一种简单的数显式特殊内孔测量设备

　　1 引言

　　在工程实际中, 尤其是在设备的维修过程中, 我们经常会遇见不完全孔(圆心角小于或等于180°)或者阶梯孔的半径测量问题, 见图1。对于一般孔的测量, 我们可以借助卡钳、游标卡尺等工具, 通过直接度量孔的直径来获得孔直径的参数, 但是对于不完全孔和阶梯孔这些特殊内孔, 前者因为无法准确确定圆心与孔的直径所在的位置, 所以无法借助上述工具测量; 后者因为测量过程受到内孔结构的干涉, 卡钳、游标卡尺等常用工具无法正常使用。而在工程中, 以上类型孔的测量我们经常会遇见, 如滑动轴承轴瓦毛坯, 准确的半径测量可以帮助我们有效提高轴瓦手工刮研前的预加工量, 从而减少手工刮研的工作量, 提高工作效率, 降低劳动强度。本文介绍的测量设备就是为了解决这一类问题专门设计而成, 它具有重量轻、携带方便、读数准确直观、成本低廉的特点。

　　2 数显式特殊内孔测量设备的工作原理

　　(1) 特殊内孔测量原理

　　对于不完全孔(圆心角θ≤180°)或者阶梯内孔等这些不易直接测量的特殊内孔而言, 半径测量的最大问题就是无法准确确定孔的直径所在的位置并进行测量,所以, 如果在测量时不必确定直径位置, 而仅仅通过获取圆弧上三个点的信息就能计算出孔的半径的话, 就可以有效解决这一问题, 从而为工程实际提供有用的数据。内孔测量原理如图2所示。

　　本设备测量部分由横尺、竖尺组成, 横尺与竖尺之间采用滑动联接, 竖尺沿横尺可以上下滑动。测量时, 横尺a尺寸AB给定, AB=L; 通过竖尺b的上下运动, 得到竖尺度量所得的弧顶高DC=S。

　　由此可以得到圆弧的半径

　　这样, 给定横尺尺寸L, 测定尺寸DE, 经过简单的计算, 就得到了该圆弧的实际半径尺寸R。

　　(2) 数显装置的工作原理

　　数显式特殊内孔测量设备的数显部分, 采用了目前成熟的数显方式。即在竖尺上贴装磁栅, 通过检测将竖尺的位移模拟量转化为数字信号, 经放大后由单片机计算, 通过显示器显示出来。信号处理及运算过程见框图3。

　　3 数显式特殊内孔测量设备的结构

　　数显式特殊内孔测量设备采用分体式结构, 测量部分为横尺与竖尺组成的结构, 测量时放置于待测圆弧的表面进行测量, 测量精度主要依靠横尺与竖尺自身的尺寸精度及横尺与竖尺的位置精度来加以保证, 所以结构设计中除了要保证横尺、竖尺的加工精度与装配精度以外, 在结构上, 我们延长了横尺导向部分的尺寸(具体见图4), 以提高在工作中的竖尺的位置精度要求。数显部分采用外置结构, 与测量部分通过数据线 联接, 以免影响测 量 过程。为了保证测量过程中所得尺寸为我们 所需要的内孔横断面 的实际尺寸, 不会发生偏斜, 在测量设备的具体结构设计中, 利用内孔母线的特点, 采用了能依靠设备自身结构特点进行定位的自适应结构, 有效地解决了这一问题。