Способ измерения параметров глубоких отверстий

О П И С А Н И Е (и 1911148ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиниСоцнанистичесинаРеснубнии(23)Приоритет(51)М, Кл,. С 01 В 11/12 ВеудвратааииыЯ канитат СССР ие далзи изабратаииЯ и атарытиЯ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБООВЕРСИй статком способа явлпроизводительностьпоследовательногоболее ручных отсче етснизк контроляпроведения за счедвух нжениянии прнии в полоелевого знака.в каждом центрироваэа счет до атическом верстии, а также ром.КрдусмаметраНа Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованов машиностроении или приборостроении для контроля диаметра и непрямолинейности оси глубоких отверстий.Известен способ измерения непрямолинейности оси отверстий, заключаю щийся в том, что в отверстие вводят марку с целевым знаком, закрепленным на подвижном штоке, пере" мешают 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 центра отверстия в контролируемых сечениях, по которым судят о непрямолинейности или несоосности отверстия 1 . полнительных.затрат времени на про"межуточную обработку результатов измерений. Необходимость этих дискретных операций не позволяет осуществить непрерывную регистрациюконтролируемого параметра, что особенно характерно при ступенчатых отверстиях с полостью, когда требу"ется отводить шток с наконечникомот контролируемой поверхности при.переходек ступени с меньшим диамете того, этот способ не преивает операции измерения диатверстий,олее близким по техническойи к изобретению является3 9114 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 23Недостаток 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 целевого знака при перемещении его вдоль оси отверстия, разделяют его на переменную и постоянную составляющие, затем измеряют амплитуду Ч переменной составляющей и величину Ч постоянной составляющей сигнала смещений, а диаметр и непрямолинейность оси отверстия определяют соответственно40 по формуламО 2 К+ Н;ЧЧК где К " масштабный коэффициентН - размер подвижного основания целевого знака.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего ф описываемый способ; на фиг. 2 - диаграммы 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 ота 4верстия, (т.е. в радиальном направлении), и визирную трубу 3 с фотоэлектрическим преобразователем 4(ФЭП) , преобразующим радиальныесмещения иэображения целевого знака 1 в электрический сигнал-напряжение. Разделение сигнала на переменную и постоянную составляющиепроизводятся 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 измерениямисообщают целевому знаку 1 совместнос подвижным основанием 2 колебания вплоскости измерения в радиальном чаправлении. Размах этих колебаний должен быть достаточным, чтобы обеспечить контактное взаимодействие подвижного основания с диаметрально про"тивоположными участками контролируемой поверхности и тем самым осуществить динамическое базирование вотверстии целевого знака во всем диапазоне измерений.Колеблющийся целевой знак 1 совместно с основанием 2 вводят в контролируемое отверстие 6, визируют нанего визирную трубу 3 и получают визуальный или электрический с выходаФЭП 4 сигнал Ч 1,смещений центра целевого знака 1 относительно оси визирной трубы 3, Этот сигнал разделяют одновременно на переменную ипостоянную составляющие, например, спомощью фильтра 5.Так: как амплитуда Динамическойсоставляющей смещений целевого знака 1 ограничивается в каждом сечениидиаметром отверстия, то, измеривамплитуду Ч переменной составляющей выходного сигнала ФЭП 4, определяют значение диаметра по формулеО 2 +Н,Чд где К- масштабный коэффициентН- размер (высота) подвижногооснования целевого знака.Максимальный размах Аколебаний целевого знака, при контроле5 9111 диаметра отверстий зависит от диапазон на измерения этого диаметра с учетом порога чувствительности визирной трубы 31Апса= Оп 1 ах ЪМ+ Аогде О, и Опп - максимальный и минимальный контролируемые диаметры;Ао - порог чувствительности визирной трубы,определяемый при 15О 1 я 1 иПри появлении увода оси отверстия вызванном ее непрямолинейностью (фиг. 1, сечение П), колебания центра целевого знакастановятся несиммет О ричными относительно оси визирной трубы 3 (А 1 А 1), в результате чего на выходе ФЭП 4 появляется величина Ч постоянной составляющей Сигнала, соответствующая смещению У среднего . 25 положения центра целевого знакаА 1+ А 1 2 где А 1 и А - крайние положения цент-.щра 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 Ч постоянной, составляющей сигнала ФЭП 4 в разных сечениях, судят по ним а непрямолинейО ности оси отверстия в соответствии с формулой У =. Ч/КМаксимальный размах А колебаний целевого знака при контроле непрямо- линейности зависит от предела иэмере ния этого параметра У . А = %а+ АоПри выборе необходимого размаха колебаний целевого знака берут боль 1 Н шее иэ двух значений АС 1 и А 1.Измерение составляющих сигнала смещений можно производить с помощью отсчетных устройств визирной трубы, или вольтметрами переменного и,постоянного тока.55Базирование 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 тоМность опера-. ций 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 изобретенияСпособ 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 Ч, переменной составляющей и величину Ч постоянной составляющей сигнала смещений, а диаметр и непрямолинейность оси отверстия определяют соответственно по формулам0=2 - +Н,Ч 1ЧККСоставитель Л. ЛобзоРедактор Н. РогуличТехред Е.Харитончик орректор М.,Кост 1099/22 Тираж 614 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.одписн К 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 9111 где К - масштабный коэффициент;Н - размер подвижного основанияцелевого знака.Источники информации, принятые во внимание при экспертизеОптические приборы в машиностроении, Справочник под ред, проф. 48 8Н. 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).