测量球冠轮廓度的装置的制作方法

本实用新型属于测量装置技术领域，具体涉及一种测量球冠轮廓度的装置及其装配方法和用其测量的方法。

背景技术：

支座是一种支承工程结构和传力的装置。桥梁支座一般设置在桥梁的上部结构(梁)与下部结构(墩台)之间，将上部结构的各种荷载传递到下部结构，并能够适应活载、温度变化、混凝士收缩与徐变等因素所产生的位移和转动，使上下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。

高速(≥250km/h)铁路桥梁下基本采用球型支座作为高铁桥梁上下部结构的承载装置。而球型支座中的球冠衬板部件的形状公差指标(球面轮廓度)对球型支座的转动性能及使用寿命至关重要。目前为止，全国在建的客专铁路基本90％以上均会使用球型支座作为甲供(国铁集团)主要装备进行采购，每年高铁在建线路超1500公里，每公里球型支座用量最少124台(梁跨度32m计)，用量非常巨大。

球面轮廓度作为形位公差测参数测量起来很不直观，又因球冠衬板部件尺寸重量较大，测量速度和测量质量的对立性极强，即速度与结果准确性反比严重。

目前已有的测量方案有以下两种：

1、样板靠测法，是支座生产企业常用的测量方法，即做出一个理论曲半径的样板直接靠在样品表面，再通过塞尺进行测量；

2、三坐标测量法，是检测机构常用的测量方法，直接以三坐标测量机进行形状公差的检测。

样板靠测法在测量轮廓度这类形状公差上本身具有根本性的错误，主要原因为：样板的曲面半径是固定的，而生产出来的球冠衬板的球半径永远会存在加工公差，即样板获取的数据未必是形位公差而可能是加工公差。举例，如样板的半径为630.0mm，被测的球冠a半径为633.0mm，用小球去测大球，中间产生的缝隙并非为轮廓度公差，而是加工正公差所造成的。我们可以认为球冠a做大了，但是无法确定球冠a做得是否足够圆。

三坐标测量法在检测结果上无可指摘，可以说是最精确的测量方案。但是如上述所言，球型支座的生产量巨大，且球冠衬板本身重量与尺寸较大，生产企业无法做到每个部件都放到三坐标测量机上去检测，为了追求性价比大多还是采用有瑕疵但却快速的样板靠测法来控制质量。

因此有必要对测量球冠轮廓度的装置及其测量方法进行研究。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种测量球冠轮廓度的装置，该装置检测便捷，检测精度较高，可适用于大批量测量。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种测量球冠轮廓度的装置，包括：

圆盘，该圆盘的下表面向内凹陷形成曲面，上表面为水平面；所述圆盘的侧面等间距设有数个安装孔；

数个万向杆，该万向杆的一端通过安装孔与圆盘连接，所述万向杆的另一端夹设有电子千分表。

更进一步地，所述圆盘的侧面等间距设有四个安装孔，所述万向杆的数量为四个。

更进一步地，所述安装孔为螺纹安装孔。

更进一步地，所述圆盘为铝合金圆盘。

本实用新型还提供一种所述的测量球冠轮廓度的装置的加工方法，步骤如下：

步骤一：下料，原料可用铝合金6061；

步骤二：数控车床加工圆盘外形及型面尺寸达图；

步骤三：铣床加工圆盘轴像平面达图；

步骤四：钻床加工圆盘侧面的螺纹安装孔；

步骤五：钳工攻丝去毛刺，即得圆盘；

步骤六：将万向杆分别一端安装于安装孔内，紧固；

步骤七：将电子千分表分别夹设于万向杆另一端，即得所述测量球冠轮廓度的装置。

本实用新型还提供一种用所述测量球冠轮廓度的装置测量球冠轮廓度的方法，包括如下步骤：

步骤一：将装置放置于待测样品表面，调整电子千分表的标杆与待测样品表面垂直后清零；

步骤二：转动装置使电子千分表停留在不同位置，记录数据；

步骤三：将获得的若干数据计算其平均值，找出与平均值距离最远的最大偏差，以该差值的2倍作为轮廓度偏差，即得待测样品的球冠轮廓度。

球面轮廓度即球表面各个点到球心的距离(球半径)的允许范围偏差，本实用新型在传统的样板靠测法和三坐标测量法之间找到折中的方法，利用4点可确定球面，且球体表面任意位置均指向球心的特点，通过固定有4个千分表的特制工装放到被测球冠表面，直接获得被测球冠的基本球面，以最初的4个点作为标尺，通过改变测量位置后千分表的变动量来统计数据，获取多个数据，再根据获取的数据计算待测物的轮廓度。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

(1)与基准固定的传统样板法相比，本实用新型的基准可随被测球体改变，在工厂批量测量时，其评估的结果更有说服力；

(2)与传统的三坐标测量机相比，本申请虽然检测精度略差，但检测便捷，适用于大批量测量；

(3)本实用新型在检测速度与检测质量上找到了折中点，目前为止国标及铁标对球型支座球冠轮廓度的要求普遍为0.2mm，三坐标测量机最小示值为0.0001mm，检测本实用新型所对应的产品的质量监督检验检测机构所使用的三坐标测量机为carlzeiss的中低端机型(contura7106)，其所提供的最高精度为1.5μm，检测球冠轮廓度的能力远远过剩。

附图说明

图1为本实用新型测量球冠轮廓度的装置未安装电子千分表时的结构示意图；

图2为本实用新型测量球冠轮廓度的装置安装电子千分表时的结构示意图；

其中，1、圆盘；2、万向杆；3、电子千分表。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等效形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

下面结合一个实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型中使用的万向杆可通过购买得到，如可购买总长度300mm，一端连接螺纹的尺寸为m8。

实施例

本实施例提供一种测量球冠轮廓度的装置，包括：

圆盘1，该圆盘1的下表面向内凹陷形成曲面，上表面为水平面；所述圆盘1的侧面等间距设有四个螺纹安装孔；

四个万向杆2，每个万向杆2的一端通过螺纹安装孔与圆盘1连接，每个所述万向杆2的另一端夹设有电子千分表。

该测量球冠轮廓度的装置的加工方法，步骤如下：

步骤一：下料，原料可用铝合金6061；

步骤二：数控车床加工圆盘1外形及型面尺寸达图；

步骤三：铣床加工圆盘1轴像平面达图；

步骤四：钻床加工圆盘1侧面的螺纹安装孔；

步骤五：钳工攻丝去毛刺，即得圆盘1；

步骤六：将万向杆2分别一端安装于安装孔内，紧固；

步骤七：将电子千分表3分别夹设于万向杆2另一端，即得所述测量球冠轮廓度的装置。

本实用新型的成品实物是按精密级f进行加工，即曲面半径为630mm的凹陷要求偏差为±0.3mm。凹面轮廓度要求为0.05mm。但是考虑到凹圆的顶点总是指向被测球的球心，对球半径尺寸的要求并不强烈

用所述的测量球冠轮廓度的装置测量球冠轮廓度的方法，包括如下步骤：

步骤一：将装置放置于待测样品表面，调整电子千分表3的标杆与待测样品表面垂直后清零；

步骤二：转动装置使电子千分表3停留在不同位置，记录数据；

步骤三：将获得的若干数据计算其平均值，找出与平均值距离最远的最大偏差，以该差值的2倍作为轮廓度偏差，即得待测样品的球冠轮廓度。

用本实用新型的测量球冠轮廓度的装置对某样品进行了轮廓度检测，其中，a、b、c、d分别代表4个千分表，采集40点计算结果如下：

表1检测结果

由上表可见本实用新型配置千分表后基础数据为小数点后3位，而该类型的样品国标及行业标准均要求为0.2mm，部分行业标准要求为0.20mm，完全满足精度要求。在步骤一中将垂直于样品表面的千分表进行清零后，4个千分表指向为球心(4点即可确立球形)，只要千分表杆不动球心即固定，此后千分表移动到球体表面其余位置时发生的数据变动即反应被测样品表面的凸起或凹陷，相当于测量出若干个被测样品表面至固定球心的球半径。将若干球半径以平均值计为球实测半径，通过找出某一半径与实测半径之间的最大偏差值的2倍计为轮廓度，符合相关标准对轮廓度的表述(测量点越多越可反应样品的实际情况)。

同时，采用三坐标测量法对上述样品进行测试，测得轮廓度为0.0582。

上述实施例对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。