[发明专利]高精度钻孔设备

说明书

技术领域

本发明属于精密机械及控制技术领域，具体涉及一种钻孔装置。

背景技术

申请号为“201210529596.5”的中国专利申请“残余应力沿深度分布测试仪”其中的一项关键技术是残余应力产生及释放的过程中钻孔的深度控制和定位精度控制，这也是残余应力测量准确与否的关键。因此需要研制一套高精度的钻孔装置，使得钻孔的深度精度能够达0.001mm，定位精度达0.001mm，以保证“残余应力沿深度分布测试仪”测量结果的精度要求。

发明内容

本发明的目的是：开发一种可编程控制的、高精度的两轴钻机，使之能在被测试件（例如纤维复合材料）上钻出一定深度的盲孔，该盲孔的深度及定位精度均达到0.001mm级别，并具有很高的重复精度。

本发明的技术方案是：一种高精度钻孔设备，它安装在残余应力沿深度分布测试仪的实验架台上，它包括：控制计算机、垂向移动装置、水平移动装置、柔性轴钻机、钻机头部夹持部和垂向支撑装置；

垂向移动装置包括：步进电机A、丝杆A、滚珠丝杆螺母A、精密导轨A、导轨滑块A、限位器A和支撑框架A；精密导轨A共有两条，分别与支撑框架A固定连接，其中，一条精密导轨A的两端沿滚珠丝杆螺母A的运动方向上下分别设有限位器A；步进电机A安装在支撑框架A的顶部，其输出轴与丝杆A连接，滚珠丝杆螺母A套接在丝杆A上，丝杆A通过水平支撑结构与支撑框架A连接；导轨滑块A有两块，分别设置在精密导轨A上，并与滚珠丝杆螺母A通过连接件固定连接；

水平移动装置包括：步进电机B、丝杆B、滚珠丝杆螺母B、精密导轨B、导轨滑块B、限位器B和支撑框架B；精密导轨B共有两条，分别与支撑框架B固定连接，其中，一条精密导轨B的两端沿滚珠丝杆螺母B的运动方向设有限位器B；步进电机B安装在支撑框架B的一侧，其输出轴与丝杆B连接，滚珠丝杆螺母B套接在丝杆B上，丝杆B通过垂直支撑结构与支撑框架B连接；导轨滑块B有两块，分别设置在精密导轨B上，并与滚珠丝杆螺母B通过连接件固定连接；

垂向支撑装置的底部横跨在水平移动装置的两块导轨滑块上，垂向支撑装置设有燕尾槽机械结构，燕尾槽的开槽方向与丝杆A、丝杆B的轴线方向相互垂直；

柔性轴钻机由钻机头部夹持部固定在垂向移动装置中的滚珠丝杆螺母A上，垂向移动装置通过支撑框架A固定在垂向支撑装置燕尾槽结构的滑槽一侧；控制计算机对步进电机A、步进电机B、以及柔性轴钻机进行控制，并接收来自限位器A、限位器B的反馈信号；

步进电机A与步进电机B的脉冲为128细分，每个脉冲产生1.8°的步距角，丝杆A与丝杆B的导程为2mm。

本发明的有益效果是：1）采用步进电机，并将脉冲进行高倍细分，实现钻头的精确定位和钻孔深度的精确控制；

2）采用高精度滚珠丝杆，可将步进电机的微小角度转动转化成螺母的细微平移；

3）采用双线性精密导轨实现快速且精密的定位，并能承受一定的载荷

4）采用限位器滑块将要到达线性导轨的末端时，会接触到限位器，限位器被触发后发送一个停止信号给控制计算机，此时，将步进电机立即停止转动，任何误操作均无效，以保护该钻机；

5）采用柔性轴钻机实现钻孔设备的小型化，并使仪器具有一定的便携性和通用性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明垂向移动装置俯视图；

图3为本发明水平移动装置结构示意图；

其中，1-垂向移动装置、2-水平移动装置、3-钻机头部夹持部、4-柔性轴钻机、5-控制计算机、6-垂向支撑装置、1-1-步进电机A、1-2-丝杆A、1-3-滚珠丝杆螺母A、1-4-精密导轨A、1-5-导轨滑块A、1-6-限位器A、1-7-支撑框架A、2-1-步进电机B、2-2-丝杆B、2-3-滚珠丝杆螺母B、2-4-精密导轨B、2-5-导轨滑块B、2-6-限位器B、2-7-支撑框架B。

具体实施方式

参见附图1，一种高精度钻孔设备，它安装在残余应力沿深度分布测试仪的实验架台上，它包括：控制计算机5、垂向移动装置1、水平移动装置2、柔性轴钻机4、钻机头部夹持部3和垂向支撑装置6；