不垂直底面孔的深度测量

■ 郑州飞机装备有限责任公司 （河南郑州 450005） 何明辉 温 昊 于海鹏

在车削加工过程中，经常会遇到孔底面不垂直于孔轴线的内孔深度难以测量的问题。本文利用车间常见的钢球辅助测量，通过转换测量基准和简单的尺寸计算，能够迅速计算出基准转换后的被测尺寸及其公差，配合使用深度千分尺精确检测出具体尺寸，可快速测量图样上的孔深尺寸。

1. 零件的测量问题

以某铁芯组件为例（见图1），φ10.08+0.02+0mm内孔和锥面均为配合尺寸，精度要求较高，对孔深尺寸22-0-0.1mm要求严格，由于孔底面与内孔母线存在角度，并相交于一点，尺寸终点是一条线，仅靠游标卡尺、深度尺等传统测量工具无法准确测量，直接影响到零件的加工精度。如何利用有限的测量工具，快速完成检测，是我们要解决的问题。

图1 零件尺寸

2. 测量原理

为准确测量出孔深尺寸22-0-0.1mm，可将一φ10mm钢球放入工件φ10.08+0.02+0mm孔内（见图2），O为钢球中心，A为90°锥面的顶点，B为钢球中心到锥面的垂点，C为φ10.08mm孔径底部和90°锥面的交点，OD为钢球圆心到φ10.08mm孔底的距离。通过测量基准转换，只需用深度尺或深度千分尺测量端面到球体的尺寸H即可。

3. 尺寸计算

图2 测量方法示意

为保证测量的准确性，数据计算结果必须准确。孔径按中差φ1 0.0 9 m m计算，钢球半径R=5mm，孔底锥面为90°+30′+0，以此作为最后代入计算公式中的数值计算如下：

1）当锥面取值为90°时，由图2可知，在R t△O A B中，OB=R=5mm，∠OAB=45°。根据三角函数的正弦定理可得：OA＝OB/ sin∠OAB＝5/sin45°＝7.071（mm）。AD＝CD＝10.09/2＝5.045（mm）。OD＝OA-AD＝2.026（mm）。Hmax＝22-（OD＋R）＝14.974（mm），Hmin＝21.9-（OD＋R）＝14.874（mm）。因此，H＝14.9＋0.074-0.026mm。

2）当锥面取值为90.5°时，由图2可知，在R t△O A B中，OB=R=5mm，∠OAB=45.25°。根据三角函数的正弦定理可得：O A=O B/s i n∠O A B =5/s i n45.25°=7.040（m m）。A D=C D/t a n∠O A C=5.0 0 1（mm）。OD=OA-AD=2.039（mm）。Hmax=22-（OD＋R）=14.961（mm）。Hmin=21.9-（OD＋R）=14.861（mm）。因此，H=14.9＋0.061-0.039mm。

将根据锥面取值为90°和90.5°时计算出的两个H值合并，得出H=14.9＋0.061-0.026mm。

4. 测量时的注意事项

为了尽可能减小测量误差，实现对孔深的准确测量，使用该方法时要注意以下事项：

1）在测量前，需将被测零件的内锥面和表面擦拭干净，测量时用力适中，否则测量数据容易产生误差。

2）选用精度标准高的钢球，以满足测量及计算准确性要求。

3）内孔直径要测量准确，内锥面角度值要把上、下偏差值分别代入公式计算，合并取值，保证测量尺寸H的正确性。

4）在使用深度尺或深度千分尺时，应保证测量面与钢球最高点接触。

5. 结语

本测量方法利用现场常见的钢球和通用量具，通过计算出H的尺寸公差，测量出不垂直底面孔的深度，适用于不同角度斜面孔深度的测量，节省了制作专用量检具的费用，给现场测量工作带来了便利，提高了测量工作效率。