凯发K8国际一触即发

准确简单地测量锥体形状的方法

准确简单地测量锥体形状的方法

锥体(taper)是在表示倾斜、倾角时使用的术语。相似的形状有“斜坡”,在设计上通常与锥体区分使用。
本项将介绍运用锥体的目的、使用锥体的部件、计算方法、加工方法等基础知识,以及测量课题和解决方法。

何谓锥体

锥体是指细长结构物的直径、宽度、厚度等逐渐减小的状态。锥体形状种类繁多,需根据目标区分使用。锥体可使结构物具有强度,或更容易嵌合,通过冲压或切削加工等成型。
此外,设计🌞成锥体状称为“带锥度”,锥体角𓂃度大时称为“锥度大”,角度小时称为“锥度小”。与锥体相似的词语有斜坡,两者需严格区分使用。

锥体与斜坡的差异

两侧带倾斜角度的形状称为“锥体”,一侧水平、只有另一侧倾斜的形状称为“斜坡”。例如,在相同圆锥上的材料中,以中心线为基准,若将只有单侧的倾斜作为目标即为斜坡,将两侧的倾斜作为🌸目标则为锥体。

锥体与斜坡的图纸标记

锥体与斜坡分别用各自的符号和数值表示。锥体大小用锥角和锥度比表示。而斜坡用名为坡度比的值表示。

使用锥体的部件

锥体用于销、用于支撑轴的轴承、配管、散热器、法兰等大量部件。形状均为锥体,但目的各有不同,形状也具有各🐻自的特点。

螺丝、轴承、嵌合部等

使用直径相对于距离呈线性变化的锥体(线性锥体)。侧面角度固定,锥体程度用锥角(角度)或锥度比表示。

发动机冷却散热片、散热器

使用直径相对于距离呈指数型函数变化的锥体(指数型锥体)。侧面形状从根部开始急剧变细,前端变⛦得非常细。因此,可减小间距,并减小重量和振♛动。

例:散热器
例:散热器

除此之外,配管、飞机机身等希望减小流体阻力的部件会使用类似抛物线形状的“✃抛物线锥🦩体”。此外,销等用来结合两个部件的部件与一般的锥体相反,使用越往前端越粗的“反锥体”。

锥角的计算

在图纸上,通常用锥度比来表示锥体。但是,在使用车床加工等情况下,可能需要用到锥角的值。

锥度比

较粗一端的尺寸与较细一端🍒的尺寸的比例。例如,若锥度比为3:10𓃲0,则在100 mm处直径变细3 mm。

锥角

锥角可通过以下公式计算。

例如,图纸指示的锥度比为3/100时,锥角计算如下。

锥角

锥体的加工法

锥体用车床或冲压机加工而成。若使用冲压加工,在制作模具时需设定锥体。若使用车床,需使用刀具台的角度调节装置进行加工。下面将介绍使用车床的锥体加工。
所谓车床,是一种旋转材料实施切削的机床。♒旋转待加工物体,利用被固定的工具切削工件进行制作。因为是旋转加工物实施切削,所以适合加工朝着前端方向逐渐变细的锥体。在车床上将锥形刀头立铣刀的角度指定为锥角的1/2。锥角的1/2也就是坡角。

(1) 旋转车床,调节角度

(2) 操作车床手柄进行切削

(3) 切削到端部后恢复至刀锋离开加工物的状态

(4) 重复该过程,直到变成所希望的形状

超精密车床也可加工纳米级的微小锥体。因此,质量管理要求采用高精度的测量仪。

锥体测量的课题

确认是否已通过锥体加工获得期望尺寸(公差范围内)和形状是非常重要的。尤其是圆锥状的锥体,因为是立体形状,所以要求高精度、定量的3D形状测量。
但是,在用投影仪、接触式形状轮廓测量仪、锥度规等进行测量时,存在难以准确测量、出现偏差等各种课题。

利用投影仪测量锥体的课题

利用投影仪测量锥体的课题

属于光学测量仪,测量原理类似于光学显微镜。将目标物置于载物台上,从下方照射光源,将目标物的轮廓投影到屏幕上。大型投影仪的屏幕直径甚至可超过♏1 m。通过二维投影无法确认的位于深处的锥体部分,测量时需切断样品。

该测量方法存在如下课题。

  • 部分投影仪的镜头只能聚焦于目标物的一部分。因此,必须要手动在每个测量位置对焦。例如,若目标物是圆锥形,则要求每个测量位置都精确对焦。对焦位置产生人为差异时,不仅会出现测量误差,还存在随着测量位置增多需要耗费更多对焦时间的问题。而且在测量截面形状时必须切断目标物。
  • 进行形状比较时,必须将放大10倍的图纸与投影图像重合,通过目视检查差异。此外,无法取得尺寸以及与图纸有差异位置的数值,需要将轮廓形状转印到描图纸上,数据保存和比较都十分困难。

如上所述,并不是每位现场人员都能准确测量𓄧,而且有些位置🅷无法测量,某些目标物需要切断等,成为了重要的课题。

利用形状轮廓测量仪测量锥体的课题

利用形状轮廓测量仪测量锥体的课题

形状轮廓测量仪是使用被称为探针的触针,沿目标物表面移动,对其轮廓形状进行测量、记录的装置。近年来还出现了用激光代替触针,通过非接触式的轮廓描绘,实现复杂形状测量的机型。部分机型还能进行上下两面的测量。
对于想要测量的锥体形状,形状轮廓测量仪必须在垂直方向上准确描画测量线。

因此存在以下课题。

利用形状轮廓测量仪测量锥体的课题
  • 将样品固定于夹具、对样品实施水平调整等作业十分耗时。而且,为了准确地实施水平调整,必须具备形状轮廓测量仪的相关知识和技能。
  • 形状轮廓测量仪的触针以触针臂上的支点为中心上下进行圆弧运动,而触针前端位置也会沿着X方向移动,因此X轴数据会发生误差。
  • 使针按照预期通过的作业非常困难,针的微小偏移就会造成测量值偏差。

锥体测量的课题解决方法

如果重新审视使用的测量仪所存在的课题,可发现某个共同点。那就是,对于立体的目标物和测量位置,总是在以点或线接触的同时进行测量。
为解决这些测量课题,K8凯发开发了3D轮廓测量仪“VR系列”。以非接触的方式,以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。最快1秒完成载物台上目标物的3D扫描,高精度地测量三维形状。因此,测量结果不会产生偏差,可瞬间实施定量测量。具体优点如下。

优点1:无需切割样品即可测量

例如,测量刀头工具或散热器的散热片等间距较小、有深度的目标物时,若使用接触式测量仪,探头等测量元件难以到达底面实施测量。
采用“VR系列”,即使是过去需要切割截面实施平面测量的目标物,也可通过虚拟切断,测量锥体等截面形状。因此,可以在不切割截面的情况下测量位于深处的部分。
此外,还可使用事先注册测量项目的分析模板分析工件形状,因此可迅速完成此前耗费时间或难以完成的测量。

优点1:无需切割样品即可测量

优点2:可测量最大300mm×150mm的大范围

测量所需的作业是,将目标物放置到载物台ꩵ上,然后只需按下按钮即可。无需严格定位等预先准备,即使没有测量仪的知识和经验,也能立即实施高精度测量。

优点2:可测量最大300mm×150mm的大范围

ဣ可提取载物台上放置的目标物的特点,自动补正位置。省去了过去耗时耗力的、严格的位置调整工作。因此,测量作业无需配置专人操作,不熟悉操作的人员也可轻松快速地完成测量。

总结:对难以测量的锥体面形状测量进行飞跃性改善和高效化

采用“VRℱ系列”,可通过高速3D扫描,以非接触的方式迅速、准确地测量目标物的3D形状,解决接触式测量仪所存在的课题。

  • 无需切断目标物即可测量截面。
  • 消除了人为导致的测量值偏差,实现定量测量。
  • 无需定位等操作,实现只需在载物台上放置目标物后按下按钮的简单操作。避免了配置专人执行测量作业。
  • 简单、快速、高精度地测量3D形状,因此可在短时间内测量多个目标物,有助于提升质量。

另外,还能进行简单分析,例如与以往3D形状数据和CAD数据的比较、公差范围内的分布等,因此可有效应用于🏅产品开发和制造的趋势分析、抽取检测等各种用途。