一种圆锥滚子曲率半径的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于轴承滚子自动化检测技术领域，尤其涉及到一种圆锥滚子曲率半径的 测量方法。
【背景技术】
[0002] 圆锥滚子的曲率半径反映了其表面几何形貌的特征质量，不仅影响轴承的装配质 量，而且决定轴承工作的稳定性。但是，受到加工水平的限制，成品圆锥滚子的曲率半径往 往存在微小差异，这些微小差异是制约轴承性能提高的关键。因此，磨削加工后需要检测圆 锥滚子的曲率半径是否满足精度及设计要求。
[0003] 在实际检测中，圆锥滚子曲率半径的测量方式主要有靠模法、标准滚子涂色法和 轮廓仪直接测量法。
[0004] 靠模法是利用标准样板与圆锥滚子表面接触来实现定性检侧，靠模法适用于磨削 加工后的现场检测，靠模法的测量精度受到标准样板制造工艺、定位精度、现场环境等因素 的限制，因此不能实现圆锥滚子曲率半径的高精度测量。
[0005] 标准滚子涂色法是采用标准滚子涂色的方式来定性检测圆锥滚子的曲率半径，标 准滚子涂色法适用于终磨后的车间内检测，标准滚子涂色法的测量精度受到标准滚子的精 度等级、涂料质量及涂抹均匀性等因素影响，也不能实现较高精度圆锥滚子曲率半径的检 测。
[0006] 轮廓仪直接测量法是通过轮廓仪直接测量圆锥滚子的表面形状，并利用最小二乘 法拟合求得圆锥滚子的曲率半径。轮廓仪直接测量法在调中及操作过程中容易引入较大的 测量误差，因此很难达到较高的测量精度。
【发明内容】
[0007] 针对上述不足之处，本发明提供了一种圆锥滚子曲率半径的测量方法，该测量方 法通过一套测量装置来测量圆锥滚子的曲率半径，利用激光位移传感器测量圆锥滚子在同 一高度处的曲率半径，再利用最小二乘法拟合出该高度处的曲率半径，最后利用相同的方 法测量圆锥滚子其它高度处的曲率半径，从而求出圆锥滚子的总曲率半径，并判断出总曲 率半径是否符合精度要求，从而提高圆锥滚子曲率半径的测量精度。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种圆锥滚子曲率半径的测量方法，该测量方法使用到一套测量装置，所述测量 装置包括基座、二维移动活动架、支架、激光位移传感器、夹紧套、气浮转台、气浮轴承及伺 服电机，伺服电机的旋转角度及旋转速度VI和V2均由计算机控制，其中V1<V2，激光位移传 感器检测到的被测圆锥滚子曲率半径数据被输入该计算机中，该计算机还存储有最小二乘 拟合法，通过该最小二乘拟合法能够计算出被测圆锥滚子的曲率半径，被测圆锥滚子在磨 削加工后可以测出其大端和小端，给定圆锥滚子的设计曲率半径为R，本发明的特征如下：
[0010] 基座上一侧配置有二维移动活动架，二维移动活动架具有固定的垂直架和随所述 垂直架上下移动的水平架，在所述水平架的任一端下方通过螺纹联接能左右移动的支架， 支架上固定有激光位移传感器；
[0011] 基座上另一侧配置有气浮轴承，安装在基座下端的伺服电机输出轴穿过气浮轴承 后与气浮转台联接，气浮转台水平位于气浮轴承上端面，气浮转台中心线与伺服电机输出 轴中心线在联接后是重合的，在气浮转台的上端面配装有能拆卸的夹紧套，配装夹紧后的 夹紧套中心线与气浮转台的中心线重合；
[0012] 测量被测圆锥滚子的曲率半径按如下步骤进行：
[0013] ①将被测圆锥滚子的所述大端平放在气浮转台上使被测圆锥滚子的中心轴线垂 直于气浮转台水平面，通过夹紧套将被测圆锥滚子的所述大端处夹紧，从夹紧套上端沿处 至撤测圆锥滚子所述小端处的总高度设定为L，共测量k次，则每次测量的高度间距为1 = L/ k，k为自然正整数，调节所述水平架使激光位移传感器先对准被测圆锥滚子所述小端处的 圆弧，此时激光位移传感器的初始测量位置称其为1:位〇度处；
[0014] ②启动伺服电机按顺时针方向并以V1旋转30度，此时被测圆锥滚子旋转30度时的 位置被标记为h位30度处，从所述h位0度处到所述h位30度处激光位移传感器对被测圆锥 滚子的圆弧处进行测量并得出1:位1数据，所述1:位1数据被输入计算机中，计算机利用最小 二乘拟合法能够求解出所述lHil数据的曲率半径η;
[0015] ③启动伺服电机按顺时针方向从所述1^30度处出发并以速度^旋转180度，此时 被测圆锥滚子旋转180度时的位置被标记为l^i210度处；
[0016] ④启动伺服电机按顺时针方向从所述lHi210度处出发并以V1旋转30度，此时被测 圆锥滚子旋转30度时的位置被标记为h位240度处，从所述h位210度处到所述零lHi240度 处激光位移传感器对被测圆锥滚子的圆弧处进行测量并得出lHin数据，所述lHin数据 被输入计算机中，计算机利用最小二乘拟合法能够求解出所述lHin数据的曲率半径^，计
能够计算出被测圆锥滚子在li位时的平均曲率半径R1;
[0017] ⑤将所述水平架向下移动第一个高度间距1使激光位移传感器对准被测圆锥滚子 的12位处圆弧，此时激光位移传感器的初始测量位置称其为1 2位0度处，重复上述②-④能够 计算出被测圆锥滚子在h位时的平均曲率半径r2;
[0018] ⑥在上述⑤的基础上将所述水平架再向下移动第二个高度间距1使激光位移传感 器对准被测圆锥滚子的b位处圆弧，此时激光位移传感器的初始测量位置称其为b位0度 处，以此类推激光位移传感器从初始测量位置起按高度间距1依次向下移动就具有14位0度 处、1 5位0度处…和lk位0度处，不断重复上述②-④能够计算出被测圆锥滚子在13位时的平 均曲率半径R 3、14位时的平均曲率半径R4···和lk位时的平均曲率半径R k;
[0019] 将上述k次测量得到的Ri、R2、R3、R4、…Rk通过计算机计算出总曲率半径R总：
[0021]再通过计算机就能够比较出被测圆锥滚子的总曲率半径R总是否满足R之设计要 求。
[0022]由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
[0023] 1、本发明能够一次性测量不同规格圆锥滚子在不同圆弧处的曲率半径，从而实现 对圆锥滚子表面轮廓的识别，并自动识别出合格的圆锥滚子。
[0024] 2、本发明采用非接触式测量方法，在测量过程中不会破坏圆锥滚子表面圆弧的精 密结构和轮廓。
[0025] 3、利用激光位移传感器测量圆锥滚子同一高度处两段不同圆弧的曲率半径，再利 用最小二乘法拟合出该高度处的曲率半径，重复相同的过程就能测量其它高度处的曲率半 径，从而计算出圆锥滚子的总曲率半径，并判断出总曲率半径是否符合设计要求。
[0026] 4、本发明能提高圆锥滚子曲率半径的测量精度，避免人工误差，从整体上能有效 提高圆锥滚子的出厂性能。
[0027] 5、本发明的测量方法更能满足工业检测和精细生产的实际需要。
【附图说明】
[0028]图1是测量装置的局部结构示意简图。
[0029] 图1中：1-基座;2-二维移动活动架;3-支架;4-激光位移传感器;5-被测圆锥滚子； 6_夹紧套;7-气浮转台；8-气浮轴承;9-伺服电机。
【具体实施方式】
[0030] 本发明是一种圆锥滚子曲率半径的测量方法，本发明利用激光位移传感器测量圆 锥滚子同一高度处两段不同圆弧的曲率半径，再利用最小二乘法拟合出该高度处的曲率半 径，重复相同的过程就能测量其它高度处的曲率半径，从而计算出圆锥滚子的总曲率半径， 并判断出总曲率半径是否符合设计要求。
[0031] 结合图1，本发明的方法使用到一套测量装置，所述测量装置包括基座1、二维移动 活动架2、支架3、激光位移传感器4、夹紧套6、气浮转台7、气浮轴承8及伺服电机9,伺服电机 9的旋转角度及旋转速度VI和V2均由计算机控制，其中V1<V2, VI和V2可根据被测圆锥滚子5 的测量要求而提前设定。
[0032] 激光位移传感器检测到的被测圆锥滚子曲率半径数据被输入该计算机中，该计算 机还存储有最小二乘拟合法，通过该最小二乘拟合法能够计算出被测圆锥滚子的曲率半 径，被测圆锥滚子在磨削加工后可以测出其大端和小端，给定圆锥滚子的设计曲率半径为 R〇
[0033] 所述测量装置的联接关系简述如下：
[0034]基座上一侧配置有二维移动活动架，二维移动活动架具有固定的垂直架和随所述 垂直架上下移动的水平架，在所述水平架的任一端下方通过螺纹联接能左右移动的支架， 支架上固定有激光位移传感器，所述水平架能带动激光位移传感器实现上下移动，所述水 平架沿所述垂直架上下移动的方式可以是手动的，也可以是自动的，而左右移动的支架能 够调节激光位移传感器与被测圆锥滚子表面的间距。
[0035]基座上另一侧配置有气浮轴承，安装在基座下端的伺服电机输出轴穿过气浮轴承 后与气浮转台联接，气浮转台水平位于气浮轴承上端面并保证气浮轴承旋转时气浮转台随 其同步转动，气浮转台中心线与伺服电机输出轴中心线在联接后是重合的，在气浮转台的 上端面配装有能拆卸的夹紧套，配装夹紧后的夹紧套中心线与气浮转台的中心线重合。
[0036] 在所述测量装置的协助下，本发明的测量