轴承内径在线检测仪的设计与误差分析

　　目前, 我国某些轴承制造企业在轴承尺寸精度的检测方面仍采用百分表和相应的测量台架组成的检测系统。这种测量方法是靠人力进行的, 极大影响了产品的生产效率, 加大了检测人员的劳动强度, 容易引入人为误差, 进而影响到企业的经济效益。基于以上原因, 在此介绍一套轴承内径在线检测仪, 变传统离线式的机械仪表为新型在线式的智能仪表。

　　1 测量系统数学模型的建立

　　此处的轴承内径在线检测, 主要是针对最后一道工序磨加工的在线检测。磨加工过程中, 工件内表面充满了冷却液及磨屑, 不利于光学测量; 而工件进行磨加工之前, 一般都进行了精车或半精车, 工件内表面的加工质量较好, 出现异常形状的工件较少, 这非常适合于气动测量法。为保证轴承内表的表面质量, 采用非接触测量。考虑到轴承内径的空间有限,不适合多点测量, 因此采用单点式比较测量法。测量原理如图 1 所示。

　　图 1 中, D标- 标准件的内径; D测- 被测件的内径;L1- 传感器与标准件间的距离; L2- 传感器与被测件间的距离;!- 标准件与被测件在直径方向上偏差。

　　从图 1 中可得出如下关系:

　　式( 2) 即为此测量系统的数学模型。

　　测量时先用标准件置于测试平台, 测出 L1。再将被测工件装上后, 测出 L2, 进而求得工件在此位置上( 方向上)相对于标准件的变动量, 则被测工件的直径为标准件直径与变动量的差值。

　　2 测量机构的设计

　　根据本系统已经确定的测量方法和数学模型, 设计了如图 2 所示的测量机构。

　　为了提高整个加工、测试过程中的自动化水平, 提高测量的定位精度, 选用气动式定心夹盘。测量时, 首先将标准件装于定心夹盘上, 通过气缸 1 和手柄 5 调整测量装置使测量头进入线性量程内, 锁紧测量臂9。然后对测量系统进行标定, 标定完成后, 由气缸 1 将测量滑块 4 拉到原位, 取下标准件, 将待测件安装于定心夹盘, 按下仪表盘上的自动测量按钮, 系统进入自动测量。自动测量过程中, 气缸 1 推动测量滑块 4 沿着直线滚动导轨副 3 向前运动, 当与测量头安装在一起的限位开关 6 进入轴承内表面时, 气缸 1 停止运动, 测量头开始工作, 对系统进行测量。测量结束后, 气缸 1 拉动测量滑块到限位开关 2 处时停止。

　　3 测量装置的误差分析

　　此套测量装置在测量过程中, 测量臂随测量滑块沿导轨运动到待测轴承内, 由于导轨存在的直线度误差, 使测量头的位置与标定时的位置发生偏移而产生误差。这种误差包括导轨在垂直平面的直线度误差和在水平面的直线度误差而引起的误差。