一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台及检测校准方法

技术领域

本发明属于硬度检测领域，尤其是涉及一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台及检测校准方法。

背景技术

轴承圆锥滚子广泛用于汽车、轧机、矿山、冶金、塑料机械等行业，该类轴承按所装滚子的列数分为单列、双列和四列轴承圆锥滚子等不同的结构型式。轴承圆锥滚子主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。因此轴承的研制过程中，需要用硬度计不断检测圆锥滚子的硬度，以保证轴承圆锥滚子承担联合载荷的能力。目前，常用维氏硬度计来检测各种形状结构的金属材料的硬度，但该常用的维氏硬度计通常配置有一个测量平台，如图1所示，现有的维氏硬度计2包括压头21、设置在底座25上的上下依次相连的工作台22、连接座23和支撑柱24，其中支撑柱24与底座25固连，工作台22放置在连接座23上。

实际检测时，由于硬度计的压头呈球形（楞锥），在需要检测的钢球直径较小时，压头的顶点与钢球的最高点很难对准，即测量压头的中心与钢球的中心不在同一中心位置，在测量施加一定载荷时，这种中心无法对准的情形，容易导致压头与钢球发生偏离，测量硬度数据不准确，更有甚者可能会压蹦压头，导致压头损坏，导致检测任务不能顺利完成。为解决上述问题，已有椿中机械（太仓）有限公司申请了名称为“洛氏硬度计测量工装专用夹具”、公告号CN102252905B的发明专利，其公开的专用夹具通过在平台固定底座的外侧设置四个调节固定螺钉用以调节测量工件平台的位置，在测量时，现将钢球类产品放入锥形测量凹槽内，调节四个调节固定螺钉，使硬度计的压头中心与钢球的中心保持一致，然后固定测量工件平台，保证了测量的精度。但该专利所公开的专用夹具适用于洛氏硬度计，能够测量较大直径的工件，中心对准时根据操作人员的经验将工件中心与压头顶点进行校准，而且该专用夹具结构复杂，无法有效地应用于现有的测量小直径工件（直径小于4mm）的维氏硬度计上，而且因第二螺钉11的作用，其无法相对于底座进行旋转，而在测量圆锥滚子的硬度时，需要旋转测量工作平台以进行中心对准，因此该专利夹具无法应用于圆锥滚子的硬度测量；另一方面，该专用夹具在使用时，先将钢球放置在锥形测量凹槽内，然后进行调整校准中心，这种靠肉眼直接观察进行对准，与检测工作人员的工作经验具有很大的关系，也很难实现完全的中心对准，造成检测结果的误差很大，有时测量误差甚至超过百分之五十，目前解决方案只能是通过反复测量，求平均值的方式尽量减少这种人工对准造成的测量误差。

发明内容

本发明致力于解决现有技术的不足，本发明一方面旨在提供一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台及检测校准方法，本发明的检测工作台适配于常规的测量小直径工件的维氏硬度计，结构简单，易于调整操作。

另一方面，本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台能够旋转角度，以进行多点测量时校准圆锥滚子的母线与压头，使压头打的所有硬度检测点在一条直线上。

再一方面，本发明的种轴承圆锥滚子硬度检测工作台的V形槽底部设置有校准槽，其开口形状和大小与维氏硬度计压头的尖头相匹配，专用于工作台的V形槽与维氏硬度计压头的中心校准。

再一方面，本发明提供的一种检测校准方法克服了现有技术中检测大小工件的硬度时均靠操作人员的经验进行对准存在的压头崩裂、偏压等问题，同时提高了测量精度和准确性，无需多次测量。

本发明提供一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台，其配置在维氏硬度计的连接座上端部，包括专用基座、工件放置台以及校准调整机构；

所述专用基座上设置有上下连通的工件放置台安装孔和连接座安装孔，所述工件放置台可转动的设置在所述工件放置台安装孔内并伸出所述专用基座的上表面；所述连接座间隙设置在所述连接座安装孔内并与所述工件放置台抵触；

所述工件放置台的上表面上设置有具有一定长度的V形槽，用于与压头中心一次矫正对齐；所述V形槽的底部设置有校准槽，所述校准槽的开口大小和形状与所述压头的尖头匹配，用于所述压头二次矫正对齐；

所述校准调整机构包括两组调整组件，每组所述调整组件包括对置在所述连接座安装孔侧壁上同时与所述连接座抵触的弹性元件和调节丝杠。

优选的，所述工件放置台安装孔的直径小于所述连接座安装孔的直径，所述工件放置台安装孔和所述连接座安装孔的连接处形成一开口向下的下台阶；

所述工件放置台的外表面上设置一开口向上的上台阶；

所述工件放置台置于所述工件放置台安装孔内时，所述上台阶与所述下台阶抵触配合。

优选的，所述连接座安装孔侧壁上设置有两组调节孔，每组所述调节孔包括对置的螺纹通孔和弹簧盲孔，每个所述螺纹通孔内设置一个所述调节丝杠，每个所述弹簧盲孔内设置一个弹性元件，所述弹性元件可以是弹簧、波纹管、弹簧管或弹性橡胶。

优选的，两组所述调整组件的中心线垂直设置。

优选的，所述校准调整机构还包括于每个所述调节丝杠的上部设置在所述专用基座外表面上的水平刻度块，所述水平刻度块上设置有水平刻度尺；所述调节丝杠上设置有第一周向刻度尺，通过所述第一周向刻度尺和所述水平刻度尺调整所述专用基座的水平位置使所述压头落入所述V形槽和所述校准槽内实现精确校准，以及测量硬度检测产生的压痕大小。

优选的，在所述专用基座的上端面上绕着所述工件放置台安装孔一周设置有第二周向刻度尺，用于测量放置在所述V形槽内的圆锥滚子的圆锥角。

本发明还提供另一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台，其配置在维氏硬度计连接座的上端部，包括专用基座、工件放置台以及校准调整机构；

所述专用基座上上下设置有不连通的工件放置台安装孔和连接座安装孔，所述工件放置台可转动的设置在所述工件放置台安装孔内并伸出所述专用基座的上表面；所述连接座间隙设置在所述连接座安装孔内；

所述工件放置台的上表面上设置有具有一定长度的V形槽，用于与压头中心一次矫正对齐；所述V形槽的底部设置有校准槽，所述校准槽的开口大小和形状与所述压头的尖头匹配，用于所述压头二次矫正对齐；

所述校准调整机构包括两组调整组件，每组所述调整组件包括对置在所述连接座安装孔侧壁上同时与所述连接座抵触的弹性元件和调节丝杠。

优选的，所述连接座安装孔侧壁上设置有两组调节孔，每组所述调节孔包括对置的螺纹通孔和弹簧盲孔，每个所述螺纹通孔内设置一个所述调节丝杠，每个所述弹簧盲孔内设置一个弹性元件，所述弹性元件可以是弹簧、波纹管、弹簧管或弹性橡胶。

优选的，两组所述调整组件的中心线垂直设置。

优选的，所述校准调整机构还包括于每个所述调节丝杠的上部设置在所述专用基座外表面上的水平刻度块，所述水平刻度块上设置有水平刻度尺；所述调节丝杠上设置有第一周向刻度尺，通过所述第一周向刻度尺和所述水平刻度尺用于调整所述专用基座的水平位置使所述压头落入所述V形槽和所述校准槽内实现精确校准，以及测量硬度检测产生的压痕大小。

优选的，在所述专用基座的上端面上绕着所述工件放置台安装孔一周设置有第二周向刻度尺，用于测量放置在所述V形槽内的轴承圆锥滚子的圆锥角。

另一方面，本发明还提供一种轴承圆锥滚子硬度检测校准方法，其利用任一上述的轴承圆锥滚子硬度检测工作台进行中心校准，其包括如下步骤：

步骤1，将轴承圆锥滚子硬度检测工作台安装到维氏硬度计的连接座上；

步骤2，调整专用基座到适合硬度检测的高度，旋转工件放置台使V形槽的中心线与其中一个调节丝杠的中心线平行；

步骤3，下移压头使所述压头的尖头与所述V形槽中心对齐；

步骤31，通过调节丝杠调整所述工件放置台上的所述V形槽的水平位置；

步骤32，下移所述压头进入所述V形槽内，进行一次中心矫正对齐；

步骤33，继续所述压头使其尖头进入校准槽内，进行二次中心矫正对齐，此时所述压头与V形槽的中心对齐。

本发明的专用基座适配于常规的维氏硬度计，通过校准调整机构和V形槽、校准槽实现中心校准，在检测之前即可以实现压头与V形槽中心的机械式校准，不依赖于操作人员的经验进行中心校准。同时本发明专用于测量圆锥滚子的硬度，在测量圆锥滚子中心母线上的不同点的硬度时，通过旋转工件放置台可以实时校准母线始终与压头中心；本发明结构简单，易于调整操作，而且本专利的检测校准方法在检测之前进行中心校准，提高了校准精度，改变了现有技术中将工件放置到专用工作台上之后直接将压头和工件进行校准所导致的校准无法对正中心的缺陷，不再以来操作人员的经验进行对准，提高了测量精度和准确性，无需多次测量。

本发明的专用基座直接套设在维氏硬度计的连接座顶部外，调节丝杠和弹簧直接设置在专用基座上，不需要另外的部件配合移动专用基座的水平位置，使工作台结构大大简化。

调节丝杠上设置有第一周向刻度尺，所述水平刻度块上设置有水平刻度尺，用于当所述维氏硬度计压头下移至所述V形槽内进行校准时通过所述第一周向刻度尺和所述水平刻度尺调整所述专用基座的水平位置，此外还可以在硬度检测后测量压痕的大小。同时本发明工作台能够直接在不移动工件的情况下，直接测量压痕的大小，从而获取检测硬度参数，且测量精度精准。

本发明的专用基座上设置有第二周向刻度尺，用于测量工件的圆锥角。

参考以下描述，本申请的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本申请的实施例，且连同所述描述一起用于解释本申请的原理。

附图说明

本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本申请的完整和启发性公开内容，包括其最佳实施方式，本说明书参考了附图，在附图中：

图1为本发明技术背景提供的现有的一种硬度计的主视图；

图2为本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台的结构示意图；

图3为本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台的剖面图；

图4为本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台的校准调整机构的局部结构示意图；

图5为本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台进行硬度检测时产生的压痕形状图；

图6为本发明的一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台测量圆锥滚子圆锥角的示意图。

附图标记：

1、专用基座；11、连接座安装孔；12、工件放置台安装孔；13、第二周向刻度尺；14、螺纹通孔；15、弹簧盲孔；

2、维氏硬度计；21、压头；22、工作台；23、连接座；24、支撑柱；25、底座；

3、工件放置台；31、V形槽；32、校准槽；33、上台阶；

4、调节丝杠；41、第一周向刻度尺；5、弹簧；6、水平刻度块；61、水平刻度尺；7、压痕；8、轴承圆锥滚子。

具体实施方式

现将详细参考本申请的实施例，在图中说明本申请的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本申请而提供，而非限制本申请。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下可在本申请中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一实施例一起使用以产生再一实施例。因此，希望本申请涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书及其等效物的范围内。如本说明书中所使用，术语“第一”、“第二”等可互换使用以区分一部件与另一部件而并非意图表示各个部件的位置或重要性。如说明书中所使用，除非上下文另外明确指出，否则术语“一”，“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”，“包括”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除列出的要素外可能还有其他要素。

现在参考附图，其中在所有附图中相同的数字表示相同的元件，下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

如图1所示，常见的维氏硬度计2包括压头21、设置在底座25上的上下依次相连的工作台22、连接座23和支撑柱24，其中支撑柱24固定连接在底座25上，工作台22固定设置在连接座23上，连接座23与支撑柱24相连，其中支撑柱24可以上下运动以调整工作台22的高度。

本发明提供的轴承圆锥滚子硬度检测工作台是将现有的维氏硬度计2上的工作台22取下，装配在如图1所示的连接座23的上端部，用于检测直径较小的轴承圆锥滚子8的硬度。

如图1-3所示，本发明提供一种轴承圆锥滚子硬度检测工作台，包括专用基座1和工件放置台3。

专用基座1的中心上下设置有连通的工件放置台安装孔12和连接座安装孔11，工件放置台安装孔12的直径小于连接座安装孔11的直径，所以在连接座安装孔11和工件放置台安装孔12的连接处形成了一开口向下的下台阶。

工件放置台3外表面的底部还设置有开口向上的上台阶33，工件放置台3从专用基座1的底部伸进连接座安装孔11里，从工件放置台安装孔12伸出，上台阶33与下台阶抵触配合，使得工件放置台3不能从工件放置台安装孔12脱离出。

连接座23设置在连接座安装孔11内，并与工件放置台3底面抵触，从而工件放置台3在竖直方向上的位移被限定。

工件放置台3的上表面上设置有一定长度的V形槽31，用于放置轴承圆锥滚子8并与压头21对齐。此外，压头21的顶部具有尖头，为了不损坏压头21的顶部以及待测工件，特设置校准槽32，在压头21下压完全伸进V形槽31时，压头21顶部的尖头也伸进校准槽32里。

一般硬度计的压头21与支撑柱24的中心不对齐，放置在与连接座23相连的专用基座1内的工件放置台3的中心也与压头21中心不对齐，为了使压头21的顶点与工件放置台3上的V形槽31中心对齐，需要调整专用基座1的水平位置，即调整V形槽31的水平位置使V形槽31与压头21中心对齐。

为此该轴承圆锥滚子硬度检测工作台还包括校准调整机构，校准调整机构包括两组垂直设置的校准调整组件，每组校准调整组件包括对置在连接座安装孔11侧壁上的调节丝杠4和弹簧5。相应的，连接座安装孔11的侧壁上设置有两组中心线垂直的调节孔，每组调节孔包括対置的螺纹通孔14和弹簧盲孔15，每个螺纹通孔14里设置一个调节丝杠4，每个弹簧盲孔15里设置一个弹簧5。

为了能够调节专用基座1的水平位置，连接座23与连接座安装孔11间隙配合。

在轴承圆锥滚子8放置在V形槽31里时，V形槽31的长度方向与其中一个调节丝杠4的中心线不平行，通过调整专用基座1的水平位置来调整V形槽31的水平位置时非常不方便，为此需要将V形槽31的中心线与一个调节丝杠4的中心线平行设置，因此设置在工件放置台安装孔12里的工件放置台3需要相对工件放置台安装孔12可转动。

另外，在轴承圆锥滚子8放置在V形槽31里时，轴承圆锥滚子8两端直径不等，其最下端的母线有时并不与V形槽31中心线一致，会偏离一定角度，在压头21下压在待检测轴承圆锥滚子8最上端的母线上进行硬度检测时，需要沿着最上端的母线检测几个点的硬度，在轴承圆锥滚子8的母线偏离V形槽31的中心线时，在母线上打的几个硬度检测点就不是一条直线，而是螺旋线，为了防止这种情况发生，也需要设置工件放置台3可以相对工件放置台安装孔12转动，以便于转动工件放置台3来调整待检测圆锥滚子的母线，使压头21打的所有硬度检测点在一条直线上，即都在最上端的母线上。

在压头21与V形槽31中心对齐时，首先将连接座23上的工作台22取下，安装上本申请的轴承圆锥滚子硬度检测工作台。具体的将本申请的工件放置台3从专用基座1的下部安装到工件放置台安装孔12内，将弹簧5安装在弹簧盲孔15内，然后将专用基座1套设在连接座23上。此时弹簧5的一端抵压在弹簧盲孔15内，另一端抵压在连接座23表面上，将调节丝杠4穿过螺纹通孔14抵压在连接座23相对侧的外表面上。

然后旋转工件放置台3使V形槽31与其中一个调节丝杠4中心线一致（称为x向），V形槽31中心线与另一个调节丝杠4的中心线垂直（称为y向）。在下压压头21伸进V形槽31时，如果压头21未进入V形槽31内，需要旋转两个调节丝杠4调整V形槽31的水平位置。在压头21进入V形槽31内时，压头21顶部的尖头进入校准槽32内，此时压头21完全进入V形槽31内，使压头21与V形槽31进行第一次中心矫正对齐。

在压头21较小、V形槽31较大，以及设置的校准槽32开口也大过压头21顶部的尖头很多时，通过压头21伸进校准槽32里，会影响压头21的中心对齐精度。为此本申请设置校准槽32的开口大小和形状均与压头21顶部的尖头匹配，这样，压头21顶部的尖头伸进校准槽32里时，压头21的中心进一步被矫正对齐，即进行二次矫正对齐。

另外，位置调整机构除了包括调节丝杠4和弹簧5外，还包括于每个调节丝杠4的上部设置在专用基座1外表面上的水平刻度块6，如图4所示。通过调节丝杠4和水平刻度块6来精确调整专用基座1内的V形槽31的水平位置。具体的，调节丝杠4的外表面上设有第一周向刻度尺41，水平刻度块6的一侧设置有水平刻度尺61。水平刻度尺61线纹间隔是0.5mm，调节丝杠4的螺距是0.5mm，即调节丝杠4旋转一圈会前进0.5mm，因此在调节丝杠4的外表面上一周均匀刻有50个刻线，就等于将0.5mm分成了50份，那么调节丝杠4转动一刻线分度就会前进0.01mm，以此实现在该方向的形状位置测量。根据水平刻度尺61和第一周向刻度尺41可以很清楚的知道在x轴和y轴上移动专用基座1的水平距离，更方便调整专用基座1的水平位置。

另外，在检测完轴承圆锥滚子8后，利用水平刻度尺61和第一周向刻度尺41还可以测量被测轴承圆锥滚子8上的压痕7的大小。如图5所示，维氏硬度计2形成的压痕7为棱形，需要测量压痕7两个中心线x轴和y轴两个方向的长度，下面以x轴的测量为例进行说明。

具体的，在检测完被测轴承圆锥滚子8的硬度后，上移压头21，将压头21顶部的尖头指向x向压痕7的一边，然后读取现在x向水平刻度尺61的读数；然后旋转调节丝杠4，使放置在V形槽31里的被测轴承圆锥滚子8沿着x向移动，使压头21顶部的尖头指向x向压痕7的另一边，然后读取现在x向水平刻度尺61的读数，两次读数之差即为压痕7在x向的长度

如图3和图6所示，在专用基座1顶部绕着工件放置台安装孔12一周设置有第二周向刻度尺13，用于粗测放置的轴承圆锥滚子8的锥角。

具体方法如下：

如图6所示，将待测轴承圆锥滚子8放置在V形槽31内，轴承圆锥滚子8最下端的母线与V形槽31的中心线平行，沿着轴承圆锥滚子8最下端的母线向外引出第一条线L1，沿着轴承圆锥滚子8最左侧或最右侧的母线向外引出第二条线L2，第一条线L1和第二条线L2在专用基座1的上表面上的投影之间的夹角为待测轴承圆锥滚子8圆锥角的一半，通过第一条线L1和第二条线L2在专用基座1上表面上的投影对应第二周向刻度尺13，从第二周向刻度尺13上读出两个投影之间的夹角。

在有些实施例中，所述专用基座1上上下设置的工件放置台安装孔12和连接座安装孔11不连通，即工件放置台安装孔12和连接座安装孔11均是盲孔。

工件放置台3可转动的设置在所述工件放置台安装孔12内并伸出所述专用基座1的上表面，工件放置台3可以间隙设置在工件放置台安装孔12内；所述连接座23间隙设置在所述连接座安装孔11内。

有些实施例中，放置在弹簧盲孔15内用于调节位置的除了弹簧5外，还可以是其他弹性元件，比如波纹管、弹簧管和弹性橡胶等。

本发明还提供一种利用上述的轴承圆锥滚子硬度检测工作台进行中心校准的方法，其包括如下步骤：

首先，将轴承圆锥滚子硬度检测工作台安装到连接座23上；

具体的，将工件放置台3从专用基座1的下部安装到工件放置台安装孔12内；然后将弹簧5安装到弹簧盲孔15内；将维氏硬度计2的连接座23间隙设置在连接座安装孔11内；将调节丝杠4旋进螺纹通孔14内，此时对置的调节丝杠4和弹簧5同时抵触在连接座23的外表面上。

其次，通过支撑柱24调整专用基座1到适合硬度检测的高度，旋转工件放置台3使V形槽31的中心线与一个调节丝杠4的中心线平行；

再次，使压头21的顶点与V形槽31的中心对齐；

具体的，下移压头21到V形槽31内时，通过调节丝杠4调整工件放置台3上的V形槽31的水平位置，使所述压头21进入V形槽31内，进行一次中心对齐矫正；继续下压压头21使其顶点进入校准槽32内，进行二次中心矫正，此时压头21的顶点与V形槽31的中心对齐；

最后，上移压头21，将轴承圆锥滚子8放入所述V形槽31内，下移压头21，施加一定载荷，检测轴承圆锥滚子8的硬度。

本发明的检测工作台适配于常规的维氏硬度计2，通过校准调整机构能够实现中心校准，将压头21伸进V形槽31内实现一次校准，为了提高校准精度，在所述V形槽31的底部设置有校准槽32，当压头21的尖头伸进校准槽32内时进行二次校准。

本发明可以在检测之前即可以实现机械式中心校准，不依赖于操作人员的经验进行中心校准，本发明结构简单，易于调整操作，而且本专利的检测校准方法在检测之前进行中心校准，提高了校准精度，改变了现有技术中将工件放置到专用基座1上之后直接将压头21和工件进行校准所导致的校准无法对正中心的缺陷，不再以来操作人员的经验进行对准，提高了测量精度和准确性，无需多次测量。而且需要测量圆锥滚子同一母线上不同位置的硬度时，仅需要一次校准。调节丝杠4上设置的刻度能够准确的测量圆锥滚子不同检测点之间的距离。

即使压头21与V形槽31中心对齐，但圆锥滚子两头直径不同，放置在V形槽31内时，其母线会稍微偏离V形槽31中心，特设置工件放置台3可以相对专用基座1水平面内旋转，所以通过旋转工件放置台3稍微改变V形槽31的水平位置使得压头21的尖头都施加在最高的母线上。

本发明的专用基座1直接套设在维氏硬度计2的连接座23顶部外，调节丝杠4和弹簧5直接设置在专用基座1上，不需要另外的部件配合移动专用基座1的水平位置，使工作台结构大大简化。

调节丝杠4上设置有第一周向刻度尺41，所述水平刻度块6上设置有水平刻度尺61，用于当所述维氏硬度计2的压头21下移至所述V形槽31内进行校准时通过所述第一周向刻度尺41和所述水平刻度尺61调整所述专用基座1的水平位置，此外还可以在硬度检测后测量压痕7的大小。同时本发明工作台能够直接在不移动工件的情况下，直接测量压痕7的大小，从而获取检测硬度参数，且测量精度精准。

本发明的专用基座1上设置有第二周向刻度尺13，用于测量工件的圆锥角。

本说明书使用实施例来公开本申请，包括最佳实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践本申请，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本申请的实施例及由实施例稍加改变获得的技术方案都在本专利的保护范围内。