CN116659834A - 评价钻具性能的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了评价钻具性能的设备及方法，其对钻具性能的评价快速且经济。本发明的评价钻具性能的设备包括安装件、定位件、径向操作件、旋转操作件和受力感测机构，定位件安装于安装件的顶部，定位件通过定位钻具的主切削刃而定位待测的钻具，安装件安装于受力感测机构的输入端，受力感测机构用于检测钻具的预紧轴向力、在预紧轴向力下的弯矩、在预紧轴向力下的扭矩、在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩以及在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩，旋转操作件安装于安装件，径向操作件用于驱使安装件沿钻具的径向偏移，旋转操作件用于驱使安装件以钻具为中心进行旋转。

Description

评价钻具性能的设备及方法

技术领域

本发明涉及钻具检测领域，尤其涉及评价钻具性能的设备及方法。

背景技术

目前，对钻具性能的评判通常通过构建相近的工作环境，模拟钻孔工具的工作状态，这种方法可以较为直观地体现钻孔工具的刚性和耐折损性，但只能定性分析，无法定量反应钻孔工具的性能，同时还存在许多问题。第一，不可控因素多，除了测试机台和环境的影响以外，加工板材，辅助材料和机台操作人员的上料手法都对测试结果有一定的影响，在评价钻具性能时受多种不可控因素的影响，导致难以准确评价钻孔工具的性能。第二、耗时长。常见的钻孔寿命为1500-6000孔，且为了排出其他因素的影响，对同一加工条件要进行多次测试，以排除或减少其他因素对性能评价的影响，因而传统评价方法完成一次测试需要耗费大量的时间。第三、成本高。每次钻孔测试都需要耗费板材，造成不必要的浪费。

因此，亟需可以快速且经济地评价钻具性能的设备及方法来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供可以快速且经济地评价钻具性能的设备。

本发明的另一目的在于提供可以且经济地评价钻具性能的方法。

为实现上述目的，本发明的评价钻具性能的设备包括安装件、定位件、径向操作件、旋转操作件和受力感测机构，定位件安装于安装件的顶部，定位件通过定位钻具的主切削刃而定位待测的钻具，安装件安装于受力感测机构的输入端，受力感测机构用于检测钻具的预紧轴向力、在预紧轴向力下的弯矩、在预紧轴向力下的扭矩、在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩以及在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩，旋转操作件安装于安装件，径向操作件用于驱使安装件沿钻具的径向偏移，旋转操作件用于驱使安装件以钻具为中心进行旋转。

较佳地，径向操作件通过顶推安装件沿钻具的径向偏移，旋转操作件通过推拉安装件以钻具为中心进行旋转。

较佳地，安装件具有一定位中心部，两定位件以定位中心部为中心呈对角式地安装于安装件。

较佳地，安装件的顶部安装有与钻具的切向相平行的滑槽，定位件呈滑动可调地安装于滑槽中。

较佳地，定位件包括卡臂和卡夹，卡夹安装于卡臂，卡臂呈滑动可调安装于滑槽，卡夹具有伸向靠近定位中心部的刀刃定位部，刀刃定位部接触并夹紧钻具的主切削刃。

较佳地，卡夹还包括调节部，刀刃定位部设于调节部的一端，调节部活动安装于卡臂，操作下的调节部带动刀刃定位部靠近或远离定位中心部。

较佳地，本发明的评价钻具性能的设备还包括装配环，安装件设于装配环中，径向操作件安装于装配环，受力感测机构包括应变装置和信号转换装置，安装件安装于应变装置的输入端，应变装置安装于一底座，装配环通过固定杆安装于底座，径向操作件在装配环上呈径向可调布置，径向操作件端部抵接于安装件的侧面，旋转操件的端部安装于安装件，旋转操作件在装配环上呈周向可调布置。

较佳地，装配环的侧部开设有沿周向延伸的长条通孔，旋转操作件穿过长条通孔，旋转操作件具有弧形弯曲的两贴片结构，两贴片结构呈径向间隔布置，两贴片结构分别呈可滑动地贴靠于装配环的内侧面和外侧面。

较佳地，本发明的评价钻具性能的设备还包括升降装置和夹持装置，夹持装置安装于升降装置的输出端，夹持装置用于夹持待测钻具的柄部，夹持装置可驱使所夹持的钻具进行旋转，升降装置驱使夹持装置上下运动。

为实现上述的另一目的，本发明提供了评价钻具性能的方法，包括以下步骤1-3，或步骤1-3及4.1，或步骤1-3及4.2，或步骤1-3及4.3，或步骤1-3及4.4：

步骤1，升降装置驱使夹持装置向上运动到达指定位置，夹持装置将待测的钻具的柄部进行夹紧，升降装置驱使夹持装置下降到预设的高度，使待测的钻具对准定位中心部，且待测钻具的钻尖与定位中心部之间不接触；

步骤2，根据待测钻具的直径移动卡臂，根据钻具的芯厚调节卡夹，并且同时操作夹持装置驱使钻具转动，以使刀刃定位部接触并夹紧钻具的主切削刃；

步骤3，升降装置驱使夹持装置继续下降，使钻具的钻尖与安装件相接触，受力感测机构检测钻具的轴向力；

步骤4.1，操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在该预紧轴向力下的最大弯矩；

步骤4.2，操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在该预紧轴向力下的最大扭矩；

步骤4.3，操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至受力感测机构检测到预定的径向力数值，再操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在复合受力状态下所能承受的最大扭矩；

步骤4.4，操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至受力感测机构检测到预定的扭矩数值，再操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在复合受力状态下所能承受的最大弯矩。

与现有技术相比，本发明的评价钻具性能的设备对钻具进行检测从而评价钻具的性能，相较于现有技术，其结构简单，成本低，检测过程快速简便。本发明的评价钻具性能的设备及方法使用时不可控因素小，评价准确度高，而且测试时间短，成本低。

附图说明

图1是本发明的评价钻具性能的设备的结构示意图。

图2是本发明的评价钻具性能的设备在隐藏受力感测机构、升降装置和夹持装置后的立体图。

图3是图2所示的结构处于另一角度时的立体图。

图4是图2所示的结构的俯视图。

图5是图2所示的结构的侧视图。

图6是钻具的结构示意图及其钻尖部分的结构放大图。

图7是刀刃定位部在定位钻具时的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

如图1至图6所示，本发明提出评价钻具性能的设备100，其可以准确评价钻具的性能，节省检测时间和成本。

本发明的评价钻具性能的设备100，包括安装件10、定位件20、径向操作件30、旋转操作件40和受力感测机构50。定位件20安装于安装件10的顶部，定位件20通过定位钻具01的主切削刃02而定位待测的钻具01。安装件10安装于受力感测机构50的输入端。

受力感测机构50用于检测待测钻具01的预紧轴向力、在预紧轴向力下的弯矩、在预紧轴向力下的扭矩、在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩、在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩共5种情形。旋转操作件40安装于安装件10，径向操作件30用于驱使安装件10沿钻具01的径向偏移，旋转操作件40用于驱使安装件10以钻具01为中心进行旋转。

如图2至图5所示，径向操作件30通过顶推安装件10沿钻具01的径向偏移，以方便快捷地驱使安装件10进行径向偏移。旋转操作件40通过推拉安装件10以钻具01为中心进行旋转，以方便快捷地驱使安装件10进行旋转。

如图2、图3和图4所示，安装件10具有一定位中心部11，两定位件20以定位中心部11位中心呈对角式地安装于安装件10，该结构使两定位件20能够有效可靠稳定地定位钻具01。较优的是，定位中心部11为一凹槽，更具体地讲，该凹槽为锥形槽，槽深由槽周壁向槽中心递增，适应钻尖并方便对准。

如图2至图5所示，安装件10的顶部安装有与钻具01的切向相平行的滑槽12，定位件20呈滑动可调地安装于滑槽12中，通过操作定位件20沿滑槽12滑动，能够调节两定位件20之间的间距，适应待测的钻具01的直径。

进一步地，定位件20包括卡臂21和卡夹22。卡夹22安装于卡臂21，卡臂21呈滑动可调地安装于滑槽12，卡夹22具有伸向靠近定位中心部11的刀刃定位部221，刀刃定位部221接触并夹紧钻具01的主切削刃02，此时状态如图7所示。需要说明的是，卡臂21并非是传统意义的“臂”状结构，其在本发明为方板，起到支撑的作用，故能够起到支撑作用的结构都可以选用。进一步地，卡夹22还包括调节部222，刀刃定位部221设于调节部222的一端，调节部222活动安装于卡臂21，操作下的调节部222带动刀刃定位部221靠近或远离定位中心部11，以适配钻具01的芯厚。调节部222为螺杆结构，调节部222通过螺纹连接的方式安装于卡臂21，当然也可以选用其他形式。刀刃定位部221为方形结构，但不限于此。

通过调节卡臂21和调节部222，使两个刀刃定位部221分别接触钻具01的两个主切削刃02，从而将钻具01限定在两个刀刃定位部221之间，实现钻具01的定位。

如图2至图5所示，本发明的评价钻具性能的设备100还包括装配环60，安装件10设于装配环60中。受力感测机构50包括应变装置51和信号转换装置52。安装件10安装于应变装置51的输入端，应变装置51安装于一底座90，装配环60通过固定杆91安装于底座90。径向操作件30安装于装配环60，径向操作件30在装配环60上呈径向可调布置，径向操作件30抵接于安装件10的侧面。通过操作径向操作件30，调节径向操作件30在装配环60上的穿出长度，进而能够顶推安装件10沿径向移动。旋转操作件40的端部安装于安装件10，旋转操作件40在装配环60上呈周向可调布置，通过操作旋转操作件40的周向移动，能够带动安装件10旋转。实际上，装配环60起到支撑各零件的作用。固定杆91起到支撑装配环60的作用。

应变装置51和信号转换装置52采用现有结构即可，故在此不再赘述。应变装置51用于获取安装件10位移、角度、方位等信息的装置，其将上述信息通过信号转换装置52转化为电信号，再通过电荷放大，信号转化等装置，将位移转化为可以读取的力/力矩信息。

较优的是，安装件10为圆柱结构，但不仅限于此。在安装件10的侧面出开设有安装槽13，旋转操作件40的端部通过卡入安装槽13而安装于安装件10。装配环60上安装有多个径向操作件30，具体地讲，安装有4个径向操作件30，装配环60上还安装有2个旋转操作件40，以方便从不同的方位操作径向操作件30和旋转操作件40。

进一步地，装配环60的侧部开设有沿周向延伸的长条通孔61，旋转操作件40穿过长条通孔61，长条通孔61起到导向和限制行程的作用，而且有助于结构稳定。进一步地，旋转操作件40具有弧形弯曲的两贴片结构41，两贴片结构41呈径向间隔布置，两贴片结构41分别呈可滑动地贴靠于装配环60的内侧面和外侧面，防止旋转作用力出现误差，同时避免旋转操作件40的脱落。

如图1所示，本发明的评价钻具性能的设备100还包括升降装置70和夹持装置80。夹持装置80安装于升降装置70的输出端，夹持装置80用于夹持待测钻具01的柄部03，夹持装置80可驱使所夹持的钻具01进行旋转(钻具绕其中心自转)，升降装置70驱使夹持装置80上下运动。夹持装置80和升降装置70采用现有结构即可，如夹持装置80为三卡爪结构，夹持装置80通过电机驱使三卡爪旋转，升降装置70为机械手等，但不限于此。夹持装置80驱使钻具01旋转，目的是为了调整钻具01的主切削刃02的方位，以便有效、按要求地定位钻具01。

使用上述评价钻具性能的设备100对钻具01的性能进行评价的方法为评价钻具性能的方法。本发明的评价钻具性能的方法能够从多方面对钻具进行评价，包括检测钻具的预紧轴向力、在预紧轴向力下的弯矩、在预紧轴向力下的扭矩、在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩以及在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩共5种情形，下面对前面5种情形进行逐一说明。

第一、从预紧轴向力角度来评价钻具性能的方法包括以下步骤：

步骤1，升降装置70驱使夹持装置80向上运动到达指定位置，使夹持装置80远离于安装件10，以便将待测钻具01装到夹持装置80。夹持装置80将待测的钻具01的柄部03进行夹紧，升降装置70驱使夹持装置80下降到预设的高度，使待测的钻具01对准定位中心部11，且待测钻具01的钻尖与定位中心部11之间不接触，从而将钻具01进行定准，避免跑偏；

步骤2，根据待测钻具01的直径移动卡臂21，适应钻具01的直径大小，根据钻具的芯厚缓慢调节卡夹22，并且同时操作夹持装置80驱使钻具01转动，以使刀刃定位部221接触并夹紧钻具01的主切削刃02，刀刃定位部221对钻具01进行定位；

步骤3，升降装置70驱使夹持装置80继续下降使钻具01的钻尖与安装件10相接触，受力感测机构50检测钻具01的预紧轴向力，模拟钻具01钻孔时的进给阻力。可以根据不同类型的钻具01的直径和加工参数，设定相应的轴向力标准，并且将所测的轴向力与标准轴向力对照，判断所测试的钻具01是否符合要求。

第二、从在预紧轴向力下的最大弯矩的角度来评价钻具性能的方法则除了包括步骤1-3外，还包括步骤4.1，即操作径向操作件30驱使安装件10施加径向位移，直至钻具01断裂，受力感测机构50检测钻具01在该预紧轴向力下的最大弯矩。

第三、从在预紧轴向力下的最大扭矩的角度来评价钻具性能的方法则除了包括步骤1-3外，还包括步骤4.2，即操作旋转操作件40驱使安装件10旋转以对安装件10施加扭矩，直至钻具01断裂，受力感测机构50检测钻具01在该预紧轴向力下的最大扭矩。

第四、从在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩的角度来评价钻具性能的方法则除了包括步骤1-3外，还包括步骤4.3，即操作径向操作件30驱使安装件10施加径向位移，直至受力感测机构50感测到预定的径向力数值，再操作旋转操作件40驱使安装件10旋转以对安装件10施加扭矩，直至钻具断裂，受力感测机构50在复合受力状态下所能承受的最大扭矩。

第五、从在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩的角度来评价钻具性能的方法则除了包括步骤1-3外，还包括步骤4.4，即操作旋转操作件40驱使安装件10旋转以对安装件10施加扭矩，直至受力感测机构50检测到预定的扭矩数值，再操作径向操作件30驱使安装件10施加径向位移，直至钻具01断裂，受力感测机构50检测钻具01在复合受力状态下所能承受的最大弯矩。

由上可见，本发明的评价钻具性能的设备100对钻具01进行检测从而评价钻具的性能，相较于现有技术，其结构简单，成本低，检测过程快速简便。本发明的评价钻具性能的设备100及方法使用时不可控因素小，评价准确度高，而且测试时间短，成本低。

需要指出的是，除另有说明外，上述所指的径向、周向、轴向均以钻具01为对象。对径向操作件30和旋转操作件40的操作可以使用机器驱动，当然根据实际需要，在钻具不大的情况下，也可以使用人手驱动。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.评价钻具性能的设备，其特征在于：包括安装件、定位件、径向操作件、旋转操作件和受力感测机构，所述定位件安装于所述安装件的顶部，所述定位件通过定位钻具的主切削刃而定位待测的钻具，所述安装件安装于所述受力感测机构的输入端，所述受力感测机构用于检测钻具的预紧轴向力、在预紧轴向力下的弯矩、在预紧轴向力下的扭矩、在预紧轴向力和预定径向力下的最大扭矩以及在预紧轴向力和预定扭矩下的最大弯矩，所述旋转操作件安装于所述安装件，所述径向操作件用于驱使所述安装件沿钻具的径向偏移，所述旋转操作件用于驱使所述安装件以钻具为中心进行旋转。

2.根据权利要求1所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述径向操作件通过顶推所述安装件沿钻具的径向偏移，所述旋转操作件通过推拉所述安装件以钻具为中心进行旋转。

3.根据权利要求1所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述安装件具有一定位中心部，两所述定位件以所述定位中心部为中心呈对角式地安装于所述安装件。

4.根据权利要求1所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述安装件的顶部安装有与钻具的切向相平行的滑槽，所述定位件呈滑动可调地安装于所述滑槽中。

5.根据权利要求4所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述定位件包括卡臂和卡夹，所述卡夹安装于所述卡臂，所述卡臂呈滑动可调安装于所述滑槽，所述卡夹具有伸向靠近所述定位中心部的刀刃定位部，所述刀刃定位部接触并夹紧钻具的主切削刃。

6.根据权利要求5所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述卡夹还包括调节部，所述刀刃定位部设于所述调节部的一端，所述调节部活动安装于所述卡臂，操作下的所述调节部带动所述刀刃定位部靠近或远离所述定位中心部。

7.根据权利要求1所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，还包括装配环，所述安装件设于所述装配环中，所述受力感测机构包括应变装置和信号转换装置，所述安装件安装于所述应变装置的输入端，所述应变装置安装于一底座，所述装配环通过固定杆安装于所述底座，所述径向操作件安装于所述装配环，所述径向操作件在所述装配环上呈径向可调布置，所述径向操作件端部抵接于所述安装件的侧面，所述旋转操件的端部安装于所述安装件，所述旋转操作件在所述装配环上呈周向可调布置。

8.根据权利要求7所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，所述装配环的侧部开设有沿周向延伸的长条通孔，所述旋转操作件穿过所述长条通孔，所述旋转操作件具有弧形弯曲的两贴片结构，两所述贴片结构呈径向间隔布置，两所述贴片结构分别呈可滑动地贴靠于所述装配环的内侧面和外侧面。

9.根据权利要求1所述的评价钻具性能的设备，其特征在于，还包括升降装置和夹持装置，所述夹持装置安装于所述升降装置的输出端，所述夹持装置用于夹持待测钻具的柄部，所述夹持装置可驱使所夹持的钻具进行旋转，所述升降装置驱使所述夹持装置上下运动。

10.评价钻具性能的方法，其特征在于，包括以下步骤1-3，或步骤1-3及4.1，或步骤1-3及4.2，或步骤1-3及4.3，或步骤1-3及4.4：

步骤1，升降装置驱使夹持装置向上运动到达指定位置，夹持装置将待测的钻具的柄部进行夹紧，升降装置驱使夹持装置下降到预设的高度，使待测的钻具对准定位中心部，且待测钻具的钻尖与定位中心部之间不接触；

步骤2，根据待测钻具的直径移动卡臂，根据钻具的芯厚调节卡夹，并且同时操作夹持装置驱使所述钻具转动，以使刀刃定位部接触并夹紧钻具的主切削刃；

步骤3，升降装置驱使夹持装置继续下降，使钻具的钻尖与安装件相接触，受力感测机构检测钻具的轴向力；

步骤4.1，操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在该预紧轴向力下的最大弯矩；

步骤4.2，操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在该预紧轴向力下的最大扭矩；

步骤4.3，操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至受力感测机构检测到预定的径向力数值，再操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在复合受力状态下所能承受的最大扭矩；

步骤4.4，操作旋转操作件驱使安装件旋转以对安装件施加扭矩，直至受力感测机构检测到预定的扭矩数值，再操作径向操作件驱使安装件施加径向位移，直至钻具断裂，受力感测机构检测钻具在复合受力状态下所能承受的最大弯矩。