一种硬质合金零件表面残余应力测量装置及应力测量方法与流程

本发明属于惯性器件生产测试，具体涉及一种硬质合金零件表面残余应力测量装置及应力测量方法。

背景技术：

1、陀螺电机是陀螺仪的核心部件，由它产生一个恒定的动量矩，使陀螺具有陀螺效应。高精度陀螺仪一般采用气浮轴承电机，气浮轴承工作时，转子由气膜支承，完全脱离与电机轴的接触。其工作原理决定，电机轴承零件必须拥有极高的尺寸及形状位置精度，否则将极大影响陀螺仪的敏感精度及可靠性。因此，在高精度陀螺电机的生产过程中，保证关键零件的高精度加工和测量的同时，要能够掌握对零件表面应力的测量，进而通过去应力等手段控制应力值的大小，从而防止零件因应力释放产生的微变形，对产品的性能及可靠性造成影响。

2、其中，陀螺电机gt35材料轴承零件为高精度陀螺电机的其中一关键零部件，该零部件为硬质合金零件。目前，对该类零部件采用x射线应力分析仪进行表面应力的测量，需要测量零件上同一点在相互垂直方向的应力及零部件上不同点的应力。现有的测量方式为：人工辅助调整零部件的位置，无法实现高精度的多方位测量，且测量效率低。

3、本技术实现要素：

4、本发明针对现有技术的不足，提出一种可实现工件高精度多方位测量、提高测量效率的硬质合金零件表面残余应力测量装置及测量方法。

5、本发明的上述目的之一通过以下技术方案来实现：

6、一种硬质合金零件表面残余应力测量装置，其特征在于：包括测头、基座、激光发生器、测量座组件；所述测量座组件包括分度盘、中空销轴、活动盘；

7、所述基座为圆盘形基座，在其上端设置有第一圆形凹台，第一圆形凹台的中心线与基座的中心线重合，在基座上位于第一圆形凹台的下方设置有凹槽，所述凹槽由激光反射斜面、与激光反射斜面相对的侧面及连接激光反射斜面和侧面的底面构成，在基座上位于凹槽侧面的一侧设置有激光发生器安装孔，激光发生器安装孔的轴线延长线与激光反射面的交点与基座整体中心轴线重合；所述激光发生器以发射端朝向激光反射斜面的方向安装于激光发生器安装孔内，所述激光发生器发出的激光经激光反射斜面反射后向上沿基座的中心轴向射出；

8、所述分度盘定位放置在基座上的第一圆形凹台，分度盘的中心制有轴孔，并在分度盘的上端面刻有角度标识；

9、所述中空销轴的下半部分与分度盘上的轴孔插装固定，所述中空销轴上的中心通孔供激光束通过；

10、所述活动盘上的下半部分设置有偏心销孔，所述活动盘通过偏心销孔与中空销轴的上部可相对转动式连接；活动盘的上半部分制有第二圆形凹台，第二圆形凹台的中心轴与活动盘的中心轴重合，所述第二圆形凹台为工件定位台；

11、所述测头采用x射线应力分析仪的测头，所述测头垂直设置于活动盘的上方，并与中空销轴呈上下同心对正。

12、而且。所述所述基座采用不锈钢材质，所述分度盘、中空销轴及活动盘均采用铝合金材质。

13、本发明的上述目的之二通过以下技术方案来实现：

14、一种采用上述硬质合金零件表面残余应力测量装置的应力测量方法，包括如下步骤：

15、步骤1、将激光发生器装入基座上的激光发生器安装孔内；

16、步骤2、将测量座组件整体放入基座的第一圆形凹台内，进行定位和固定；

17、步骤3、打开激光发生器，激光通过基座上的激光反射面及中空销内孔射出，同时调整装置的位置，使激光对准至测头中心点；

18、步骤4、保证激光对准测头后，将被测工件放至测量座组件第二圆形凹台内，开启x射线应力分析仪，对工件表面测量点的a方向残余应力进行测量；

19、步骤5、旋转活动盘，根据分度盘圆周上的刻度，将工件位置旋转90°，对工件表面测量点的b方向的残余应力进行测量；

20、步骤6、单独旋转工件角度，重复步骤4-5对工件同一圆周上的不同点进行测量。

21、本发明具有的优点和积极效果为：

22、1、本发明通过激光找准方式，使工件上被测点与中空销轴、测头发出的x光重合，可满足工件同一被测点不同方向应力值测量的需求，实现了高精度多方向测量，相比于现有的完全依靠人工进行不同应力测试方式调整的方式，保证了在不同方向上工件上被测点的准确性。

23、2、本发明实现了工件被测点一次对准后，可旋转工件快速多次测量的功能，测量效率高。

24、3、本发明通过配备和更换不同设计尺寸的活动盘，可实现多种型号产品工件的准确测量，具有较好的适用性，且使用成本低。

技术实现思路

技术特征：

1.一种硬质合金零件表面残余应力测量装置，其特征在于：包括测头、基座、激光发生器、测量座组件；所述测量座组件包括分度盘、中空销轴、活动盘；

2.根据权利要求1所述的硬质合金零件表面残余应力测量装置，其特征在于：所述所述基座采用不锈钢材质，所述分度盘、中空销轴及活动盘均采用铝合金材质。

3.一种根据权利要求1和2任一所述的硬质合金零件表面残余应力测量装置的应力测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种硬质合金零件表面残余应力测量装置及应力测量方法，装置包括测头、基座、激光发生器、测量座组件；测量座组件包括分度盘、中空销轴、活动盘；测量方法为：将激光发生器装入基座上的激光发生器安装孔内；将测量座组件整体置于基座的第一圆形凹台内；打开激光发生器，激光通过基座上的激光反射面及中空销内孔射出，调整装置的位置，使激光对准至测头中心点；将被测工件放至测量座组件的第二圆形凹台内，开启X射线应力分析仪，对工件表面a方向残余应力进行测量；旋转活动盘90°，对工件表面b方向的残余应力进行测量；单独旋转工件角度，对工件同一圆周上的不同点进行测量。本发明可实现工件高精度多方位测量、可提高测量效率。技术研发人员：胡勇,李金,忽敏学,刘鑫,张志刚,朱成龙,李基伍受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12