CN105458341B - 一种可调高精度的自动应力测量钻孔机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，包括底座和被所述底座架起设置的枪钻部，所述枪钻部包括驱动装置和受驱动装置驱动运动的枪钻；所述驱动装置包括与所述底座固定连接的固定部、活动部和驱动活动部运动的电机，所述固定部和活动部通过传动轴轴向连接；所述自动应力测试钻孔机还包括辅助精度杆，所述辅助精度杆包括直角弯折部和手持部，所述直角弯折部包括与所述枪钻方向一致的垂直杆和与所述垂直杆垂直连接水平杆，所述手持部与所述垂直杆的顶端连接，所述手持部与垂直杆之间呈锐角设置；所述水平杆包括至少2个。本发明所述的钻孔机相比于手动控制钻孔深度和精度，能够实现自动驱动功能，并且其结构紧凑，操作更加方便准确。

Description

一种可调高精度的自动应力测量钻孔机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种可调高精度的自动应力测量钻孔机及其工作方法，属于材料残余应力测试的技术领域。

背景技术

在机械加工过程中，外力和温度的变化引起的不均匀塑性形变是产生残余应力的主要原因。在铸造、锻造、焊接及各类切削加工过程中，工件均会由于受外力和温度的作用而引起残余应力状况的重新分布，就可能影响零件尺寸和形位精度以及零部件的装配精度，降低零件的抗疲劳强度、抗应力腐蚀及抗蠕变开裂的能力，最终影响到机器设备的性能与使用寿命。因此，测试原材料或零件的应力环节至关重要。

测试残余应力的方法很多，如切槽应力释放法、盲孔法、射线衍射法、磁性法、超声波法等，由于盲孔法测残余应力由于使用设备简单，现场使用方便，且采用了电阻应变测量技术，测量精度高，破坏性小，是目前工程上最常用的残余应力测量方法。钻孔装置操作是否方便和钻孔的高精度(深度)是保证钻孔质量的关键，也是保证残余应力测量精度的重要因素。但是在实际操作中，特别是在被测工件表面或其他非平面、垂直和倾斜面上安装钻孔装置常常需要2人协作，互相配合，增加了测试装置对中和固定的难度，费工费时。

目前市场上的应力测试钻孔一般采用手动钻孔设备，钻孔时主要依据操作人员经验，钻孔精度(深度)无法保证，影响应力测试结果。且测试时间长，效率低。因此涉及一种不再依靠操作人员经验、技术等，从结构和功能上保证钻孔深度和位置精度，大大提高测试准确率和效率的钻孔设备，成为本领域所亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种可调高精度的自动应力测量钻孔机。

本发明还公开一种上述钻孔机的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，包括底座和被所述底座架起设置的枪钻部，所述枪钻部包括驱动装置和受驱动装置驱动运动的枪钻；

所述驱动装置包括与所述底座固定连接的固定部、活动部和驱动活动部运动的电机，所述固定部和活动部通过传动轴轴向连接；

所述可调高精度的自动应力测量钻孔机还包括辅助精度杆，所述辅助精度杆包括直角弯折部和手持部，所述直角弯折部包括与所述枪钻方向一致的垂直杆和与所述垂直杆垂直连接水平杆，所述手持部与所述垂直杆的顶端连接，所述手持部与垂直杆之间呈锐角设置；所述水平杆包括至少2个。

根据本发明优选的，所述枪钻通过枪钻座与所述驱动装置连接。

根据本发明优选的，所述枪钻座通过齿条和定位齿轮与所述驱动装置连接。

根据本发明优选的，在所述枪钻通过弹簧夹头与所述枪钻座连接。此处设计的优点在于，提高枪钻钻孔精度和工作时的稳定性。

根据本发明优选的，所述电机设置在活动部，在固定部设置有丝母，与所述电机依次连接有联轴器和丝杠，所述丝杠轴向设置在丝母中并与所述丝母配合使用。此处设计的优点在于，通过丝母和丝杠的配合使所述活动部和固定部能够相对运动最终驱动枪钻轴向运动。

根据本发明优选的，所述电机设置在固定部，在活动部设置有丝母，与所述电机依次连接有联轴器和丝杠，所述丝杠轴向设置在丝母中并与所述丝母配合使用。此处设计的优点在于，通过丝母和丝杠的配合使所述活动部和固定部能够相对运动最终驱动枪钻轴向运动。

根据本发明优选的，所述底座包括架盘，在所述架盘上设置有前后方向滑动设置的纵向架；在所述纵向架内设置有左右方向滑动设置的横向架；所述横向架通过销轴与固定部连接；所述纵向架通过拉紧螺钉和纵向锁紧螺钉调整锁紧；所述横向架通过横向锁紧螺钉调整锁紧。此处设计的优点在于，实现对枪钻部在小范围内精确位置调整，选定待测区域后无需再移动钻孔机即可实现位置精调。

根据本发明优选的，所述底座还包括至少3个用于调节角度和高度的支脚设置在所述架盘的底部。此处设计的优点在于，方便底座安放时的角度和高度粗调，便于所述钻孔机的稳定安装和调整整机在横向上与待测样品表面平行。

根据本发明优选的，所述支脚包括与所述架盘相连的球头杆、压紧螺母、磁力座和磁力吸盘，所述球头杆通过在架盘底部设置的锁紧螺母相连，所述球头杆的球头部通过压紧螺母和磁力座配合使所述磁力座呈多角度设置。此处设计的优点在于，采用磁力部件实现整个钻孔机的稳固安装。

根据本发明优选的，所述枪钻座与齿条固定连接的一侧设置有燕尾形插条，在所述驱动装置与齿条相对的一侧设置有接受所述燕尾形插槽。此处设计的优点在于，提高枪钻座的稳定性和位置精确性。

根据本发明优选的，所述枪钻的顶端部平面与枪钻的轴向垂直，在所述枪钻的顶端部平面设置有第一水平仪。此处设计的优点在于，便于对水平设置的待测样品进行快速测量，提高测量效率。

根据本发明优选的，在所述底座的水平面上设置有第二水平仪。此处设计的优点在于，便于底座安装的迅速找平，提高所述钻孔机工作稳定度。

一种上述钻孔机的工作方法，包括步骤如下：

1)将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面；

2)调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直；

3)调整自动应力测试钻孔机的钻孔位置；

4)控制所述自动应力测试钻孔机驱动装置，进而驱动所述枪钻在所述待测样品表面钻孔。

其中步骤4)中是通过计算机编程控制所述自动应力测试钻孔机驱动装置。

根据本发明优选的，所述步骤4)之前，通过调整齿条和定位齿轮的啮合进而调整所述枪钻与待测样品表面之间的距离。

根据本发明优选的，步骤4)中，通过电机驱动丝杠与丝母配合，进而驱动活动部和枪钻轴向运动。

根据本发明优选的，所述步骤2)中，将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面的调整方法如下：

1‐1)位置微调：通过调整前后方向滑动设置的纵向架和左右方向滑动设置的横向架实现对驱动装置及枪钻部的位置微调；

1‐2)角度微调：通过调整所述销轴实现对枪钻对准角度的微调，实现枪钻对待测样品表面的垂直。

根据本发明优选的，在步骤1)中，还包括对所述驱动装置和枪钻部的精调：通过调整架盘下部的调节角度的支脚实现对所述驱动装置和枪钻部的安放角度的调整。

根据本发明优选的，在步骤1)中，参照底座上的第二水平仪调整底座下部的调节角度的支脚，将所述底座架调整至水平。此处设计的优点在于，利于本发明所述自动应力测试钻孔机能够在水平位置工作，利于所述钻孔机正常工作，保证钻孔与水平面垂直度，进而保证了应力测试的准确度。

根据本发明优选的，在步骤2)中，调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直的方法：利用所述辅助精度杆调整枪钻与待测样品表面之间的夹角为90°，即，通过手持部将所述水平杆与所述待测样品表面对齐，然后微调所述枪钻角度，使其与垂直杆轴向对齐，然后锁紧固定枪钻与待测样品表面之间的相对位置。

本发明的优势在于：

1、本发明所述的钻孔机相比于手动控制钻孔深度和精度，能够实现自动驱动功能，并且其结构紧凑，操作更加方便准确。

2、所述枪钻部绕所述销轴摆动一定角度实现使其与待测样品表面能够微调角度，以适应各种复杂结构位置的应力测试钻孔。

3、本发明所述的钻孔机还可以通过架盘底部设置的支脚实现对所述底座安放角度和高度的调节，进而保证工作的稳定度。

4、本发明中所述枪钻采用弹簧夹头方式固定，更方便枪钻高精度的定位精度。

5、本发明利用纵向架和横向架实现枪钻部在平面内的前后左右位置的快速定位。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图，侧面局部剖视图；

图3是本发明的整体结构示意图，侧面局部剖视图；

图4是本发明的整体结构示意图，俯视图；

图5是发明的整体结构示意图，立体图；

图6是本发明所述辅助精度杆的结构示意图；

在图1‐6中，1、电机；2、联轴器；3、壳体；4、轴承；5、丝母；6、丝杠；7、球；8、销轴；9、锁紧螺母；10、压紧螺母；11、球头杆；12、磁力座；13、磁力吸盘；14、滑轨；15、横向架；16、螺帽；17、弹簧夹头；18、固定部；19、枪钻座；20、齿条；21、定位齿轮；22、蜗轮箱；23、蜗杆；24、蜗轮；25、紧固定位盘；26、纵向架；27、枪钻；28、支脚；29、架盘；30、拉紧螺钉；31、纵向锁紧螺钉；32、横向锁紧螺钉；33、第二水平仪；34、第一水平仪；35、燕尾形插条；36、燕尾形插槽；37、水平杆；38、垂直杆；39、手持部。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，包括底座和被所述底座架起设置的枪钻部，所述枪钻部包括驱动装置和受驱动装置驱动运动的枪钻27；

所述驱动装置包括与所述底座固定连接的固定部18、活动部和驱动活动部运动的电机1，所述固定部18和活动部通过传动轴轴向连接；

所述可调高精度的自动应力测量钻孔机还包括辅助精度杆，所述辅助精度杆包括直角弯折部和手持部39，所述直角弯折部包括与所述枪钻方向一致的垂直杆38和与所述垂直杆38垂直连接水平杆37，所述手持部39与所述垂直杆38的顶端连接，所述手持部39与垂直杆38之间呈锐角设置；所述水平杆37包括至少2个。

实施例2、

如实施例1所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述枪钻27通过枪钻座19与所述驱动装置连接。

实施例3、

如实施例1‐2所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述枪钻座19通过齿条20和定位齿轮21与所述驱动装置连接。

实施例4、

如实施例1‐3所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，在所述枪钻27通过弹簧夹头17与所述枪钻座19连接。

实施例5、

如实施例1‐4所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述电机1设置在活动部，在固定部18设置有丝母5，与所述电机1依次连接有联轴器2和丝杠6，所述丝杠6轴向设置在丝母5中并与所述丝母5配合使用。

实施例6、

如实施例5所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述电机1设置在固定部18，在活动部设置有丝母5，与所述电机1依次连接有联轴器2和丝杠6，所述丝杠6轴向设置在丝母5中并与所述丝母5配合使用。

实施例7、

如实施例1‐6所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述底座包括架盘29，在所述架盘29上设置有前后方向滑动设置的纵向架26；在所述纵向架26内设置有左右方向滑动设置的横向架15；所述横向架15通过销轴8与所述固定部18连接；所述纵向架26通过拉紧螺钉30和纵向锁紧螺钉31调整锁紧；所述横向架15通过横向锁紧螺钉32调整锁紧。

实施例8、

如实施例7所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述底座还包括至少3个用于调节角度的支脚28设置在所述架盘29的底部。

实施例9、

如实施例8所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述支脚28包括与所述架盘29相连的球头杆11、压紧螺母10、磁力座12和磁力吸盘13，所述球头杆通过在架盘底部设置的锁紧螺母相连，所述球头杆11的球头部通过压紧螺母10和磁力座12配合使所述磁力座12呈多角度设置。

实施例10、

如实施例1‐9所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述枪钻座19与齿条20固定连接的一侧设置有燕尾形插条35，在所述驱动装置与齿条20相对的一侧设置有接受所述燕尾形插槽36。

实施例11、

如实施例1‐10所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，所述枪钻27的顶端部平面与枪钻27的轴向垂直，在所述枪钻27的顶端部平面设置有第一水平仪34。

实施例12、

如实施例1‐11所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其区别在于，在所述底座的水平面上设置有第二水平仪33。

实施例13、

如实施例1所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，包括步骤如下：

1)将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面；

2)调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直；

3)调整自动应力测试钻孔机的钻孔位置；

4)控制所述自动应力测试钻孔机驱动装置，进而驱动所述枪钻在所述待测样品表面钻孔。

在步骤2)中，调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直的方法：利用所述辅助精度杆调整枪钻与待测样品表面之间的夹角为90°，即，通过手持部将所述水平杆与所述待测样品表面对齐，然后微调所述枪钻角度，使其与垂直杆轴向对齐，然后锁紧固定枪钻与待测样品表面之间的相对位置。

实施例14、

如实施例13所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，其区别在于，所述步骤4)之前，通过调整齿条和定位齿轮的啮合进而调整所述枪钻与待测样品表面之间的距离。

实施例15、

如实施例13所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，其区别在于，步骤4)中，通过电机驱动丝杠与丝母配合，进而驱动活动部和枪钻轴向运动。

实施例16、

如实施例13所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，其区别在于，所述步骤2)中，将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面的调整方法如下：

1‐3)位置微调：通过调整前后方向滑动设置的纵向架和左右方向滑动设置的横向架实现对驱动装置及枪钻部的位置微调；

1‐4)角度微调：通过调整所述销轴实现对枪钻对准角度的微调，实现枪钻对待测样品表面的垂直。

实施例17、

如实施例13所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，其区别在于，在步骤1)中，还包括对所述驱动装置和枪钻部的精调：通过调整架盘下部的调节角度的支脚实现对所述驱动装置和枪钻部的安放角度的调整。

实施例18、

如实施例13所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机的工作方法，其区别在于，在步骤1)中，参照底座上的第二水平仪调整底座下部的调节角度的支脚，将所述底座架调整至水平。

Claims (5)

1.一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其特征在于，所述钻孔机包括底座和被所述底座架起设置的枪钻部，所述枪钻部包括驱动装置和受驱动装置驱动运动的枪钻；

所述驱动装置包括与所述底座固定连接的固定部、活动部和驱动活动部运动的电机，所述固定部和活动部通过传动轴轴向连接；

所述可调高精度的自动应力测量钻孔机还包括辅助精度杆，所述辅助精度杆包括直角弯折部和手持部，所述直角弯折部包括与所述枪钻方向一致的垂直杆和与所述垂直杆垂直连接水平杆，所述手持部与所述垂直杆的顶端连接，所述手持部与垂直杆之间呈锐角设置；所述水平杆包括至少2个；

所述枪钻通过枪钻座与所述驱动装置连接；

所述枪钻座通过齿条和定位齿轮与所述驱动装置连接；

在所述枪钻通过弹簧夹头与所述枪钻座连接；

所述电机设置在活动部，在固定部设置有丝母，与所述电机依次连接有联轴器和丝杠，所述丝杠轴向设置在丝母中并与所述丝母配合使用；或，所述电机设置在固定部，在活动部设置有丝母，与所述电机依次连接有联轴器和丝杠，所述丝杠轴向设置在丝母中并与所述丝母配合使用；

所述底座包括架盘，在所述架盘上设置有前后方向滑动设置的纵向架；在所述纵向架内设置有左右方向滑动设置的横向架；所述横向架通过销轴与固定部连接，通过调整所述销轴实现对枪钻对准角度的微调，实现枪钻对待测样品表面的垂直；所述纵向架通过拉紧螺钉和纵向锁紧螺钉调整锁紧；所述横向架通过横向锁紧螺钉调整锁紧；

所述枪钻座与齿条固定连接的一侧设置有燕尾形插条，在所述驱动装置与齿条相对的一侧设置有接受所述燕尾形插槽。

2.根据权利要求1所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其特征在于，所述底座还包括至少3个用于调节角度和高度的支脚设置在所述架盘的底部。

3.根据权利要求2所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其特征在于，所述支脚包括与所述架盘相连的球头杆、压紧螺母、磁力座和磁力吸盘，所述球头杆通过在架盘底部设置的锁紧螺母相连，所述球头杆的球头部通过压紧螺母和磁力座配合使所述磁力座呈多角度设置。

4.根据权利要求1所述的一种可调高精度的自动应力测量钻孔机，其特征在于，所述枪钻的顶端部平面与枪钻的轴向垂直，在所述枪钻的顶端部平面设置有第一水平仪；在所述底座的水平面上设置有第二水平仪。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述钻孔机的工作方法，其特征在于，该工作方法包括步骤如下：

1)将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面；

2)调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直；

3)调整自动应力测试钻孔机的钻孔位置；

4)控制所述自动应力测试钻孔机驱动装置，进而驱动所述枪钻在所述待测样品表面钻孔；

所述步骤4)之前，通过调整齿条和定位齿轮的啮合进而调整所述枪钻与待测样品表面之间的距离；

步骤4)中，通过电机驱动丝杠与丝母配合，进而驱动活动部和枪钻轴向运动；

所述步骤2)中，将自动应力测试钻孔机安放于待测样品表面的调整方法如下：

1-1)位置微调：通过调整前后方向滑动设置的纵向架和左右方向滑动设置的横向架实现对驱动装置及枪钻部的位置微调；

1-2)角度微调：通过调整所述销轴实现对枪钻对准角度的微调，实现枪钻对待测样品表面的垂直；

在步骤1)中，还包括对所述驱动装置和枪钻部的精调：通过调整架盘下部的调节角度的支脚实现对所述驱动装置和枪钻部的安放角度的调整；

在步骤1)中，参照底座上的第二水平仪调整底座下部的调节角度的支脚，将所述底座架调整至水平；

在步骤2)中，调整自动应力测试钻孔机的枪钻与所述待测样品表面角度垂直的方法：利用所述辅助精度杆调整枪钻与待测样品表面之间的夹角为90°，即，通过手持部将所述水平杆与所述待测样品表面对齐，然后微调所述枪钻角度，使其与垂直杆轴向对齐，然后锁紧固定枪钻与待测样品表面之间的相对位置。