[发明专利]一种用于盲孔法检测残余应力的钻孔装置

说明书

技术领域

本发明涉及工件残余应力检测领域，具体地说是一种用于盲孔法检测残余应力的钻孔装置。

背景技术

工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响，如经过焊接、铸造、切削机械加工等工艺过程，往往会在工件内形成残余应力，这势必会引起材料变形，降低构件的极限强度和疲劳强度，甚至会产生裂纹和脆性断裂等，从而影响工件的正常使用性能。因此如何检测和评估工件内的残余应力显得尤为重要。

残余应力的检测方法分为无损检测和有损检测两类，其中有损检测主要有盲孔法、切条法、剥层法等。其中盲孔法是由德国人Mathar于1934年提出的，后经Soete与Vancombrugge等人的发展，大大提高了其检测精度，目前盲孔法其原理清晰、设备简单等优点，在残余应力检测中获得了最为广泛应用。盲孔法检测的残余应力是被测物体自身的残余应力，其要求在被测物体上钻孔，以释放残余应力，这种残余应力是固有的，不应该被外界所干预或改变，然而现有技术，在钻孔操作这一环节中存在以下这些较大问题，会导致测试数据的不准确。

1、在钻孔时，被测材料处于塑性流动状态，钻头周围存在复杂的压缩性变形，这样会带来切削附加应力，会引起被测点残余应力较大的检测误差。

2、不论是采取手动进给的方式还是自动进给的方式钻孔，现有技术施加的纵向切削力均较大，导致被测工件残余应力读数偏大，尤其是采用手电钻的方式钻孔，施加的力不可控，若用力较大，测量的残余应力数值会比实际值大几倍甚至更多。

3、切削力较大，很容易造成应变花中心的孔边缘变形和损坏，同样会得到不准确的残余应力数值。

4、钻孔时产生较多的热量，金属受热之后热膨胀，从而发生塑性变形，其中最主要的误差来源于孔边缘的塑性变形。

5、再者由于被测工件与应变花是通过胶水连接的，钻孔过程中产生的附加热，会导致被测工件与应变花开裂等不良影响，造成检测的残余应力数值与实际数值的偏差。

发明内容

本发明针对上述现有技术现状，而提供一种用于盲孔法检测残余应力的钻孔装置，利用超声波驱动钻头进行钻孔，有效减小切削力，降低钻孔本身带来的附加应力和附加热，从而减小测量残余应力所带来的误差。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于盲孔法检测残余应力的钻孔装置，包括平面钻台，平面钻台固定有安装基座，安装基座拆卸式的安装有超声波电主轴和超声波电主轴驱动模块，超声波电主轴连接有用于在工件上进行钻孔以便通过盲孔法检测工件残余应力的超声波驱动钻头。

为优化上述技术方案，本发明还包括以下改进的技术方案。

上述的超声波电主轴包括超声波电主轴外轴套和超声波电主轴驱动模块，超声波电主轴外轴套的内部设有超声波电主轴驱动模块驱动的能高速自由旋转的超声波电主轴本体。

上述的超声波驱动钻头与超声波电主轴本体的下端相连接。

上述超声波电主轴的转速为1000-20000rmp；超声波电主轴的频率为19-60KHz；超声波电主轴的振幅为1-15μm；超声波电主轴的输出功率为10-300W；超声波电主轴的进给速率为0.05-0.5mm/s。

上述的安装基座制有定位凸台，定位凸台的侧壁安装有能升降的固定卡套，定位凸台设有驱动固定卡套上下升降运动的定位驱动模块；安装基座内部具有竖直设置的筒形导向孔，超声波电主轴的上部拆卸式的安装在固定卡套内，超声波电主轴的下部穿过筒形导向孔。

上述的定位凸台侧壁制有燕尾凹槽，固定卡套的侧壁具有卡入燕尾凹槽的升降导向部。

上述的升降导向部的侧壁制有定位齿条；定位驱动模块包括设置在定位凸台内并与定位齿条相配合的定位齿轮、以及驱动定位齿轮转动的定位驱动电机。

上述的固定卡套设有拆卸式连接的高精度显微镜。

上述的平面钻台具有三个与工件表面固定的调节支撑脚。

上述的安装基座上设有手动驱动定位齿轮的定位旋钮。