专利名称：球体圆度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量仪器技术领域，具体地说是一种测量球体圆度的测量仪。
背景技术：
圆度测量有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等方法。其中比较常用的是三点法，三点法测量时，常将被测工件置于V形块中，使被测工件在V形块中回转一周，从测微仪读出最大示值和最小示值，两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。一般用V形夹角为90°、120°或72°、108°的两块V形块分别测量。球体圆度公差的公差带在两个直径不同的同心圆球体之间围成的空间内，使用三点法在测量球体圆度的过程中，球体的圆心不能保证相对静止，即球体相对于测微仪相对 转动一周的过程中球体的球心会发生径向和轴向的跳动。这样被测圆球的公差带就不是在以被测球体的球心为球心的两个直径不同的同心圆球之间所围成的空间，所以测量的结果无法客观的反应球体的圆度。为了解决被测圆柱在测量的过程中圆心不能保持相对静止，中国专利CN 2186910Y，
公开日期1995年I月4日，提供了一种便携式圆度仪，但是该圆度仪适合测量圆柱，在测量圆球的过程中依然无法保证被测球体球心的相对静止，所以在测量球体圆度的过程中使被测球体的球心与地面保持相对静止是精确测量球体圆度的关键。

发明内容
为了解决在测量球体圆度的过程中被测球体的球心无法与地面保持相对静止的技术问题，本发明提供了一种球体圆度测量仪，该球体圆度测量仪测量球体圆度的过程中能使被测球体的球心与地面保持相对静止。本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种球体圆度测量仪，其特征是，包括机架，机架的一端设置有第一顶锥另一端设置有第二顶锥，第一顶锥的一端设置有第一开口，第一开口的边缘为圆形或正多边形，第二顶锥的一端设置有第二开口，第二开口的边缘为圆形或正多边形，第一开口的开口方向与第二开口的开口方向相对，第一开口所在的平面与第二开口所在的平面平行，并且第一开口的中心与第二开口的中心之间的连线垂直于第一开口所在的平面。在测量球体圆度时，将球体夹在第一顶锥与第二顶锥之间，并且第一顶锥的开口边缘与被测球体的表面紧密接触，第二顶锥的开口边缘也与被测球体的表面紧密接触。由于第一顶锥的开口边缘为圆形或为正多边形，所以垂直于第一顶锥的开口并且穿过第一开口中心的直线一定穿过被测球体的球心，同理垂直于第二顶锥的开口并且穿过第二开口中心的直线也一定穿过被测球体的球心，第一开口所在的平面与第二开口所在的平面平行，并且第一开口的中心与第二开口的中心之间的连线垂直于第一开口所在的平面，即垂直于第一顶锥的开口并且穿过第一开口中心的直线和垂直于第二顶锥的开口并且穿过第二开口中心的直线为同一直线，被测球体的球心就该直线上，测量的过程中第一开口和第二开口保持静止，则被测球体的球心也将保持静止。这样使用测量表测量球体的圆度时就能够保证球体的公差带在以被测球体的圆心为圆心的两个直径不同的圆球之间围成的空间内。优选第一开口的边缘为圆形，第二开口的边缘为圆形；第一开口的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为三角形、或矩形、或梯形、或半圆形；第二开口的内部在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为三角形、或矩形、或梯形、或半圆形。优选第一开口的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120° ;第二开口的内部在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120°。第一顶锥为圆柱形，第一顶锥的轴线垂直于第一开口所在平面并穿过第一开口的中心，第一顶锥与机架一端的安装套间隙配合；第二顶锥为圆柱形，第二顶锥的轴线垂直于第二开口所在平面并穿过第二开口的中心，第二顶锥与机架另一端的安装套间隙配合。优选第一顶锥的另一端设置有第一突起，第一突起为圆锥形、或圆柱形、或半球 形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起的轴线与第一顶锥的轴线为同一直线；安装套内还设置有第一滑柱，第一滑柱的直径与安装套的内径相等，第一滑柱与第一顶锥的第一突起相连接的端面设置有凹口，凹口的形状大小和位置与第一突起相对应；优选第一突起的底部为圆柱形，中间为圆锥形，顶部为圆柱形，所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第一顶锥的轴线为同一轴线。或优选，凹口与第一突起之间有油润滑，或凹口与第一突起之间有轴承连接。优选第二顶锥的另一端设置有第二突起，第二突起为圆锥形、或圆柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起的轴线与第二顶锥的轴线为同一直线；安装套内还设置有第二滑柱，第二滑柱的直径与安装套的内径相等，第二滑柱与第二顶锥的第二突起相连接的端面设置有凹口，凹口的形状大小和位置与第二突起相对应；优选第二突起的底部为圆柱形，中间为圆锥形，顶部为圆柱形，所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第二顶锥的轴线为同一轴线；或优选，凹口与第二突起(423)之间有油润滑，或凹口与第二突起(423)之间有轴承连接。优选第一顶锥和第二顶锥的大小和形状相同；与第二顶锥相连的安装套的一端设置有锁紧堵头、螺母和螺柱，安装套外圈设置有外螺纹，锁紧堵头设置有内螺纹和螺纹孔，安装套与锁紧堵头连接，螺柱依次穿过螺母和锁紧堵头的螺纹孔后螺柱的一端与第二滑柱接触。优选螺柱的另一端设置有把手，螺柱与把手通过开口销连接。优选在机架上第一顶锥和第二顶锥之间还设置有测量表；优选机架为半圆弧形，机架设置有滑道，滑道也为弧形，机架的曲率半径与滑道的曲率半径相同。优选测量表为千分表，千分表触头的指向与第一开口的中心和第二开口的中心之间的连线的夹角为大于0°小于180° ;优选千分表触头的指向与第一开口的中心和第二开口的中心之间的连线的夹角为90° ;或千分表触头的指向与第一开口的中心和第二开口的中心之间的连线为同一平面，千分表触头指向第一开口的中心和第二开口的中心之间的连线的中点。本发明的有益效果是，被测圆球的公差带在以被测球体的球心为球心的两个直径不同的同心圆球之间所围成的空间内，能够客观的反应球体的圆度。


下面结合附图对本发明所述的球体圆度测量仪进行具体说明。图I是本发明所述球体圆度测量仪的主视图。图2是本发明所述球体圆度测量仪的左视图。图3是图I中B部位的局部放大视图。图4是第一顶锥和第二顶锥的立体图。图5是第二顶锥的剖视图。图中I.机架，2.固定块，3.测量表，31.触头，41.第一顶锥，411.第一开口，412.第一开口的边缘，413.第一突起，42.第二顶锥，42.第二顶锥，421.第二开口，422.第二开 口的边缘，423.第二突起，424.第二开口的内部，51.第一滑柱，511.凹口，52.第二滑柱，
6.锁紧堵头，7.把手，8.开口销，9.螺母，10.安装套，12.元宝螺母，13.垫圈，14.螺栓。
具体实施例方式本发明所述的球体圆度测量仪，参见图I、图2和图3，球体圆度测量仪包括机架1，机架I的一端设置有第一顶锥41另一端设置有第二顶锥42，在机架上第一顶锥41和第二顶锥42之间还设置有测量表3，第一顶锥41的一端设置有第一开口 411，第一开口的边缘412为圆形或正多边形，第二顶锥42的一端设置有第二开口 421，第二开口的边缘422为圆形或正多边形，第一开口的开口方向与第二开口的开口方向相对，第一开口 411所在的平面与第二开口 421所在的平面平行，并且第一开口 411的中心与第二开口 421的中心之间的连线垂直于第一开口 411所在的平面。在测量球体圆度时，将球体夹在第一顶锥与第二顶锥之间，并且第一顶锥的开口边缘与被测球体的表面紧密接触，第二顶锥的开口边缘也与被测球体的表面紧密接触。使测量表3的触头31接触球体表面后清零，一只手抓住被测球体，另一只手抓住机架1，使被测球体相对于测量表3转动一周，记录旋转一周过程中的最大值与最小值并计算差值，则一次测量完成。测量过程中第一顶锥与第二顶锥之间相对静止。由于第一顶锥的开口边缘412为圆形或为正多边形，所以垂直于第一顶锥的开口411并且穿过第一开口 411中心的直线一定穿过被测球体的球心，同理垂直于第二顶锥的开口 421并且穿过第二开口 421中心的直线也一定穿过被测球体的球心，第一开口 411所在的平面与第二开口 421所在的平面平行，并且第一开口的中心与第二开口的中心之间的连线垂直于第一开口所在的平面，即垂直于第一顶锥的开口 411并且穿过第一开口中心的直线和垂直于第二顶锥的开口 421并且穿过第二开口中心的直线为同一直线，被测球体的球心就该直线上，并位于所述连线的中点，测量的过程中第一开口和第二开口保持静止，则被测球体的球心也将保持静止。这样使用测量表测量球体的圆度时就能够保证球体的公差带在以被测球体的球心为球心的两个直径不同的圆球之间围成的空间内。第一开口 411的边缘为圆形，第二开口 421的边缘为圆形；这样测量时第一顶锥的开口边缘412与被测球体的表面紧密接触就为线接触，第二顶锥的开口边缘422与被测球体的表面紧密接触也为线接触。线接触与点接触相比，使顶锥固定被测圆球的能力提高，圆球在测量的过程中不容易产生径向和轴向的跳动，保证了测量结果的准确。
第一开口 411的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为梯形，还可以为三角形、或矩形、或半圆形；第二开口 421的内部424在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为梯形，还可以为三角形、或矩形、或半圆形。第一顶锥和第二顶锥的形状相同，可参见图5。第一开口 411的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120° ;第二开口 421的内部在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120°，如图5。顶锥的大小、顶锥开口的大小和顶锥开口内的角度大小主要考虑被测球的直径不同，如测量直径较大的球体，需要顶锥、顶锥开口、和开口内的角度都要变大。第一顶锥41为圆柱形，第一顶锥41的轴线垂直于第一开口所在平面并穿过第一开口的中心，第一顶锥41与机架I 一端的安装套10之间为活动连接，优选间隙配合；第二顶锥42为圆柱形，第二顶锥42的轴线垂直于第二开口所在平面并穿过第二开口的中心，第二顶锥42与机架I另一端的安装套10之间也为活动连接，优选间隙配合。第一顶锥41和第二顶锥42分别能够在机架两端的安装套10中转动，第一顶锥41的轴线与第二顶锥42 的轴线为同一轴线。测量时，被测圆球表面与第一顶锥41和第二顶锥42相对静止，第一顶锥41和第二顶锥42相对于机架两端的安装套10转动，这样可以避免球体表面与顶锥开口边缘摩擦而划伤球体表面。第一顶锥41的另一端设置有第一突起413，第一突起413为圆锥形、或圆柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起413的轴线与第一顶锥41的轴线为同一直线；安装套10内还设置有第一滑柱51，第一滑柱的直径与安装套的内径相等，第一滑柱51与第一顶锥的第一突起413相连接的端面设置有凹口 511，凹口 511的形状大小和位置与第一突起413相对应。第一顶锥41的第一突起413与第一滑柱51的凹口511插接，第一滑柱51与安装套10为过盈配合，这样是为了调节第一顶锥41在安装套10中的位置。优选第一突起413的底部为圆柱形，中间为圆锥形,顶部为圆柱形,所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第一顶锥41的轴线为同一轴线，参见图I、图3、图5。或优选凹口 511与第一突起413之间有油润滑，或凹口 511与第一突起413之间有轴承连接。这样可以减小第一顶锥与第一滑柱之间的相对摩擦力。第二顶锥42的另一端设置有第二突起423，第二突起423为圆锥形、或圆柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起423的轴线与第二顶锥42的轴线为同一直线；安装套10内还设置有第二滑柱52，第二滑柱的直径与安装套的内径相等，第二滑柱52与第二顶锥的第二突起423相连接的端面设置有凹口，凹口的形状大小和位置与第二突起423相对应。第二顶锥42的第二突起423与第二滑柱52的凹口插接，这样是为了进一步保证第一顶锥的轴线和第二顶锥的轴线为同一轴线，进而确保被测球心的相对静止。优选第二突起423的底部为圆柱形，中间为圆锥形,顶部为圆柱形,所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第二顶锥42的轴线为同一轴线，见图
4、图5。或优选，凹口与第二突起423之间有油润滑，或凹口与第二突起423之间有轴承连接。这样可以减小第二顶锥与第二滑柱之间的相对摩擦力。
第一顶锥41和第二顶锥42的大小和形状相同；与第二顶锥42相连的安装套10的一端设置有锁紧堵头6、螺母9和螺柱8，安装套10外圈设置有外螺纹，锁紧堵头6设置有内螺纹和螺纹孔61，安装套10外圈外螺纹与锁紧堵头6的内螺纹相匹配，安装套10与锁紧堵头6连接固定，螺柱8依次穿过螺母9和锁紧堵头6的螺纹孔61后螺柱8的一端与第二滑柱52接触。这样可以通过螺柱8左右移动进而使第二顶锥42夹紧被测球体或松开被测球体。螺母9用于固定螺柱8。为了方便螺柱8的左右移动，螺柱8的另一端设置有把手7，把手7与螺柱8相垂直，螺柱8与把手7通过开口销81连接。通过转动把手7可以使螺柱8推动第二滑柱52压紧第二顶锥42。在机架上第一顶锥41和第二顶锥42之间还设置有测量表3 ;机架I为半圆弧形，机架I设置有滑道11，滑道11也为弧形，机架的曲率半径与滑道的曲率半径相同。测量表3与固定块2插接，螺栓14依次穿过固定块2、垫圈13、元宝螺母12将测量表 与机架连接固定。螺栓14能够在滑道11中移动，进而调节测量表的位置与角度。测量表3为千分表,千分表触头31的指向与第一开口 411的中心和第二开口 421的中心之间的连线的夹角为θ，0° < Θ <180° ;优选千分表触头31的指向与第一开口411的中心和第二开口 421的中心之间的连线的夹角为90° ;或千分表触头31的指向与第一开口 411的中心和第二开口 421的中心之间的连线为同一平面，千分表触头31指向第一开口 411的中心和第二开口 421的中心之间的连线的中点。触头31指向中点的好处是触头与被测圆球表面点接触，减少误差。测量表3还可以为电子使仪表并与计算机相连，能自动记录球体转动过程中的最大值与最小值，进而自动得出球的圆度。为了进一步增加测量的准确度，可以通过调整固定块2开变换测量表3的位置，多次测量。通过使用本发明所述的球体圆度测量仪测量球体能够保证被测圆球的公差带在以被测球体的球心为球心的两个直径不同的同心圆球之间所围成的空间内，能够客观的反应球体的圆度。本发明实施例中的技术特征也可以选择使用，如没有测量表时，本发明还可以用做使球心固定的夹具。
权利要求
1.一种球体圆度测量仪，其特征是，包括机架(1)，机架(I)的一端设置有第一顶锥(41)另一端设置有第二顶锥(42)，第一顶锥(41)的一端设置有第一开口(411)，第一开口的边缘(412)为圆形或正多边形，第二顶锥(42)的一端设置有第二开口(421)，第二开口的边缘(422)为圆形或正多边形，第一开口的开口方向与第二开口的开口方向相对，第一开口(411)所在的平面与第二开口(421)所在的平面平行，并且第一开口(411)的中心与第二开口(421)的中心之间的连线垂直于第一开口(411)所在的平面。
2.根据权利要求I所述的测量仪，其特征是第一开口(411)的边缘为圆形，第二开口(421)的边缘为圆形； 第一开口(411)的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为三角形、或矩形、或梯形、或半圆形； 第二开口(421)的内部在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为三角形、或矩形、或梯形、或半圆形。
3.根据权利要求I 2中任何一项所述的测量仪，其特征是第一开口(411)的内部在垂直于第一开口所在平面并通过第一开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120° ； 第二开口(421)的内部在垂直于第二开口所在平面并通过第二开口中心的平面上的投影为等腰梯形，两个腰的夹角为60° 120°。
4.根据权利要求I 3中任何一项所述的测量仪，其特征是第一顶锥(41)为圆柱形，第一顶锥(41)的轴线垂直于第一开口所在平面并穿过第一开口的中心，第一顶锥(41)与机架(I) 一端的安装套(10)间隙配合； 第二顶锥(42)为圆柱形，第二顶锥(42)的轴线垂直于第二开口所在平面并穿过第二开口的中心，第二顶锥(42)与机架(I)另一端的安装套(10)间隙配合。
5.根据权利要求I 4中任何一项所述的测量仪，其特征是第一顶锥(41)的另一端设置有第一突起(413)，第一突起(413)为圆锥形、或圆柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起(413)的轴线与第一顶锥(41)的轴线为同一直线； 安装套(10)内还设置有第一滑柱(51)，第一滑柱的直径与安装套的内径相等，第一滑柱(51)与第一顶锥的第一突起(413)相连接的端面设置有凹口(511)，凹口(511)的形状大小和位置与第一突起(413)相对应； 优选第一突起(413)的底部为圆柱形，中间为圆锥形，顶部为圆柱形，所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第一顶锥(41)的轴线为同一轴线； 或优选，凹口(511)与第一突起(413)之间有油润滑，或凹口(511)与第一突起(413)之间有轴承连接。
6.根据权利要求I 5中任何一项所述的测量仪，其特征是第二顶锥(42)的另一端设置有第二突起(423)，第二突起(423)为圆锥形、或圆柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形状中选择两种形状的组合，突起(423)的轴线与第二顶锥(42)的轴线为同一直线； 安装套(10)内还设置有第二滑柱(52)，第二滑柱的直径与安装套的内径相等，第二滑柱(52)与第二顶锥的第二突起(423)相连接的端面设置有凹口，凹口的形状大小和位置与第二突起(423)相对应； 优选第二突起(423)的底部为圆柱形，中间为圆锥形，顶部为圆柱形，所述底部圆柱形的轴线、中间圆锥形的轴线、顶部圆柱形的轴线和第二顶锥(42)的轴线为同一轴线； 或优选，凹口与第二突起(423)之间有油润滑，或凹口与第二突起(423)之间有轴承连接。
7.根据权利要求I 6中任何一项所述的测量仪，其特征是第一顶锥(41)和第二顶锥(42)的大小和形状相同； 与第二顶锥(42)相连的安装套(10)的一端设置有锁紧堵头(6)、螺母(9)和螺柱(8)，安装套(10)外圈设置有外螺纹，锁紧堵头(6)设置有内螺纹和螺纹孔(61)，安装套(10)与锁紧堵头(6)连接，螺柱(8)依次穿过螺母(9)和锁紧堵头￠)的螺纹孔￠1)后螺柱(8)的一端与第二滑柱(52)接触。
8.根据权利要求I 7中任何一项所述的测量仪，其特征是螺柱(8)的另一端设置有把手(7)，螺柱⑶与把手(7)通过开口销(81)连接。
9.根据权利要求I 8中任何一项所述的测量仪，其特征是在机架上第一顶锥(41)和第二顶锥(42)之间还设置有测量表(3); 优选机架(I)为半圆弧形，机架(I)设置有滑道(11)，滑道(11)也为弧形，机架的曲率半径与滑道的曲率半径相同。
10.根据权利要求I 9中任何一项所述的测量仪，其特征是测量表(3)为千分表，千分表触头(31)的指向与第一开口(411)的中心和第二开口(421)的中心之间的连线的夹角为大于0°小于180° ； 优选千分表触头(31)的指向与第一开口(411)的中心和第二开口(421)的中心之间的连线的夹角为90° ; 或千分表触头(31)的指向与第一开口(411)的中心和第二开口(421)的中心之间的连线为同一平面，千分表触头(31)指向第一开口(411)的中心和第二开口(421)的中心之间的连线的中点。
全文摘要
本发明公开了一种球体圆度测量仪，其特征是，包括机架(1)，机架(1)的一端设置有第一顶锥(41)另一端设置有第二顶锥(42)，第一顶锥(41)的一端设置有第一开口(411)，第一开口的边缘(412)为圆形或正多边形，第二顶锥(42)的一端设置有第二开口(421)，第二开口的边缘(422)为圆形或正多边形，第一开口的开口方向与第二开口的开口方向相对，第一开口(411)所在的平面与第二开口(421)所在的平面平行，并且第一开口(411)的中心与第二开口(421)的中心之间的连线垂直于第一开口(411)所在的平面。该球体圆度测量仪能够客观的反应球体的圆度。
文档编号G01D11/16GK102865844SQ20111018642
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者滕磊军, 成清校, 张华 , 王军宁, 白宇, 于丽君, 赵彤 申请人:北京航天试验技术研究所