新型結(jié)構(gòu)的深孔深度測量用檢具

楊丹丹，沈明明，武輝杰，徐俠劍，曾令琴

洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

1 引言

對于深孔深度的測量，目前最常用的檢測工具仍然是深度尺，深度尺分為游標(biāo)深度尺和數(shù)顯深度尺[1]。相比游標(biāo)深度尺，雖然數(shù)顯深度尺可以提高測量的精度和效率，但對于數(shù)量較大、規(guī)格相同且對精度要求較高的深孔測量來說，深度尺仍存在不足[2]。例如，本公司生產(chǎn)的某種規(guī)格輥壓磨擠壓輥，每根擠壓輥的輥面均勻分布著2697個(gè)φ15u8的孔，孔深為50±0.30mm，一臺設(shè)備有兩個(gè)擠壓輥，共5394個(gè)孔。每個(gè)孔的深度必須保證在公差范圍內(nèi)，因此需對每個(gè)孔的深度進(jìn)行測量。若使用深度尺進(jìn)行測量，工作量非常大，并且難以保證測量精度。

本文針對此問題提出了一種適用于數(shù)量較大、規(guī)格相同的深孔深度測量用檢具，該檢具具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、操作方便和精度高的優(yōu)點(diǎn)。

2 檢具構(gòu)成及加工制造要求

2.1 檢具構(gòu)成

如圖1所示，檢具結(jié)構(gòu)簡單，由帶斜面的定位測量體和與之配合的帶斜面的測量尺組成。

(a)檢具二維結(jié)構(gòu)

(b)檢具三維結(jié)構(gòu)

定位測量體一端為圓柱形，另一端為方形。為保證測量精度，圓柱面直徑與孔之間的配合間隙為0.02～0.06mm。圓柱面布置采用上、下兩段的分段結(jié)構(gòu)，中間留一段空刀，同時(shí)在軸向開一個(gè)放氣孔。在圓柱形和方形聯(lián)接處開有一個(gè)長方形通孔，以圓柱端端面作為基準(zhǔn)面，長方形通孔上做成1：10的斜面。定位測量體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(a)定位測量體二維結(jié)構(gòu)

(b)定位測量體三維結(jié)構(gòu)

測量尺是一端為1：10斜面的長方體，斜面上有一個(gè)U形測量槽，槽寬是被測柱釘孔深度尺寸公差的10倍。以上述擠壓輥柱釘孔為例，槽的寬度應(yīng)為6mm，測量尺斜面的相對面為其基準(zhǔn)面。測量尺結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(a)測量尺二維結(jié)構(gòu)

(b)測量尺三維結(jié)構(gòu)

2.2 檢具加工制造要求

材質(zhì)選定：為保證檢具的使用壽命及測量精度，定位測量體和測量尺的材質(zhì)均選用調(diào)質(zhì)45鋼。

熱處理要求：為保證檢具的使用壽命及測量精度，避免因長時(shí)間使用導(dǎo)致定位測量體和測量尺的配合面及基準(zhǔn)面出現(xiàn)磨損，從而影響測量精度，對定位測量體和測量尺的配合面及基準(zhǔn)面在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高其硬度，降低磨損程度[3]。在精度要求較高或使用頻率較高的場合，還可以對配合面及基準(zhǔn)面進(jìn)行表面淬火處理或滲氮處理[4，5]，進(jìn)一步提高配合面及基準(zhǔn)面的硬度。

加工制造要求：加工精度直接關(guān)系到測量精度，對熱處理過的定位測量體和測量尺進(jìn)行精加工。根據(jù)加工機(jī)床的精度水平，將其尺寸公差以及形位公差都控制在尺寸要求范圍內(nèi)，對完成后的配合面及基準(zhǔn)面加工進(jìn)行打磨處理，保證配合面粗糙度Ra≤1.6。

3 深孔深度快速檢測及其測量原理

3.1 深孔深度快速檢測原理

理論上，根據(jù)定位測量體與測量尺的關(guān)系(見圖1)可以得出H=孔的名義深度尺寸+h，其中，H為定位測量體長方形大端距離基準(zhǔn)面尺寸；h為測量尺槽寬中心線與斜面交點(diǎn)距離基準(zhǔn)面的尺寸。

由于定位測量體和測量尺的配合斜面的斜度為1:10，由此可以將深度方向的尺寸放大10倍，并在水平方向體現(xiàn)。本例中，深度方向公差值為±0.3mm，轉(zhuǎn)換到水平方向尺寸為±3mm，因此測量尺斜面槽寬為6mm(見圖1)?？梢缘贸?，如果深孔的深度尺寸為50±0.3mm，那么定位測量體長方形孔大端應(yīng)在測量尺的槽寬范圍內(nèi)。根據(jù)此原理可以快速檢測深孔的尺寸是否在允許公差范圍內(nèi)。

3.2 深孔實(shí)際深度值測量原理

完成對所有深孔深度值是否合格的檢測后，還需要知道哪些孔的深度值超差及超差的具體值，以便返修處理超差孔，最終保證所有孔的深度值均在要求的公差范圍內(nèi)。檢具操作過程與上述一致，在測量尺上面標(biāo)注刻度值，以槽寬中心線為0基準(zhǔn)線，最小刻度值為1mm，左右兩側(cè)分別標(biāo)記，刻度線標(biāo)記見圖4。

圖4 刻度線標(biāo)記

如果深孔的實(shí)際深度值為50.1mm，那么定位測量體長方形孔的大端應(yīng)與測量尺左側(cè)的1mm刻度線對齊；同理，如果深孔的深度值為49.6mm(即比允許公差值的下差小0.1mm)，那么定位測量體長方形孔的大端應(yīng)與測量尺右側(cè)的4mm刻度線對齊。根據(jù)此原理可以檢測出深孔深度的實(shí)際值，從而為超差孔的返修提供依據(jù)。

3.3 操作流程

檢具使用方便簡單。在測量過程中，先把定位測量體插入被測量孔，定位測量體的基準(zhǔn)面與孔底面緊密貼合，再將測量尺的小端從定位測量體的長方形孔大端插入，使定位測量體和測量尺的斜面緊密貼合。通過觀察定位測量體與測量尺槽的相對位置，判斷深孔是否合格。

若需快速檢測深孔的深度尺寸是否在公差允許范圍內(nèi)，只需根據(jù)深孔快速檢測原理，觀察定位測量體長方形孔大端是否在測量尺的槽寬范圍內(nèi)；若要測量深孔的實(shí)際深度尺寸，則需根據(jù)深孔實(shí)際深度值測量原理，觀察定位測量體長方形孔的大端與測量尺所對應(yīng)的刻度線，通過簡單換算即可得出該深孔的實(shí)際深度。

4 結(jié)語

(1)本文提出了一種適用于數(shù)量較大、規(guī)格相同的深孔深度測量檢具，該檢具具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精度和效率較高的優(yōu)點(diǎn)。

(2)通過觀察定位測量體長方形孔大端面是否處于測量尺槽寬范圍內(nèi)，以快速判斷深孔深度是否符合給定公差要求，在槽寬范圍內(nèi)為合格；反之，則不合格。

(3)考慮到檢測不合格的孔需要返修處理，在測量尺上標(biāo)記刻度線可以測量深孔的實(shí)際深度值，為深孔返修提供數(shù)據(jù)。