精密深孔直线度的测量与分析

　　0 引言

　　目前直线度测量方法很多,有量规检验法、准直望远镜法、激光准直法、悬臂法等,但这些方法都不同程度受到准直仪等器件性能的限制[1-2]。我们针对直线度测量方法对深孔测量时存在的问题,结合我们研究的被测对象的特点,以及适应现代生产中实时性要求较高,追求经济效益和测量精度的特点,提出了以自我母线为基准的相对测量法,并据此设计出了深孔内圆直线度检具及支撑架。

　　1 板桥检具及支撑架的结构与测量方法

　　1.1 板桥检具的结构

　　测量深孔直线度误差主要是解决板桥问题,为确保检测仪器能在深孔内沿着母线方向顺次平稳移动,并保持首尾衔接,特制作内圆板桥检具,结构如图1所示。

　　拉进杆上标有刻线,每段刻线的距离就是板桥工作跨距L,安装时,两个支撑螺杆必须保持在同一水平直线上。支撑螺杆可上下调节以便适应一定范围内的不同孔径。同时,支撑螺杆为一系列的,这样以便更大范围内的孔径测量。滑套内部装有弹簧,可以根据不同孔径上下滑动调节与孔壁紧密贴合,形成两点接触。当支撑螺杆调节好后,则形成3点确定一个圆的局面,这样使得板桥检具在孔里能够更加平稳的移动。

　　1.2 支撑架结构

　　考虑到孔管较长,为了减小重力变形对测量结果的影响,深孔支撑架的支撑点应支撑在艾利支撑点上,这就要求两对支撑点中,有一对支撑点是可调的,如图2(a)所示。

　　为了满足不同直径的内孔支撑要求,设计还必须保证每一对支撑点中的一个支撑点也必须是可调的,如图2(b)所示。

　　1.3 测量方法及测量原理

　　先将被测孔管放置在支撑架上,根据不同孔径用活动手轮调节活动支点使其支撑在孔管的艾利支撑点上,然后用分度仪将孔管分成4等份,并沿着轴向将4条线引入到两端横截面上。测量前,用千分尺将传感器D顶部到支撑螺杆底部的值初调为:要测孔管的直径+1。把板桥放在00级大理石平板上,使得传感器C往下压1mm时与支撑螺杆A、B在同一水平线上(传感器C、D与支撑螺杆的位置见图1所示)。

　　一切准备工作完成后,将板桥放在孔管内起始点位置第一条母线开始测量。测量时,用拉进杆将板桥在孔管中平稳拉进,每次拉进的距离为传感器C、D之间的跨距L=100mm,此时传感器采集一次数。移动时,前一次的测量点C位置就是后一次支撑螺杆B的位置,因此D采集到的是前一次位移传感器C测量点的孔径变化量,即圆度误差。如此一段一段按顺序移动直至测完第1条母线,在此测量过程中,设传感器C、D在某一点i处测量的值分别为ci、di,可得到此采样点处半径偏差值[3-5]Δrij=,此值即为消除直径圆度误差的偏差值。然后将孔管旋转90b,以同样方法对第2条母线进行测量。如此类推,测完4条母线后用软件(见下文)进行评定[6-7]。