一种磨削式圆柱试块快速取样系统及方法技术方案

本发明专利技术属于机械设备技术领域，公开了一种磨削式圆柱试块快速取样系统及方法，中间连接架的中心部分通过螺栓固定有刀具单元，中间连接架外周穿设有三根光杠和一根丝杠，中间连接架上端和下端分别设置有通过光杠和丝杠支撑的上连接架和下连接架；上连接架上端通过螺栓固定有与丝杠连接的步进电机单元。本发明专利技术通过步进电机控制中间连接架带动高速旋转电机4整体向下运动进行进给运动，高速旋转电机和步进电机采用一体化设计，结构简单紧凑，性能可靠，取样效率高，对取样的表面质量没有任何损伤；通过控制进给速度可以实现磨削以及切削等不同切割机制的耦合；可以加速小试样测试技术的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种磨削式圆柱试块快速取样系统及方法
本专利技术属于机械设备
，尤其涉及一种磨削式圆柱试块快速取样系统。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：目前我国大部分行业钢铁材料或设备的质量检验、性能测试、安全评价大多数都是以大规模破坏性取样和常规试样测试为主。破坏性取样和常规性能检测不仅耗时费力，而且成本非常高，极大地浪费资源。小试样测试技术通过几十年的发展已经非常成熟，只要取出一小块试样，即可通过小试样测试技术获取钢板或者设备的性能。如何快速，取出一小块试样进行各种性能检测、并进行分析是当前诸多行业的急迫需求。但是由于小试样测试技术发展时间较短，而且小试样测试技术需要专门研制的精密小试样试验机和比较专业的测试过程控制和测试结果评估，目前掌握小试样测试技术的部门和单位很少；又由于掌握小试样测试的单位和部门尚无能力开发出相应的、能够在在役设备上挖取微小试样的取样机，因此在市场上尚没有专门的微小损伤快速取样设备。从而使得小试样测试技术的应用受到限制，只能局限于实验室的测试评价，不能满足于实际工程的需要。综上所述，现有技术存在的问题是：对钢铁材料或设备进行取样检测时，破坏性取样和常规性能检测不仅耗时费力，而且成本非常高，极大地浪费资源。小试样技术对在役设备的材料性能评价的潜在能力得不到发挥。因此迫切需要一种能够对在役设备进行微小取样(取样后可以局部修复，不影响在役设备的使用)的系统和方法。解决上述技术问题的难度：在役设备的服役期限(寿命)基本上在设计阶段已经确定，但是由于工程中影响设备寿命的因素较多，初始设计的寿命可能不足，也可能过剩。工程中迫切需要对在役设备的剩余寿命进行预测的方法和手段。对在役设备进行剩余寿命预测的方法中主要有无损检测和有损检测两种方法。无损检测方法的有效性较差。比较可靠的方法是在在役设备的本体上取下一小块材料，采用小试样技术进行材料的机械性能的测试。在过程工业中，各种在役设备比较规律和整齐的排列在一起，留给采样的空间位置有限，因此要求小型化、便携式的采样装置。采样装置的小型化、可携带、高效性是一个世界性的难题。另一方面，在在役设备本体上取下的试样需要尽可能地保持与本体材料一致，也就是采样方法对取下试样不要造成影响。一般的取样方法需要释放大量的能量，造成取样部位温升过高，改变了金属的金相组织。这样的试样也就不能反映本体材料的性质。解决上述技术问题的意义：本专利技术的一种磨削式圆柱试块快速取样系统及方法，通过解决在役设备微损取样的技术难题，能够对在役设备在服役期的任何时刻都可以对设备的剩余寿命进行评估。提高了在役设备的安全性和可靠性，对国民经济建设具有重要意义。尽管在取样时会对设备造成微小的损伤，但是由于取样尺寸小，可以通过修补和补强的方法消除取样的影响。该技术对设备不造成损伤。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种磨削式圆柱试块快速取样系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种磨削式圆柱试块快速取样系统设置有：中间连接架；所述中间连接架的中心部分通过螺栓固定有刀具单元，中间连接架外周穿设有三根光杠和一根丝杠，中间连接架上端和下端分别设置有通过光杠和丝杠支撑的上连接架和下连接架；所述上连接架上端通过螺栓固定有与丝杠连接的步进电机单元。进一步，所述刀具单元包括旋转电机以及与旋转电机连接的取样刀具；所述旋转电机通过螺栓固定在中连接架中间上端，旋转电机下端通过刀具连接轴与取样刀具连接。进一步，所述取样刀具为薄壁圆筒状或者中空圆柱状，刀具的下部为刀刃；刀刃部分的材料经过硬化处理，硬度在55HRC～65HRC；刀刃部分的刃口内外表面和端部涂敷人造金刚砂。进一步，所述步进电机单元包括步进电机和扭矩放大器，步进电机通过扭矩放大器与丝杠连接，带动丝杠进行旋转运动。进一步，所述中连接架呈X形，在中连接架的中心固定着高速旋转电机(电主轴)；在X形中连接架的四个角点中的三个角点分别与三个光杠通过中连接架滑动轴承光滑连接，第四个角点焊接有螺母固定件，螺母固定件套设在丝杠外侧，螺母的内部螺纹牙与丝杠的螺纹牙参数一致，当丝杠旋转时，螺母可以沿着丝杠的轴线上下移动，并带动中连接架随之一起运动。进一步，所述丝杠和螺母固定件的螺纹牙型为矩形、梯形、或者锯齿形。进一步，所述上连接架和下连接架都呈方形，分别由四个边撑件连接而成；在边撑件的角点位置开设有圆孔，上连接架和下连接架通过套设在圆孔中心的三根光杠和一根丝杠连接；上、下连接架之间的距离保持固定不变。进一步，步进电机可以通过控制器进行控制，所述的扭矩放大器为包括但不限于摆线针轮减速器、RV减速器等减速机构。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：通过步进电机控制中连接架带动高速旋转电机整体向下运动进行进给运动，高速旋转电机和步进电机采用一体化设计，结构简单紧凑，性能可靠，取样效率高。整个结构重约7公斤，结构轻巧；取样后试样表面的影响层仅有10微米，试样的性能反映设备本体的实际情况，因此性能可靠；取样时间为30～60分钟，所以取样效率高。本专利技术的取样系统和方法对取样的表面质量没有任何损伤，这对性能测试至关重要；通过控制进给速度可以实现磨削以及切削等不同切割机制的耦合；可以加速小试样测试技术的推广和应用，本专利技术通过解决在役设备微损取样的技术难题，能够对在役设备在服役期的任何时刻都可以对设备的剩余寿命进行评估。提高了在役设备的安全性和可靠性，对国民经济建设具有重要意义。附图说明图1是本专利技术实施例提供的磨削式圆柱试块快速取样系统结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的上连接架结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的中连接架结构示意图。图4是本专利技术实施例提供的下连接架结构示意图。图中：1、下连接架；2、异形刀具；3、刀具连接轴；4、旋转电机；5、光杠；6、中连接架；7、步进电机；8、扭矩放大器；9、螺母；10、丝杠；11、上下连接架滑动轴承；12、边撑件；13、丝杠轴承；14、中连接架滑动轴承；15、中连接架撑杆；16、连接销；17、螺母固定件；18、上连接架。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1至图4所示，本专利技术实施例提供的磨削式圆柱试块快速取样系统包括：下连接架1、异形刀具2、刀具连接轴3、旋转电机4、光杠5、中连接架6、步进电机7、扭矩放大器8、螺母9、丝杠10、上下连接架滑动轴承11、边撑件12、丝杠轴承13、中连接架滑动轴承14、中连接架撑杆15、连接销16、螺母固定件17、上连接架18。实施例1一种磨削式圆柱试块快速取样系统，该取样机构包括：与中间连接架6相连接的刀具单元；与上连接架18相连的步进电机单元；支撑在取样对象上的下连接架1；连接上、中、下三个连接架的三根光杠5和一根丝杠10组成的进给导向系统。刀具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磨削式圆柱试块快速取样系统，其特征在于，所述磨削式圆柱试块快速取样系统设置有：/n中间连接架；/n所述中间连接架的中心部分通过螺栓固定有刀具单元，中间连接架外周穿设有三根光杠和一根丝杠，中间连接架上端和下端分别设置有通过光杠和丝杠支撑的上连接架和下连接架；/n所述上连接架上端通过螺栓固定有与丝杠连接的步进电机单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种磨削式圆柱试块快速取样系统，其特征在于，所述磨削式圆柱试块快速取样系统设置有：
中间连接架；
所述中间连接架的中心部分通过螺栓固定有刀具单元，中间连接架外周穿设有三根光杠和一根丝杠，中间连接架上端和下端分别设置有通过光杠和丝杠支撑的上连接架和下连接架；
所述上连接架上端通过螺栓固定有与丝杠连接的步进电机单元。


2.如权利要求1所述的磨削式圆柱试块快速取样系统，其特征在于，所述刀具单元包括旋转电机以及与旋转电机连接的取样刀具；
所述旋转电机通过螺栓固定在中连接架的中心部分上端，旋转电机下端通过刀具连接轴与取样刀具连接。


3.如权利要求2所述的磨削式圆柱试块快速取样系统，其特征在于，所述取样刀具为薄壁圆筒状或者中空圆柱状，刀具的下部为刀刃。


4.如权利要求3所述的磨削式圆柱试块快速取样系统，其特征在于，刀刃材料经过硬化处理，硬度在55HRC～65HRC；刀刃的刃口内外表面和端部涂敷人造金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼琦，孟令磊，张显程，王妍，涂善东，董士纪，潘康颖，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31