大型轴用对称度检具研究

　　1 引言

　　测量轴用键槽对称度的方法很多,如环规检测法和测量键槽两侧面水平高度差法等。但若采用上述检测方法对大直径轴用键槽进行对称度检测则会出现效率低,甚至无法进行检测的现象。本文介绍一种适用于不同轴径上的键槽对称度检具,检测方便、效率高。

　　2 测量原理

　　对称度误差是指包容实际中心平面(或轴线)相对基准平面对称配置,且距离为最小的两平行平面之间的距离。而直接测量包容实际中心平面的两平行平面之间的距离较为困难。为了方便地测量键槽对称度误差,将被测量部位变换至轴外轮廓处。通过几何关系和数学计算,即可求得键槽对称度误差。为此,本文设计了如图1所示的V形对称度检具。

　　图1为检测状态,测量键块1插入轴段4的键槽中,检具3的左斜面与轴外圆相接触。由于键槽存在对称度误差,右斜面偏移轴外轮廓,偏移量为DB。其值越大,则键槽的中心平面(线)偏移基准中心平面(线)的距离OF就越大。两者之间的函数关系式如下:

　　在图1中,通过几何作图,可求证RtvOEFTRtvDBC,即

　　设V形检具斜度为α,则在RtΔOEF中,

　　式(1)代入式(2)得

　　在图2中,d为轴径,h为键槽深度,而I-I为键槽中心平面,II-II、III-III为包容实际中心平面的两平面,并对称于OP基准中心线。两包容平面II-II、III-III之间的距离,即为键槽在该横截面上的对称度误差t。键槽中心平面(线)偏移基准中心(面)线的偏移量OF与键槽对称度误差之间的函数关系式,可通过如图2中的几何关系,经数学推导求出,以下为主要推导过程。

　　设轴的半径为R(直径为d)。由图2中的几何关系可知,,则

    （4）

　　而MP=MNcosβ,MN=h/2,NP=t/2,FM≈R-h/2,代入式(3),整理得

　　将式(5)代入式(3),整理后得

　　式(5)即为键槽对称度误差与被测量值之间的函数关系式。由此关系式,通过测得的DB值,即可求出键槽的对称度误差。而DB值比实际的键槽对称度误差t要大许多,因此,DB测量对量具精度要求有所降低,并且容易测量。

　　3 检具结构及使用

　　该检具结构如图3所示,1为键块,2为手柄,3为V形块。V形块和键块选用工具钢材料,热处理淬火58-60HRC;手柄选用45钢。V形斜面与键块槽之间的对称度误差大小,是影响该检具测量精度的主要因素,因此V形斜面与键块槽要求在一次装夹的情况下完成加工。键块为台阶结构,满足不同键槽宽度尺寸要求。键块配合面与测量面应保证对称度要求。为了减轻该检具的重量和在键槽长向上逐段测量,检具的厚度尺寸B不能太大。