單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心對稱度的測量
單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心對稱度的測量
摘要 單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心對稱度一般在三坐標(biāo)測量,不能直接利用通用量具在生產(chǎn)現(xiàn)場測量,大大限制了生產(chǎn)效率的提升,成了企業(yè)急需解決的問題。文章作者設(shè)計了一種專用測量儀,解決了以上的問題,填補(bǔ)國內(nèi)檢測儀器的空白,對該類產(chǎn)品的精確測量、批量生產(chǎn)具有一定的意義。
關(guān)鍵詞 單向軸承;楔緊平面;對稱度測量;測量儀
1概述
單向軸承是一種在一個對象上可以自由轉(zhuǎn)動,而在另一個對象上鎖死的軸承。它是由內(nèi)圈、外圈、滾柱、擋圈、頂銷、彈簧等組裝而成,其內(nèi)圈的外表面上分布多個等分的帶自鎖用的楔緊平面用于裝入滾柱,當(dāng)內(nèi)圈處于正轉(zhuǎn)時滾柱在楔緊平面上自轉(zhuǎn),起支承作用;當(dāng)內(nèi)圈處于反轉(zhuǎn)時滾柱被楔緊平面頂出而使內(nèi)、外圈自鎖,起到單向旋轉(zhuǎn)作用。由于其廣泛運(yùn)用于紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、汽車工業(yè)、家用電器、驗鈔機(jī)等行業(yè),因而前景廣闊。單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心的對稱度直接關(guān)系到產(chǎn)品的使用性能、運(yùn)轉(zhuǎn)精度和可靠性,因而相對楔緊平面對內(nèi)孔中心的對稱度是產(chǎn)品加工中的一個重要指標(biāo)。由于單向軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)特殊,國內(nèi)還沒有專用的檢測儀器可在生產(chǎn)現(xiàn)場直接測量,一般在三坐標(biāo)測量機(jī)上測量其相對楔緊平面對內(nèi)孔中心的對稱度。為保證產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度,保證產(chǎn)品質(zhì)量,必須設(shè)計一種新的檢測儀器,在生產(chǎn)現(xiàn)場準(zhǔn)確、方便測量單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心對稱度。
圖1
2 產(chǎn)品技術(shù)要求
公司開發(fā)單向軸承有兩種,如圖1為其中一種單向軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品磨加工工藝為先平磨兩端,后磨內(nèi)孔,最后通過自動分度結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈后磨楔緊平面。除要求各個楔緊平面到內(nèi)孔中心的距離外,還需保證相應(yīng)楔緊平面到內(nèi)孔中心的對稱度小于0.05要求。
3 測量現(xiàn)狀
通常生產(chǎn)現(xiàn)場測量相對楔緊平面到內(nèi)孔中心的對稱度一般采用芯軸(兩端帶中心孔的小錐度芯軸)測量法,如圖2,把工件固定在芯軸的小錐度上,然后用偏擺儀兩頂尖頂住芯軸。調(diào)整指示儀表,測頭測在平面上,通過旋轉(zhuǎn)芯軸,找出指示儀表的反轉(zhuǎn)點,此時指示儀表反轉(zhuǎn)點的測值即為楔緊平面到內(nèi)孔中心的距離。測量相對的楔緊平面,兩次指示儀表的示值相減,即為相對楔緊平面對內(nèi)孔中心對稱度。但大部分單向軸承楔緊平面與圓弧的交點偏離中心線一點距離,如
圖3,利用芯軸法測量時無法在指示儀表顯示反轉(zhuǎn)點,所以不能利用芯軸法測量,只好拿到三坐標(biāo)上測量,但三坐標(biāo)測量機(jī)一般安裝在計量室,要測完一個工件,要等待一定的時間,即麻煩也不方便,無法適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求,需要設(shè)計制造一種測量儀滿足測量要求。
圖2 圖3
4測量儀的測量原理
通過分析產(chǎn)品圖及加工工藝,測量儀設(shè)計思路如下:
利用三點確定一個圓的原理,用三個支點固定單向軸承內(nèi)圈的內(nèi)孔,限制其X軸方向的移動。三個支點一端采用固定式支點,一端采用彈性式支點,另一端利用指示儀表測頭。調(diào)整好三個支點的位置,保證儀表的測頭置于內(nèi)孔的中心線上,且利用彈性式支點保證安裝、拆下工件時方便、簡潔。
利用一定位擋板固定楔緊平面,限制其Y軸方向的移動及平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
考慮到單向軸承內(nèi)圈內(nèi)孔大小的不同,直接把指示儀表直接放進(jìn)內(nèi)孔里有一定難度,采用量值傳遞比為1:1的杠桿機(jī)構(gòu)傳遞,把杠桿的一端接觸內(nèi)孔內(nèi)壁,另一
端與儀表測點相連,通過這樣轉(zhuǎn)化可以把指示儀表裝在單向軸承內(nèi)圈外面。圖4為實現(xiàn)測量的原理圖。
圖4
5測量儀的結(jié)構(gòu)
為實現(xiàn)圖4所示的測量原理,設(shè)計的測量儀如圖5所示。
儀器主要由以下幾部分組成:基礎(chǔ)裝置(工作臺、底座等);彈簧鋼板固定機(jī)構(gòu)(2片彈簧鋼板、鋼板座、測鉤固定座、壓板等);杠桿測鉤機(jī)構(gòu)(指示儀表、指示儀表座、杠桿機(jī)構(gòu));擋板定位座等組成。
單向軸承內(nèi)圈由兩測鉤限制其X軸方向上的移動,其中一測鉤直接固定在工作臺上,另一測鉤固定在測鉤固定座上,測鉤固定座通過一對彈簧鋼板和鋼板座固定在工作臺上;通過外力作用使彈簧向相反方向移動,可方便卸下工件。利用擋板定位座定位楔緊平面,可限制工件在Y軸方向的移動及在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。等臂杠桿機(jī)構(gòu)一端接觸單向軸承內(nèi)圈內(nèi)孔表面,另一端與指示儀表接觸,通過杠
桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化,利用標(biāo)準(zhǔn)件對表,從指示儀表可得到楔緊平面相對內(nèi)孔內(nèi)壁的厚度,也就是h值;兩相對的楔緊平面對內(nèi)孔內(nèi)壁厚度值之差即為楔緊平面對內(nèi)孔中心的對稱度。
圖5
6測量誤差分析
本儀器測量精度受單向軸承內(nèi)徑加工精度及儀器制造精度影響,大致有二方面:
首先,受內(nèi)孔單一徑向平面內(nèi)徑變動量的影響。在實際加工過程中,內(nèi)圈內(nèi)孔不可能為理想圓,其單一徑向平面內(nèi)徑變動量允差為 0.009mm,對稱度測量誤差受其影響僅為0.0045mm。這對公差值為0.05mm的對稱度測量是允許的。
其次,受測量儀器加工精度的影響。由于測量方法為相對測量,所以測量儀器加工精度對測量值a的影響是一樣的,兩個a值相減,正好可以消除這一誤差。
綜上所述,上述測量方法在理論上是可行的。
7 實際測量結(jié)果的分析
為驗證本測量儀的測量結(jié)果準(zhǔn)確性,分別在三坐標(biāo)測量機(jī)及本儀器上測量10個單向軸承內(nèi)圈相對楔緊平面對內(nèi)孔中心的對稱度。表1為測量結(jié)果。
單位:mm
零件
方法 1-6 2-7 3-8 4-9 5-10
自制測量儀 0.025 0.020 0.030 0.025 0.020
三坐標(biāo)測量機(jī) 0.024 0.018 0.029 0.024 0.018
表1
從表1的數(shù)據(jù)可以看出:本測量儀與三坐標(biāo)測量機(jī)的最大測量誤差為0.002mm,三坐標(biāo)測量機(jī)測量不確定度為(1.9+L/300)≤0.004mm, 所以本測量儀測量誤差應(yīng)在0.006mm之內(nèi),所以本測量儀的測量精度可以滿足測量要求。