Устройство для измерения радиуса кривизны и отклонений поверхности от сферической

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ И ОТКЛОНЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ СФЕРИЧЕСКОЙ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Демидович Ольга Анатольевна Смирнов Валерий Георгиевич Прохоренко Андрей Александрович Соколовский Сергей Степанович Соломахо Владимир Леонтьевич Венгер Константин Дмитриевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Устройство для измерения радиуса кривизны и отклонений поверхности от сферической, содержащее корпус, базирующее приспособление, отсчетный узел с отсчетным устройством, отличающееся тем, что базирующее приспособление выполнено в виде кольца,отсчетный узел расположен в корпусе и содержит три штока с измерительными наконечниками, измерительный стержень и плавающий шарик, при этом измерительные штоки установлены в корпусе с возможностью поступательного перемещения в радиальном направлении, а измерительный стержень - соосно корпусу, кроме того, измерительные штоки и измерительный стержень взаимодействуют с плавающим шариком.(56) 1. А.с. СССР 1652802, МПК 01 В 5/22, 1991. 2. А.с. СССР 1048300, МПК 01 В 5/22,01 В 5/08, 1983. 3. А.с. СССР 979843, МПК 01 В 5/22, 1982. Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения геометрических параметров деталей и может быть использовано для измерения радиусов кривизны и отклонений формы внутренних номинально сферических поверхностей деталей, включая поверхности малой протяженности (узкие сферические пояса или кольцевые поверхности) при их массовом или серийном производстве. Известно устройство для измерения радиуса кривизны и отклонения поверхности от сферической 1, содержащее корпус с тремя симметрично расположенными относительно его оси опорами, выполняющими роль базирующего приспособления, державку и шарнир,установленные в корпусе, держатель, установленный на шарнире, отсчетный узел, закрепленный в держателе, и шток с измерительным наконечником. Недостатками известного устройства являются невысокие точность и производительность измерений, а также сложность настройки, причинами чего являются достаточно сложная и трудоемкая технология совмещения условного центра измерительного устройства (центра шарнира) с центром образцовой сферической поверхности при его настройке,а также невозможность точного совмещения условного центра устройства с центром контролируемой поверхности при базировании устройства по торцевой номинально плоской поверхности контролируемой детали, выступающей в роли измерительной базы. Известно устройство для контроля отклонений профиля деталей от круглости 2, содержащее два стержня с опорными роликами на концах, соединенных цилиндрическим шарниром, выполняющим в то же время роль третьего опорного ролика, две жестко скрепленные со стержнями штанги с рабочими плоскостями, перпендикулярными осям стержней, размещенную между рабочими плоскостями цилиндрическую бобышку и закрепленный на бобышке отсчетный узел, измерительный наконечник которого ощупывает профиль контролируемой номинально сферической поверхности детали. Недостатками этого устройства являются невысокие точность и производительность измерений, а также сложность реализации измерительной процедуры, что обусловлено невозможностью точного совмещения направления измерения отклонений точек контролируемой сферической поверхности, реализуемого данным измерительным устройством,с ее радиальным направлением, выполнением дискретных измерений отклонений отдельных точек поверхности шаговым методом с перестановкой измерительного устройства,осуществлением измерений в одном сечении поверхности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения радиуса кривизны и отклонений поверхности от сферической 3, содержащее корпус, базирующее приспособление, включающее три сферические опоры, установленные с возможностью перемещения перпендикулярно оси корпуса, державку, подвижно установленную в корпусе, шарнир, расположенный на оси державки, сферический вкладыш, закрепленный на оси шарнира, держатель, установленный на оси сферического вкладыша и отсчетный узел, включающий отсчетное устройство с измерительным наконечником. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, сложность его настройки и невысокая точность и производительность измерений, что обусловлено достаточно сложной и трудоемкой процедурой настройки, а также смещением условного центра измерительного устройства (центра сферического вкладыша шарнира) по отношению к центру контролируемой сферической поверхности при отклонении действительного радиуса ее кривизны от номинального. 2 1306 Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и производительности измерений. Задача решается за счет того, что в устройстве для измерения радиуса кривизны и отклонений поверхности от сферической, содержащем корпус, базирующее приспособление, отсчетный узел с отсчетным устройством, базирующее приспособление выполнено в виде кольца, отсчетный узел расположен в корпусе и содержит три штока с измерительными наконечниками, измерительный стержень и плавающий шарик, при этом измерительные штоки установлены в корпусе с возможностью поступательного перемещения в радиальном направлении, а измерительный стержень - соосно корпусу, кроме того, измерительные штоки и измерительный стержень взаимодействуют с плавающим шариком. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 представлена схема настройки устройства по специальной образцовой мере, на фиг. 3 представлена расчетная схема для определения корректирующих значений или поправок, вносимых в результаты измерения. Устройство включает в себя корпус 1, базирующее приспособление 2, выполненное в виде кольца (тора), отсчетный узел с отсчетным устройством 3, тремя измерительными штоками 4, жестко связанными с тремя сферическими измерительными наконечниками 5 и передающими измерительную информацию на отсчетное устройство 3 посредством плавающего шарика 6 и измерительного стержня 7, а также пружину 8, обеспечивающую необходимое измерительное усилие. Предлагаемый устройство работает следующим образом. Измерения с помощью устройства осуществляются методом сравнения с мерой, для чего он настраивается на ноль по специальной образцовой мере, выполненной в виде конуса с переменной конусностью (ступенчатого конуса), при этом обеспечивается совпадение условного центра устройства с осью установочной конической поверхности образцовой меры(фиг. 2). После настройки устройство устанавливают на контролируемую деталь таким образом, чтобы его базирующее приспособление 2, выполненное в виде кольца, плотно прилегало к контролируемой сферической поверхности детали, а измерительные наконечники 5 упирались в контролируемую поверхность. При отклонении радиуса контролируемой сферической поверхности от номинального проявляющееся изменение радиуса поверхности вызовет соответствующее перемещение измерительных штоков 4 вместе с жестко соединенными с ними измерительными наконечниками 5 в направлении, соответствующем радиальному направлению номинальной сферы. Возникающие перемещения измерительных штоков 4 посредством плавающего шарика 6 передаются измерительному стержню 7, а через него - отсчетному устройству 3, с помощью которого и фиксируется искомое отклонение радиуса контролируемой сферической поверхности. Для уменьшения погрешности метода угол , под которым оси измерительных штоков 4 располагаются относительно оси корпуса 1, выбирается близким к 45. Особенностью методики выполнения измерений радиусов кривизны сферических поверхностей с помощью данного устройства является то, что полученные показания корректируются путем введения в них некоторых рассчитанных аналитически поправок, тем самым аналитически компенсируется методическая погрешность измерения систематического характера, возникающая из-за смещения условного центра сферометра по отношению к номинальному центру сферы при измерении радиуса кривизны контролируемой сферической поверхности, радиус которой отличается от номинального. Корректирующие значения или поправки рассчитываются на основании расчетной схемы, приведенной на рис. 3. Такие поправки в данном случае следует рассматривать,как систематические погрешности измерения и для их расчета предлагается использовать следующее аналитическое выражениеД -(Д -) (-) ,где д - радиус контролируемой сферической поверхности (действительный радиус) 3 1306- номинальный радиус подлежащей контролю сферической поверхности, воспроизводимый при настройке на ноль устройства используемой образцовой деталью- угол измерения (угол, под которым оси измерительных штоков располагаются относительно оси корпуса). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4