CN111805392A - 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法 - Google Patents

一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111805392A
CN111805392A CN202010625657.2A CN202010625657A CN111805392A CN 111805392 A CN111805392 A CN 111805392A CN 202010625657 A CN202010625657 A CN 202010625657A CN 111805392 A CN111805392 A CN 111805392A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
cylindrical
grinding
tool
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010625657.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王琼琦
潘康颖
张显程
董士纪
涂善东
王妍
孟令磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202010625657.2A priority Critical patent/CN111805392A/zh
Publication of CN111805392A publication Critical patent/CN111805392A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B24B27/0641—Grinders for cutting-off for grinding holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B24B27/0675—Grinders for cutting-off methods therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B24B27/0683—Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/12—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by mechanical gearing or electric power
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明属于检测取样设备技术领域，公开了一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法，筒状刀具的底端与刀柄通过刀体固定连接；筒状刀具内壁开设有螺旋形刻槽，所述筒状刀具顶端的刀具刃部作硬化处理并在刀具内外表面制备耐磨涂层，刀柄中心设置有冷却液通道，筒状刀具内部在冷却液通道外侧通过螺钉固定有遮挡板。本发明具有独特的筒状结构并且刃口顶部和内外表面覆盖耐磨涂层，该种结构是首次应用在打孔取样采用磨削机制，具有首创性；切削刀具具有体积小，易于携带、安装等优点，能够切除一块完整不受热/机械影响的圆柱形试样，试样直径在10～100mm，高度在10～80mm。

Description

一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法
技术领域
本发明属于检测取样设备技术领域，尤其涉及一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：目前我国诸多行业在力学性能检测、组织分析、缺陷定性等方面，特别是钢板、特种设备、压力管道方面。为保证产品质量、服役安全、缺陷性质确认，以往全部采用大规模破坏性取样进行常规性能分析。破坏性取样和常规性能检测不仅耗时费力，而且成本非常高，极大地浪费资源。如何快速，取出一小块试样进行各种性能检测，分析，是当前诸多行业的急迫需求。
一些科学家于20世纪80年代初提出的小冲杆试验(Small Punch Tests,SPT)等一系列小试样测试技术，具有广阔的应用前景。小试样测试技术在拉伸、疲劳、断裂、蠕变等方面已经标准化，只要取样质量得到的保证，小试样技术可解决当前传统方法的一切问题。小冲杆测试技术结合了传统取样检测和无损检测的优势，同时克服了二者的劣势，最重要的仅需要在本体上取下一小块材料即可。
过去提出的微损取样设备主要针对设备性能劣化情况，只适用于核电。石油化工等极少数壁厚很厚的设备，而且要求取样厚度很小。无法满足取样厚度较厚，不同位置，裂纹性质等检测。工业常用的取芯钻一是取样尺寸过大，另外发热严重，破坏待检材料的性能，不能适用于在钢铁、造船、冶金，以及核电和石油化工的薄壁或者出现裂纹设备的取样性能检测。打孔磨削型取样机的筒状刀具对材料和加工制造工艺提出了极高的要求，现有的材料和加工工艺难以加工出符合要求的刀具。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统的微损取样设备无法满足取样厚度较厚，不同位置，裂纹性质等检测。
(2)工业常用的取芯钻取样尺寸过大，另外发热严重，破坏待检材料的性能，不能适用于在钢铁、造船、冶金，以及核电和石油化工的薄壁或者出现裂纹设备的取样性能检测。
(3)打孔磨削型取样机的筒状刀具对材料和加工制造工艺提出了极高的要求，现有的材料和加工工艺难以加工出符合要求的刀具。
解决上述技术问题的难度：传统的微损取样设备因运动机构的限制只能取特定位置的厚度(2-5mm)和直径最大为50mm的球冠，无法完整的取下整个裂纹或者整体厚度的试样；工业上的取芯钻的主要目的是挖空，而不是取样，由于切割原理和冷却方式问题，无法解决；筒状刀具的材料要求硬度高，先加工后热处理，且要求高的动平衡，加工过程中任意一个环节出现问题都会导致刀具的报废，选择刀具材料是一个难题。
解决上述技术问题的意义：通过本发明的设计开发，制造出质量可靠，具有高的动平衡的刀具，通过特有设计，解决取样过程中冷却问题，可获取高质量的圆柱状试样，满足石油化工、核电等行业中不同取样需求，用于材质劣化分析、缺陷性质确定等，对核电、石油化工等行业大型重型设备的可靠性评价提供基本技术支持，并推广小试样测试技术。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法。
本发明是这样实现的，一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具包括筒状刀具以及一体化设置在刀具底端的刀柄，所述筒状刀具的底端与刀柄通过刀体固定连接；
所述筒状刀具内壁开设有螺旋形刻槽，所述筒状刀具顶端的刀具刃部作硬化处理并在刀具内外表面制备耐磨涂层，刀柄中心设置有冷却液通道。
进一步，筒状刀具内部在冷却液通道外侧通过螺钉固定有遮挡板，该遮挡板可以使中心通道中的冷却液均匀分布在刀刃一周。
进一步，所述耐磨涂层覆盖在刀具刃口的顶端以及两侧边缘，耐磨涂层覆盖区域为自刃口向刀具底部延伸，所述涂层覆盖的延伸长度为10～80mm。
进一步，所述耐磨涂层为金刚砂涂层，金刚砂涂层覆盖金刚砂的粒度为30目～250目之间的任何数值。
进一步，在刀具的刃口焊接有多个等距排列的多个直径为0.5～1mm的人造金刚石。
进一步，在刀具刃部的筒体上加工垂直于刀体表面的圆孔，圆孔的直径为2～5mm。实现另一种排屑方式，并可以从外部喷水冷却。
进一步，所述的筒体半径为在5～100mm之间的任何数值。
进一步，所述筒状刀具的外壁筒形，高度为20～280mm之间的任何数值。
进一步，所述切削刀具的材质包括但不限于高速钢或硬质合金材料。
本发明的另一目的在于提供一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具的使用方法，具体包括：
第一，在取样时，将切削刀具的刀柄安装在旋转电机系统上，该旋转电机系统具有三个自由度，一方面带动筒状刀具高速旋转；
第二，通过小幅度低速伸缩，使筒状磨削打孔取样刀具通过磨削作用在取样对象的本体上采集试样材料；
第三，该旋转电机直线运动，驱使筒状刀具也做直线运动，在三个自由度的运动下，可切取一块完整的圆柱形材料，材料直径在10-100mm，高度在10-80mm，为后续的微型杯突试验打下良好的工艺基础。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明切削刀具具有体积小，易于携带、安装等优点，能够切除一块完整的半椭球型试样，试样直径在10～100mm，高度在10～80mm；切取试样过程中，确保取样质量的可靠。具有独特的筒状结构并且刃口顶部和内外表面覆盖耐磨涂层，该种结构是首次应用在打孔取样采用磨削机制，具有首创性。经实践，可以在任何表面切下一块完整的圆柱形样品，为各种如钢板性能或者裂纹检测提供的试验材料。
附图说明
图1是本发明实施例提供的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具结构示意图；
图2是本发明实施例提供的螺旋形刻槽结构示意图；
图3是本发明实施例提供的人造金刚石结构示意图；
图中：1、刀具刃部；2、金刚砂涂层；3、刀体；4、刀柄；5、遮挡板；6、螺钉；7、人造金刚石；8、硬化层；9、筒状刀具；10、螺旋形刻槽；11、冷却液通道。
图4是本发明实施例提供的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具的使用方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具包括：筒状刀具9以及一体化设置在筒状刀具9底端的刀柄4；
筒状刀具9的底端与刀柄通过刀体固定连接；筒状刀具9内壁开设有螺旋形刻槽10，筒状刀具9顶端的刀具刃部作硬化处理并在筒状刀具内外表面制备耐磨涂层；刀柄4中心开设有冷却液通道11，冷却液通道11与筒状刀具9内部连通。筒状刀具9内部在冷却液通道外侧通过螺钉6固定有遮挡板5。
如图4所示，本发明实施例提供的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具的使用方法包括：
S101：在取样时，将切削刀具的刀柄安装在旋转电机系统上，该旋转电机系统具有三个自由度，一方面带动筒状刀具高速旋转。
S102：通过小幅度低速伸缩，使筒状磨削打孔取样刀具通过磨削作用在取样对象的本体上采集试样材料。
S103：旋转电机直线运动，驱使筒状刀具也做直线运动，在三个自由度的运动下，切取一块完整的圆柱形材料。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
一种打孔取样磨削型刀具，其结构如图1所示，该切削刀具包括刀刃1以及一体化设置在刀体3底端的刀柄4，圆筒状刀刃1的底端通过刀体3与刀柄4固定连接，刀刃1的顶端向内开设圆柱形凹槽，圆筒状刀具的内外壁均呈圆柱形。
在实际取样操作时(如压力容器外表面取样时)，将刀柄4旋入已经固定好的取样机电机主轴上，由电机主轴提供进给切割动力，同时由伺服电机给电主轴提供一个持续向下的低速微量进给运动，使得切削刀具既有自转运动，又具有向下的进给运动，可以在取样对象中逐步切下一块完整的圆柱形材料。
实施例2
采用与实施例1类似的切削刀具，不同之处在与：本实施例直筒形刀具的外壁呈圆柱形，且直筒型刀具的刀刃部分1底端面镶嵌人造金刚石7，并且在关键切削部位覆盖了金刚砂涂层2。金刚石颗粒直径在0.2mm至2mm，底端每隔5mm至25mm镶嵌有一颗人造金刚石7。金刚砂的覆盖区域为自刃口向刀具底部延伸，金刚砂覆盖的延伸长度为10～80mm。所述的覆盖金刚砂的粒度为30目～250目之间的任何数值。
一种优选的实施例为：在取样过程中，增加冷却液，使磨削顺利并保护刀具。在刀柄中心设置有冷却液通道，在通道的末端连接一块遮挡板，该遮挡板可以使中心通道中的冷却液均匀分布在刀刃一周。
另一种优选的实施例为：在刀具刃部的筒体上加工垂直于刀体表面的圆孔，实现另一种排屑方式，并可以从外部喷水冷却。开设圆孔的直径为2～5mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，所述获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具包括：
筒状刀具以及一体化设置在筒状刀具底端的刀柄；
所述筒状刀具的底端与刀柄通过刀体固定连接；
所述筒状刀具内壁开设有螺旋形刻槽，所述筒状刀具顶端的刀具刃部作硬化处理并在筒状刀具内外表面制备耐磨涂层；
所述刀柄中心开设有冷却液通道，冷却液通道与筒状刀具内部连通。
2.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，筒状刀具内部在冷却液通道外侧通过螺钉固定有遮挡板。
3.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，所述耐磨涂层覆盖在刀具刃口的顶端以及两侧边缘，耐磨涂层覆盖区域为自刃口向刀具底部延伸，所述涂层覆盖的延伸长度为10～80mm。
4.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，所述耐磨涂层为金刚砂涂层，金刚砂涂层覆盖金刚砂的粒度为30目～250目之间的任何数值。
5.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，在筒状刀具的刃口焊接有多个等距排列的多个直径为0.5～1mm的人造金刚石。
6.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，在刀具刃部的筒体上加工垂直于刀体表面的圆孔，圆孔的直径为2～5mm。实现另一种排屑方式，并可以从外部喷水冷却。
7.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，所述筒状刀具的筒体半径为在5～100mm之间的任何数值。
8.如权利要求1所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具，其特征在于，所述筒状刀具的外壁为筒形，高度为20～280mm之间的任何数值。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具的使用方法，具体包括：
第一，在取样时，将切削刀具的刀柄安装在旋转电机系统上，该旋转电机系统具有三个自由度，一方面带动筒状刀具高速旋转；
第二，通过小幅度低速进给，使筒状磨削打孔取样刀具通过磨削作用在取样对象的本体上切割试样材料；
第三，旋转电机直线运动，驱使筒状刀具也做直线运动，在三个自由度的运动下，切取一块完整的圆柱体材料。
CN202010625657.2A 2020-07-02 2020-07-02 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法 Pending CN111805392A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010625657.2A CN111805392A (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010625657.2A CN111805392A (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111805392A true CN111805392A (zh) 2020-10-23

Family

ID=72856037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010625657.2A Pending CN111805392A (zh) 2020-07-02 2020-07-02 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111805392A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5987338A (ja) * 1982-11-11 1984-05-19 Taisei Corp 円柱状試験体成形装置
TW200938328A (en) * 2008-03-07 2009-09-16 Shajeng Hardware Co Ltd Method for making round hole cutting tool with titanium coating
CN201776797U (zh) * 2010-08-09 2011-03-30 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种用于聚氨酯硬泡材料取样的旋转刀具
DE102012218582A1 (de) * 2012-10-11 2014-04-17 Areva Gmbh System und ein Verfahren zur Gefügeuntersuchung eines metallischen Bauteils
CN103962976A (zh) * 2014-05-07 2014-08-06 湘潭大学 一种内冷却磨削砂轮
CN206169763U (zh) * 2016-11-10 2017-05-17 武汉宇利和机电技术有限公司 金属取样机床
CN108801683A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 华东理工大学 一种微型金属试样取样切削刀具

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5987338A (ja) * 1982-11-11 1984-05-19 Taisei Corp 円柱状試験体成形装置
TW200938328A (en) * 2008-03-07 2009-09-16 Shajeng Hardware Co Ltd Method for making round hole cutting tool with titanium coating
CN201776797U (zh) * 2010-08-09 2011-03-30 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种用于聚氨酯硬泡材料取样的旋转刀具
DE102012218582A1 (de) * 2012-10-11 2014-04-17 Areva Gmbh System und ein Verfahren zur Gefügeuntersuchung eines metallischen Bauteils
CN103962976A (zh) * 2014-05-07 2014-08-06 湘潭大学 一种内冷却磨削砂轮
CN206169763U (zh) * 2016-11-10 2017-05-17 武汉宇利和机电技术有限公司 金属取样机床
CN108801683A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 华东理工大学 一种微型金属试样取样切削刀具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hocheng et al. Effects of special drill bits on drilling-induced delamination of composite materials
Webb Diamond retention in sintered cobalt bonds for stone cutting and drilling
Klocke et al. Developments in wire-EDM for the manufacturing of fir tree slots in turbine discs made of Inconel 718
CN1172770C (zh) 通过集中的应力波在孔周围产生有益应力的方法和装置
US4918993A (en) Method of gauging pre-existing in-situ stress from an extracted sample
CN108801683B (zh) 一种微型金属试样取样切削刀具
CN208147048U (zh) 旋转超声加工用转轴与变幅杆连接装置
CN109894826A (zh) 外圈无挡边短圆柱滚子轴承硅青铜实体保持架加工方法
CN111805392A (zh) 一种获取圆柱状试块的磨削打孔取样刀具及其使用方法
CN201432333Y (zh) 可调式划刀排
CN205816834U (zh) 一种复合刀具
CN219599839U (zh) 一种麻花钻
KR100506874B1 (ko) 피시디 탬프 커터 및 그 제조방법
CN2615656Y (zh) 微试样刀具
CN202367222U (zh) 一种新型数控机床切削刀具
CN110394470B (zh) 一种加工深孔盲孔套料的切断刀具
CN112720062B (zh) 一种测量微钻各部分载荷分布的方法
CN209773470U (zh) 一种管子管板内缩式组合坡口加工装置
CN201279806Y (zh) 非金属密封垫机用冲切孔刀具
CN201357518Y (zh) 掏料刀
CN213350946U (zh) 一种分层切削的钢板钻头刀具结构
CN215241277U (zh) 一种划片机刀片安装结构
CN217372648U (zh) 一种沉孔钻头
CN109279571A (zh) 一种疏水表面微结构以及制备方法
CN213410688U (zh) 一种单牙内扣螺纹铣刀

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201023