銑刀半徑測量器

葛新鋒 晉景濤 李瑞華 董福彬

(許昌學院機電工程學院，河南 許昌461000)

隨著加工技術的發展，機械加工精度也隨之提高，準確而快速地對加工后工件進行測量顯得越來越重要［1］。游標卡尺是機械制造行業中應用廣泛的通用量具之一，它是利用游標原理進行讀數的［2］。通常情況下，游標卡尺只能測量回轉類工件的內徑或者外徑，而在機械加工工件的測量過程中，要求測量的尺寸往往不是回轉類工件的內徑或者外徑，比如需要測量某一段水平距離，而被測量物體的兩部分的末端不在同一平面上(如圖1 所示)。目前市面上沒有一種現成的儀器可以實現這樣一段長度的測量，如果直接采用游標卡尺來測量這一段長度會造成測量的結果誤差很大，直接影響企業的生產效率和成本。

由于普通的游標卡尺在對圖1 所示的距離L 進行測量時得不到較為精確的測量結果。在實際生產中，這段長度是通過工人依靠其豐富的工作經驗進行目測式調整銑刀刀桿的長度來保證的。這種通過調整銑刀刀桿長度來保證L 的大小的方法極易受工人經驗的影響，從而導致在實際的機械加工過程中會出現加工出許多不合格的產品，造成資源的浪費和企業生產效益的降低。因此，針對這一情況，本文在游標卡尺的基礎上設計了銑刀半徑測量器，能準確、方便、快速地對圖1 中長度L 進行精確的測量，而且操作簡單，非常實用。

1 銑刀半徑測量器的原理和結構

1.1 銑刀半徑測量器的工作原理

要實現對L 精確的測量，需要對銑刀桿進行精確定位。目前實際生產中銑刀桿的結構有兩種形式:實心錐臺和空心錐臺。不論是實心錐臺還是空心錐臺，要精確測量L 的值，都要確定錐臺頂面圓心。對于實心錐臺，用直徑介于錐臺兩底面圓直徑之間的空心圓柱套在實心錐臺上，此時空心圓柱與實心錐臺同軸，可以用空心圓柱的底面圓心作為實心錐臺的圓心;對于空心錐臺，用底面直徑大于錐臺小底面圓直徑的圓錐插入到空心錐臺中，此時圓錐與空心錐臺同軸，可以用圓錐的底面圓心作為空心錐臺的圓心。在測量過程中，只要能夠定位實心錐臺或者空心錐臺的底面圓心就可以完成尺寸L 的精確測量。

1.2 銑刀半徑測量器的結構

根據銑刀半徑測量器的工作原理，銑刀半徑測量器的總體結構如圖2 所示，銑刀半徑測量器定位頭設計如圖3 所示。

銑刀半徑測量器主要結構包括:圓錐定位頭、圓筒定位頭、尺身、滑軌、緊固螺釘和止動螺釘。

1.2.1 圓錐形定位頭

如圖4 所示，圓錐形定位頭用材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當于國標中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5HRC)。其總高度為80 mm，上半部分為一圓錐體，其高度為40 mm，下半部分為圓柱體部分，其直徑為30 mm，高度為40 mm，兩者為一個整體。

1.2.2 圓筒形定位頭

如圖5 所示，圓筒形定位頭的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當于國標中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5 HRC)。其總高度為80 mm，上半部分為1 外直徑40 mm 內直徑34 mm 的圓筒，高度為43.13 mm;下半部分為1 圓柱體，其直徑為30 mm，高度為36.87 mm，兩者也同為一整體。

1.2.3 尺身

如圖6 所示，尺身的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當于國標中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5 HRC)。其橫斷面為凹字形，總長度為400 mm，寬度為6 mm，高度為30 mm。此外，尺身上有總長為200 mm的刻度供讀數使用。

1.2.4 滑軌

如圖7 所示，滑軌的材料為含碳量較高的Cr13 型不銹鋼〔相當于國標中的4Cr13 鋼或高碳4Cri3 鋼(含0.6%C)〕，其主要測量面的最低硬度為551HV(52.5HRC)。其總高度為70 mm，長度為70 mm，寬度為10 mm。其尺身以上的高度為35 mm。滑軌頂部右邊為半徑10 mm 的倒圓角，其延伸下的部分為半徑10 mm 的倒圓角。在滑軌上有一直徑為2 mm 的螺紋孔，用來鎖定滑軌。

2 銑刀半徑測量器的使用方法

2.1 圓錐型銑刀半徑測量器測量方法

圓錐型定位頭銑刀半徑測量器的測量方法:使圓錐形銑刀半徑測量器定位頭插入到主軸銑刀桿末端的小孔內，使兩者形成緊密配合，然后滑動滑軌，使其與銑刀刀尖相接觸，并盡量能接觸的緊密一些，以便能夠減小測量過程中的誤差。此時，滑軌上刻度線的某一刻度會與主尺上的某一刻度對齊，這時所重合的格數乘以最小分度值即為滑軌上的讀數，再以滑軌上的零刻度線為基準在主尺上讀取整毫米數，最后讀取的整毫米數與滑軌上的讀數之和即為此次測量的數值。

2.2 圓筒型銑刀半徑測量器測量方法

圓筒型定位頭銑刀半徑測量器的測量方法:使銑刀半徑測量器定位頭套住所要測量的刀桿夾具的圓錐部分，使兩者形成緊密配合，然后滑動滑軌，使其與銑刀刀尖的末端相接觸，并盡可能地接觸緊密一些，以便能夠減小測量過程中的誤差。此時，滑軌上刻度線上的某一刻度會與主尺上的某一刻度對齊，這時所重合的格數乘以最小分度值即為滑軌上的讀數，再以滑軌上零刻度線為基準在主尺上讀取整毫米數，最后讀取的整毫米數與滑軌上的讀數之和即為此次測量的數值。

上述兩種不同結構定位頭的銑刀半徑測量器都能夠精確地測量水平距離L。其原理基本相同，都是利用圓錐與圓筒配合形成的錐孔定位定心基準進行測量，在測量過程中，要注意眼睛視線與銑刀半徑測量器上刻度示值在同一水平面內，防止因為俯視或仰視讀數造成讀數誤差過大而影響測量精度。按照以上操作要求就可以精準地完成上述測量過程，并且能夠得出準確的結果。

3 測量結果的實例驗證

如圖8 所示，在加工0082 型滑動套的銑中孔工序時，須保證加工后0082 型滑動套的中心孔的直徑為φ81.8 mm，該道加工工序要求的加工誤差不得超過0.08 mm，因此在加工過程中，銑刀刀桿的長度至關重要。

在開始加工時，先用圓錐型定位頭銑刀半徑測量器(或則圓筒型定位頭銑刀半徑測量器)對如圖1 所示的銑刀頭長度進行調節，并固定好，在此過程中記錄測量器的測量記錄，即L=81 +41 ×0.02 =81.82。亦即銑出的滑動套半徑應該為81.82 mm。

使用游標卡尺測量0082 型滑動套的內徑，測量結果為81.82 mm，即用圓錐型定位頭銑刀半徑測量器(或則圓筒型定位頭銑刀半徑測量器)來保證加工效果完全符合要求。

4 結語

銑刀半徑測量器都是利用軸與孔配合實現定心定位，進而實現測量目的，這種定位基準準確，受人為因素影響較小。其讀數原理與游標卡尺讀數原理基本相同，有利于操作。銑刀半徑測量器制造材料采用Cr13型不銹鋼，硬度≥551 HV(52.5 HRC)。保證了銑刀半徑測量器的強度和耐磨性以及測量精度。

［1］羅太景，吳杰.多功能游標卡尺的改進設計［J］. 煤礦機械，2012，33(2):180 -181.

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