超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置及方法，包括收发探头，收发探头与控制器连接；所述收发探头由收发探头稳定定位装置进行准确定位，收发探头稳定定位装置与耦合剂涂抹装置相配合，耦合剂涂抹装置将耦合剂涂抹在收发探头和被测表面之间；所述收发探头稳定定位装置包括固定装置，所述固定装置上固定偶数个支撑架，支撑架分布于收发探头两侧；所述耦合剂涂抹装置固定于固定装置上，耦合剂涂抹装置包括旋转机构，旋转机构下部与耦合剂喷嘴连接。可以在不破坏滚珠丝杠工作状态的前提下，对丝杠淬火层厚度进行检验，测厚；操作简单，周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置及方法，具体地说是利用超声波原理测量丝杠表面淬火层厚度，属于机械工程领域。
技术介绍
近年来，随着装备制造业的整体水平不断提高，对数控机床核心部件滚珠丝杠副的性能要求越来越高，丝杠表面淬火是丝杠重要工艺，严重影响着丝杠质量、使用寿命。而当今对丝杠表面淬火层厚度测量还停留在有损检测，具体作法为先切片，然后酸蚀，最后用显微镜测量，其过程啰嗦、复杂、不易控制，人作为主要因素会带来很大的误差，严重影响滚珠丝杠表面淬火层厚度的测量，降低了测量精度，大多数的丝杠为双圆面或单圆面，其表面淬火层厚度测量本身非常复杂，作为圆面，其直径非常小，测量过程不易控制，淬火层厚度只有几毫米甚至更小，测量精度难以得到保证，所以研发一种超声波测量丝杠表面淬火层厚度的装置是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置及方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，包括收发探头，收发探头与控制器连接；所述收发探头由收发探头稳定定位装置进行准确定位，收发探头稳定定位装置与耦合剂涂抹装置相配合，耦合剂涂抹装置将耦合剂涂抹在收发探头和被测表面之间；所述收发探头稳定定位装置包括固定装置，所述固定装置上固定偶数个支撑架，支撑架分布于收发探头两侧；所述耦合剂涂抹装置固定于固定装置上，耦合剂涂抹装置包括旋转机构，旋转机构下部与耦合剂喷嘴连接。所述固定装置为回字型支架，所述支撑架通过连接元件固定于回字型支架的下部支架上，所述支撑架以回字型支架的中心线对称分布；所述收发探头固定在回字型支架的下部支架的中心处；使支撑架在收发探头的两侧起到均匀支撑作用，保证收发探头位置的准确。优选的，所述支撑架的中心线与回字型支架的竖直中心线的夹角为30度；保证收发探头中间线测量沿丝杠曲面法线方向进行，测量结果重复性在5μm以内。进一步优选的，所述回字型支架的下部支架为弧形结构，使连接元件更方便的固定在下部支架上。进一步优选的，所述连接元件位于弧形结构的法线方向上；可以使连接元件在与回字型支架的固定处利用螺栓螺母与下部支架相贴合固定，避免螺栓螺母与下部支架有夹角造成固定不稳。所述支撑架的底部为半圆球形，配合在丝杠圆弧曲面上，起到对收发探头的支撑作用。所述旋转机构包括倒L型传动轴，所述倒L型传动轴固定在回字型支架的上部支架的中心处；所述倒L型传动轴下部连接主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合连接。所述倒L型传动轴的横向结构位于回字型支架的上部支架外，且横向结构与手动摇杆连接；所述倒L型传动轴的竖向结构位于回字型支架内。所述从动齿轮的中心固定与从动齿轮轴线相平行的喷嘴连接管，所述喷嘴连接管底部与耦合剂喷嘴连接。所述耦合剂喷嘴为弧形结构，且耦合剂喷嘴的底端部弯向主动齿轮的轴线位置；使耦合剂在淬火层上均匀涂抹，并且使耦合剂在收发探头与淬火层的接触四周都涂抹耦合剂。优选的，所述回字型支架的下部支架中部设有转台，所述收发探头固定在转台上；所述转台与从动齿轮通过连接件固定连接，所述喷嘴连接管穿过转台，使喷嘴连接管在随从动齿轮转动过程中不受回字型支架的影响。优选的，所述喷嘴连接管上设有调节开关，调节开关根据从动齿轮的转速和收发探头与淬火层的间隙调节耦合剂流速。所述控制器连接有显示器，将测量结果用数显式方式显示出来。超声波测量丝杠表面淬火层厚度方法，包括以下步骤：步骤1：将超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置放置于被测物的被测表面，收发探头稳定定位装置将其稳定在被测表面上，利用耦合剂涂抹装置在淬火层均匀涂抹耦合剂；步骤2：控制器控制收发探头的超声波的发射与接收，根据超声波的反射时间和选定的声速确定被测表面的淬火层厚度。所述步骤1的具体步骤为：将超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置放置于被测物的被测表面，收发探头稳定定位装置将其稳定在被测表面上，匀速摇动手动摇杆通过倒L型传动轴带动主动齿轮转动，从动齿轮跟随主动齿轮做公转，转台与从动齿轮做同样转动，喷嘴连接管与耦合剂喷嘴跟随从动齿轮转动，利用调节开关调节耦合剂流速，由耦合剂喷嘴匀速转动，使耦合剂均匀涂抹在收发探头与被测表面淬火层之间。所述步骤2的具体步骤为：为控制器输入选定的声速v，将收发探头放置于涂有耦合剂的被测表面上，保证收发探头与被测表面耦合良好；发送超声波进入被测表面淬火层，超声波从被测表面淬火层临界表面开始计时，到达被测表面淬火层边界底面会将超声波反射，收发探头接收到反射回的超声波，得到此周期时间t1；同时超声波由被测表面淬火层临界表面返回，第二次在被测表面淬火层边界底面反射后收发探头接收第二次周期时间t2，超声波在淬火层飞行时间确定为t＝t2-t1；以指定的周期重复发送和接收多次，则被测表面淬火层厚度δ为：δ=vt2.]]>优选的，所述步骤2中，在对被测表面的同一测定点进行测量淬火层厚度时，利用收发探头进行两个方位测量，在两个方位测量中收发探头的同一轴向分割面要互为90°，取测量值的较小值为被测表面该位置的淬火层厚度值。所述步骤2中，在两个方位测量得到测量值极差大于0.3mm(GB/T5617-2005)时，以该测定点为圆心，在被测表面的切面方向上做直径为30mm的圆，该圆在被测表面上存在投影，在被测表面上投影内利用收发探头取多个测定点进行多次测量，取测量值的最小值为被测表面淬火层厚度值。本专利技术的有益效果为：本专利技术的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置可以在不破坏滚珠丝杠工作状态的前提下，对丝杠淬火层厚度进行检验，测厚；操作简单，周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点，并能把检测结果用数显式方式精确的表示出来，测量结果更加准确。附图说明图1为本专利技术超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置的应用示意图；图2为本专利技术超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置的结构示意图；图中，1、轴承，2、丝杠，3、丝杠螺母，4、收发探头稳定定位装置，5、联轴器，6、电机，7、控制器，8、手动摇杆，9、传动轴，10、固定装置，11、齿轮Ⅰ，12、齿轮Ⅱ，13、螺母，14、垫片，15、螺栓，16、淬火层，17、支撑架，18、转台，19、调节开关，20、喷嘴连接管，21、耦合剂喷嘴，22、收发探头。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，为超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置在测量丝杠淬火层厚度时的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，包括收发探头，收发探头与控制器连接；所述收发探头由收发探头稳定定位装置进行准确定位，收发探头稳定定位装置与耦合剂涂抹装置相配合，耦合剂涂抹装置将耦合剂涂抹在收发探头和被测表面之间；所述收发探头稳定定位装置包括固定装置，所述固定装置上固定偶数个支撑架，支撑架分布于收发探头两侧；所述耦合剂涂抹装置固定于固定装置上，耦合剂涂抹装置包括旋转机构，旋转机构下部与耦合剂喷嘴连接。

【技术特征摘要】
1.超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，包括收发探头，收发探头与控制
器连接；所述收发探头由收发探头稳定定位装置进行准确定位，收发探头稳定定位装置与
耦合剂涂抹装置相配合，耦合剂涂抹装置将耦合剂涂抹在收发探头和被测表面之间；
所述收发探头稳定定位装置包括固定装置，所述固定装置上固定偶数个支撑架，支撑
架分布于收发探头两侧；所述耦合剂涂抹装置固定于固定装置上，耦合剂涂抹装置包括旋
转机构，旋转机构下部与耦合剂喷嘴连接。
2.如权利要求1所述的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，所述固定装
置为回字型支架，所述支撑架通过连接元件固定于回字型支架的下部支架上，所述支撑架
以回字型支架的中心线对称分布；所述收发探头固定在回字型支架的下部支架的中心处；
所述支撑架的中心线与回字型支架的竖直中心线的夹角为30度；所述回字型支架的下部支
架为弧形结构，所述连接元件位于弧形结构的法线方向上；所述支撑架的底部为半圆球形；
所述控制器连接有显示器。
3.如权利要求2所述的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，所述旋转机
构包括倒L型传动轴，所述倒L型传动轴固定在回字型支架的上部支架的中心处；所述倒L
型传动轴下部连接主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合连接；所述倒L型传动轴的
横向结构位于回字型支架的上部支架外，且横向结构与手动摇杆连接；所述倒L型传动轴
的竖向结构位于回字型支架内。
4.如权利要求3所述的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，所述从动齿
轮的中心固定与从动齿轮轴线相平行的喷嘴连接管，所述喷嘴连接管底部与耦合剂喷嘴连
接；所述耦合剂喷嘴为弧形结构，且耦合剂喷嘴的底端部弯向主动齿轮的轴线位置。
5.如权利要求4所述的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置，其特征是，所述回字型
支架的下部支架中部设有转台，所述收发探头固定在转台上；所述转台与从动齿轮通过连
接件固定连接，所述喷嘴连接管穿过转台，所述喷嘴连接管上设有调节开关。
6.利用权利要求1-5任一项所述的超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置测量丝杠表面
淬火层厚度方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1：将超声波测量丝杠表面淬火层厚度装置放置于被测表面，收发探头稳定定位装
置将其稳定在被测表面上，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凡营，姜洪奎，马建春，宋现春，宋一顺，王乐源，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37