CN208628472U - 一种残余应力检测用的打孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种残余应力检测用的打孔装置，包括底座，所述底座上安装有可相对所述底座沿X轴移动的X轴滑台模块，所述X轴滑台模块上部安装有可相对所述X轴滑台模块沿Y轴移动的Y轴滑台模块，所述Y轴滑台模块上固定有直角板，所述直角板的竖直侧面上安装有沿Z轴移动的Z轴滑台模块，所述Z轴滑台模块的一侧固定安装有旋钻装置，所述旋钻装置的一侧固定有控制钻头旋钻深度的进给轴滑台模块，所述进给轴滑台模块的一侧固定有钻套，所述钻套上固定有微形钻元件。所述打孔装置的测试效率可达三足式打孔装置的3倍以上，定位精度可达±0.005mm，孔深控制精度可达0.02mm，完全满足盲孔法应力测试对打孔精度的要求，保证测量结果的准确性。

Description

一种残余应力检测用的打孔装置

技术领域

本实用新型属于机械制造技术领域，具体涉及一种残余应力检测用的打孔装置。

背景技术

在工程、机械制造等领域中，焊接、铸造、锻造、机械加工等工序均会产生残余应力，残余应力的存在严重影响产品的稳定性，甚至会造成产品的变形、开裂导致报废。因而在上述行业内均需在产品生产过程中对残余应力进行测量。目前应用最为普遍的是盲孔法残余应力测试。该方法是在被测部位粘贴一片电阻应变片，连接测试仪，然后在应变片的标记位置打一小孔，使残余应力得到释放，应变片检测到这种变化，通过检测仪计算出被测部位的残余应力。测试过程中，打孔的位置及深度严重影响测量的准确性。目前大部分的测量均使用调速手枪钻进行打孔，打孔精度完全依赖目测，造成测试结果不稳定，甚至严重偏离。部分采用三足式打孔装置，安装调整繁琐，定位精度不高，费时费力，测试效率低下，不能满足打孔精度要求，严重影响检测精度及生产效率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的缺陷提供了一种残余应力检测用的打孔装置，所述残余应力检测用的打孔装置采用模块化设计，可任意组合组装，一台设备即可实现各个操作面的打孔操作；采用带开关的磁吸式底座，安装、调整方便，定位精度高，测试效率可达三足式打孔装置的3倍以上，定位精度可达±0.005mm，孔深控制精度可达0.02mm，完全满足盲孔法应力测试对打孔精度的要求，保证测量结果的准确性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种残余应力检测用的打孔装置，包括底座，所述底座上安装有可相对所述底座沿X轴移动的X轴滑台模块，所述X轴滑台模块上部安装有可相对所述X轴滑台模块沿Y轴移动的Y轴滑台模块，所述Y轴滑台模块上固定有直角板，所述直角板的竖直侧面上安装有沿Z轴移动的Z轴滑台模块，所述Z轴滑台模块的一侧固定安装有旋钻装置，所述旋钻装置的一侧固定有控制钻头旋钻深度的进给轴滑台模块，所述进给轴滑台模块的一侧固定有钻套，所述钻套上固定有微形钻元件。

进一步地，所述X轴滑台模块包括滑台底座，所述滑台底座的下表面通过螺栓固定在所述底座上表面，所述滑台底座的上表面开设有燕尾槽，还包括其上表面为水平面的滑板，所述滑板的下表面向下一体成型有与所述燕尾槽适配的凸块，所述凸块沿X轴可滑动安装在所述燕尾槽的内部，所述滑台底座上还设置有滑动传动机构。

进一步地，所述滑动传动机构包括设置在所述滑台底座侧面的调节手柄，所述调节手柄上安装有斜齿轮，所述滑板下部安装有与所述斜齿轮相传动配合的斜齿条。

进一步地，所述滑台底座上还设置有对滑板在任意位置进行锁紧的锁紧机构。

进一步地，所述Y轴滑台模块、Z轴滑台模块及进给轴滑台模块的结构、形状、大小及安装尺寸均与所述X轴滑台模块相同。

进一步地，所述Y轴滑台模块的滑台底座栓接在所述X轴滑台模块的滑板上表面，所述Y轴滑台模块的滑板上表面与所述直角板的水平底面相栓接，所述直角板的竖直侧面与所述Z轴滑台模块的滑台底座栓接，所述Z轴滑台模块为竖直设置，所述Z轴滑台模块的滑板侧面上栓接有带动所述微形钻元件沿Y-Z平面360°旋转的R轴转台，所述R轴转台装置一侧的旋转刻度盘与所述进给轴滑台模块的滑台底座相固定连接，所述进给轴滑台模块为竖直设置，所述进给轴滑台模块的滑板一侧与L形钻套的竖直壁相栓接，所述L形钻套的水平座上开设有锥孔，所述锥孔内安装有微形钻。

进一步地，所述所述L形钻套的水平座上开设有锥孔，所述锥孔的外侧面设置有螺纹，所述水平座通过螺纹栓接有锁紧螺母，所述锁紧螺母为筒状结构且其下部开口处带有法兰，所述锥孔内安装有微形钻，所述微形钻的钻夹头穿过所述锁紧螺母的下部开口后伸出，所述钻夹头夹持有钻头，所述微形钻与所述锥孔之间夹设有弹性夹头。

进一步地，所述弹性夹头由上部的第一锥体外壳及下部的第二锥体外壳构成，所述第一锥体外壳及第二锥体外壳的外圆周面均为锥体状，所述第一锥体外壳的外锥面紧贴所述锥孔的内表面，所述第二锥体外壳从所述锥孔伸出，所述第二锥体外壳的外锥面与所述锁紧螺母下部法兰端的内锥面抵止在一起，所述弹性夹头的第一锥体外壳开设有多条贯穿其自身的长条状开孔。

进一步地，还包括显微镜筒，所述显微镜筒的大端安装有目镜，所述显微镜筒的小端安装有物镜，所述目镜内带有十字测微尺，所述显微镜筒通过所述锥孔夹持并通过所述锁紧螺母锁紧固定。

进一步地，所述底座为磁力座，所述磁力座的底面设置有用于平面或曲面磁吸安装用的V型口，所述磁力座的一侧面安装有磁力开关。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型所述残余应力检测用的打孔装置，采用模块化设计，可任意组合组装，一台设备即可实现各个操作面的打孔操作；采用带开关的磁吸式底座，安装、调整方便，定位精度高。

2、本实用新型所述残余应力检测用的打孔装置，测试效率可达三足式打孔装置的3倍以上，定位精度可达±0.005mm，孔深控制精度可达0.02mm，完全满足盲孔法应力测试对打孔精度的要求，保证测量结果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型所述残余应力检测用的打孔装置的结构示意图。；

图2为本实用新型所述X轴滑台模块的结构示意图；

图3为本实用新型所述微形钻元件的剖视图；

1-底座；2-磁力开关；3-X轴滑台底座；4-X轴滑板；5-调节手柄；6-直角板；7-Y轴滑台模块；8-Z轴滑台模块；9-空心块；10-进给轴滑台模块；11-竖直壁；12-锁紧螺母；13-微形钻；14-显微镜筒；15-目镜；16-物镜；17-弹性夹头；18-钻头；19-锁紧旋钮；20-水平座；21-弹性顶紧旋钮；22-微调旋钮；23-固定座；24-旋转刻度盘；25-转动手柄；26-转台0度对正块；27-钻夹头；28-V型口；29-锁紧杆；30-斜齿条；31-法兰；32-长条状开孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种残余应力检测用的打孔装置，包括底座1，所述底座1上安装有可相对所述底座1沿X轴移动的X轴滑台模块(包括3与4)，所述X轴滑台模块上部安装有可相对所述X轴滑台模块沿Y轴移动的Y轴滑台模块7，所述Y轴滑台模块7上固定有直角板6，所述直角板6的竖直侧面上安装有沿Z轴移动的Z轴滑台模块8，所述Z轴滑台模块8的一侧固定安装有旋钻装置，所述旋钻装置的一侧固定有控制钻头18旋钻深度的进给轴滑台模块10，所述进给轴滑台模块10的一侧固定有钻套(包括11与20)，所述钻套上固定有微形钻元件(包括11、20、13、17、27、12及18)。使用时通过X轴滑台模块、Y轴滑台模块7及Z轴滑台模块8来调节所述微形钻13装置的具体空间位置，通过进给轴滑台模块10来调节微形钻元件的钻孔深度。

具体实施时，所述X轴滑台模块包括滑台底座31，所述滑台底座31的下表面通过螺栓固定在所述底座1的上表面，所述X轴滑台底座31的上表面开设有燕尾槽，还包括其上表面为水平面的X轴滑板4，所述X轴滑板4的下表面向下一体成型有与所述燕尾槽适配的凸块，所述凸块沿X轴可滑动安装在所述燕尾槽的内部，所述X轴滑台底座31上还设置有滑动传动机构。

如图2所示，具体实施时，所述滑动传动机构包括设置在所述X轴滑台底座31侧面的调节手柄5，所述调节手柄5的内端头装有斜齿轮(未示出)，所述X轴滑板4的凸块下部安装有与所述斜齿轮相传动配合的斜齿条30。通过调节手柄5调节所述斜齿轮转动，所述斜齿轮带动所述所述斜齿条30移动，通过所述斜齿条30带动所述X轴滑板4相对于所述X轴滑台底座31沿X轴移动，X轴滑台底座31与滑板均有刻度标识，用以确定移动距离尺寸。

具体实施时，所述X轴滑台底座31上还设置有对X轴滑板4在任意位置进行锁紧的锁紧机构。所述锁紧机构为锁紧杆29，所述锁紧杆29位于所述X轴滑台底座31的侧面，当X轴滑板4调整到位后，锁紧X轴滑板4，防止所述X轴滑板4窜动。

具体实施时，所述Y轴滑台模块7、Z轴滑台模块8及进给轴滑台模块10的结构、形状、大小及安装尺寸均与所述X轴滑台模块相同。

具体实施时，所述Y轴滑台模块7的滑台底座1栓接在所述X轴滑台模块的X轴滑板4上表面，所述Y轴滑台模块7的滑板上表面与所述直角板6的水平底面相栓接，所述直角板6的竖直侧面与所述Z轴滑台模块8的滑台底座1栓接，所述Z轴滑台模块8为竖直设置，所述Z轴滑台模块8的滑板侧面上栓接有带动所述微形钻元件沿Y-Z平面360°旋转的R轴转台，所述R轴转台装置一侧的旋转刻度盘24与所述进给轴滑台模块10的滑台底座1相固定连接，所述进给轴滑台模块10为竖直设置，所述进给轴滑台模块10的滑板一侧与L形钻套的竖直壁11相栓接，所述L形钻套的水平座20上开设有锥孔，所述锥孔内安装有微形钻13。

具体实施时，所述R轴转台包括与所述Z轴滑台模块8的滑板侧面栓接的固定座23以及与所述固定座23可旋转连接的旋转刻度盘24，所述固定座23的上部安装有角度调节装置(包括19、21、22及9)，所述固定座23的侧面固设有转台0度对正块26，所述旋转刻度盘24的一侧设置有转动手柄25，通过所述转动手柄25带动所述旋转刻度盘24及与其固定连接的进给轴滑台模块10、L形钻套及微形钻13在Y-Z平面内实现360°旋转。

具体实施时，所述角度调节装置包括通过小螺丝拉住在所述固定座23上部的空心块9，所述空心块9的上部栓接有用以锁紧旋转刻度盘24的锁紧旋钮19，所述空心块9的左侧面栓接有微调旋钮22，所述空心块9的右侧面栓接有弹性顶紧旋钮21，所述弹性顶紧旋钮21内设压力弹簧，所述微调旋钮22及弹性顶紧旋钮21弹性夹紧所述刻度盘锁紧旋钮19，所述微调旋钮22刻有一圈刻度，每旋转一个刻度格，相当于调整0.01mm，当转动所述微调旋钮22时，所述微调旋钮22推动或收回刻度盘锁紧旋钮19，因弹性顶紧旋钮21的弹性压紧作用，实现旋转刻度盘24旋转角度微调的效果。

如图3所示，具体实施时，所述所述L形钻套的水平座20上开设有锥孔，所述锥孔的外侧面设置有螺纹，所述水平座20通过螺纹栓接有锁紧螺母12，所述锁紧螺母12为筒状结构且其下部开口处带有法兰31，所述锥孔内安装有微形钻13，所述微形钻13的钻夹头27穿过所述锁紧螺母12的下部开口后伸出，所述钻夹头27的上部与电机转子电连接，所述钻夹头27夹持有钻头18，所述微形钻13与所述锥孔之间夹设有弹性夹头17。所述微形钻13采用低压直流高速钻，PWM调速技术，一体化设计，电机转子直接带动高精度钻夹头27旋转，无其他传动机构，保证旋转同心度。根据不同的被测材料可以选择不同型号的钻头18。

如图3所示，具体实施时，所述弹性夹头17由上部的第一锥体外壳及下部的第二锥体外壳一体成型构成，所述第一锥体外壳及第二锥体外壳的外圆周面均为锥体状，所述第一锥体外壳的外锥面紧贴所述锥孔的内表面，所述第二锥体外壳从所述锥孔伸出，所述第二锥体外壳的外锥面与所述锁紧螺母12下部法兰端的内锥面上下抵止在一起，所述弹性夹头17的第一锥体外壳开设有多条贯穿其自身的长条状开孔32。旋紧所述锁紧螺母12，可将所述弹性夹头17紧固在所述微形钻13与所述锥孔之间，并且使得所述弹性夹头17的内孔逐渐收缩，从而抱紧放置在其内孔内的微型钻。由于其收缩是圆周方向的同步收缩，保证其中心位置不变。

具体实施时，还包括显微镜筒14，所述显微镜筒14的大端安装有目镜15，所述显微镜筒14的小端安装有物镜16，所述目镜15内带有十字测微尺，所述显微镜筒14通过所述锥孔夹持并通过所述锁紧螺母12锁紧固定。所述显微镜用以放大观察对中情况，目镜15内带有十字测微尺，可以精确显示调整距离，保证对中精度。

具体实施时，所述底座1为磁力座，所述磁力座的底面设置有用于平面或曲面磁吸安装用的V型口28，所述磁力座的一侧面安装有磁力开关2。

所述磁力座的底面设置有安装用的V型口28，可以实现平面及曲面的磁吸安装；设置有磁力开关2，方便拆装；所述磁力开关2打开时，磁力座吸紧在工件上，松开时，磁力座脱开。

本发明是专为盲孔法残余应力测试打孔设计的，设置有X、Y、Z三个移动轴，可以实现在三维空间内任意位置的精确定位；还设置有一个旋转R轴，可以实现在Y/Z平面内360度旋转；设置有一个单独的进给轴，用以实现钻孔深度控制。使用时将磁座吸附在被测工件上，将显微镜放入钻套内锁紧，调整X、Y轴滑台，使显微镜中心基本与应变片标记的十字刻线对齐，调整Z轴滑台，通过显微镜目镜15观察，使应变片在目镜15内清晰显像，微调X、Y轴滑台，使显微镜内十字线与应变片十字刻线完全对正，取下显微镜，放入微型钻，调整进给轴，使钻头18接触应变片表面，记下进给轴此时的刻度，启动微型钻，调整进给轴打孔，直到要求的深度停止。完成一次打孔。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种残余应力检测用的打孔装置，包括底座，其特征在于，所述底座上安装有可相对所述底座沿X轴移动的X轴滑台模块，所述X轴滑台模块上部安装有可相对所述X轴滑台模块沿Y轴移动的Y轴滑台模块，所述Y轴滑台模块上固定有直角板，所述直角板的竖直侧面上安装有沿Z轴移动的Z轴滑台模块，所述Z轴滑台模块的一侧固定安装有旋钻装置，所述旋钻装置的一侧固定有控制钻头旋钻深度的进给轴滑台模块，所述进给轴滑台模块的一侧固定有钻套，所述钻套上固定有微形钻元件。

2.根据权利要求1所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述X轴滑台模块包括滑台底座，所述滑台底座的下表面通过螺栓固定在所述底座的上表面，所述滑台底座的上表面开设有燕尾槽，还包括其上表面为水平面的滑板，所述滑板的下表面向下一体成型有与所述燕尾槽适配的凸块，所述凸块沿X轴可滑动安装在所述燕尾槽的内部，所述滑台底座上还设置有滑动传动机构。

3.根据权利要求2所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述滑动传动机构包括设置在所述滑台底座侧面的调节手柄，所述调节手柄上安装有斜齿轮，所述滑板下部安装有与所述斜齿轮相传动配合的斜齿条。

4.根据权利要求3所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述滑台底座上还设置有对滑板在任意位置进行锁紧的锁紧机构。

5.根据权利要求4所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述Y轴滑台模块、Z轴滑台模块及进给轴滑台模块的结构、形状、大小及安装尺寸均与所述X轴滑台模块相同。

6.根据权利要求5所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述Y轴滑台模块的滑台底座栓接在所述X轴滑台模块的滑板上表面，所述Y轴滑台模块的滑板上表面与所述直角板的水平底面相栓接，所述直角板的竖直侧面与所述Z轴滑台模块的滑台底座栓接，所述Z轴滑台模块为竖直设置，所述Z轴滑台模块的滑板侧面上栓接有带动所述微形钻元件沿Y-Z平面360°旋转的R轴转台，所述R轴转台装置一侧的旋转刻度盘与所述进给轴滑台模块的滑台底座相固定连接，所述进给轴滑台模块为竖直设置，所述进给轴滑台模块的滑板一侧与L形钻套的竖直壁相栓接，所述L形钻套的水平座上开设有锥孔，所述锥孔内安装有微形钻。

7.根据权利要求6所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述锥孔的外侧面设置有螺纹，所述水平座通过螺纹栓接有锁紧螺母，所述锁紧螺母为筒状结构且其下部开口处带有法兰，所述微形钻的钻夹头穿过所述锁紧螺母的下部开口后伸出，所述钻夹头夹持有钻头，所述微形钻与所述锥孔之间夹设有弹性夹头。

8.根据权利要求7所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述弹性夹头由上部的第一锥体外壳及下部的第二锥体外壳构成，所述第一锥体外壳及第二锥体外壳的外圆周面均为锥体状，所述第一锥体外壳的外锥面紧贴所述锥孔的内表面，所述第二锥体外壳从所述锥孔伸出，所述第二锥体外壳的外锥面与所述锁紧螺母下部法兰端的内锥面抵止在一起，所述第一锥体外壳开设有多条贯穿其的长条状开孔。

9.根据权利要求8所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，还包括显微镜筒，所述显微镜筒的大端安装有目镜，所述显微镜筒的小端安装有物镜，所述目镜内带有十字测微尺，所述显微镜筒通过所述锥孔夹持并通过所述锁紧螺母锁紧固定。

10.根据权利要求9所述的残余应力检测用的打孔装置，其特征在于，所述底座为磁力座，所述磁力座的底面设置有用于平面或曲面磁吸安装用的V型口，所述磁力座的一侧面安装有磁力开关。