Способ измерения параметров глубоких отверстий

О П И С А Н И Е („)g1114g

И306РЕ2ЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиии

Соцнанистичесини

Реснубнии (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 08. 80 (21) 2972924/25-28 с присоединением занвкн М (23) Приоритет(Sl ) NL. Кл.

С 01 В 11/12

Веудвратааииы11 канитат

СССР ие далзи изабратаиий и атарыти11

Опубликовано 07;03.82. Бюллетень М 9

Дата опубликовании описании О?.03.82

1 (53) УДК 531.715. .27{088.8) (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКИХ

О БЕРС Ий

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в .машиностроении или приборостроении для контроля диаметра и непрямолинейности оси глубоких отверстий.

Известен способ измерения непрямолинейности оси отверстий, заключающийся в том, что в отверстие вводят марку с целевым знаком, эак10 репленным на подвижном штоке, перемещают марку вдоль отверстия и в заданных сечениях посредством отсчетных приспособлений визирной трубы из- меряют смещение центра целевого зна15 ка относительно оси трубы при двух противоположных положениях штока, которые меняют вручную, затем обрабатывают результаты измерений графичес- . ким путем или вычислением и опредеделяют положения .центра отверстия в контролируемых сечениях, по которым судят о непрямолинейности или несоосности отверстия (1) .

Недостатком способа является низкая производительность контроля за счет последовательного проведения двух н более ручных отсчетов положения целевого знака.в каждом сечении при статическом его центрировании в отверстии, а также эа счет дополнительных.затрат времени на про" межуточную обработку результатов измерений. Необходимость этих дискретных операций не позволяет осуществить непрерывную регистрацию контролируемого параметра, что особенно характерно при ступенчатых отверстиях с полостью, когда требуется отводить шток с наконечником от контролируемой поверхности при, переходе к ступени с меньшим диаметром.

Кроме того, этот способ не предусматривает операции измерения диаметра отверстий.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

3 91114 способ измерения параметров глубоких отверстий с использованием целевого знака, закрепленного на подвижном основании, и визирной трубы, заключающийся в том, что перемещают целевой знак вдоль оси отверстия и определяют смещение центра целевого знака относительно оси визирной трубы.

С помощью этого способа производится раздельное поочередное измерение параметров отверстий j23

Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет одновременно измерять диаметр и непрямолинейность оси отверстий и снижает тем самым производительность измерения.

Цель изобретения — обеспечение воэ,можности одновременного измерения диаметра и непрямолинвйности оси отверстий, т. е. в конечном итоге— повышение производительности измерения. *.

Поставленная цель достигается тем. что до перемещения целевого знака вдоль оси отверстия сообщают целевому знаку колебания в плоскости, перпендикулярной оси отверстия, с размахом, превышающим диапазоны измерения на величину порога чувствите" льности визирной трубы, получают сигнал смещений цедевого знака при перемещении его вдоль оси отверстия, разделяют его на переменную и постоянную составляющие, затем измеряют амплитуду V переменной составля* ющей и величину Ч постоянной составляющей сигнала смещений, а диаметр и непрямолинейность бси отверстия определяют соответственно

40 по формулам

О 2 K+ Н;

$/

К где К - масштабный коэффициент

Н вЂ” размер подвижного основания целевого знака.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего описываемый способ; на фиг. 2 — диаграммы сигналов смещения на выходе фотоэлектрического преобразователя для двух сечений отверстия.

Устройство содержит целевой знак

1,. закрепленный на подвижном основа нии 2; которое может колебаться в плоскости, перпендикулярной оси ота 4 верстия, (т.е. в радиальном направлении), и визирную трубу 3 с фотоэлектрическим преобразователем 4 (ФЭП), преобразующим радиальные смещения иэображения целевого знака 1 в электрический сигнал-напря жение. Разделение сигнала на переменную и постоянную составляющие производятся фильтром 5.

Колебания целевому знаку 1 с основанием 2 можно сообщать от электромагнита или пьезокристалла с частотой 50 Гц и выше.

В качестве целевого знака 1 можно применить двухсекционный свето- диодный излучатель с оптико-электронной системой контроля его радиальных смещений, Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно перед измерениями сообщают целевому знаку 1 совместно с подвижным основанием 2 колебания в плоскости измерения в радиальном чаправлении. Размах этих колебаний должен быть достаточным, чтобы обеспечить контактное взаимодействие подвижного основания с диаметрально противоположными участками контролируемой поверхности и тем самым осуществить динамическое базирование в отверстии целевого знака во всем диапазоне измерений.

Колеблющийся целевой знак 1 совместно с основанием 2 вводят в контролируемое отверстие 6, визируют на него визирную трубу 3 и получают визуальный или электрический с выхода

ФЭП 4 сигнал Ч 1,1 смещений центра целевого знака 1 относительно оси визирной трубы 3. Этот сигнал разделяют одновременно на переменную и постоянную составляющие, например, с помощью фильтра 5.

Так: как амплитуда Динамической составляющей смещений целевого знака 1 ограничивается в каждом сечении диаметром отверстия, то, измерив амплитуду Ч переменной составляющей выходного сигнала ФЭП 4, определяют значение диаметра по формуле

О 2. +Н, Чд где К- масштабный коэффициент Н- размер (высота) подвижного основания целевого знака.

Максимальный размах А„„®колебаний целевого знака,l при контроле

5 91ll диаметра отверстий зависит от диапазо на измерения этого диаметра с уче-. том порога чувствительности визирной трубы 3

Qav= Опии- 0rnnn+ Ао ! где 0„, „и 0 ;и - максимальный и мини- 10 мальный контролируемые диаметры;

A> - порог чувствитель- . ности визирной трубы, определяемый при

Ъ1И

При появлении увода оси отверстия,, вызванном ее непрямолинейностью (фиг. 1, сечение 11), колебания центра целевого знака становятся несиммет- 2р ричными относительно оси визирной трубы 3 (А1 А ), в .результате чего на выходе ФЭП 4 появляется величина ч постоянной составляющей Сигнала, соответствующая смещению У среднего . 25 положения центра целевого знака

А1+ А

2 где А1 и А - крайние положения цент-.щ ра целевого знака (значения А и А подставляются с учетом знаков).

Так как среднее положение центра колеблющегося целевого знака 1 определяется положением оси, отверстия 6, то,измерив величину V> постоянной, составляющей сигнала ФЭП 4 в разных сечениях, судят по ним а непрямолиней4О ности оси отверстия в соответствии с формулой .Y =. V /К .

Максимальный размах А колебаний целевого знака при контроле непрямолинейности зависит от предела иэмере- 4 ния этого параметра У„ю„ . А

@a+ Ао

При выборе необходимого размаха колебаний целевого знака берут боль1 И шее иэ двух значений А„,С1„и А 1<>.

Измерение составляющих сигнала смещений можно производить с помощью отсчетных устройств визирной трубы, или вольтметрами переменного и.постоянного тока.

Базирование целевого знака в от- верстии с использованием его колебаний позволяет одновременно выделить и измерить две составляющие смещения целевого знака относительно оси зрительной трубы — динамическую, определяемую диаметром, и статическую, соответствующую положению оси отверстия в контролируемом сечении.

Использование динамического базирования целевого знака в отверстии обеспечивает его самоцентрирование независимо от изменения диаметра отверстия, что уменьшает число.отсчетов при измерениях, обеспечивает не прерывность процесса регистрации результатов, в том числе при ступенчатых отверстиях, и повышает про-,, изводительность и точность опера-. ций контроля.

I

Применение предлагаемого способа позволит создать высокопроизводительные автоматизированные установки для комплексного измерения параметров глубоких отверстий как при послеоперационном контроле, так и в процессе обработки отверстий.

Формула изобретения

Способ измерения параметров глубоких отверстий с использованием целевого знака, закрепленного на подвижном основании, и визирной трубы, заключающийся в том, что перемещают целевой знак вдпль оси отверстия и определяют смещение центра целевого знака относительно оси визирной трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерения, до перемещения целевого знака вдоль оси отверстия сообщают целевому знаку кспебания в плоскости, перпендикулярной оси отверстия, с размахом, превышающим диапазоны измерения на величи-. ну пороГа чувствительности визирной трубы, получают сигнал смещений целевого знака при перемещении его вдоль оси,отверстия, разделяют его на переменную и постоянную составляющие, затем измеряют амплитуду V переменной составляющей и величину

V постоянной составляющей сигнала смещений, а диаметр и непрямолинейность оси отверстия определяют соответственно по формулам

0=2 +Н;

К

V, К

Фж8

Составитель Л. Лобзова

Редактор Н. Рогулич Техред Е.Харитончик Корректор М..Коста

Заказ 1099/22 Тираж 614

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 о111 где К вЂ” масштабный коэффициент;

Н вЂ” размер подвижного основания целевого знака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Оптические приборы в машиностроении. Справочник под ред. проф.

48 8

Н. П Заказнова. М., "Машиностроение", 1974, с. 124, 147 и 161.

2.Костюкевич С. С. и др. Точность обработки глубоких отверс- тий, Минск, "Высшая школа", 1978, с. 109, 118 (прототип).