轴套类零件外圆圆度、内孔与外圆的同轴度和外圆与端面的垂直度综合测定方法.pdf

本发明的目的是提供一种可快速、高效地检测轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度的综合测定方法。该测定方法，是从轴套类零件上端把一直径大于轴套类零件内孔孔径的圆球放置在轴套类零件的内孔上；在一支座上设置两个沿外圆周向与外圆接触的两个支点，在轴套类零件的外圆与两个支点接触以及轴套类零件下端面与支座表面接触的条件下，转动轴套类零件一周；以反射式中心测定仪测量圆球球心像的跳动范围，来确定轴套类零件圆度、同轴度和垂直度。

权利要求书
1.  轴套类零件外圆圆度、内孔与外圆的同轴度和外圆与端面的垂直度综合测定方法，其特征是：从轴套类零件上端把一直径大于轴套类零件内孔孔径的圆球放置在轴套类零件的内孔上；在一支座上设置两个沿外圆周向与外圆接触的两个支点，在轴套类零件的外圆与两个支点接触以及轴套类零件下端面与支座表面接触的条件下，转动轴套类零件一周；以反射式中心测定仪测量圆球球心像的跳动范围，来确定轴套类零件上述圆度、同轴度和垂直度。

2.  根据权利要求1所述的综合测定方法，其特征是：圆度等于轴套类零件转动一周时测量圆球球心像的椭圆形轨迹中，椭圆形轨迹的长轴长度减去短轴长度。

3.  根据权利要求1所述的综合测定方法，其特征是：圆球球心位置的捕捉方法是：调整所述中心测定仪和支座的相对位置，在圆球球面顶点处找到中心测定仪焦平面所形成的光斑成像；然后调节中心测定仪或支座的相对位置，使得支座与中心测定仪之间的距离缩短相当于圆球半径的距离，在中心测定仪显示屏上捕捉到的像，即为圆球球心像。

4.  根据权利要求1所述的综合测定方法，其特征是：所述两个支点为设置在支座上的V形块的v形面或者两支柱与轴套类零件的外圆相接触的两个支点。

说明书轴套类零件外圆圆度、内孔与外圆的同轴度和外圆与端面的垂直度综合测定方法
技术领域
本发明涉及一种轴套类零件圆度、同轴度和垂直度综合测定方法，具体地说，是利用圆球以及反射式中心测定仪一次性测量轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度的方法。
背景技术
在物镜生产过程中，镜片与镜座的结合，逐渐由包边工艺改为胶接(俗称点胶)新工艺，而采用点胶工艺的基础就是金工座(轴套类零件)的外圆31的圆度，台阶孔中的内孔32与外圆的同轴度以及外圆与端面33的垂直度的保证。台阶孔中的外孔34直径大于内孔32的直径。参见图1所示。
在传统的测量方法中，一般都是采用三坐标测量仪分别检测轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度。采用三坐标法进行检测，每次测量读取数据比较吃力，耗时比较长，效率低，而且精度不高。如何简单、快速的检测金工座相关尺寸的圆度、同轴度和垂直度成为了快速有效生产的基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种可快速、高效地检测轴套类零件外圆圆度、内孔与外圆的同轴度和外圆与端面的垂直度综合测定方法。
该轴套类零件圆度、同轴度和垂直度综合测定方法，是从轴套类零件上端把一直径大于轴套类零件内孔孔径的圆球放置在轴套类零件的内孔上；在一支座上设置两个沿外圆周向与外圆接触的两个支点，在轴套类零件的外圆与两个支点接触以及轴套类零件下端面与支座表面接触的条件下，转动轴套类零件一周；以反射式中心测定仪测量圆球球心像的跳动范围，来确定轴套类零件上述圆度、同轴度和垂直度。
所述两个支点可以是设置在支座上的V形块的v形面或者两支柱与轴套类零件的外圆相接触的两个支点。
从公差测量的来说，在轴套类零件的外周面与两个支点保持接触、下端面与支座上表面保持接触的条件下，轴套类零件转动一周的过程中，放置在轴套类零件内孔上的圆球球心的跳动范围，完全可以综合反映出轴套类零件的外圆圆度，内孔与外圆的同轴度以及外圆与端面的垂直度。但是如何快速测量出圆球球心的跳动范围是比较困难的。本发明正是利用了反射式中心测定仪来测定球心像的跳动范围。
反射式中心测定仪是测量透镜及透镜组中心偏差的仪器，它是通过测量透镜或透镜组各个表面的球心像的跳动范围，来确定透镜及透镜组的中心偏差。下面结合图2说明这种反射式中心测定仪的结构和工作原理。一般情况下，普通的反射式中心测定仪包括顺序安放的光源1、聚光镜2、读值分划板3、分光棱镜4，设置在分光棱镜4一侧且顺序排列的投影分划板5、成像物镜6、CCD接收面7，设置在分光棱镜4另一侧且顺序排列的第二物镜8、第一物镜9。被测件放置在第一物镜9的下方。其中，读值分划板3采用的是暗场照明，通过该读值分划板的光线较小，一般可采用十字分划板。光源1发出的光线经过聚光镜2照亮读值分划板3，读值分划板3位于第二物镜8的焦平面上，所以由读值分划板3出射的光线经分光棱镜4转折，并经过第二物镜8后，成平行光出射。平行光经第一物镜9后，会聚于第一物镜9的焦点(仪器焦点，或称系统焦点、物镜焦点)A，然后投射到被测件的被测球面10上，当第一物镜9的焦点A和被测球面10的球心像点B重合时，经被测球面10反射的光线将沿原光路返回，即被反射的光线经第一物镜9和第二物镜8后，会聚于投影分划板5，投影分划板5再经过成像物镜6成像于CCD接收面7上，这时就可以从监视器(未图示)上看到投影分划板5的标尺像和由被测球面10反射的球心像(即读值分划板3的像)。被测件沿回转中心旋转一周，若被测透镜或透镜组存在中心偏，则其光轴必不与仪器的光轴重合，从监视器上就可以观察到十字分划像随被测件旋转而呈封闭的椭圆形(或圆形)轨迹移动，椭圆形轨迹的直径可由投影分划板5的标尺读出，即为该面的中心偏数值。
本发明正是以被检测物圆球来代替被检测物透镜(透镜组)，通过反射式中心测定仪来测定球球心像的跳动范围，来确定圆球转动一周的圆球球心偏差，进而综合反映出轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度。
上述的综合测定方法中，圆度等于轴套类零件转动一周时测量圆球球心像的椭圆形轨迹中，椭圆形轨迹的长轴长度减去短轴长度。如果轴套类零件转动一周时，圆球球心像的是圆形轨迹，则该圆形轨迹的直径即反应出同轴度和垂直度的综合误差。
以反射式中心测定仪来测定球球心像的跳动范围时，使系统焦点A和圆球44球面反射的球心像点B重合是操作者在调整仪器过程中的一个难题。①、如果物镜焦点A和球心像点B偏离较远(例如，球心像点B因为圆球44偏移到虚线位置而偏离成B’)，则偏离后的球心像点B’处于目镜6的视场外；②、物镜焦点A及球心像点B是理论计算值，其实际值与理论值的偏差以及空间值的测量问题往往使反射像无法成于系统焦面(场镜分划面)上，从而从CCD上就观察不到十字分划像，从而无法进行正常的测量操作。
为此，圆球球心位置的捕捉方法是：调整所述中心测定仪和支座的相对位置；在圆球球面顶点处找到中心测定仪焦平面上的光斑成像；然后调节中心测定仪或支座的相对位置，使得支座与中心测定仪之间的距离缩短相当于圆球半径的距离，在中心测定仪显示屏上捕捉到的像，即为圆球球心像。其工作原理：光线通过第一物镜9聚焦于焦点A，在圆球球面顶点形成一块光斑后，再沿光轴移动支座或中心测定仪使得支座与中心测定仪之间的距离缩短相当于圆球半径的距离，此时仪器焦点便与圆球球心重合。
附图说明
图1是轴套类零件的示意图。
图2是现有技术的反射式中心测定仪的结构和工作原理的示意图。
图3是以反射式中心测定仪测定轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度的示意图。
图4是反射式中心测定仪捕捉圆球球面顶点处成像的示意图(即使反射式中心测定仪的主光轴同圆球球心重合)。
图5是图3中的v形块、轴套类零件等零部件的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参见图3-5，金工座(轴套类零件)的外圆31圆度、台阶孔中的内孔32与外圆的同轴度和外圆与下端面431的垂直度综合测定方法，其具体操作步骤如下。
将支座41放置在反射式中心测定仪工作平台上。支座41的上表面411垂直于中心测定仪的光轴。支座41的上表面上固定有v形块42。
将被检测轴套类零件(金工座)43放置于支座上，并使得轴套类零件的外圆面与v形块的v形面421保持接触，形成两个沿外圆31周向与外圆31接触的两个支点；下端面431与支座上表面411保持接触。
选择直径略大于内孔32直径的圆球44，将其从轴套类零件上端放置在轴套类零件的内孔上。圆球直径不能太大，以防止圆球与台阶孔中的外孔接触。
调节反射式中心检查仪与支座之间的相对距离，在圆球球面顶点处处找到中心测定仪的仪器焦点十字光斑A(参见图4)；然后使得中心测定仪沿光轴向着圆球向下移动圆球半径的距离，使得仪器焦点A与圆球球心C重合。
找到被检测圆球球心像后，在轴套类零件的外周面与v形块的v形面保持接触、下端面与支座上表面保持接触的条件下，转动轴套类零件一周；在显示屏上检测圆球转动过程中的十字光标的中心在视场中摆动的形状以及摆动的最大格值(球心像的跳动范围)。
摆动的最大格值即综合反映出来轴套类零件的圆度、同轴度和垂直度。对于物镜中的金工座，只要圆度、同轴度和垂直度的综合误差在一定范围以内就可以了，一般并不需要将同轴度、同心度和垂直度分离，所以，这种快速的检测方法，能够给此种零件的批量生产提供质量的保证。如果需要，可以进一步将圆度分离出来。圆度等于轴套类零件转动一周时测量圆球球心像的椭圆形轨迹中，椭圆形轨迹的长轴长度减去短轴长度。如果轴套类零件转动一周时，圆球球心像的是圆形轨迹，则该圆形轨迹的直径即反应出同轴度和垂直度的综合误差。
该实施例中反射式中心测定仪使用的是无限远光学系，作为本专利的保护范围，並不排除使用有限距离成像光学系。