一种精确加工舵杆锥度的检测方法
阅读说明：本技术 一种精确加工舵杆锥度的检测方法 (Detection method for accurately machining rudder stock taper ) 是由 尚向芬 刘洋 钱峰 秦海方 郝洋 吕璐璐 陈艳红 孙震海 于 2021-03-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及精确加工舵杆锥度的检测技术领域,本发明公开了一种精确加工舵杆锥度的检测方法,步骤一、舵杆的固定；步骤二、舵杆大端锥面直径的测量；步骤三、舵杆锥度的确定；步骤四、直角三角形Ac边的长度计算；步骤五、舵杆小端锥面直径的理论计算；步骤六、舵杆小端锥面直径的测量；步骤七、小端锥面测量直径与理论直径的验证。该发明提高了对舵杆1:15锥度的精加工精度,提高了加工效率,满足了舵杆1:15锥度75%接触面的要求,同时降低了检测工具的投入成本。(The invention relates to the technical field of detection for accurately machining the taper of a rudder stock, and discloses a method for detecting the taper of the rudder stock, which comprises the following steps of fixing the rudder stock; step two, measuring the diameter of the large-end conical surface of the rudder stock; step three, determining the taper of the rudder stock; step four, calculating the length of the Ac side of the right triangle; step five, theoretical calculation of the diameter of the conical surface of the small end of the rudder stock; measuring the diameter of a conical surface at the small end of the rudder stock; and seventhly, verifying the measured diameter and the theoretical diameter of the small-end conical surface. The invention improves the finish machining precision of the 1:15 taper of the rudder stock, improves the machining efficiency, meets the requirement of a 75% contact surface of the 1:15 taper of the rudder stock and simultaneously reduces the investment cost of a detection tool.)
技术领域
本发明涉及精确加工舵杆锥度的检测技术领域，尤其涉及一种精确加工舵杆锥度的检测方法。
背景技术
舵杆是舵叶转动的轴，其用来承受和传递作用在舵叶上的力及舵给以转舵装置的力，也就是说舵机通过舵杆转动舵叶，舵叶承受水对其的反作用力使船舶实现转向。舵杆是承受舵压力所引起的扭矩和弯矩的构件。舵杆应具有足够的强度。
舵杆是船舶上重要的关键性部件，因此客户对舵杆的加工精度要求更为严苛。客户要求舵杆两端锥度为1:15的锥面，并且要保证1:15锥度75%的接触要求，根据客户的具体要求目前现有技术中精加工舵杆1:15锥度主要存在的问题是：车间现场没有1:15锥度检测的专用量具，由于客户要货紧，为了确保供货时间，同时也为了节约检具的投入成本，发明人根据客户对舵杆1:15锥度的精加工要求，总结提出了一种精确加工舵杆锥度的检测方法，能够很好地解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种精确加工舵杆锥度的检测方法，该方法针对舵杆的1:15锥度的精加工要求，结合锥度的精加工工艺，在利用单一千分尺测量工具条件下，根据几何关系、函数关系计算出舵杆锥度小端直径，同时根据千分尺直接测量的锥面大端直径，来确定舵杆锥度精加工过程中的进刀量。
本发明提供一种精确加工舵杆锥度的检测方法：
步骤一、舵杆的固定：将需要加工的舵杆固定在车床上，使舵杆的保持水平；
步骤二、舵杆大端锥面直径的测量：步骤一完成后，将千分尺的测头与舵杆大端锥面垂直，测量出舵杆大端锥面的直径AA’；
步骤三、舵杆锥度的确定：舵杆锥度=（大端锥面直径-小端锥面直径）/锥台长度，即K=（D-d）/L=2tgα；根据几何关系α为1:15锥度K的一半，即tgα=（1/2） ×（1/15）；
公式中：K为锥度，D为大端锥面直径㎜，d为小端锥面直径㎜，L为锥台长度；
步骤四、直角三角形Ac边的长度计算；在直角三角形（Rt△Abc）中，tgα=Ac/bc 所以Ac= bc×tgα，bc=L-Bb，进一步推导出Ac=（ L-Bb）×tgα；公式中：Bb为千分尺测头直径，根据上述公式在tgα、L已知的情况下，根据公式Ac=（ L-Bb）×tgα计算出直角三角形Ac边的长度；
步骤五、舵杆小端锥面直径的理论计算：将步骤四中所计算的Ac长度作为已知长度，利用步骤二中测量出舵杆大端锥面的直径AA’减去2倍的Ac+ A’C’长度即为舵杆小端锥面直径bb；
步骤六、舵杆小端锥面直径的测量：首先将环形垫块用手放置在舵杆小端锥面上，然后将千分尺的测头与环形垫块平行贴合，保持千分尺测头与锥面垂直，利用千分尺测头测量舵杆小端锥面直径bb’长度；
步骤七、小端锥面测量直径与理论直径的验证：将步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’进行对比验证，当步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’吻合时，可以以步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’为精加工依据，来确定舵杆锥度精加工过程中车床的进刀量。
所述步骤四中，根据数学几何关系直角三角形△Abc与直角三角形△A’ b’ C’相等。
所述步骤一中，将需要加工的舵杆固定在车床上，使舵杆的保持水平。这样做的主要目的是：一方面可以提高舵杆1/15锥度的加工精度，另一方面可以保证利用千分尺对舵杆小端锥面直径bb’测量是的精确度，减少测量误差。
所述步骤二中，步骤一完成后，将千分尺的测头与舵杆大端锥面垂直，测头围绕舵杆大端锥面一圈，测量出舵杆大端锥面的直径AA’。这样做的主要目的是：利用千分尺的测头测量出舵杆大端锥面的直径AA’，为直角三角形（Rt△Abc）中Ac边的长度计算提供已知数据，从而为理论上间接计算舵杆小端锥面直径bb’提供数据的支持。
所述步骤三中，舵杆锥度=（大端锥面直径-小端锥面直径）/锥台长度，即K=（D-d）/L=2tgα；根据几何关系α为1:15锥度K的一半，即tgα=（1/2） ×（1/15）；这样做的主要目的是：通过舵杆锥度的定义和大端锥面直径和小端锥面直径之间的几何关系，计算出tgα的度数。
所述步骤四中，在直角三角形（Rt△Abc）中，tgα=Ac/bc 所以Ac= bc×tgα，bc=L-Bb，进一步推导出Ac=（ L-Bb）×tgα；公式中：Bb为千分尺测头直径，根据上述公式在tgα、L已知的情况下，根据公式Ac=（ L-Bb）×tgα计算出直角三角形Ac边的长度；这样做的主要目的是：利用直角三角形（Rt△Abc）中Ac、bc边长和tgα之间的关系，推导出计算Ac边长的具体数值，从而为间接、理论上计算舵杆小端锥面直径bb’提供已知的Ac边长的具体数值。
所述步骤五中，舵杆小端锥面直径的理论计算：将步骤四中所计算的Ac长度作为已知长度，利用步骤二中测量出舵杆大端锥面的直径AA’减去2倍的Ac+ A’C’长度即为舵杆小端锥面直径bb’；这样做的主要目的是：根据大端锥面直径和小端锥面直径之间的几何关系，可以间接计算出舵杆小端锥面直径bb’的理论数值。
所述步骤六中，首先将环形垫块用手放置在舵杆小端锥面上，然后将千分尺的测头与环形垫块平行贴合，保持千分尺测头与锥面垂直，利用千分尺测头测量舵杆小端锥面直径bb’长度；这样做的主要目的是：一方面通过环形垫块可以保证千分尺测头与锥面保持垂直，可以精确测量到舵杆小端锥面直径bb’长度数值；另一方面，利用千分尺测头所测量的舵杆小端锥面直径bb’长度，得到舵杆小端锥面直径bb’长度测量值，为步骤七中舵杆小端锥面理论直径bb’与小端锥面测量直径bb’的对比验证提供对比数值。
所述步骤七中，将步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’进行对比验证，当步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’吻合时，可以以步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’为精加工依据，来确定舵杆锥度精加工过程中车床的进刀量。这样做的主要目的是：一方面，利用步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’的数值为参照标准，来验证骤六中小端锥面测量直径bb’的准确性。另一方面利用舵杆小端锥面理论直径bb’与舵杆小端锥面测量直径bb’进行对比验证，来确定舵杆小端锥面测量直径bb’的精确度，从而提高了对舵杆锥度的加工精度和加工效率，满足了舵杆1:15锥度75%接触面的要求，同时降低了检测工具的投入成本。
本发明的有益效果：本发明提供了一种精确加工舵杆锥度的检测方法，该方法科学、简便、实用、指导性强；提高了对舵杆1:15锥度的精加工精度，提高了加工效率，满足了舵杆1:15锥度75%接触面的要求，同时降低了检测工具的投入成本。
附图说明：
图1为本发明的舵杆锥度的计算的示意图；
图中标记：1、舵杆，2、垫块，3、千分尺侧头，4、加工锥度，5、大端锥面直径，6、小端锥面直径。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步描述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明具体提供一种精确加工舵杆锥度的检测方法，
步骤一、舵杆的固定：将需要加工的舵杆1固定在车床上，使舵杆1的保持水平；
步骤二、舵杆大端锥面直径的测量：步骤一完成后，将千分尺测头3与舵杆1大端锥面垂直，测量出舵杆1大端锥面的直径5AA’；
步骤三、舵杆锥度的确定：舵杆锥度=（大端锥面直径-小端锥面直径）/锥台长度，即K=（D-d）/L=2tgα；根据几何关系α为1:15锥度K的一半，即tgα=（1/2） ×（1/15）；
公式中：K为锥度，D为大端锥面直径㎜，d为小端锥面直径㎜，L为锥台长度；
步骤四、直角三角形Ac边的长度计算；在直角三角形（Rt△Abc）中，tgα=Ac/bc 所以Ac= bc×tgα，bc=L-Bb，进一步推导出Ac=（ L-Bb）×tgα；公式中：Bb为千分尺测头3直径，根据上述公式在tgα、L已知的情况下，根据公式Ac=（ L-Bb）×tgα计算出直角三角形Ac边的长度；
步骤五、舵杆小端锥面直径的理论计算：将步骤四中所计算的Ac长度作为已知长度，利用步骤二中测量出舵杆1大端锥面的直径5AA’减去2倍的Ac+ A’C’长度即为舵杆小端锥面直径6bb’；
步骤六、舵杆小端锥面直径的测量：首先将环形垫块用手放置在舵杆1小端锥面上，然后将千分尺的测头3与环形垫块2平行贴合，保持千分尺测头3与锥面垂直，利用千分尺测头3测量舵杆小端锥面直径6bb’长度；
步骤七、小端锥面测量直径与理论直径的验证：将步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’进行对比验证，当步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’与步骤六中小端锥面测量直径bb’吻合时，可以以步骤五中所计算出的小端锥面理论直径bb’为精加工依据，来确定舵杆1精加工锥度4过程中车床的进刀量。
对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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