表面光洁度触针制造技术

描述了一种用于多向扫描探测头(22)的表面光洁度触针(50；190)。该触针包括具有纵向轴线(L)的长形触针轴(52；120；140)以及从长形轴(52；120；140)突出的用于接触待测量的表面(70，72)的一个或多个接触元件(56；124，126；144，146，148；196，198)。一个或多个接触元件(56；124，126；144，146，148；196，198)被配置成能够在相对于表面(70，72)沿与纵向轴线(L)不平行的测量方向(M1，M2；M3)移动触针轴(52；120；140)期间测量表面光洁度。多向扫描探测头(22)可以由坐标测量机或机床承载。还描述了相关联的方法。关联的方法。关联的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面光洁度触针


[0001]本专利技术涉及表面光洁度触针、特别是涉及与用于测量机加工零件的表面粗糙度或表面波纹度的多向机床扫描探测头一起使用的表面光洁度触针。

技术介绍

[0002]通常在工件被机加工后对其进行测量，以确保这些工件满足特定的要求标准。特别地，已知测量已经被机床机加工的工件的外形和/或表面光洁度。虽然常规使用在用于切削工件的机床的主轴中承载的扫描探测头来“在机器上”测量机加工零件的外形，但是这种零件的表面光洁度(例如表面粗糙度)典型地使用专用表面光度仪进行“机器外”测量。
[0003]典型的表面光度仪包括具有接触工件的尖端的长形轴，该接触工件的尖端从轴的远端垂直延伸。将尖端放置成与待测量的表面接触，并且然后沿该表面推动或拉动该尖端，由此遵循表面的任何精细特征(例如波谷和波峰)。传感器在尖端在水平表面上移动时监测尖端的竖直偏转，由此提供对表面粗糙度的度量。应当注意到的是，表面光度仪是单向装置，这是因为这些表面光度仪被布置成仅测量触针尖端偏转的竖直分量(即，尖端在垂直于其沿着移动的表面的方向上的偏转)。因此，在表面光度仪中，必须小心地控制正被测量的物体与尖端之间的相对移动，以确保在测量过程期间保持尖端总垂直于表面。除了用于制造零件的机床之外还需要单独的表面光度仪，这也增加了生产过程的费用和时间。
[0004]US 5778551中描述了传统上用于测量物体的外形的具有多向探测头的坐标测量机(CMM)。US 5778551中还描述了可以如何经由旋转接头将表面光洁度触针附接至这种多向探测头。通过使用旋转接头使表面光洁度触针相对于扫描探测头进行合适的旋转，这种布置使得能够从不同定向的表面获取表面光洁度测量值。US 5778551因此描述了专用的CMM(也就是说，不是机床)，该CMM被适配成以与表面光度仪相似的方式来测量表面光洁度。虽然这种CMM比表面光度仪更灵活，但是其也比表面光度仪贵的多并且几乎没有提高生产过程的速度。
[0005]US 2016/0231108描述了一种用于在机床上使用传统上用于获取外形测量值的类型的多向扫描探测头来测量表面光洁度的设备。特别地，设置了表面光洁度触针，该表面光洁度触针包括长形轴，该长形轴承载了旋转对称的盘，该盘从轴正交地突出。盘的最大直径的区域充当接触感测表面，并且盘的旋转对称性允许在轴相对于与长形轴的纵向轴线平行地对齐的任何表面沿其纵向轴线移动时测量该表面的表面光洁度。以此方式，可以测量孔的内表面上不同区域的表面光洁度，而不必重新定向扫描探测头。US2016/0231108的设备可能适合于有限数量的“机器上”表面光洁度测量(例如，孔的内表面的测量)，但是在典型的机加工零件上仍然存在许多不同表面取向，这些表面取向根本无法使用这种设备进行测量。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于多向扫描探测头的表面光洁度触针，该
表面光洁度触针包括：
[0007]具有纵向轴线的长形触针轴，以及
[0008]从所述长形轴突出的用于接触待测量的表面的一个或多个接触元件，
[0009]其特征在于，所述一个或多个接触元件被配置成能够在相对于表面沿与所述纵向轴线不平行的测量方向移动所述触针轴期间测量表面光洁度。
[0010]本专利技术因此涉及一种用于多向扫描探测头的表面光洁度触针。如下文解释的，多向探测头可以测量附接的触针在多个方向上的偏转，而不是可以通过现有技术的表面光度仪的单向测量传感器感测的单个方向的偏转。本专利技术的触针还包括具有纵向轴线的长形触针轴以及从长形轴突出的一个或多个接触元件。每个接触元件被布置成接触待测量的表面并且能够在其沿表面移动时测量表面光洁度(例如表面粗糙度和/或表面波纹度等)。特别地，接触元件遵循其沿着移动的表面，并且然后可以通过触针轴所附接的多向探测头来测量接触元件在垂直于表面的方向上的移动。
[0011]在上述的现有技术的表面光洁度测量设备中，触针轴被定位，从而使得从轴垂直地突出的尖状物(spike)或盘接触待测量的表面。为了采集表面光洁度测量值，触针相对于表面被定位以使得突出的尖状物或盘与表面法线对齐。触针轴然后平行于表面的平面移动，以在尖状物或盘在表面上被拖动的同时保持与表面法线对齐。测量尖状物或盘在表面法线方向上的偏转，以确定表面如何沿表面变化。因此在触针轴相对于表面沿平行于触针轴的纵向轴线的方向移动的同时采集现有技术的表面光洁度测量值。相对取向和相对移动的这种限制意味着测量装置和/或物体需要重新定向，以测量物体在不同平面上的表面(例如水平表面和竖直表面)，这是耗时的或在使用某些型号的机床时甚至是不可能的。
[0012]本专利技术的特征在于，包括一个或多个接触元件，所述一个或多个接触元件被配置成，能够在相对于表面沿与所述纵向轴线不平行的测量方向移动所述触针轴期间来测量表面光洁度。换言之，一个或多个接触元件允许对表面光洁度进行测量而不受现有技术系统的以下约束的阻碍：必须确保触针轴相对于表面沿平行于触针轴的纵向轴线的方向移动。如在下文中更详细讨论的，本专利技术的触针的一个或多个接触元件可以从轴与纵向轴线成斜角地突出，或可以设置从轴沿多个不同方向突出的和/或具有不同取向的多个接触元件。这种接触元件构型使得能够移动触针来感测物体的具有不同取向的多个表面的表面光洁度(例如水平表面和竖直表面)，而不必相对于物体重新定向测头。
[0013]有利地，该一个或多个接触元件被定向成与所述纵向轴线成斜角。因此，优选地，一个或多个接触元件不像现有技术的触针那样从轴垂直地延伸，而是与触针轴成非垂直角或斜角地突出。因此，触针轴可以相对于表面倾斜，并且沿与其纵向轴线不平行的方向移动，以在触针轴沿该表面移动时保持接触元件与表面的表面法线对齐。如果设置多个接触元件，则这些接触元件可以自轴且呈如下角度来延伸，该角度允许测量不同取向表面而不必相对于物体来重新定向测头。
[0014]在优选的实施例中，该一个或多个接触元件包括中空圆锥形元件。圆锥形元件可以具有外围边缘，该外围边缘从长形触针轴与纵向轴线成斜角地突出。外围边缘优选地形成圆锥体的底部并且圆锥体的顶点可以与触针轴的纵向轴线重合。外围边缘优选地被布置成接触待测量的表面；例如，中空圆锥体的外围边缘可以具有修圆部并且具有适合于表面光洁度测量的有效半径。圆锥形元件可以包括完整的中空圆锥体(即，外围边缘环绕圆周的
整个360
°
)或部分的中空圆锥体(即，外围边缘仅环绕触针轴的圆周的一部分)。在使用中，使外围边缘与物体的表面发生接触，其中触针被适当地定向成使得圆锥形元件从触针轴沿着延伸的方向与表面法线局部对齐。然后，触针可以平移以沿表面移动圆锥形元件，同时保持与表面法线局部对齐。可以根据接触元件在垂直于表面的方向上的移动来确定表面光洁度信息。
[0015]有利地，斜角为大约45
°
。因此，圆锥形元件的外围边缘可以以45
°
的斜角从触针轴突出。可以使用这种与竖直方向成45
°
定向的触针来测量水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于多向扫描探测头的表面光洁度触针，所述表面光洁度触针包括：具有纵向轴线的长形触针轴，以及从所述长形触针轴突出的用于接触待测量的表面的一个或多个接触元件，其特征在于，所述一个或多个接触元件被配置成，能够在相对于表面沿与所述纵向轴线不平行的测量方向移动所述触针轴期间来测量表面光洁度。2.根据权利要求1所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件被定向成与所述纵向轴线成斜角。3.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件包括中空圆锥形元件，所述中空圆锥形元件具有从所述长形触针轴并与所述纵向轴线成斜角地突出的外围边缘，所述外围边缘用于接触所述待测量的表面。4.根据权利要求2或权利要求3所述的触针，其中，所述斜角为大约45
°
。5.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件包括相对于所述触针轴具有多个不同取向的多个接触元件。6.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述触针轴包括一个或多个夹具，所述一个或多个夹具用于固持所述一个或多个接触元件。7.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件包括金属盘。8.根据权利要求7所述的触针，其中，所述金属盘被弯折。9.根据任一项前述权利要求7或8所述的触针，其中，所述金属盘包括形成在其中的多个狭缝，所述狭缝使得所述盘的多个区域能够被弯折以形成从所述金属盘的平面突出的接触元件。10.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件由低刚度材料形成。11.根据任一项前述权利要求所述的触针，其中，所述一个或多个接触元件的有效半径小于300μm。12.一种用于获取表面光洁度测量值的多向扫描探测头，所述多向扫描探测头包括：探测头主体；触...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：