一种孔内径在线测量方法技术

本发明专利技术提供了一种孔内径在线测量方法，其工作原理是：孔类零件上的孔在数控机床上加工完成后，停止加工，升起刀头，拆下刀柄，然后将测杆以及测头装夹到机床主轴上，待孔类零件冷却至室温后开始测量，启动专用测量工具包，数控机床按给定数控程序驱动测头至待测孔轴心附近，并降下测头于待测孔内任意高度位置的截面上，然后数控机床驱动测头沿径向直线运动，当测头与待测孔内壁接触时发出信号，测量工具包自动记录测头与待测孔内壁接触时的测头中心位置坐标，同时数控机床驱动测头反向沿原路径返回起始点，如此依次获得待测孔内任意高度位置的截面上相差120°方向上测头与待测孔内壁接触时测头中心位置的三点坐标，然后测量工具包根据这三点坐标，自动解算出待测孔在该截面上的内径和圆心坐标。

An on-line method for measuring inner diameter of holes

The present invention provides an on-line measuring method of hole inner diameter. The working principle is: after the hole on the hole part is processed on the numerical control machine tool, the machining is stopped, the tool head is raised, the tool handle is removed, the measuring rod and the measuring head are clamped on the main shaft of the machine tool, and the special measuring is started after the hole part is cooled to room temperature. The NC machine tool drives the probe to the axis of the hole to be measured according to the given NC program and lowers the probe to the section of any height in the hole to be measured. Then the NC machine drives the probe to move along the radial straight line. When the probe contacts the inner wall of the hole to be measured, the signal is sent out. The measuring tool kit automatically records the probe and the hole to be measured. At the same time, the NC machine tool drives the probe back to the starting point along the original path. Thus, the three-point coordinates of the center position of the probe when the probe contacts the inner wall of the hole are obtained in turn, and the measuring kit sits according to these three points. The inner diameter and center coordinates of the hole to be measured on the cross section are automatically calculated.

【技术实现步骤摘要】
一种孔内径在线测量方法
本专利技术属于机械工程中的测量
，确切的说，涉及一种孔类零件的孔内径在线测量方法，用于数控机床加工中的孔内径的在线测量。
技术介绍
在机械工程中，孔类零件是很典型的机械零件，孔类零件通常与轴或轴承等零件配合，配合精度是保证机械装置性能的至关重要的因素。因而高精度的孔类零件的加工和尺寸误差的检测就显得尤为重要。传统的孔内径测量主要有两种方法：第一种，手工测量法，该方法多采用螺旋测微移或千分尺等量具进行测量，效率低，劳动强度大，且受测量环境和操作人员的影响，测量结果存在较大的人为误差，而且对大型或巨型孔类零件的孔进行手工测量是很困难的，甚至是不可能的；第二种，基于坐标测量法，比较典型的是采用三坐标测量机进行测量，这种方法通用性强，但属于离线测量，测量时要将零件从加工机床上移动到三坐标测量机上，需要重复装夹，且如果零件尺寸超差，需要进一步的精加工的话，孔类零件还得重新上机床，再次装夹，会影响二次加工精度。为了弥补上述缺陷，本专利技术提出一种孔类零件的孔内径在线测量方法，通过这种方法，我们可以在零件孔加工完以后，直接在数控机床上对孔径进行在线测量，如果尺寸超差，可以方便地根据误差数据进行二次加工，不仅保证加工精度，而且大大节约二次装夹的时间。利用该方法，经过一定的数据处理，也可以方便地在线获得孔的圆柱度等形位误差，进行误差补偿。
技术实现思路
本专利技术针对工程中的实际问题，提供了一种孔内径在线测量方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：1、孔类零件（2）上的孔在数控机床（1）上加工完成后，停止加工，升起刀头，拆下刀柄，然后将测杆（4）及测头（3）装夹到机床主轴上，测头（3）上有传感器，当测头（3）与待测孔内壁接触时可发出信号，数控机床（1）接收此信号后立即驱动测头（3）反向沿原路径返回起始点。2、待孔类零件（2）冷却至室温后再开始测量，首先启动专用测量工具包，人工规划机床运动路径，设定运动参数，然后专用测量工具包进行数控自动编程，数控机床（1）按给定数控程序驱动测头（3）至待测孔轴心附近O'处，并降下测头（3）于待测孔内任意高度位置的截面上，然后数控机床（1）驱动测头（3）沿径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁A点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁A点接触时测头中心位置坐标A(X1,Y1)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）反向沿原路径返回起始点O'处。3、数控机床（1）继续按给定数控程序驱动测头（3）沿与第一次径向运动方向成120o角度做径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁B点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁B点接触时测头中心位置坐标B(X2,Y2)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）再次反向沿原路径返回起始点O'处。4、类似地，数控机床（1）继续按给定数控程序驱动测头（3）沿与第二次径向运动方向成120o角度做径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁C点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁C点接触时测头中心位置坐标C(X3,Y3)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）再次反向沿原路径返回起始点O'处，并升起测头（3）。这样，利用数控机床（1）的运动控制和测头传感器，可以获得测头（3）与待测孔内壁接触时的测头中心位置坐标。5、专用测量工具包，根据所记录的测头中心位置坐标A(X1,Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)，自动解算出待测孔在该截面上的内径D和圆心坐标O(Xo,Yo)，其算法如下：待测孔圆心坐标O(Xo,Yo)为（1）式（1）中，（2）（3）式（2）、式（3）中，i，j分别为第n次测点和第n+1次测点，测头中心圆半径R为（4）式（4）中，i为第n次测点，则孔内径D为（5）式（5）中，i为第n次测点，d为测头直径。附图说明：图1：本专利技术测量装置示意图；图2：孔内径在线测量测头运动路径示意图。具体实施方式：下面结合附图1和图2和对本专利技术所述的方法做进一步的具体实施说明。本专利技术所述的一种轴孔内径在线测量方法，包含以下步骤：1.当孔类零件（2）上的孔在数控机床（1）上加工完成后，停止加工，升起刀头，拆下刀柄，然后将测杆（4）及测头（3）装夹到机床主轴上，待孔类零件（2）冷却至室温后再开始测量。2.将数控机床（1）置于在线测量功能模式，启动专用测量工具包，人工规划机床运动路径，设定运动参数，然后专用测量工具包进行数控自动编程，数控机床（1）按给定数控程序驱动测头（3）至待测孔轴心附近O'处，并降下测头（3）于待测孔内任意高度位置的截面上。3.数控机床（1）驱动测头（3）按图2所示的运动路径①→②→③→④→⑤→⑥顺序运动，当测头（3）与待测孔内壁A点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁A点接触时测头中心位置坐标A(X1,Y1)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）反向沿原路径返回起始点O'处。4.数控机床（1）继续驱动测头（3）按规划路径向B点做径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁B点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁B点接触时测头中心位置坐标B(X2,Y2)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）再次反向沿原路径返回起始点O'处。5.数控机床（1）继续驱动测头（3）按规划路径向C点做径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁C点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁C点接触时测头中心位置坐标C(X3,Y3)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）再次反向沿原路径返回起始点O'处，并升起测头（3）。6.根据所记录的测头中心位置坐标A(X1,Y1)，B(X2,Y2)，C(X3,Y3)，解算出待测孔在该截面上的内径D和圆心坐标O(Xo,Yo)，其算法如下：如图2所示，根据所记录的测头中心位置坐标A(X1,Y1)，B(X2,Y2)，C(X3,Y3)与圆心O(Xo,Yo)之间的位置关系，可得（1）解方程组得到圆心坐标（2）式（2）中（3）（4）式（3）、式（4）中，i，j分别为第n次测点和第n+1次测点，把（2）代入（1）可得测头中心圆半径R为（5）式（5）中，i为第n次测点，则待测孔内径D为（6）式（6）中，i为第n次测点，d为测头直径。7.重复步骤2—6，可得到待测孔其它任意截面上的内径和圆心坐标。上述实施例是对本专利技术的上述内容作进一步说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔内径在线测量方法，其特征在于：孔类零件（2）上的孔在数控机床（1）上加工完成后，停止加工，升起刀头，拆下刀柄，然后将测杆（4）及测头（3）装夹到机床主轴上，待孔类零件（2）冷却至室温后开始测量，依次获得待测孔内任意高度位置的截面上相差120°方向上测头与待测孔内壁接触时测头中心位置的三点坐标，然后自动解算出待测孔的内径D和圆心坐标O(Xo,Yo)。

【技术特征摘要】
1.一种孔内径在线测量方法，其特征在于：孔类零件（2）上的孔在数控机床（1）上加工完成后，停止加工，升起刀头，拆下刀柄，然后将测杆（4）及测头（3）装夹到机床主轴上，待孔类零件（2）冷却至室温后开始测量，依次获得待测孔内任意高度位置的截面上相差120°方向上测头与待测孔内壁接触时测头中心位置的三点坐标，然后自动解算出待测孔的内径D和圆心坐标O(Xo,Yo)。2.根据权利要求1所述一种孔内径在线测量方法，其特征在于，采用专用测量工具包，数控机床（1）按给定数控程序驱动测头（3）至待测孔轴心附近O'处，并降下测头（3）于待测孔内任意高度位置的截面上，然后数控机床（1）驱动测头（3）沿径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁A点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁A点接触时测头中心位置坐标A(X1,Y1)，同时，数控机床（1）驱动测头（3）反向沿原路径返回起始点O'处，然后继续按给定数控程序驱动测头（3）沿与第一次径向运动方向成120o角度做径向直线运动，当测头（3）与待测孔内壁B点接触时发出信号，测量工具包自动记录测头（3）与待测孔内壁B点接触时测头中心位...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷玉勇，鄢烈忠，何宇，唐炼，曾修文，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51