左运动，左旋螺母压紧压簧，在压簧弹簧力的推动下左锥形圆台沿定心轴轴向向左运动，带动左侧三个测头的活动测头伸出支撑筒，因定心轴的左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距，故右侧活动测头与加工深孔内壁接触时，左侧活动测头已接触，从而形成测头的柔性接触。

全文数据：圆孔中心轴线的定位装置技术领域本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种圆孔中心轴线的定位装置，可以用于深孔加工中轴线直线度的检测、纠偏以及大型设备安装过程中的孔类零件中心位置测量。背景技术深孔加工在机械行业中有着广泛应用，如液压油缸、换油泵管、火炮身管、机械设备壳体等，这些加工后的深孔零件往往要与其它轴、孔类零件配合实现设备的总体功能。所以，在加工过程中保证孔类零件的轴线直线度是非常重要的。目前，在深孔加工过程中，由于受到几何形状的限制，测量工具在其内部不能方便地进行操作和调整，因此如何快速准确地确定深孔中心轴线直线位置，以及深孔直线度检测是当前的一个研究热点。发明内容本发明要解决的技术问题是：现有测量工具不能方便地进行深孔内测量和调整。本发明的目的是提供一种圆孔中心定位装置，该装置可以实现圆孔中心轴线的精确定位，为后续的深孔加工刀具的调整提供依据。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种圆孔中心轴线的定位装置，包括套筒、驱动电机、定心轴、左锥形圆台、右锥形圆台、左旋螺母、压簧及若干测头；套筒左右两端的外侧壁上分别设有均匀分布的三个径向支撑筒；定心轴可转动地设于套筒的中心部，且其两端伸出套筒，定心轴伸出端的一端与驱动电机连接，定心轴的左侧设有左旋螺纹部及光滑圆柱部，右侧设有右旋螺纹部；左锥形圆台、压簧、左旋螺母、右锥形圆台依次套装在定心轴上，左锥形圆台与右锥形圆台大端相对；左锥形圆台与定心轴的光滑圆柱部滑动连接，左旋螺母与定心轴的左旋螺纹部螺旋传动连接，右锥形圆台与定心轴的右旋螺纹部螺旋传动连接；压簧一端抵靠左锥形圆台的小端端面，另一端抵靠左旋螺母；左锥形圆台及右锥形圆台的圆锥面上分别设有三个均匀分布的轴向滑槽，轴向滑槽中设有滑轨；三个测头通过滑块一一设于左锥形圆台的三个轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；三个测头通过滑块一一设于右锥形圆台的轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；滑块带动测头沿滑轨滑动。进一步地，还包括激光发射器及光电探测器；定心轴伸出端的另一端设有激光发射器，光电探测器设于加工深孔的外部用于接收激光发射器发射的激光。利用安装在定心轴上的激光发射器发射激光照射到光电探测器，测量出当前深孔轴线位置。如果当前加工深孔的轴线位置相对于起始位置发生偏斜，可以通过偏差数据调整刀具进行纠偏。为了防止定心轴旋转时左旋螺母跟随定心轴转动，优选左旋螺母上设有定位杆，套筒内侧壁设有轴向定位槽，定位杆在轴向定位槽中滑动。定位杆限定了左旋螺母的圆周转动，工作更可靠。为了方便装配及适应不同直径的管道，优选所述测头包括固定测杆及活动测头，固定测杆与活动测头螺纹连接，活动测头的头部与套筒内表面连接，固定测杆的底部连接滑块。为了方便装配，优选所述固定测杆通过三角支撑块与滑块连接，三角支撑块的底面贴合滑块的上表面。为了减小左锥形圆台与定心轴之间的摩擦力，优选所述左锥形圆台通过直线轴承与定心轴滑动连接。为了提高定位精度，优选所述定心轴的左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距，左旋螺母的螺距大于右锥形圆台的螺距。定心轴在驱动电机带动下旋转时，右锥形圆台向右侧移动的速度大于左旋螺母向左侧移动的速度，右侧测杆先伸出，左侧测杆后伸出，避免了左右侧两测杆同时伸出时产生的定位干涉。本发明的有益效果：1、克服现有测量工具不能方便地进行孔内测量及调整的不足，可以实现圆孔中心轴线的精确定位，为后续的深孔加工刀具的调整提供依据。2、通过左旋螺母及压簧的设置可实现本装置的柔性定位，定位精度高。3、操作简便，可靠性高。附图说明图1是示出第1实施方式的定位装置的安装结构示意图；图2是示出第1实施方式的定位装置的套筒的立体结构示意图；图3是示出第1实施方式的定位装置的左旋螺母的立体结构示意图；图4是示出第1实施方式的定位装置的左锥形圆台的立体结构示意图；图5是示出第1实施方式的定位装置的右锥形圆台的立体结构示意图。图中:1、套筒，2、端盖，3、定心轴驱动电机，4、滑轨，5、滑块，6、三角支撑块，7、固定测杆，8、活动测头，9、支撑筒，10、右锥形圆台，11、左旋螺母，12、压簧，13、左锥形圆台，14、直线轴承，15、定心轴，16、激光发射器，17、光电探测器。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及一种优选的实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在以下的描述中，以图1所示定位装置的方位为基准，图中所示定位装置的左侧即为“左”，反之为“右”。实施方式1参阅图1～图5，一种圆孔中心轴线的定位装置，包括:套筒1、端盖2、驱动电机3、滑轨4、滑块5、三角支撑块6、固定测杆7、活动测头8、支撑筒9、右锥形圆台10、左旋螺母11、压簧12、左锥形圆台13、直线轴承14、定心轴15、激光发射器16及光电探测器17。套筒1为有底的圆筒，敞口端与端盖2通过螺纹可拆卸式连接。套筒底部及端盖2的中心部轴向设有定心轴安装孔。套筒1左右两端的圆周侧壁上分别均匀分布有三个活动测头安装孔，每只活动测头安装孔的外侧均径向设有一个支撑筒9，支撑筒9的内径与活动测头8的外径适配。套筒1的内侧壁轴向开始有一个T型定位槽1-1。定心轴15呈圆柱状，其左侧设有光滑圆柱部及左旋螺纹部，光滑圆柱部设于定心轴左端与左旋螺纹部连接，定心轴右侧设有右旋螺纹部，左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距。左旋螺母11为六角螺母，其内螺纹与定心轴15的左旋螺纹部的外螺纹适配。左旋螺母10的外周面径向连接定位杆111，定位杆111与左旋螺母11可通过焊接或螺纹连接的方式固定连接在一起。定位杆111的头部设有T型定位部，T型定位部与套筒1的T型定位槽1-1适配，定位杆111在T型定位槽1-1中滑动。左锥形圆台13为实心锥形圆台，其中心部轴向设有通孔131，通孔131内套装直线轴承14，直线轴承14的内径与定心轴15的光滑圆柱部的外径适配。左锥形圆台13的圆锥表面沿其母线方向均匀开设有三个矩形通槽132，矩形通槽132内安装滑轨4。右锥形圆台10为实心锥形圆台，其中心部轴向设有螺纹通孔101，螺纹通孔101的内螺纹与定心轴15的右旋螺纹部的外螺纹适配。右锥形圆台10的圆锥表面沿其母线方向均匀开始有三个矩形通槽102，矩形通槽102内安装滑轨4。在本实施例中，测头由活动测头8、固定测杆7及三角支撑块6构成。活动测头8与固定测杆7呈圆柱状，活动测头8的头部呈球形，活动测头8螺纹连接固定测杆7，固定测杆7的底部螺纹连接三角支撑块6，三角支撑块6的底面为斜面，三角支撑块6的底面粘结滑块5的顶面，滑块5与滑轨4适配。实施例1的定位装置的装配方式是：定心轴15穿过套筒1及端盖2的定心轴安装孔通过轴承可转动设于套筒1的内腔中，定心轴的两端从套筒1中伸出，一伸出端与驱动电机3的输出轴连接，由驱动电机3驱动转动；另一伸出端安装有激光发射器16，激光发射器16的发射头朝外，且其激光束沿定心轴15的轴线射出。激光发射器16为现有技术，在本实施例中，选用深圳市富镭科技有限公司型号为FU980AD100-BC10100mw大功率激光器980nm红外线点状发射器。左锥形圆台13、压簧12、左旋螺母11、右锥形圆台10依次套装在定心轴15上。左锥形圆台13与右锥形圆台10大端相对，对称设置。左锥形圆台13与定心轴15的光滑圆柱部滑动连接。左旋螺母11与定心轴15的左旋螺纹部螺旋传动连接，左旋螺母11的定位杆111的T型定位部位于套筒1的T型定位槽中。右锥形圆台10与定心轴15的右旋螺纹部螺旋传动连接。压簧12一端抵靠左锥形圆台13的小端端面，另一端抵靠左旋螺母11。左侧三个测头通过滑块5一一设于左锥形圆台13的三个轴向滑槽132中，右侧三个测头通过滑块5一一设于右锥形圆台10的三个轴向滑槽102中，所有测头的活动测头8收缩在支撑筒9中，其圆球头部朝外。实施例1的定位装置的工作方式是：工作时，将装配好的定位装置置于加工深孔的中心部，光电探测器17安装在加工深孔的外部正对激光发射器16。驱动电机3启动，带动定心轴15旋转，定心轴15上的右旋螺纹部驱动右锥形圆台沿定心轴轴向右运动，滑块5沿滑轨4自右锥形圆台的小端向大端滑动，右侧测头产生径向位移，右侧三个活动测杆8首先伸出支撑筒9，右侧三个活动测杆8的圆球型头部抵靠加工深孔内壁；同时，定心轴15的左旋螺纹部驱动左旋螺母11沿定心轴轴向左运动，左旋螺母11压紧压簧12，在压簧弹簧力的推动下左锥形圆台沿定心轴轴向向左运动，带动左侧三个测头的活动测头8伸出支撑筒9，因定心轴15的左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距，故右侧活动测头与加工深孔内壁接触时，左侧活动测头已接触，从而形成测头的柔性接触。此时，通过圆周分布的6个测头可以实现加工深孔当前位置的轴线定心功能，利用安装在定心轴上的激光发射器16发射激光照射到光电探测器17，测量出当前深孔轴线位置。如果当前加工深孔的轴线位置相对于起始位置发生偏斜，可以通过偏差数据调整刀具进行纠偏。激光发射器16为现有技术，在本实施中选用深圳市富镭科技有限公司型号为FU980AD100-BC10100mw大功率激光器980nm红外线点状发射器型号。以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术既能实现。

权利要求：1.一种圆孔中心轴线的定位装置，其特征在于，包括套筒、驱动电机、定心轴、左锥形圆台、右锥形圆台、左旋螺母、压簧及若干测头；套筒左右两端的外侧壁上分别设有均匀分布的三个径向支撑筒；定心轴可转动地设于套筒的中心部，且其两端伸出套筒，定心轴伸出端的一端与驱动电机连接，定心轴的左侧设有左旋螺纹部及光滑圆柱部，右侧设有右旋螺纹部；左锥形圆台、压簧、左旋螺母、右锥形圆台依次套装在定心轴上，左锥形圆台与右锥形圆台大端相对；左锥形圆台与定心轴的光滑圆柱部滑动连接，左旋螺母与定心轴的左旋螺纹部螺旋传动连接，右锥形圆台与定心轴的右旋螺纹部螺旋传动连接；压簧一端抵靠左锥形圆台的小端端面，另一端抵靠左旋螺母；左锥形圆台及右锥形圆台的圆锥面上分别设有三个均匀分布的轴向滑槽，轴向滑槽中设有滑轨；三个测头通过滑块一一设于左锥形圆台的三个轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；三个测头通过滑块一一设于右锥形圆台的轴向滑槽中，测头上端可滑动地穿过支撑筒且其头部与加工深孔内壁连接；滑块带动测头沿滑轨滑动。2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，还包括激光发射器及光电探测器；定心轴伸出端的另一端设有激光发射器，光电探测器设于加工深孔的外部用于接收激光发射器发射的激光。3.如权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，左旋螺母上设有定位杆，套筒内侧壁设有轴向定位槽，定位杆在轴向定位槽中滑动。4.如权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，所述测头包括固定测杆及活动测头，固定测杆与活动测头螺纹连接，活动测头的头部与套筒内表面连接，固定测杆的底部连接滑块。5.如权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述固定测杆通过三角支撑块与滑块连接，三角支撑块的底面贴合滑块的上表面。6.如权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，所述左锥形圆台通过直线轴承与定心轴滑动连接。7.如权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，所述定心轴的左旋螺纹部的螺距大于其右旋螺纹部的螺距，左旋螺母的螺距大于右锥形圆台的螺距。

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