銑刀半徑測量器

葛新鋒 晉景濤 李瑞華 董福彬

(許昌學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河南 許昌461000)

隨著加工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工精度也隨之提高，準(zhǔn)確而快速地對加工后工件進(jìn)行測量顯得越來越重要［1］。游標(biāo)卡尺是機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛的通用量具之一，它是利用游標(biāo)原理進(jìn)行讀數(shù)的［2］。通常情況下，游標(biāo)卡尺只能測量回轉(zhuǎn)類工件的內(nèi)徑或者外徑，而在機(jī)械加工工件的測量過程中，要求測量的尺寸往往不是回轉(zhuǎn)類工件的內(nèi)徑或者外徑，比如需要測量某一段水平距離，而被測量物體的兩部分的末端不在同一平面上(如圖1 所示)。目前市面上沒有一種現(xiàn)成的儀器可以實現(xiàn)這樣一段長度的測量，如果直接采用游標(biāo)卡尺來測量這一段長度會造成測量的結(jié)果誤差很大，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和成本。

由于普通的游標(biāo)卡尺在對圖1 所示的距離L 進(jìn)行測量時得不到較為精確的測量結(jié)果。在實際生產(chǎn)中，這段長度是通過工人依靠其豐富的工作經(jīng)驗進(jìn)行目測式調(diào)整銑刀刀桿的長度來保證的。這種通過調(diào)整銑刀刀桿長度來保證L 的大小的方法極易受工人經(jīng)驗的影響，從而導(dǎo)致在實際的機(jī)械加工過程中會出現(xiàn)加工出許多不合格的產(chǎn)品，造成資源的浪費和企業(yè)生產(chǎn)效益的降低。因此，針對這一情況，本文在游標(biāo)卡尺的基礎(chǔ)上設(shè)計了銑刀半徑測量器，能準(zhǔn)確、方便、快速地對圖1 中長度L 進(jìn)行精確的測量，而且操作簡單，非常實用。

1 銑刀半徑測量器的原理和結(jié)構(gòu)

1.1 銑刀半徑測量器的工作原理

要實現(xiàn)對L 精確的測量，需要對銑刀桿進(jìn)行精確定位。目前實際生產(chǎn)中銑刀桿的結(jié)構(gòu)有兩種形式:實心錐臺和空心錐臺。不論是實心錐臺還是空心錐臺，要精確測量L 的值，都要確定錐臺頂面圓心。對于實心錐臺，用直徑介于錐臺兩底面圓直徑之間的空心圓柱套在實心錐臺上，此時空心圓柱與實心錐臺同軸，可以用空心圓柱的底面圓心作為實心錐臺的圓心;對于空心錐臺，用底面直徑大于錐臺小底面圓直徑的圓錐插入到空心錐臺中，此時圓錐與空心錐臺同軸，可以用圓錐的底面圓心作為空心錐臺的圓心。在測量過程中，只要能夠定位實心錐臺或者空心錐臺的底面圓心就可以完成尺寸L 的精確測量。

1.2 銑刀半徑測量器的結(jié)構(gòu)

根據(jù)銑刀半徑測量器的工作原理，銑刀半徑測量器的總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示，銑刀半徑測量器定位頭設(shè)計如圖3 所示。

銑刀半徑測量器主要結(jié)構(gòu)包括:圓錐定位頭、圓筒定位頭、尺身、滑軌、緊固螺釘和止動螺釘。

1.2.1 圓錐形定位頭

如圖4 所示，圓錐形定位頭用材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當(dāng)于國標(biāo)中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5HRC)。其總高度為80 mm，上半部分為一圓錐體，其高度為40 mm，下半部分為圓柱體部分，其直徑為30 mm，高度為40 mm，兩者為一個整體。

1.2.2 圓筒形定位頭

如圖5 所示，圓筒形定位頭的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當(dāng)于國標(biāo)中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5 HRC)。其總高度為80 mm，上半部分為1 外直徑40 mm 內(nèi)直徑34 mm 的圓筒，高度為43.13 mm;下半部分為1 圓柱體，其直徑為30 mm，高度為36.87 mm，兩者也同為一整體。

1.2.3 尺身

如圖6 所示，尺身的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當(dāng)于國標(biāo)中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5 HRC)。其橫斷面為凹字形，總長度為400 mm，寬度為6 mm，高度為30 mm。此外，尺身上有總長為200 mm的刻度供讀數(shù)使用。

1.2.4 滑軌

如圖7 所示，滑軌的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當(dāng)于國標(biāo)中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5HRC)。其總高度為70 mm，長度為70 mm，寬度為10 mm。其尺身以上的高度為35 mm。滑軌頂部右邊為半徑10 mm 的倒圓角，其延伸下的部分為半徑10 mm 的倒圓角。在滑軌上有一直徑為2 mm 的螺紋孔，用來鎖定滑軌。

2 銑刀半徑測量器的使用方法

2.1 圓錐型銑刀半徑測量器測量方法

圓錐型定位頭銑刀半徑測量器的測量方法:使圓錐形銑刀半徑測量器定位頭插入到主軸銑刀桿末端的小孔內(nèi)，使兩者形成緊密配合，然后滑動滑軌，使其與銑刀刀尖相接觸，并盡量能接觸的緊密一些，以便能夠減小測量過程中的誤差。此時，滑軌上刻度線的某一刻度會與主尺上的某一刻度對齊，這時所重合的格數(shù)乘以最小分度值即為滑軌上的讀數(shù)，再以滑軌上的零刻度線為基準(zhǔn)在主尺上讀取整毫米數(shù)，最后讀取的整毫米數(shù)與滑軌上的讀數(shù)之和即為此次測量的數(shù)值。

2.2 圓筒型銑刀半徑測量器測量方法

圓筒型定位頭銑刀半徑測量器的測量方法:使銑刀半徑測量器定位頭套住所要測量的刀桿夾具的圓錐部分，使兩者形成緊密配合，然后滑動滑軌，使其與銑刀刀尖的末端相接觸，并盡可能地接觸緊密一些，以便能夠減小測量過程中的誤差。此時，滑軌上刻度線上的某一刻度會與主尺上的某一刻度對齊，這時所重合的格數(shù)乘以最小分度值即為滑軌上的讀數(shù)，再以滑軌上零刻度線為基準(zhǔn)在主尺上讀取整毫米數(shù)，最后讀取的整毫米數(shù)與滑軌上的讀數(shù)之和即為此次測量的數(shù)值。

上述兩種不同結(jié)構(gòu)定位頭的銑刀半徑測量器都能夠精確地測量水平距離L。其原理基本相同，都是利用圓錐與圓筒配合形成的錐孔定位定心基準(zhǔn)進(jìn)行測量，在測量過程中，要注意眼睛視線與銑刀半徑測量器上刻度示值在同一水平面內(nèi)，防止因為俯視或仰視讀數(shù)造成讀數(shù)誤差過大而影響測量精度。按照以上操作要求就可以精準(zhǔn)地完成上述測量過程，并且能夠得出準(zhǔn)確的結(jié)果。

3 測量結(jié)果的實例驗證

如圖8 所示，在加工0082 型滑動套的銑中孔工序時，須保證加工后0082 型滑動套的中心孔的直徑為φ81.8 mm，該道加工工序要求的加工誤差不得超過0.08 mm，因此在加工過程中，銑刀刀桿的長度至關(guān)重要。

在開始加工時，先用圓錐型定位頭銑刀半徑測量器(或則圓筒型定位頭銑刀半徑測量器)對如圖1 所示的銑刀頭長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并固定好，在此過程中記錄測量器的測量記錄，即L=81 +41 ×0.02 =81.82。亦即銑出的滑動套半徑應(yīng)該為81.82 mm。

使用游標(biāo)卡尺測量0082 型滑動套的內(nèi)徑，測量結(jié)果為81.82 mm，即用圓錐型定位頭銑刀半徑測量器(或則圓筒型定位頭銑刀半徑測量器)來保證加工效果完全符合要求。

4 結(jié)語

銑刀半徑測量器都是利用軸與孔配合實現(xiàn)定心定位，進(jìn)而實現(xiàn)測量目的，這種定位基準(zhǔn)準(zhǔn)確，受人為因素影響較小。其讀數(shù)原理與游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理基本相同，有利于操作。銑刀半徑測量器制造材料采用Cr13型不銹鋼，硬度≥551 HV(52.5 HRC)。保證了銑刀半徑測量器的強(qiáng)度和耐磨性以及測量精度。

［1］羅太景，吳杰.多功能游標(biāo)卡尺的改進(jìn)設(shè)計［J］. 煤礦機(jī)械，2012，33(2):180 -181.

［2］田紅彬，吉煒寰. 背靠管式差壓氣體流量計［J］. 儀表技術(shù)與傳感器，2013 (6):30 -34.

［3］董玉榮，王金文，李寶生. 管座結(jié)構(gòu)設(shè)計研究［J］. 儀表技術(shù)與傳感器，2013 (2):13 -15.

［4］李勇峰，張彥江，陳志勇，等.大量程 高精度超聲測距儀設(shè)計［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2013 (4):28 -31.

［5］許浩峰，方院生.一種多通道頻率測量卡的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.自動化儀表，2012，33(9):83 -86.

［6］李慶，甘罕，李文昭.空氣離子測量系統(tǒng)的設(shè)計［J］. 儀表技術(shù)與傳感器，2013 (3):64 -66.