一种轴承球球度的测量装置及测量方法制造方法及图纸

为了实现轴承球的高精度球度测量，本发明专利技术记载了一种轴承球球度的测量装置及测量方法，属于精密测量装备技术领域，具体方案如下：一种轴承球球度的测量装置，包括工作台、气体静压转台，快换夹具、色散共焦传感器和位置调整机构，气体静压转台和位置调整机构均安装在工作台上，快换夹具安装在气体静压转台上，快换夹具的顶端设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅰ，轴承球放置在凹槽Ⅰ内，气体静压转台、快换夹具与轴承球同轴心，色散共焦传感器安装在位置调整机构上，色散共焦传感器的测量头与轴承球相对设置，位置调整机构驱动色散共焦传感器前后运动和上下运动，本发明专利技术测量效率高，测量精度高，能够实现在工业现场的高精度测量。

A measuring device and method of ball degree of bearing

【技术实现步骤摘要】
一种轴承球球度的测量装置及测量方法
本专利技术属于精密测量装备
，具体涉及一种轴承球球度的测量装置及测量方法。
技术介绍
目前，轴承球专用的球度测量方法为测量三个相互正交的赤道圆上的圆度数据，取其圆度的最大值当做球度误差，该方法虽然效率高，但是该方法具有测量覆盖球面范围小，测得的圆度数据无法实现球度拟合，与球度误差的定义相差较大等缺陷。除此以外还有采用光干涉原理进行轴承球球度拟合的方法，但是该方法对环境要求较高，并且测量效率较低，不适合在工业现场的高效高精度球度测量。而在通用球度测量方面，主要有三坐标测量机测球度、圆度/圆柱度仪测球、气动法测球度、光学法测球度、球坐标法测球度等方法，如果采用坐标测量机测量球度，测量效率低，采集点数较稀疏，不适合做精密球检测；采用圆度/圆柱度仪方法测量球度，虽然可扩展性好，测量点可以很多，测量效率适中，但是需要频繁转动球体，引入了测量基准变动误差，测量精度差；采用气动法测量球度调整复杂，对于不同直径的球适应性差；光干涉法测量球度不仅需要采用标准镜，数据后处理复杂，而且对测量环境要求高，不适合工业现场环境；球坐标法测量球度理论测量精度高，但调整机构多，且大部分要为手动调整，调整复杂，测量效率差，可扩展性较差。现有的轴承球加工方法较为先进，能够使得研磨均匀性与一致性较好，球形偏差较小，而现有的球度测量方法主要为通用球度测量方法，只适用于实验室环境，且部分方法需要频繁的转动球体，引入测量基准变动误差，且测量效率较差，对轴承球球度测量不利，专用于在工业现场中的轴承球专用测量方法较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现轴承球的自动高效、高精度的球度测量，本专利技术提供一种轴承球球度的测量装置。本专利技术的第二个目的是提供一种轴承球球度的测量方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种轴承球球度的测量装置，包括工作台、气体静压转台，快换夹具、色散共焦传感器和位置调整机构，所述气体静压转台和位置调整机构均安装在工作台上，所述快换夹具安装在气体静压转台上，所述快换夹具的顶端中部设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅰ，轴承球放置在凹槽Ⅰ内，所述气体静压转台、快换夹具与轴承球同轴心，所述色散共焦传感器安装在位置调整机构上，所述色散共焦传感器的测量头与轴承球相对设置，所述位置调整机构驱动色散共焦传感器前后运动和上下运动。进一步的，所述快换夹具包括底座Ⅰ、过渡锥、轴承球定位块，所述底座Ⅰ固定在气体静压转台上，所述底座Ⅰ的上表面向下设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅱ，所述过渡锥匹配放置在凹槽Ⅱ内，所述过渡锥通过平键与底座Ⅰ固定，所述轴承球定位块固定在过渡锥上，所述凹槽Ⅰ设置在轴承球定位块的上表面，所述底座Ⅰ、过渡锥、轴承球定位块与气体静压转台同轴心。进一步的，所述过渡锥的中部设置有环状凸缘，所述环状凸缘上设置有凹槽Ⅲ，所述凹槽Ⅱ侧壁的上表面向下设置有凹槽Ⅳ，所述平键匹配设置在凹槽Ⅲ和凹槽Ⅳ内。进一步的，所述过渡锥的上表面设置有圆柱形凹槽Ⅴ，所述凹槽Ⅴ的侧壁上开设有若干个螺纹孔，所述轴承球定位块的下端匹配设置在凹槽Ⅴ内，螺钉穿过螺纹孔将轴承球定位块固定在过渡锥上。进一步的，所述位置调整机构包括伸缩位移台和气体静压垂直轴，所述伸缩位移台包括伺服电机、丝杆Ⅰ、滑块、滑轨、底座Ⅱ，所述伺服电机固定在底座Ⅱ上，所述滑轨水平固定在底座Ⅱ上，所述滑块滑动设置在滑轨上，所述丝杆Ⅰ水平设置，所述丝杆Ⅰ的一端与伺服电机的输出轴固定连接，另一端与丝母Ⅰ螺纹连接，所述丝母Ⅰ与滑块固定连接，所述色散共焦传感器固定在滑块上，所述伺服电机驱动色散共焦传感器的左右移动。进一步的，所述气体静压垂直轴包括立柱、步进电机、丝杆Ⅱ、丝母座、前溜板、后溜板、左侧溜板和右侧溜板，所述步进电机固定在立柱的上表面，所述丝杆Ⅱ竖直设置，所述丝杆Ⅱ的一端与步进电机的输出轴连接，另一端与丝母座螺纹连接，所述前溜板、后溜板、左侧溜板和右侧溜板分别设置在立柱的四周，所述前溜板的左右两端和后溜板的左右两端分别与左侧溜板和右侧溜板固定连接，所述前溜板、后溜板、左侧溜板和右侧溜板均设置有贯穿溜板厚度的通孔Ⅱ，所述通孔Ⅱ内均安装有节流器，所述底座Ⅱ固定在前溜板上，所述前溜板固定在丝母座上。进一步的，所述气体静压垂直轴还包括光栅尺和读数头，所述光栅尺固定在立柱的左侧表面上，所述读数头固定在左侧溜板上并与光栅尺相对设置。进一步的，所述立柱的四个侧面均竖直设置有长条形凹槽Ⅵ，所述丝杆Ⅱ位于立柱的前侧面设置的凹槽Ⅵ内部。进一步的，所述色散共焦传感器通过抱座固定在过渡板上，所述过渡板固定在滑块上。进一步的，所述伺服电机、步进电机、气体静压转台的驱动电机、读数头和色散共焦传感器均与多轴运动控制器电连接，所述多轴运动控制器与上位机电连接。一种利用所述的测量装置的测量方法，包括以下步骤：步骤一：将待测轴承球放置在凹槽Ⅰ内，多轴运动控制器驱动伺服电机转动，使色散共焦传感器的测量头与轴承球的赤道圆相对，且色散共焦传感器的测量头距离轴承球的距离在色散共焦传感器的量程内；多轴运动控制器控制气体静压转台带动快换夹具转动，从而带动轴承球回转；步骤二：启动多轴运动控制器的数据采集功能，测量轴承球的圆度数据，将测量的数据存储在内存中；步骤三：运动结束，上位机读取采集的测量数据，并清空数据采集区；步骤四：上位机发出运送命令，使多轴运动控制器控制伺服电机和步进电机的转动，使色散共焦传感器进入下一个测量点，准备测量轴承球下一个纬圆圆度数据；步骤五：重复步骤二至步骤四，直至所有的纬圆圆度数据均采集完毕；步骤六：上位机通过轴承球的各纬圆圆度数据进行球度拟合，实现球度误差的求解，并按照轴承球球度等级为测量的轴承球定级。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术记载的一种轴承球球度的测量装置，以色散共焦传感器为核心测量工具，以伸缩位移台和气体静压垂直轴为驱动元件，能够实现轴承球多条纬圆圆度数据的高速采集，由于色散共焦传感器测量速度高，能够实现在一秒内测量一条纬圆圆度数据，测量效率高，并且色散共焦传感器的测量精度高，配合位置调整机构及气体静压转台能够保证测量精度。本专利技术记载的利用所述测量装置测量轴承球球度的方法，通过多条纬圆圆度数据拟合出球度误差，既能够测量较大的球面范围，并能够实现球度拟合，更接近球度误差的定义，并且该测量方法不需要转动球体，不会引入重复定位误差，并且采用锥形快换夹具能够实现不同直径的轴承球进行快速定位。综上本专利技术具有测量效率高，测量精度高等特点，并且能够实现在工业现场的高精度测量。附图说明图1为测量装置整体结构图；图2为测量装置结构爆炸图；图3为快换夹具爆炸图；图4为测量装置剖视图；图5为测量装置俯视图；图6为测量球结构示意图；图7为测量装置与上位机的连接结构示意图；图8为测量方法流程图；图中：1、工作台，2、气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：包括工作台(1)、气体静压转台(2)，快换夹具(3)、色散共焦传感器(4)和位置调整机构(5)，所述气体静压转台(2)和位置调整机构(5)均安装在工作台(1)上，所述快换夹具(3)安装在气体静压转台(2)上，所述快换夹具(3)的顶端中部设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅰ(31)，轴承球(6)放置在凹槽Ⅰ(31)内，所述气体静压转台(2)、快换夹具(3)与轴承球(6)同轴心，所述色散共焦传感器(4)安装在位置调整机构(5)上，所述色散共焦传感器(4)的测量头与轴承球(6)相对设置，所述位置调整机构(5)驱动色散共焦传感器(4)前后运动和上下运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：包括工作台(1)、气体静压转台(2)，快换夹具(3)、色散共焦传感器(4)和位置调整机构(5)，所述气体静压转台(2)和位置调整机构(5)均安装在工作台(1)上，所述快换夹具(3)安装在气体静压转台(2)上，所述快换夹具(3)的顶端中部设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅰ(31)，轴承球(6)放置在凹槽Ⅰ(31)内，所述气体静压转台(2)、快换夹具(3)与轴承球(6)同轴心，所述色散共焦传感器(4)安装在位置调整机构(5)上，所述色散共焦传感器(4)的测量头与轴承球(6)相对设置，所述位置调整机构(5)驱动色散共焦传感器(4)前后运动和上下运动。


2.根据权利要求1所述的一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：所述快换夹具(3)包括底座Ⅰ(32)、过渡锥(33)、轴承球定位块(34)，所述底座Ⅰ(32)固定在气体静压转台(2)上，所述底座Ⅰ(32)的上表面向下设置有外形为倒置的锥形或倒置的圆台形的凹槽Ⅱ(321)，所述过渡锥(33)匹配放置在凹槽Ⅱ(321)内，所述过渡锥(33)通过平键(35)与底座Ⅰ(32)固定，所述轴承球定位块(34)固定在过渡锥(33)上，所述凹槽Ⅰ(31)设置在轴承球定位块(34)的上表面，所述底座Ⅰ(32)、过渡锥(33)、轴承球定位块(34)与气体静压转台(2)同轴心。


3.根据权利要求2所述的一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：所述过渡锥(33)的中部设置有环状凸缘(331)，所述环状凸缘(331)上设置有凹槽Ⅲ(332)，所述凹槽Ⅱ(321)侧壁的上表面向下设置有凹槽Ⅳ(322)，所述平键(35)匹配设置在凹槽Ⅲ(332)和凹槽Ⅳ(322)内。


4.根据权利要求2所述的一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：所述过渡锥(33)的上表面设置有圆柱形凹槽Ⅴ(333)，所述凹槽Ⅴ(333)的侧壁上开设有若干个螺纹孔(334)，所述轴承球定位块(34)的下端匹配设置在凹槽Ⅴ(333)内，螺钉(335)穿过螺纹孔(334)将轴承球定位块(34)固定在过渡锥(33)上。


5.根据权利要求1所述的一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：所述位置调整机构(5)包括伸缩位移台(51)，所述伸缩位移台(51)包括伺服电机(511)、丝杆Ⅰ、滑块(512)、滑轨(513)、底座Ⅱ(514)，所述伺服电机(511)固定在底座Ⅱ(514)上，所述滑轨(513)水平固定在底座Ⅱ(514)上，所述滑块(512)滑动设置在滑轨(513)上，所述丝杆Ⅰ水平设置，所述丝杆Ⅰ的一端与伺服电机(511)的输出轴固定连接，另一端与丝母Ⅰ螺纹连接，所述丝母Ⅰ与滑块(512)固定连接，所述色散共焦传感器(4)固定在滑块(512)上，所述伺服电机(511)驱动色散共焦传感器(4)的左右移动。


6.根据权利要求5所述的一种轴承球球度的测量装置，其特征在于：所述位置调整机构(5)还包括气体静压垂直轴(52)，所述气体静压垂直轴(52)包括立柱(522)、步进电机(523)、丝杆Ⅱ(524)、丝母座(525)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，孙涛，张强，张瑞涛，赵学森，胡振江，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23