一种实用的孔倒角检测装置

一种实用的孔倒角检测装置
摘要：本文介绍了一种即可测量倒角轴向深度又可检测倒角角度的检测装置，该装置通过百分表直接读值，具有操作简便，检测结果可靠，解决了孔倒角尺寸小，尤其是角度误差不易检测的困难，有一定的实用推广价值。

关键词：孔倒角深度测量角度检测
0 引言
倒角是机械加工中最常见的加工工艺之一。

车、镗、磨、铣、钻等工序都涉及倒角的加工。

倒角即把工件的棱角切削成一定斜面的加工，通常在零件加工结束、热处理之前完成。

普通倒角多数会安排在精加工时进行，若毛刺等会影响后序加工质量，也会在粗加工时完成部分倒角加工。

对于某些重要的功能倒角也会安排在热处理后，利用磨削工序完成。

1 问题的引入
在机械制造业中孔端面常设计有45°倒角结构，目的是去除在机械加工过程中产生的毛刺，保护孔端面完好，在装配过程中轴容易导入避免划伤并且使清洁及检验等操作更为安全。

由于倒角尺寸小不易检测，没有高效准确的检验量具，倒角的测量效率会受到影响。

某企业生产一种柴油发动机，须在加工中心上加工六个直径为φ
60+0.05汽缸活塞孔，倒角尺寸为2.5×45°，如图1所示，图纸要求的倒角深度尺寸公差为2.5±0.13mm，角度公差为45°±1°，
用专用成型刀加工倒角。

在修磨或更换倒角刀具时需快速准确测量倒角质量。

原来使用一个刻有间距为0.26mm的两条标记线的45°圆锥量规检测倒角轴向深度，只要孔端面在两刻线之间即认为符合要求。

由于两条刻线间距很近，而且活塞孔位于斜面上，量规轴线与孔端面的垂直度不易控制，效率低使用不方便，而且不准确，也无法判断倒角角度是否符合图纸要求。

倒角的质量一直不稳定。

经过和企业技术人员共同研究，认真分析设计并制造一套两件可通过百分表直接读值，既可以直接读出倒角的轴向深度，也可检测倒角角度误差的专用检具，使用后效果良好，检测结果可靠。

单次检测时间由原来的10分钟缩短为3分钟。

检测倒角深度时被测要素与检测方向在同一轴线上，符合阿贝原则。

2 孔倒角检测装置的结构原理及使用方法
现分两部分介绍这种测量仪器的结构原理和使用方法。

2.1 倒角轴向深度检测装置倒角轴向深度检测装置如图2所示，圆锥测头2轴线与定位套3端面垂直并可上下滑动，由一轴用挡圈限制上下移动量，固定套5与定位套3旋合在一起，上端固定一百分表6。

国标规定倒角尺寸指轴向深度尺寸。

测量前先通过校准环规1将百分表校准至零，检测工件时使定位套3定位面与孔端面贴平，通过压簧4的压力作用圆锥测头移至倒角斜面和圆柱孔截交线位置，通过百分表指针的变化即可直接读出倒角轴向深度尺寸。

为保证测头圆锥面始终和倒角斜面的最深处接触，圆锥测头斜角应按
倒角最小极限角度44°设计并设负偏差，这样可圆锥测头避免与倒角斜面干涉造成测量结果失准。

圆锥测头与定位套导向孔基本尺寸φ40mm处属精密滑动配合，参照国标常用优先配合代号h6/g5，最大间隙0.036mm，最小间隙0.009mm。

校准环规选用合金工具钢
cr12mov制成，热处理硬度>hrc60，待环规孔表面精加工完成后再精磨端面，以保证校准处锋利。

为保证定位套的导向孔与定位端面垂直，这两处必须一次装夹精磨完成。

圆锥测头端要预留工艺台，待圆锥面与导向轴一次装夹精磨完成后用线切割截去，再磨制端面以保证圆锥轴线与导向轴同轴。

环规孔基本尺寸取被测孔极限尺寸φ60mm—φ60.05mm的中间值φ60.025mm，环规公差按被测孔公差的1/5，即校准环规孔尺寸公差设计为φ60.025±0.005mm。

环规工作处的圆度误差不大于0.005mm。

图纸标注倒角深度尺寸公差为2.5±0.13mm，考虑到被测孔最大及最小极限尺寸与校准环规基本尺寸差值为0.025mm，及环规本身的尺寸及形状误差检测时应将倒角深度尺寸合格范围内缩确定为2.5±0.1mm。

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2.2 倒角角度误差检测装置倒角角度误差检测装置，如图3所示，主要由定位环3、定位圆锥2，45°支架5及杠杆百分表4构成。

在定位环与定位圆锥组合体的一侧开有略大于杠杆表测头宽度的通槽。

通过定位环的轴向定位和定位圆锥的中心定位使杠杆表测头在倒角斜面的轴向中心截面位置接触。

在装置的上部安装一个
45°精密支架，在支架上加工一个燕尾槽，由间隙塞片9调整与滑块的配合间隙。

通过旋钮转动，可使杠杆表沿45°方向精确移动。

在支架上装有一可调限位螺钉，以限定杠杆表测头下移极限位置。

测量前可通过校准环规45°斜面校验杠杆表读数值，以检测量规的移动精度，如误差过大，需精确调整支架与滑块的间隙。

测量时先将测头移到倒角斜面下限位置同时将指针至零。

由于图纸标注角度公差为45°±1°，通过三角函数计算，±1°的角度误差可使倒角斜面全程产生±0.06mm的尺寸变化。

由于杠杆表测杆轴线与倒角斜面有45°夹角，引起杠杆表读数值变化的b要大于零件的实际误差a，还需修正即：
b=a*secα
b=0.06*sec45°=0.084mm，如图4所示。

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当杠杆表测头移动到倒角斜面最高处，指针变化在±0.084mm内，即可确定倒角角度在45°±1°内，符合图纸有求，反之需修磨或调整倒角刀具至合格为止。

3 结束语
该装置解决了倒角尺寸小，尤其是倒角角度不易测量的困难，具有使用简便，检测结果可靠的特点，对于不同尺寸及角度的倒角检测有一定的示范作用，具有较大的实用价值。

参考文献：
[1]赵欲立，张艳红.挤锥刀磨倒角夹具的研究[j].价值工程，2011（18）.
[2]陈文彦.小孔倒角边长测量初探[j].航空精密制造技术，1991（01）.
[3]朱正德.小孔倒角深度的工序间快速检测[j].轻工机械，2000（03）.
作者简介：：于剑斌（1958-），天津人，天津中德职业技术学院，讲师，研究方向：机械测量。