УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
DEVICE FOR ACTIVE MEASUREMENT OF CYLINDRICAL SURFACES

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей, основанных на способе обкатки мерительным роликом в процессе механической обработки, например в процессе шлифования шеек коленчатых валов.
Известно устройство [1] для измерения диаметров цилиндрических поверхностей, заключающееся в том, что оно содержит корпус, выполненный в виде скобы, на верхней полке которой установлен первый импульсный датчик и привод, ось приводного вала лежит в плоскости торца второй полки и жестко соединена с измерительным диском, который имеет радиальный паз, второй импульсный датчик переписывает сигналы в функциональный блок и вычисляет диаметр цилиндрической поверхности.
Недостатком данного устройство является то, что невозможно осуществлять измерение в процессе механической обработки цилиндрических поверхностей, например коленчатого вал двигателя, кроме того, диск с импульсным датчиком проходит путь не только по образующей измеряемой торцевой цилиндрической поверхности, но и при выходе из этой поверхности до пересечения со вторым импульсным датчиком, за этот промежуток времени происходит следования измерительных импульсов, которые дают погрешность измерения диаметра цилиндрической поверхности.
Известно устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий [2], заключающееся в том, что оно содержит измерительный ролик, блоки «начало-конец» и измерительных импульсов, счетчик импульсов, блок логики и преобразования измерительных импульсов в напряжение, блок сравнения, счетчик импульсов поправки и датчик поправки.
Недостатком данного устройства является то, что в процессе обработки детали подается смазочно-охлаждающая жидкость, которая образует пленку на поверхности и не обеспечивает плотный контакт измерительных импульсов с поверхностью, тем самым вносит погрешность при измерении.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [3], включающее опорную конструкцию, подпружиненный стержень с зубчатой рейкой, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом, входящим в зацепление с промежуточным колесом с различным числом зубьев, диск с вырезами, оптический канал, два светоприемника, вычислительный блок и табло.
Недостатком этого изобретения является то, что данное устройство имеет опорную конструкцию, выполненную в виде двугранного угла, которая подвергается износу о поверхности обрабатываемой детали и поэтому невозможно точно измерить цилиндричность и прямолинейность изделия из-завысокой чувствительности передаточного механизма при колебании обрабатываемой детали.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания устройства активного измерения диаметров в заданном диапазоне цилиндрических поверхностей при механической обработке путем непрерывного измерения по длине и диаметру, обеспечивающего получения технического результата, заключающегося в повышении точности и расширении технологических возможностей измерений цилиндрических поверхностей при наличии отклонений от цилиндричности и прямолинейности.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство включает опорную конструкцию, выполненную в виде двугранного угла, стержень с пружиной, ось которого совпадает с биссектрисой двугранного угла.
Особенностью является то, что устройство для измерения цилиндрических поверхностей снабжено подпружиненной опорной скобой с раздвижными по направляющим типа «ласточкина хвоста» опорными каретками, на концах которых установлены подвижные износостойкие шариковые опоры, микрометрическим винтом, который проходит через первый подпружиненный гидротолкатель, имеющий подвижную износостойкую шариковую опору и выполненный с возможностью передачи перемещения через передаточную жидкость в гидроцилиндре на второй подпружиненный гидротолкатель, связанный с измерительной головкой индикаторного типа.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена кинематическая схема устройства с элементами соединения раздвижной шариковой опорной каретки.
Предлагаемое устройство для измерения цилиндрических поверхностей включает опорную конструкцию 1, образующую двугранный угол, на одной стороне полки которого просверлены отверстия для установки гидроцилиндра 2 передаточной жидкости 3 с двумя гидротолкателями 4 и 5 плунжерной пары с направляющим штоком 6, первый гидротолкатель 4 плунжерной пары имеет подвижную износостойкую шариковую опору 7, выполненную с возможностью перемещения через передаточную жидкость 3 на второй гидротолкатель 5 плунжерной пары, который соединен с измерительной головкой 8 индикаторного типа, первый гидротолкатель 4 плунжерной пары проходит через микрометрический винт 9 опорной скобы 10, которая соединена с пружиной 11, концы опорной скобы 10 оснащены подвижными каретками 12 и 13, на концах которых установлены подвижные износостойкие шариковые опоры 14 и 15, перемещение которых происходит по направляющим типа «ласточкина хвоста» опорной скобы 10 с помощью микрометрического винта 9, имеющего измерительную шкалу 16 с нониусом 17, через первый гидротолкатель 4 плунжерного типа, опорная скоба 10 соединена направляющим штоком 6 с опорной конструкцией 1, нижний конец направляющего штока 6 свободно входит в отверстие опорной скобы 10, обеспечивая ее свободное перемещение и устойчивый контакт подвижных износостойких шариковых опор 14 и 15 в процессе механической обработки.
Устройство работает следующим образом.
На суппорте станка укрепляют опорную конструкцию 1, которая имеет паз для перемещения устройства. С помощью микрометрического винта 9 перемещают подвижные каретки 12 и 13 к обрабатываемой цилиндрической поверхности и производят вычисление диаметра обрабатываемой поверхности по формуле
,
где S - расстояние между подвижными износостойкими шариковыми опорами в точке контакта цилиндрической поверхности; β - угол между двумя радиусами цилиндрической поверхности обрабатываемой детали и точками износостойких подвижных шариковых опор.
Показания измерительной головки 8 индикаторного типа перед обработкой устанавливают в нулевое положение при контактном положении первого гидротолкателя 4 плунжерного типа с обрабатываемой поверхностью. При обработке цилиндрической поверхности опорная скоба 10 с подвижными каретками 12 и 13 при помощи пружины 11 прижаты и обкатывают обрабатываемую поверхность, первый гидротолкатель 4 с подвижной износостойкой шариковой опорой 7 имеет возможность перемещения вдоль оси направляющего штока 6 и копирования изменения диаметра в процессе механической обработки. Эти перемещения через передаточную жидкость 3 передаются на второй гидротолкатель 5, который связан с измерительной головкой 8 индикаторного типа. Подвижные износостойкие шариковые опоры 14, 15 и 7 обеспечивают снижение трение в кинематических парах, передаточная жидкость 3 снижает высокочастотные колебания второго гидротолкателя 5, который связан с измерительной головкой 8. Показания предварительной настройки микрометрического винта 9 по периметру и перемещению по длине обрабатываемого изделия, имеющего измерительную шкалу 16 с нониусом 17 индикаторного типа, дают возможность проведения непрерывных измерений (сканирование поверхности) цилиндричности и прямолинейности изделия.
Литература
1. А.с. 1672201, МКИ G01b 7/12. Способ измерения диаметров цилиндрических изделий и устройство для его осуществления / Н.Н.Торб и Т.К.Коробцов (СССР). - 4601282/28; 03.11.88. Бюл. №31.
2. А.с. 471505, МПИ G01b 7/12. Способ измерения диаметров цилиндрических изделий / И.Ф.Бузунова, Ю.И.Костецкий, В.А.Мельничук и В.М.Маковоз (СССЗ). - 1874748/25-28; 25.05.75, Бюл. №19.
3. А.с. 2049308, МКИ G01B 21/10. Устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий / О.В.Владимиров, А.В.Герасимов (СССР). - 5006097/28; 07.08.91, Бюл. №6.