一种盲孔法测量残余应力的钻孔装置的制作方法

本发明涉及一种钻孔装置，具体是一种盲孔法测量残余应力的钻孔装置。

背景技术：

目前市场上主要的相关产品是郑州机械研究所的盲孔法测量残余应力zdl-ii钻孔装置，需要固定在零件的平整表面上进行打孔，且需要将钻孔装置的钻架用胶水粘贴在待测零件表面，无法对深度较大的零件表面进行钻孔，同时钻孔精度难以精确保障。

卫军等人发明的《一种盲孔法测定残余应力的钻孔装置》(公开号：cn204565182u)采用包括磁盘吸座、工字型支架、电磁反力块、导向套和钻孔器等零件进行钻孔，该发明虽然解决了钻孔定位装置的精度问题，但是对表面结构复杂和深度大的零件的钻孔问题仍不能满足使用要求。

陈怀宁等人发明的《一种钻孔法残余应力测量系统》(公开号：cn106289582a)的钻孔装置部分由可调速手电钻、工具显微镜、钻杆、导向筒、磁性支撑底座等组成,，该发明虽然解决了钻孔定位装置的定位和钻孔精度问题，但是对表面深度大而窄狭的零件的钻孔问题不能满足使用要求。

现有的盲孔法测量残余应力的钻孔装置，对于大型零件较好固定并钻孔，但对于小型复杂结构零件，固定就非常困难。这种结构有以下缺点：

1.对于复杂结构的零件，原有的钻孔装置固定非常困难或无法固定，这就造成了打孔不精确或无法打孔的劣势，从而增大了后续残余应力测量的误差；

2.原有的钻孔装置，其底座需要胶水粘接在零件上，胶水留下的痕迹极难清楚掉，这使得后续三维扫描零件模型带来了极大的不良影响，甚至无法完成一些精密零件的三维尺寸对比工作；

3.原有的钻孔装置不能对深而狭窄的结构进行打孔，这就限制了其应用范围。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种盲孔法测量残余应力的钻孔装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盲孔法测量残余应力的钻孔装置，包括：底板、立柱、滑动锁套、定位螺栓、外导杆、内导杆、对开锁套、电钻、钻套、钻头和钻头固定杆，其中：

所述立柱安装固定在所述底板上；所述立柱的数量至少为四根；

所述外导杆通过所述滑动锁套沿着所述立柱垂直运动，并通过所述定位螺栓连续定位于所述立柱上任一高度；

所述内导杆通过所述滑动锁套沿着所述外导杆水平运动，并通过所述定位螺栓连续定位于所述外导杆上任一水平位置；

所述钻套通过所述对开锁套沿所述内导杆实现水平位移，并通过所述定位螺栓连续定位于所述内导杆上任一水平位置，同时所述钻套通过其两端设置的圆柱齿轮的轴向转动并通过圆柱齿轮与对开锁套内侧开的齿轮啮合实现所述钻套非连续定位于任一倾斜角度；

所述钻套内安装有钻头固定杆，所述钻头固定杆的上端与电钻连接，所述钻头固定杆的下端安装所述钻头，所述电钻通过所述钻头固定杆驱动所述钻头转动以达到钻孔的目的，通过所述外导杆沿所述立柱的垂直运动、所述内导杆沿所述外导杆的水平运动、所述对开锁套沿所述内导杆的水平位移、所述圆柱齿轮的轴向转动及其与所述对开锁套的内齿轮的啮合配合，使得所述钻套具有三个移动自由度和一个旋转自由度，即实现所述钻头的三个移动自由度和一个旋转自由度运动。

优选地，所述钻套的内部安装有衬套，衬套内安装有钻头柄，钻头柄内部安装钻头固定杆，钻头固定杆的上端与电钻连接，钻头固定杆的下端通过螺纹连接有夹头，夹头内夹持钻头；所述电钻驱动衬套内的钻头柄旋转，从而通过钻头固定杆驱动钻头转动，达到钻孔的目的。

优选地，所述钻套上设置有限高装置用以控制钻孔的深度。

更优选地，所述限高装置包括：限高片、压片和套圈，其中：

所述套圈设置于钻头柄的外侧，套圈在钻头柄外侧滑动并通过螺栓定位；钻套上端外壁设有螺纹孔，压片设有外螺纹，压片通过其外螺纹固定在钻套上的螺纹孔中；钻孔前在套圈和压片之间手动插入限高片并固定好套圈，限高片的厚度即为钻孔深度，钻孔时取出限高片，推动电钻使钻头钻入零件表面直至套圈和压片接触，钻孔结束。

更优选地，所述螺纹孔有四个并均布在所述钻套上端外壁上，每个螺纹孔内分别安装有一个调位螺栓，通过旋动调位螺栓以微调钻套中的衬套位置，从而微调钻头在钻孔表面上前、后、左、右的方位，以使钻头对准被测零件上选定的钻孔点。

优选地，所述钻头固定杆的长度是系列变化的，用于对不同深度和不同狭窄程度的零件表面进行钻孔。

优选地，所述对开锁套通过销钉铰合，并通过螺栓紧固。

优选地，所述底板上设有零件固定座，用于固定被测零件。

优选地，每根所述立柱均通过螺栓固定在所述底板上。

优选地，每根所述外导杆的两端与滑动锁套均通过螺栓连接。

优选地，每根所述内导杆的两端与滑动锁套均通过螺栓连接。

本发明中，所述钻套通过立柱、外导杆、内导杆、对开锁套在三个方向移动，并通过齿轮啮合非连续定位于某一倾斜角度，钻套不与下方所测零件连接，无须通过胶水固定于零件上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中钻套通过立柱、外导杆、内导杆、对开锁套等零件沿着三个方向移动和绕一个方向转动，且钻套不与下方所测零件连接，无须通过胶水固定于零件上，从而降低了小型复杂零件的钻孔难度，提高了钻孔装置的钻孔精度；

2.本发明所述钻孔装置不固定于所测零件之上，不会在零件表面留下胶水痕迹，同时在钻孔时不会因为电钻的机械振动带来零件的尺寸变形和表面损坏；

3.本发明所述钻孔装置具有较大的灵活度，只需要调整螺栓就可以实现钻头的移动换位，能够轻易进入下一个打孔工序，从而提高了工作效率；

4.本发明所述钻孔装置并非固定于被测零件之上，同时具有较长的钻头固定杆，可以对深而狭窄的零件表面进行钻孔，从而扩大了残余应力的测量范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的装置立体图；

图2为本发明一优选实施例的装置剖视图；

图3为本发明一优选实施例的钻套和对开锁套的结构示意图；

图中：

1-底板、2-立柱、3-滑动锁套、4-定位螺栓、5-螺栓、6-外导杆、7-内导杆、8-销钉、9-对开锁套、10-螺栓、11电钻、12-钻头柄、13-限高片、14-压片、15-调位螺栓、16-钻套、17-钻头、18-钻头固定杆、19-套圈、20-衬套、21-夹头、22-圆柱齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图3所示，一种盲孔法测量残余应力的钻孔装置，包括：底板1、立柱2、滑动锁套3、定位螺栓4、螺栓5、外导杆6、内导杆7、销钉8、对开锁套9、螺栓10、电钻11、钻头柄12、限高片13、压片14、调位螺栓15、钻套16、钻头17、钻头固定杆18、套圈19、衬套20、夹头21和圆柱齿轮22；

如图1所示，所述底板1上钻有沉头孔用于固定整个钻孔装置和被测零件；

所述立柱2有4根，4根立柱2两排两列平行设置，每根立柱2分别通过四个螺栓5固定在所述底板1上；

所述外导杆6有两根，每根外导杆6的两端分别通过螺栓5与一个滑动锁套3连接，滑动锁套3安装在立柱2上且每个滑动锁套3上均设置有定位螺栓4，滑动锁套3沿立柱2垂直方向移动以实现外导杆6的垂直位移，并通过定位螺栓4连续定位于立柱2上某一高度位置；

所述内导杆7有两根，每根内导杆7的两端分别通过螺栓与一个滑动锁套3连接，滑动锁套3安装在外导杆6上且每个滑动锁套3上均设置有定位螺栓4，滑动锁套3沿外导杆6水平方向移动以实现内导杆7的水平位移，并通过定位螺栓4连续定位于外导杆6上某一水平位置；

如图1、图3所示，所述对开锁套9有两个并分别安装在一根内导杆7上；每个对开锁套9均有两半组成，其外侧通过销钉8连接、内侧通过螺栓10连接；两个对开锁套9的内侧均开有内齿轮，钻套16的两端分别设有圆柱齿轮22，且内齿轮与圆柱齿轮22啮合，两个所述对开锁套9沿内导杆7的水平方向移动带动钻套16水平位移，同时钻套16通过圆柱齿轮22的轴向转动并通过圆柱齿轮22与对开锁套9的内齿轮啮合实现非连续定位于某一倾斜角度。

如图2所示，所述钻套16的内部安装有衬套20，衬套20的内部安装有钻头柄12，钻头柄12内安装有钻头固定杆18，钻头固定杆18的下端通过螺纹连接夹头21，夹头21内夹持钻头17，钻头固定杆18的上端连接电钻11，通过操纵电钻11可以驱动衬套20内部的钻头柄12旋转，达到钻孔目的；同时，钻头柄12的外侧安装钻套16，钻套16下插入限高片13，钻孔前使钻头17对准应变片中心并固定钻头柄12外侧的钻套16，抽出限高片13即可开始钻孔，钻孔的深度等于限高片13的厚度。

所述滑动锁套3沿立柱1垂直方向的运动实现了钻头17的垂直移动，所述滑动锁套3沿外导杆6的水平方向移动实现了钻头17的水平移动，两个所述对开锁套9沿内导杆7的水平方向移动实现了钻头17的水平移动，所述钻套16通过圆柱齿轮22的轴向转动及其与对开锁套9的内齿轮的啮合配合实现了钻头17的旋转自由度。

如图1、图2所示，所述套圈19可以在钻头柄12外侧滑动并通过与调位螺栓15型号相同的螺栓定位，所述压片14通过其外螺纹固定在钻套16上端的螺纹孔中，钻孔前在套圈19和压片14之间手动插入限高片13并固定好套圈19，限高片13的厚度即为钻孔深度，钻孔时取出限高片13，用手握住并推动电钻11使钻头17钻入零件表面直至套圈19和压片14接触，钻孔结束。

作为一优选的实施方式，所述钻头固定杆18的长度是系列变化的，用于对深而狭窄的零件表面进行钻孔，从而扩大了残余应力的测量范围。

如图1所示，作为一优选的实施方式，在所述钻套16外壁上均布有四个螺纹孔，每个螺纹孔内分别安装有一个调位螺栓15，所述调位螺栓15用于微调钻套16中衬套20的位置，从而微调钻头17在钻孔表面上前、后、左、右的方位，以使钻头17对准零件上选定的钻孔点。

作为一优选的实施方式，所述底板1上设置有零件固定座，用于固定被测零件。

所述盲孔法测量残余应力的钻孔装置的工作原理是：

所述钻孔装置通过滑动锁套3、对开锁套9和定位螺栓4，能够快速移动外导杆6和内导杆7的位置，在移动任意组件过程中，钻套16下端的钻头17和上端的电钻11无需变动，更换钻孔位置时只需调节定位螺栓4即可，换位简单快捷，且无须采用胶水固定，不与被测零件接触，避免了对被测零件表面的损伤；每次移动外导杆6、内导杆7、对开锁套9中的一个即可完成一次钻孔，只有当钻孔位置变动较大时才需要三者一起移动，从而大大提高了钻孔效率；对开锁套9内侧的内齿轮与钻套16两端的圆柱齿轮22啮合，通过调节齿轮的啮合来实现钻套16的转动，这可以对复杂的倾斜曲面进行钻孔，大大扩展了钻孔范围和残余应力测量表面区域的范围；通过电钻11驱动钻头柄12，使其在衬套20中旋转，钻孔前在套圈19下插入限高片13来控制钻孔深度，钻孔时取出限高片13，当钻头柄12外的套圈19与钻套16上端的压片14接触时，钻孔完毕，钻孔深度等于限高片13的厚度；被测零件通过零件固定座固定在底板1上，在钻孔过程中无需反复移动被测零件，从而提高了工作效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。