CN104505682B - 具有切削加工监控系统的电主轴 - Google Patents

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Abstract

一种具有切削加工监控系统的电主轴，包括机体、智能监控系统、轴芯、刀具、滑环、碳棒；所述智能监控系统具有的正极接线端子电性与碳棒电性导通，所述滑环与碳棒接触并能转动配合，该滑环与碳棒电性导通；所述智能监控系统通过外部加工工件、轴芯、轴芯上的拉杆、滑环与碳棒电性导通；形成监控电信号的传导回路。通过前述的方式解决让机械加工电信号传递线路更合理，防止外界对电信号的干扰，在高速旋转的主轴和刀具上顺利导通电信号的问题。本发明所述的导电系统可以实现高速运转的电主轴作为电信息传递的一部分，简化了线路，结构安全可靠。

Description

具有切削加工监控系统的电主轴
技术领域
本发明涉及一种具有检测信号传导结构的电主轴，特别是一种具有切削加工监控系统的电主轴。
背景技术
机械加工信号反馈往往是自动化生产的重要环节之一，尤其在切削加工的时候，刀具与接触状况，工件加工状况，加工过程安全等信息的监控。这些信息反馈的过程对于为实现后继的各种监控系统提供前提条件；电主轴在高速运转加工过程中，通过智能监控系统监测其是否有电流或电压信号，可以判断刀具是否接触到加工工件，也可作为机加工对刀的初始条件或是加工完成的终止条件；同时，在电主轴高速运转加工过程中，通过智能监控系统监测电流或电压信号的强弱，可以判断刀具已经加工的加工工件深度或厚度，同时还可以判断刀具前端受力大小，形成受力状态反馈，起到监控电主轴的加工和运行状况，在出现突发情况时候及时停止作业，起到保护电主轴的作用。
既然是要进行信息采集，就必须考虑电信息传递的问题。由于轴芯、刀具在加工过程都是高速旋转的，因此要使高速旋转的刀具和主轴与能传递保持电信号，与外界监控系统的电极电性导通，是一个技术上的难题。在轴芯安装于机体的时候，一般地，都有使用非金属材料的高速轴承的情况，陶瓷球轴承本身的滚动体陶瓷球属于非导电材料，因而难以通过陶瓷球轴承作为传导电信号的部分，另外，如果使机体外壳传导电信号,会存在干扰和不安全因素。
发明内容
本发明在于克服上述不足，提供一种具有切削加工监控系统的电主轴，解决让机械加工监控电信号传递线路布置合理，防止外界对电信号干扰，在高速旋转的主轴和刀具顺利导通电信号的技术问题。
本发明的技术方案是如此实现的：
具有切削加工监控系统的电主轴，包括：
机体；
穿接在机体内部且与机体枢转配合的轴芯；
设置于机体内部的碳棒；
穿接在轴芯内部且可与轴芯同步转动的拉杆；
固定在拉杆上的滑环，该滑环具有与碳棒接触并电性导通的端面；
智能监控系统，该智能监控系统的正极接线端子与碳棒电性连接,负极接线端子依次通过被加工工件、轴芯上刀具、轴芯以及拉杆与滑环电性连接。
优选地，所述机体内部固定有一绝缘管，碳棒穿接在绝缘管内部。
优选地，所述绝缘管内设置有一位于碳棒上方并与碳棒电性导通的弹性导电件、以及位于弹性导电件上方并与弹性导电件电性导通的铜棒，铜棒螺接在绝缘管的顶部并与智能监控系统的正极接线端子电性连接，弹性导电件被夹持于铜棒和碳棒之间并用于提供一个使碳棒向着靠近滑环运动的弹性应力。
优选地，弹性导电件为一弹簧。
优选地，机体侧壁上开设有一除尘口，该除尘口位于碳棒与滑环接触部分的侧方。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
一,采用碳棒与滑环之间接触并转动配合，电信号传导过程安全可靠，两者电性导通效果好，导电线路设置于机体内部，反馈给智能监控的信号准确、完整，传递过程少受外界干扰；
二，采用碳棒和滑环作为相互滑动接触的零件，减少电火花产生，碳材料更能耐受高温和摩擦；
三，线路稳固、可靠，让铜棒将弹性导电件、碳棒置于绝缘棒之内，弹性导电件可以不断补偿碳棒磨损的长度，也可以让碳棒和滑环保持接触，该碳棒在接近用完或使用至不满足使用条件时候也可以拧开铜棒后将其更换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明，下面将结合实施例和附图作详细介绍。
图1是本发明实施例导电线路的示意图；
图2是本发明实施例局部图I；
图3是本发明实施例局部图II；
图4是本发明实施例局部图III；
附图标记：10、机体；11、三相交流异步电机；12、陶瓷球轴承；2、加工工件；3、刀具；4、智能监控系统；5、装夹头；6、轴芯；70、拉杆；71、滑环；80、绝缘管；81、导电螺钉；82、铜棒；83、弹性导电件；84、碳棒；90、除尘口。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
具有切削加工监控系统的电主轴，包括：机体10、轴芯6、智能监控系统4、碳棒84、滑环71、拉杆70、刀具3、加工工件2；
如图1、图4所示，轴芯6穿接在机体10内部，并且通过陶瓷球轴承12与机体10枢转配合；在机体10内部设置一碳棒84，该智能监控系统4的正极接线端子与碳棒84电性连通；所述滑环71装配于位于轴芯6上端的拉杆70的顶部，该滑环71具有与碳棒84下端接触并电性导通的端面；所述拉杆70是穿接在轴芯6内部且可与轴芯6同步转动；该轴芯6由三相交流异步电机11驱动；所述刀具3被装夹头5固定于下轴芯6下端。智能监控系统4的负极接线端子依次通过被加工工件2、轴芯6上刀具3、轴芯6以及拉杆70与滑环71电性连接。通过上述的方式形成检测电路。使用时，智能监控系统4对加工过程刀具3是否接触、刀具3走刀和进刀所引起的电流、电压的变化进行分析，让智能监控系统4判断加工工件2被加工的状况。
如图2所示，作为优选的方案，在机体10内固定安装一绝缘管80，所述碳棒84伸出绝缘管80下端一段长度。如此以便与滑环71接触确保碳棒84和机体10之间绝缘和碳棒84安装位置固定。
另外，为了让碳棒84与滑环71保持良好的接触，该绝缘管80内除了插接碳棒84外，还在碳棒84的上方插接弹性导电件83、铜棒82，所述铜棒82上端通过拧紧一导电螺钉81，使得铜棒82与智能监控系统4的正极接线端子电性导通，所述铜棒82的上端具有一圆台，该圆台侧面具有螺纹，使得铜棒82可螺接于绝缘管80上端口处的内螺纹部；所述碳棒84的下端与滑环71接触，该铜棒82的下端与碳棒84的上端之间具有一弹性导电件83，该弹性导电件83可以是弹簧，弹性导电件83被夹持于铜棒82和碳棒84之间，提供一个使碳棒84向着靠近滑环71运动的弹性应力。综上，智能监控系统4的正极接线端子通过导电螺钉81、铜棒82、弹性导电件83、碳棒84、滑环71、拉杆70、轴芯6与刀具3、加工工件2与负极接线端子形成导通回路。
通过安装弹性导电件83的好处还在于该弹性导电件83伸长的长度可以补偿碳棒84磨损的长度。
装配时，先安装固定绝缘管80于机体10内，插入碳棒84，让碳棒84和滑环71接触，再插入弹性导电件83，最后插入铜棒82，在弹性导电件83的作用下，当铜棒82被拧紧后，弹性导电件让碳棒84保持靠近滑环71的运动趋势并与滑环71带正压力地接触。同时，铜棒82也封闭了绝缘管80上端，弹性导电件83、碳棒84在绝缘管80内不会飞脱出来。
如图3所示，由于碳棒84会不断被摩损而产生碳屑，为了方便排出这些碳屑，在所述机体10侧壁内部设置一除尘口90，具体地，机体10内部位于碳棒84与滑环71的接触位置具有一排屑腔，所述排屑腔的一侧具有通往负空气压气源的除尘口90，排屑腔内应同时具有回风位置与除尘口配合。具体地，当碳屑被旋转的滑环71抛离时候，除尘口90提供吸力将碳屑吸走。如此，达到把碳棒磨损形成的碳屑及时的排出，避免粉末影响主轴内部零件的目的。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.具有切削加工监控系统的电主轴，其特征在于：包括，
机体；
穿接在机体内部且与机体枢转配合的轴芯；
设置于机体内部的碳棒；
穿接在轴芯内部且可与轴芯同步转动的拉杆；
固定在拉杆上的滑环，该滑环具有与碳棒接触并电性导通的端面；
智能监控系统，该智能监控系统的正极接线端子与碳棒电性连接,负极接线端子依次通过被加工工件、轴芯上刀具、轴芯以及拉杆与滑环电性连接。
2.如权利要求1所述的具有切削加工监控系统的电主轴，其特征在于：机体内部固定有一绝缘管，碳棒穿接在绝缘管内部。
3.如权利要求2所述的具有切削加工监控系统的电主轴，其特征在于：绝缘管内设置有一位于碳棒上方并与碳棒电性导通的弹性导电件、以及位于弹性导电件上方并与弹性导电件电性导通的铜棒，铜棒螺接在绝缘管的顶部并与智能监控系统的正极接线端子电性连接，弹性导电件被夹持于铜棒和碳棒之间并用于提供一个使碳棒向着靠近滑环运动的弹性应力。
4.如权利要求3所述的具有切削加工监控系统的电主轴，其特征在于：弹性导电件为一弹簧。
5.如权利要求1所述的具有切削加工监控系统的电主轴，其特征在于：机体侧壁上开设有一除尘口，该除尘口位于碳棒与滑环接触部分的侧方。
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