Способ измерения параметров глубоких отверстий Советский патент 1982 года по МПК G01B11/12 

1 . . Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в -машиностроении или приборостроении для контроля диаметра и непрямолинейности оси глубоких отверстий. Известен способ измерения непрямолинейности оси отверстий, заключаю щийся в том, что в отверстие вво- , дят марку с целевым знаком, закрепленным на подвижном штоке, перемещают марку вдоль отверстия и в заданных сечениях посредством отсчет ных приспособлений визирной трубы из меряют смещение центра целевого знака относительно оси трубы при двух противоположных положениях штока, ко торые меняют вручную, затем обрабаты . вают результаты измерений графичесКИМ путем или вычислением и опредеделяют положения дентра отверстия в контролируемых сечениях, по которым судят о непрямолинейности или несоосности отверстия . Недостатком способа является низкая производительность контроля за счет последовательного проведения двух и более ручных отсчетов положения целевого знака в каждом сеЧении при статическом его центрировании в отверстии, а также за счет дополнительных затрат времени на промежуточную обработку результатов измерений. Необходимость этих дискретных операций не позволяет осуществить непрердлвную 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 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 зн ка относительно оси визирной трубы. С помощью этого способа производится раздельное поочередное измерение параметров отверстий 2. Недостаток известного способа сос тоит в том, что он не позволяет одновременно измерять диаметр и непрямолйнейность оси отверстий и снижает тем самым производительность и мерения. Цель изобретения - обеспечение во можности,одновременного измерения ди аметра и непрямолинейности 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 целевого при перемещении его вдоль оси отверстия разделяют его на переменную и постоянную составляюоще, затем измеряют амплитуду VA переменной составляницей и величину f постоянной составлякяцей сигнала смещений а диаметр и непрямолинейность оси отверстия определяют соответственно по формулам ,2-.. К где К - масштабный коэффициент Н - размер подвижного основания целевого знака. . На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего описываемый способ; на фиг. 2 - диаг раммы сигналов смещения на выходе фотоэлектрического преобразователя для двух сечений отверстия. Устройство содержит целевой зцак. 1,, закрепленный на подвижном основа НИИ 2, которое может колебаться в плоскости, перпендикулярной оси отвёрстия, (т.е. в радиальном направлении) , и визирную трубу 3 с фотоэлектрическим преобразователем 4 (фЭП) , преобразующим радиальные смещения изображения целевого знака 1 в электрический сигнал-напрягжение. Разделение сигнала на переменную и постоянную составлякмциё производятся фильтром 5i 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 светодиодный 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 направлении. Размах этих колебаний должен быть достаточным, чтобы обеспечить контактное взаимодействие подвижного основания с диаметрально противоположными участками контролируем мой 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, визирзгют на него визирную тру-бу 3 и получают визуальный или электрический с выхода ФЭП 4 сигнал Vg{,( смещений центра целевого знака 1 относительно оси визирной трубы 3. Этот сигнал разделяют одновременно на переменную и постоянную составлякмциё, например, с помощью фильтра 5. Так как амплитуда Динамической составляющей смещений целевого знака 1 ограничивается в каждом сечении диаметром отверстия, то, измерив амплитуду Vk переменной составляющей выходного сигнала ФЭП 4, определяют значение диаметра по форгде К- масщтабнь1й коэффициенту Н- размер (высота) подвижного. основания целевого знака. Максимальный размах ,колебаний целевого знака,1 при контроле диаметра отверстий зависит от диапаз на измерения этого диаметра с учетом порога чувствительности визирной трубы 3 с1 maf r(V( АО , где D - максимальный и мини мальный контролируемые диаметры; AQ -.порог чувствительности визирной труб определяемый при При появлении увода оси отверстия вызванном ее непрямолинейностью (фиг; li сечение И), колебания центр целевого знака I становятся несиммет ричными относительно оси визирной тр бы 3 (A/(ife А}) , в результате чего на выходе ФЭП 4 появляется величина М постоянной составляющей Сигнала,.соответствующая смещению У среднего . положения центра целевого знака V AI+ AU где А/1 и Ал - крайние положения цент ра целевого знака (зна чения А , и An подставляются с учетом -знаков) . Так как среднее положение центра колеблющегося целевого знака 1 определяется положением оси отверстия 6, то,измерив величину Vy постоянной составляющей сигнала ФЭП 4 в разных сечениях, судят по ним а непрямолине ности оси отверстия в соответствии с формулой Y . Максимальный размах А олебаний целевого знака при контроле непрямолинейности зависит от предела измере ния этого параметра . А Хпаи. AQ. При выборе необходимого размаха колебаний целевого знака берут .из двух значений талИзмерение составляющих сигнала смещений можно производить с помощью отсчетных устройств визирной трубы, или вольтметрами переменного ипостоянного тока. Базирование целевого знака в отверстии 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 диаг;1етра отверстия, что уменьшает число, отсчетов при измерениях, обеспечивает не прерывность процесса регистрации результатов, в том числе при ступенчатых отверстиях, и повышает про- . изводительность и то 1ность операций контроля. . 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 величин ну порога чувствительности визир,ной 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

7 9111488

где К - масштабный коэффициент;Н. П Заказнова. М., МашиностроеН - размер подвижного основаниякие, 1974, с. 124, 147 и 161.

целевого знака.

Источники информации,а.Костюкевич С. С. и др. Точпринятые во внимание при эксперти:зеs ность обработки глубоких отверс1. Оптические приборы в машиност-тий. Минск, Высшая школа, 1978,

роении. Справочник поп ред. проф.

с. 109, 118 (прототип).

фуг. /

0tff.Z