高精度钢球测量仪专用工作台的设计

2011-07-24何频花严红王晓伟

轴承 2011年12期

何频,花严红,王晓伟

(九江职业技术学院，江西九江 332007)

随着轴承工业的发展，对轴承的质量要求越来越高，而钢球作为球轴承的主要零件，其质量优劣直接关系到轴承的质量。目前，轴承行业对钢球尺寸精度的检测主要使用D051型轴承钢球检查仪或立式光学比较仪，这两种仪器都只能采用比较法进行测量，测量过程调整繁琐，测量精度与效率不高，且易划伤钢球表面。基于钢球测量的特点，设计出一款结构新颖的专用工作台，并成功应用于高精度数显钢球测量仪。

1 测量仪工作原理

仪器主要由高精度钢球测量专用工作台、光栅位移传感器、数显装置等3部分组成。如图1所示，传感器装夹于工作台底座立柱的支架上，传感器测杆装有上测帽(Φ8 mm通用平面测帽)，在可调测量台上装有下测帽(大平面测帽)，被测钢球置于上、下平面测帽之间。

1—光栅位移传感器；2—紧固手轮；3—测杆；4—上测帽；5—被测钢球；6—下测帽；7—可调测量台；8—基座；9—底座；10—工作台罩壳；11—限位环；12，14—锁紧手轮；13—调整环；15—支架；16—立柱

为了保证测量精度，由文献[1]可知，须先利用专用工作台的调节机构，调整下平面测帽与测杆轴线间的垂直度。根据国家计量检定规程[2]，其调整方法和要求如下：以1块(5～10 mm)四等量块的同一部位置于两测帽间并与上测帽直径的1/4接触(图2a)，分别在4个正交方向上，从数显装置读取4个数值，通过工作台的调节机构使任意两读数差值控制在0.3 μm以内(图2b)。然后使上、下测帽接触，将数显装置清零，使当前位移传感器显示值为零，将被测钢球置于上、下测帽之间，即可进行直接测量。

图2 调整原理示意图

从文献[3-4]的介绍可知，工作台的调整机构能否方便地将上述任意两读数差值调整到0.3 μm以内，是减少测量误差、提高测量效率的关键。

2 专用工作台设计

2.1 传统测量仪工作台结构与调整

如图3所示，为使工作台面与测量轴线间垂直度可调，工作台与台座的接触面设计为圆弧面[5]，通过调整螺钉1，3调整工作台面左、右方位与测量轴线的垂直度。同理，工作台面的前、后方位与测量轴线间垂直度再通过调整螺钉5，6进行调整。要将工作台调整到如上所述的使任意两读数差值在0.3 μm以内，往往需要多次反复地调整，调整过程繁琐。此外，因这种工作台直径较大，为保证台面的平面度及与台座接触圆弧面的接触精度，也增加了加工上的难度。

1，3，5，6—调整螺钉；2—工作台；4—工作台座

2.2 专用工作台的设计

如图4所示，新工作台为4层结构：最上层为工作台罩壳，下平面测帽位于工作台罩壳中央(放置被测钢球)，工作台罩壳上表面有多圈弧形槽(便于放置待测钢球)；第2层为可调测量台，下平面测帽固定于可调测量台上；第3层为基座，其面部与可调测量台的底部相对各设1个锥形凹槽，其间嵌入1个支点钢球，使可调测量台与基座间保持一定的间隙；最下层为底座，基座由锁紧螺母固定于底座，立柱垂直固定在底座一侧，支架则由锁紧手轮21固定在立柱上[5]。

1—传感器；2—紧固手轮；3—测杆；4—上测帽；5—被测钢球；6—下测帽；7—连接(紧固)螺栓；8，13—调节螺杆；9—支点钢球；10—锁紧螺母；11—基座；12—底座；14—可调测量台；15—工作台罩壳；16—钢球弧形槽；17—限位环；18，21—锁紧手轮；19—立柱；20—调节环；22—支架

如图5所示，可调测量台有3个连接(紧固)螺栓2，8，10，并设有3个顶在基座上表面水平位置的调整螺杆1，7，11。因支点钢球的球心位于测量轴线上，可调测量台以支点钢球为支点，通过调整3个调节螺杆即可实现对下平面测帽与测杆轴线间垂直度方便、精确的调整(图4)，并由3个连接(紧固)螺栓(图5)固紧，且经一次性调好后无需再调。