一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具

技术领域

本发明涉及滚珠螺母检测领域，特别涉及一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具。

背景技术

汽车转向系统领域，使用滚珠丝杠副作为主要传动部件的电动助力转向器已经被广泛应用于轿车、城市越野车、商用车以及农用车等常见的各种汽车上，成为实现汽车转向功能的重要部件，也是保证汽车行驶平顺安全的重要部件。

滚珠丝杠副因其具有传动效率高、摩擦损失小、传动平稳且精度高、同步性好等特点，成为将回转运动转化为直线运动或者直线运动转化为回转运动的理想机构。其中丝杠螺母内螺纹滚道的加工质量直接影响到滚珠丝杠副的传动效率的高低、摩擦损失的大小和传动是否平稳等滚珠丝杠副的重要特性，因此如何能够准确评价螺母内螺纹滚道的加工质量是否合格，成为影响滚珠丝杆副性能优劣的重要因素。

现有的滚珠螺母内螺纹滚道的测量方法存在缺陷，使得测量精度不高，很容易把不良品误判为合格品流出本工序，从而直接影响整体滚珠丝杠副的功能。现有的丝杆螺母内螺纹滚道中径的检测方法一般是先进行数据测量，然后再通过计算得出，即先使用大量程千分尺测量出丝杠螺母外径的尺寸D1；然后将丝杠螺母通过V型块水平放置在检测平台上，将公称直径d1的钢球放在最外侧一圈的滚道上，使用小量程的千分尺夹紧钢球和丝杠螺母外径壁，测量出中径到外壁的距离与钢球球半径的和D2，中径到外壁的距离d2等于测量出的数据D2减去钢球标准球半径d1/2，即d2=D2-d1/2；然后计算滚道中径d等于丝杠螺母外径D1减去两侧中径到外壁的距离d2，即d=D1-2*(D2-d1/2）。

这种方法存在的主要缺陷有：1、因为不能在线测量，在发现丝杠螺母加工不合格后，返修时大概率又会由于二次装夹导致产品报废；2、现有的测量方法要求具备高精度的测量设备，大理石检测平台、V型块和两种规格的千分尺，导致生产现场无法进行快速测量，不够方便快捷，违背生产的高效率要求，3、测量准确性受人为测量因素的干扰较大，滚珠放置的位置选择和千分尺在测量时的读数都因人而异，不能保证；4、因为需要测量多个数据，过程因素影响增大，使得结果的可靠性降低；5、当前方法仅能检测内螺纹滚道局部中径大小，忽略了滚道连续性的对滚珠丝杠副功能的影响。通过这种方法测量出的产品，可信赖性低。更严重的是，往往是滚珠丝杠副完成组装后，误判为合格品的内滚道的问题才可以被发现，这时就必须重新拆装滚珠丝杠副，更换合格的滚珠螺母，浪费作业员的人力和时间。

因此，提出一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具，以解决现有方法存在的测量条件要求严苛、人为因素影响大，不够方便快捷，结果可靠性低和不能返修等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具，包括标准环块和测量头，所述测量头包括定位柱和螺旋工作部，所述螺旋工作部包括钢球、钢球座和调整弹簧，根据滚珠螺母的滚道直径参数d，测量并选取五颗直径为公称尺寸d的钢球作为测量标准件，根据螺纹滚道的导程为p，确定定位柱上安装孔的位置，螺纹滚道的螺旋线与一对相互正交的平面在一个导程p内的5个交点，任选一点为第一安装孔的位置，则后续四个安装孔应在第一安装孔的基础上，将定位柱分别旋转90°、180°、270°和360°，同时定位柱也应沿轴向分别进给P/4、P/2、3P/4和P，即为五个钢球安装孔的位置，安装孔为直径为d，深度为2d-2.5d的铰制孔，铰制孔开设于定位柱的外圈上，调整弹簧安装于铰制孔的内部，钢球座连接于调整弹簧的一端，钢球座的直径为d，与安装孔采用小间隙配合所述钢球座的一侧开设有半圆形凹槽，所述钢球安装于半圆形凹槽内，所述标准环块内开设有定位孔和约束部，所述定位孔开设于约束部的下方，且定位孔的半径小于约束部的半径。

优选的，所述定位孔与测量头上的定位柱配合后可以保证测量头与标准块是同轴的，此时用所述约束部用于校验测量头两端的极限尺寸。

优选的，所述钢球座与安装孔之间使用导柱胶粘接。

优选的，所述滚珠螺母滑动配合于测量头的外圈上，且钢球贴合于滚珠螺母的螺纹滚道内。

优选的，所述定位孔和约束部之间开设有砂轮越程槽，使得约束部可以通过磨削来获得非常精确的尺寸，所述约束部、砂轮越程槽和定位孔依次连通，砂轮越程槽的半径大于约束部的半径。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明相较现有的检测方法，可实现加工过程中的在线检测，可以有效提高工件加工的合格率；

2、本发明相较现有的检测方法，具有过程简单、操作方便、加工简单、更换方便、通用性高的优点，过程简单可以减少测量中过程因素的影响，提高准确度；操作方便意味着测量工作对环境的要求低，不需要专用的检测平台、V型块和两种规格的千分尺，由于本发明使用的测量部位为工业标准件钢球，容易获取且品质稳定可靠，加工较为简单；更换方便则可以解决普通通止规磨损后不能修复的弊病，提高工具的重复利用率，生产成本降低。

3、本发明对操作人员的素质要求较低，不需要专业的检测人员，也不需要进行繁杂的培训，降低了企业的用工成本，且本发明的检测方法简单，不需要依赖实验室的专用设备，可以满足流水线生产高效率的要求。

附图说明

图1为本发明测量头的结构示意图。

图2为本发明钢球、钢球座和调整弹簧的结构示意图。

图3为本发明标准环块的结构示意图。

图4为本发明标准环块和测量头配合使用结构示意图。

图5为本发明测量头和滚珠螺母配合使用结构示意图。

图中：1、测量头；2、定位柱；3、钢球；4、钢球座；5、调整弹簧；6、标准环块；7、定位孔；8、约束部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-图5所示的一种滚珠螺母内螺纹滚道加工精度的定性测量检具，包括标准环块6和测量头1，测量头1包括定位柱2和螺旋工作部，螺旋工作部包括钢球3、钢球座4和调整弹簧5，根据滚珠螺母的滚道直径参数d，测量并选取五颗直径为公称尺寸d的钢球3作为测量标准件；

本发明的创新思路来源于定性检测工具——通止规，在其原理上，对功能实现方式上进行了发明创新，即通过合理的结构设计使得测量的部位（以下称测量头）变为可更换的钢球标准件。与通止规相比的优点有：测量部位不需要高成本的异形磨削加工，使得检具的加工成本有大幅度的降低；又因为测量头使用的是工业标准件——钢球，容易获得且品质稳定，使得测量结果更为精确，此外，普通滚珠螺母内滚道通止规的螺旋凸起形测量部位加工精度要求高，需要通过磨削加工得到，但是该形状无法进行低成本磨削，因成本过高的原因导致目前市面上并没有大量应用可以方便快捷检测的螺旋滚道的通止规；不仅如此，普通的通止规类的测量器具一般为专用测量工具，通用性差；通止规类的检测在使用过程中存在磨损的情况，磨损后的通止规一般不可进行修复，本发明在磨损后可以更换测量头，提高了工具的互换性和耐用性。

根据螺纹滚道的导程为p，确定定位柱2上安装孔的位置，螺纹滚道的螺旋线与一对相互正交的平面在一个导程内的5个交点，任选一点为第一安装孔的位置，则后续四个安装孔应在第一安装孔的基础上，将定位柱2分别旋转90°、180°、270°和360°，同时定位柱2也应沿轴向分别进给P/4、P/2、3P/4和P，即为五个钢球安装孔的位置，安装孔为直径为d，深度为2d-2.5d的铰制孔，铰制孔开设于定位柱2的外圈上，调整弹簧5安装于铰制孔的内部，钢球座4连接于调整弹簧5的一端，钢球座4的直径为d，与安装孔采用小间隙配合钢球座4的一侧开设有半圆形凹槽，钢球3安装于半圆形凹槽内。

标准环块6内开设有定位孔7和约束部8，定位孔7开设于约束部8的下方，且定位孔7的半径小于约束部8的半径，定位孔7和约束部8之间开设有砂轮越程槽，使得定位孔7和约束部8都可以通过磨削得到非常精确的尺寸，确保结果的可靠性，约束部8、砂轮越程槽和定位孔7依次连通，砂轮越程槽的半径大于约束部8的半径。

约束部8用于校验测量头两端的极限尺寸，滚珠螺母滑动配合于测量头1的外圈上，且钢球3贴合于滚珠螺母的螺纹滚道内。

钢球座4与安装孔之间使用导柱胶粘接，不同于螺纹连接需要多次人工调整，且调整范围受螺纹导程的影响较大，使用导柱胶可以配合标准环块的约束部进行自动调整，而且利用导柱胶受热失效的物理特性可以实现本发明的快速拆装和校核，既可以通过控制钢球座4的长度来决定涂胶面积，通过控制涂胶面积和选用合适的导柱胶，同时配合调整弹簧5将钢球充分顶到约束部内壁上；又因为导柱胶受热失效的特性，可以在检具失效时实现检具的快速修复。

定位孔7与测量头1上的定位柱2配合，保证在螺旋工作部装配和校验时可以满足同轴的要求，不至于发生倾斜；约束部8用来校验测量头两端的极限尺寸的，是整套工具中的核心部分。标准环块6和测量头1相互配合，能够快速、准确地对螺母内螺纹滚道的加工品质进行定性检测。

本发明的使用遵循原则为，即使用该工具测量内螺纹滚道时下限值测量部必须允许旋转通过整个滚道，上限值测量部则不能完全通过，两者都符合则认为工件是合格品。

测量头1使用在一个螺旋线导程P内均匀分布的五颗钢球来确定上下限值，作用与通止规中的外螺旋突起部相同，而上下限值的确定是通过标准环块6来实现的。使用前，需要将测量头1分别放置在上标准环块6中来校验上下限值，即先将测量头前端与标准环块6的定位孔7配合，然后将带有钢球3的部分慢慢旋入标准环块6，即可完成校验。标准环块6底部设置定位孔7是为了保证定位柱2上的五颗钢球可以同轴且均匀的接触到约束部8，不至于发生倾斜。

在线测量时，将测量头1试着旋入待测量的螺母中，如果下限值测量部可以旋转通过整个滚道，上限值测量部不能完全通过，两者都符合则认为本工序合格；如果下限值测量部不可以通过，则认为该工序不良，还需要进一步加工。

本发明相较现有的检测方法，具有过程简单、操作方便、加工简单、更换方便、通用性高的优点：在线测量是通过机床刀塔夹持本发明实现工件在加工过程中的检测，不需要从机床拆下来检测，即使发现不合格也不需要再次装夹在机床上，因为第二次装夹后不能保证和第一次装夹在同样的位置，会导致加工不良，实现在线测量就可以避免二次装夹带来的加工影响；过程简单可以减少测量中过程因素的影响，提高结果的准确度；操作方便意味着测量工作对环境的要求低，不需要专业的检测平台、V型块和两种规格的千分尺等多种设备，因此在线测量，避免二次装夹得以实现；加工简单是由于本发明使用的测量部位为工业标准件--钢球3，容易获取且品质稳定可靠；更换方便则可以解决普通通止规磨损后不能修复的弊病，提高工具的重复利用率，生产成本降低。

本发明对操作人员的素质要求较低，不需要专业的检测人员，也不需要进行繁杂的培训，降低了企业的用工成本，且本发明的检测方法简单，不需要依赖实验室的专用设备，可以满足流水线生产高效率的要求。