CN102170987A - 带有由切口中断的铣削刃的电极铣削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工点焊电极的电极铣削刀具，所述电极铣削刀具包括一个或多个铣削刃，其中至少一个铣削刃在一个或多个位置处由一个或多个切口中断。本发明还涉及用于再加工点焊电极的铣削装置和设备。

Description

带有由切口中断的铣削刃的电极铣削刀具

技术领域

本发明涉及一种用于加工点焊电极的电极铣削刀具、用于再加工已磨损点焊电极的铣削装置，以及用于再加工点焊电极的设备。

背景技术

为了紧固连接薄板金属部件，在工厂中，例如汽车制造工厂中，经常使用带有焊枪的焊接机器人。在焊接操作过程中，当电流通过安装在焊枪的焊枪臂中的点焊电极时，焊枪从两个相对侧将两个或多个薄板金属部件相对彼此按压，从而使这些薄板金属部件最精确地彼此焊接。在焊接操作过程中，点焊枪的闭合力可达到8KN。在大约100到300次焊接操作后，点焊电极会磨损或被焊接残渣所覆盖，以致无法再进行可靠的焊接。

通常，点焊电极包括可替换的帽盖。但是，它们也可不带有该帽盖而制成一件。下面的解释同样考虑两种情况：铣削刀具、铣削装置以及设备可同样用于一件式电极和带有帽盖的电极。

为了使已磨损的点焊电极尖端再次回到它们的初始形状，则借助电极铣削刀具再加工所述尖端。为了修复已磨损的、由相对较软的铜制成的点焊电极，在多数情况下从点焊电极尖端削除少于0.1mm的材料即足够。

但是，利用现有技术中已知的电极铣削刀具，实际上需削除两倍或三倍这样的厚度(0.2mm到0.3mm)。一方面，这致使铜电极缩短到不必要地程度，从而电极或电极帽盖相对更早便必须完全更换。另一方面，不必要地削除还致使被削除的铜碎片的数量及尺寸的相应增大，因此增加铣削刀具堵塞的风险。点焊电极的替换或电极铣削刀具的清洁通常导致整个焊接操作不得不中断相当长时间，致使由于产量减少或次品产生而引起的显著后续成本。

为了减少在铣削点焊电极过程中材料的削除量，可考虑将焊枪以更短的时间或以更小的压力夹到电极铣削装置中，而焊枪带着点焊电极夹到电极铣削装置中以进行铣削。但是在实际中，很难实现这样的过程，这是因为点焊电极的闭合时间很难减小到0.7s以下且铣削时间无法任意地缩短。同样很难明显地减小1到2kN的闭合力，因为这会致使定位不精确，例如在减小的压力下焊臂较少弯曲，由此活动区域相对彼此的定向发生变化。

进一步可考虑，通过将电极铣削刀具的速度选定为低于通常地200到700rpm，或者通过将在铣削刀具的铣削刃处的刀具后角选定为小于通常用于非铁类重金属而设定的6°，减少铣削过程中的削除量。但是，这两种变型会致使更坏的铣削后果，例如不规则地材料削除、铣削过程中的振动或差的加工结果。

发明内容

下文描述的本发明的目的是，通过在已磨损点焊电极的再加工过程中仅削除所需要的材料(例如少于0.1mm)，来延长点焊电极的使用寿命。

该目的由如权利要求1所述的电极铣削刀具、如权利要求20所述的铣削装置以及如权利要求21所述的设备而实现。

对应带有帽盖的电极的解释相应也适用于没有帽盖的电极，而反之亦然。

用于加工点焊电极的电极铣削刀具包括至少一个铣削刃，例如金属部件的刃，本发明的特征在于，所述铣削刃在一处或多处由一个或多个切口中断。使用此种电极铣削刀具会致使在铣削过程中，在切口处的点焊电极处形成环形隆起。例如，这致使在铣削过程中，削除更薄层的点焊电极材料，藉此点焊电极的使用寿命可延长若干倍。此外，使用中断的铣削刃致使在铣削过程中产生更小的碎片或铣削颗粒，而这可明显减小铣削刀具堵塞的风险。此外，在利用根据本发明的电极铣削刀具进行铣削的过程中形成的环形隆起允许点焊电极尖端在电极铣削刀具中更精确地定位，这是由于在电极上的隆起和切口在一定程度上彼此配合。最后，可通过所述隆起的位置看到何时点焊电极完全磨损并因此必须替换。

在本发明较佳实施例中，切口的宽度以及高度为30μm到110μm，或最大为0.5、1.0或1.5mm。虽然取决于每个铣削刃的切口数量，但还可考虑大小尺寸。进而，一个或多个铣削刃的切口没有必要都相同，而是可具有不同尺寸。

相邻切口的间隔通常在1到5mm的范围内，但根据应用情况可或大或小。每个对应相邻切口之间的间隔可相同或不同。

在本发明的一个较佳实施例中，铣削刃由三个切口所中断。但是，在用于很小的点焊电极的电极铣削刀具中，可仅具有一个或两个切口，且在用于较大点焊电极的电极铣削刀具中，每个铣削刃的切口数量可为四个或更多。

切口的数量、尺寸以及间隔的具体选择主要取决于点焊作业和由此引起的电极磨损。

电极铣削刀具的另一方面是，在面对旋转轴线的铣削刃的部分中不存在切口，且所述部分通常至少占铣削刃整个长度的30％。因此，点焊电极可在活动区域(接触区域)的范围中尽可能光滑，从而不会由焊接电极上的隆起而导致焊接结果的变化。若电极铣削刀具包括若干铣削刃，除了可使用相同铣削刃外，还可使用带有不同设计切口的不同铣削刃或使用一些不带有任何切口的铣削刃。

还可将沿作为铣削元件部分的铣削刃的切口设计成使铣削元件完全由切口所中断。进而，可考虑将若干铣削元件彼此相邻布置，以形成带有一个或若干中断的铣削刃。

电极铣削刀具还可包括用于引导将要加工的点焊电极的安装座。在本发明的这种实施例中，铣削刃固定在安装座处或固定在安装座中。

切口可部分位于对应安装座的表面之下，这意味着，切口体积的一部分位于安装座的表面上方，而切口体积的一部分位于安装座的表面下方。切口的下部还可位于与安装座的表面相同的层，从而在所述切口的区域中形成接近光滑或平坦的表面。这样地布置电极铣削刀具的元件可在铣削操作中使将要加工的点焊电极在该切口区域中直接抵靠在安装座上。因此在铣削操作中，可进一步减少点焊电极的材料削除量。

通常，大约三分之二切口体积位于安装座表面下方。安装座表面上方的体积较佳地为切口体积的至少五分之一、四分之一、三分之一或一半。安装座表面下方的体积应为切口体积的至少五分之一、四分之一、三分之一或一半。通常，所有切口都具有这种特性。然而，还可考虑以下组合：一些切口完全位于表面上方、一些切口部分位于表面上方以及一些切口位于与安装座表面相同层。进而，切口可包括圆形或钝形边缘，藉此在铣削操作中同样可另外减少点焊电极的材料削除量。

进而，根据本发明的电极铣削刀具通常为用于再加工已磨损点焊电极的铣削装置的部件。除了电极铣削刀具，这样的铣削装置通常包括驱动电动机以及可能的用于铣削刀具200到700rpm速度的传动装置。该驱动电动机的输出功率通常在0.3到2kW的范围内。

本发明还涉及一种用于加工电极的设备，该设备使用上述或下文描述的电极铣削刀具中的其中一个电极铣削刀具以及铣削装置。

此外，还实行一种用于再加工点焊电极的方法，其中，使用根据其中一个前述权利要求的电极铣削刀具或铣削装置。

附图说明

参照图1a，1b，2，3，4，5，6，7a，7b，7c，7d以及7e，本发明的较佳和可能实施例的其它方面变得更清晰。在附图中：

图1a示出铣削操作的示意图；

图1b示出带有铣削刃(未根据本发明)的铣削元件的示意图；

图2示出带有由切口中断的铣削刃的铣削元件的示意图；

图3示出带有由切口中断的铣削刃的铣削元件的示意图；

图4示出带有由切口中断的铣削刃的铣削元件的示意图；

图5示出带有由切口中断的铣削刃的铣削元件的示意图；

图6示出电极铣削刀具的局部示意图；

图7a示出电极铣削刀具的局部平面图；

图7b示出带有将要加工的点焊电极尖端的电极铣削刀具的测试示意图；

图7c示出隆起和切口的放大示意图；

图7d示出再加工焊接电极的示意图；以及

图7e示出带有将要加工的点焊电极尖端的电极铣削刀具的其它测试示意图。

具体实施方式

图1a示意地示出借助铣削刃1的铣削操作，该铣削刃1沿箭头方向在材料3的表面上移动，从而将以典型地碎片4的形式进行材料削除。在图1b中示出作为在现有技术中所使用的带有连续铣削刃1的铣削元件。

图2到5示出根据本发明的、带有被切口2中断的铣削刃1的铣削元件。

在此以及其它附图中所示的切口具有矩形截面。但是，还可使用圆形或半圆形或不同形状的截面。例如，切口可具有由三段圆弧所组成的截面，例如，该切口的截面成形为在中间凹入并在边缘区域凸出。

在图2的情形中，铣削刃1由切口2a、2b和2c中断，这些切口均具有相同的尺寸且具有到相邻切口的恒定间隔。此外，在图2a中示出铣削刃1的没有切口2的区域7。典型的是，没有切口的区域7是铣削刃1的面向电极铣削刀具中心的部分或是铣削刃1的最靠近电极铣削刀具旋转轴线的部分。在区域7中不存在切口以保证尽可能光滑地在尖端区域中铣削点焊电极。

在图3中示出带有四个切口(2d到2g)的铣削刃1，而每个相邻切口之间的间隔都不同。通过选定这些间隔，可决定沿铣削刃1的切口2的局部密度。切口2的密度又影响铣削性能以及在铣削操作过程中形成的碎片尺寸。

进而，图4示出一种铣削刃1由切口2h至2k中断的情形，其中，切口尺寸的其中一些不同而其中一些相同。切口2h与2j的尺寸相同，且切口2i与2k的尺寸相同，然而切口2i与2k的尺寸大于切口2h和2j的尺寸。例如，如果为了在盖式铣削刀具中更精确的定位点焊电极，而在将要加工的点焊电极处形成尤其明显的隆起，则较大的切口是有意义的。

图5示出带有由切口21中断的铣削刃1的铣削元件，从而将铣削元件分成两个部分。还可这样解释图5，即两个铣削元件布置成形成一个铣削刃1，该边缘由两个铣削元件的合适选定间隔中断。在完全中断的铣削元件的情形中，还可进一步解释铣削刃1。

图6示出盖式铣削工具的部分视图，在此带有铣削刃1以及切口2m、2n和2o的铣削元件安装于安装座5上或安装座5中，从而铣削刃1从安装座5的表面突出。铣削元件的不可见部分用虚线表示。正如从图6清楚地示出，切口2的一部分位于安装座5的下方(因而，切口2的剩余部分保持在安装座5的上方)。但是，还可有切口2完全位于安装座5的上方的实施例。进而，还可有这样一种特殊情况，即切口的下表面与安装座5的表面一起形成大致封闭、平坦或光滑的表面。

图7a示出盖式铣削工具的平面图，在此带有铣削刃1以及切口2a、2b和2c的铣削元件安装于安装座5上或安装座5中，从而在铣削过程中，铣削刃1绕安装座5的中心逆时针旋转。在图7b中示出图7a的盖式铣削工具的侧视图，此外，在图7b中示出点焊电极6的尖端以及旋转轴线(虚线)。在铣削过程中，盖式铣削工具绕点焊电极6的尖端(本身不旋转)旋转，从而铣削刃1自点焊电极6的尖端削除材料。在背向铣削刃1的一侧上，安装座5主要用作为点焊电极6导向。典型的是，盖式铣削工具的旋转轴线与将要加工的点焊电极6的对称轴线重合。

铣削刀具还可设计成，铣削元件包括两条铣削刃，从而一个焊枪的两个电极可同时由相同的铣削元件加工。在图7b中，第二铣削刃将设置成方向向下。然后，安装座5还可相应设计成用以接纳两个电极(在图7b中，从上方及从下方接纳)(例如，可从下方设置另一个大致半圆的凹部)。

当电极用电极铣削刀具再加工时，电极可用1kN到2.5kN的力压靠在电极铣削工具上。加工时间可在0.5到3.0秒之间。在再加工过程中，替换电极或电极盖之前，铣削操作可重复超过50、60或70次。

在图7c中的放大图示出，隆起9如何在铣削刃1的切口2中形成。隆起9导向点焊电极6，从而实现非常均匀的铣削结果，甚至在电极和铣削刀具之间轻微振动的情形中，也不会产生不规则的材料削除。

此外，由于力的一部分由隆起和切口缓和，因而铣削刃不由整个力抵靠在电极上，所以隆起减缓材料削除量，但在那儿铣削减弱。

图7d示出带有环形布置的隆起9的电极6。根据隆起以及例如标记8之间的间隔，可用肉眼观察到电极或电极盖已磨损的程度。

图7e类似于图7b，但是切口2的可见部分到达安装座5的表面。切口2可平齐于安装座5的表面，或者切口2的一部分体积可位于安装座5表面的下方。在两种情形中，根据图7e的个别元件的布置致使将要加工的点焊电极6的尖端在切口2的区域或靠近切口2，抵靠在安装座5上。在铣削操作中，这可进一步减少电极材料削除量。

Claims (21)

1.一种电极铣削刀具，用于加工点焊电极(6)，所述电极铣削刀具包括：

一个或多个铣削刃(1)；

其特征在于，

所述铣削刃中的至少一个铣削刃在一个或多个位置由一个或多个切口(2)所中断。

2.如权利要求1所述的电极铣削刀具，其特征在于，所述切口(2)的宽度在以下范围内：大于30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、400μm、800μm或1200μm的最小值，和/或小于40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、220μm、440μm、880μm或1400μm的最大值。

3.如权利要求1或2所述的电极铣削刀具，其特征在于，所述切口(2)的深度在以下范围内：大于30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm或300μm的最小值，和/或小于40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、200μm、250μm、300μm或400μm的最大值。

4.如权利要求1到3中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，相邻所述切口(2)之间的间隔在以下范围内：大于0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm的最小值，和/或小于1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm的最大值。

5.如权利要求1到4中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，铣削刃(1)的所有切口(2)具有相同尺寸，或者至少一个切口比起另一切口具有不同尺寸。

6.如权利要求1到5中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，每个相邻切口(2)之间的间隔相同，或者这些间隔至少部分不同。

7.如权利要求1到6中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，每个铣削刃(1)的切口(2)的数量大于、小于或等于1、2、3、4、5、6、7或8。

8.如权利要求1到7中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，没有切口(2)位于所述铣削刃(1)的面向旋转轴线的区域(7)中。

9.如权利要求1到8中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，所有铣削刃(1)都包括具有相同间隔的相同切口(2)。

10.如权利要求1到9中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，这些不同铣削刃(1)在至少部分不同的位置处包括切口(2)。

11.如权利要求1到10中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，仅仅一些铣削刃(1)设有切口(2)。

12.如权利要求1到11中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，所述切口(2)被设计成完全中断包括所述铣削刃(1)的铣削元件。

13.如权利要求1到12中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，所述电极铣削刀具还包括：

用于导向将要加工的点焊电极(6)的安装座(5)，其中，所述铣削刃(1)附连在所述安装座处或附连在所述安装座中。

14.如权利要求13所述的电极铣削刀具，其特征在于，至少一个切口(2)部分地位于所述安装座(5)的表面下方，从而在所述至少一个切口(2)的区域中，将要加工的点焊电极(6)抵靠在所述安装座(5)上。

15.如权利要求14所述的电极铣削刀具，其特征在于，至少一个所述切口(2)体积的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％，和/或最多20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％位于所述安装座(5)的表面下方。

16.如权利要求14或15所述的电极铣削刀具，其特征在于，铣削刃(1)的所有切口部分地位于所述安装座(5)的所述表面下方。

17.如权利要求13所述的电极铣削刀具，其特征在于，至少一个切口(2)被设计成：所述至少一个切口(2)的下方区域与所述安装座(5)的所述表面形成接近连续的平面。

18.如权利要求1到17中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，所述切口包括矩形、圆形或半圆形截面。

19.如权利要求1到18中一项所述的电极铣削刀具，其特征在于，一个或多个切口(2)包括圆形和/或间断边缘。

20.一种铣削装置，用于再加工点焊电极(6)，所述铣削装置包括：

如权利要求1到19所述的电极铣削刀具；以及

带有可能一个传动装置的驱动电动机，用以使所述电极铣削刀具每分钟转数为200到700，和/或电动机输出功率为0.3kW到2kW。

21.一种设备，用于再加工点焊电极，其中，使用如上述权利要求中的一个权利要求的铣削刀具，其特征在于，所述电极铣削刀具包括由切口中断的铣削刃(1)。

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