CN107414096B - 换向器车削装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种换向器车削装置，主轴(4)包括轴向定位段(4A)、工件安装段(4B)、螺纹段(4C)，工件安装段(4B)的外径、长度与工件(6)内孔直径、长度相配，轴向定位段(4A)套装定位套筒(7)，螺纹段(4C)配置锁定螺母(8)；车削装置还包括安装在主轴(4)对面的可沿轴向移动的气动拧螺丝装置(9)，其包括可以正、反转动的气动螺丝枪(10)、从气动螺丝枪(10)端口伸出的导向杆(11)、供导向杆(11)插入并伸缩的伸缩套筒(12)，导向杆(11)外面套装受压弹簧(13)，伸缩套筒(12)另一端固定连接螺母套筒(14)；有效的解决了换向器工件的车削装夹问题，车削质量好，作业效率高。

Description

换向器车削装置
技术领域
本发明涉及一种圆柱状工件车削装置，尤其是尺寸较大的直流电机换向器的车削装置。
背景技术
直流电机均配置有换向器。一般地，直流电机换向器内有绝缘套筒，换向片套装在绝缘套筒外面，各换向片之间留有绝缘间隙，整体呈圆筒状，如图1所示。绝缘套筒通常采用绝缘的胶木制作，采用具有良好导电恨性能的铜材制作。制作时通常绝缘套筒利用模具注塑成型，注塑前将换向片置于模具的绝缘套筒成型腔外周的相应位置，注塑成型后换向片就镶嵌在绝缘套筒的外周。然后车削换向片外圆余量，达到设定直径。车削换向片首先要解决其装夹问题，外圆装夹显然是不行的：1、没有多余的装夹长度，2、不能一次性完成整个外圆的车削，3、由于各换向片之间留有绝缘间隙容易变形，4、车削效率低下。所以只能利用绝缘套筒内孔进行装夹，行内人士就会想到内胀式芯轴。但是，由于胶木制作的绝缘套筒较为脆弱，内胀式芯轴也并不合适，并且其费用也较高。
另外，普通车床或数控车床适应各种圆柱状工件的车削，但一般不配置工件输入、输出装置。对于大量车削直流电机换向器，作业效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种换向器车削装置，为换向器提供合适的装夹方案，并且投入小，作业效率高。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种换向器车削装置，包括机架(1)，固定安装在机架(1)上的电机(2)、主轴箱(3)及从主轴箱(3)伸出由电机(2)驱动的主轴(4)，安装在机架(1)上的移动式刀架(5)及车刀(5A)，其特征在于，所述主轴(4)伸出部份依次包括轴向定位段(4A)、工件安装段(4B)、螺纹段(4C)，该工件安装段(4B)的外径、长度与工件(6)内孔直径、长度相配，所述主轴(4)的轴向定位段(4A)套装定位套筒(7)，该定位套筒(7)的外侧与工件(6)的侧面相配，所述螺纹段(4C)配置用于轴向锁定工件(6)的锁定螺母(8)；所述车削装置还包括安装在主轴(4)对面的可沿轴向移动的气动拧螺丝装置(9)，所述气动拧螺丝装置(9)包括可以正、反转动的气动螺丝枪(10)、从气动螺丝枪(10)端口伸出的导向杆(11)、供导向杆(11)插入并伸缩的伸缩套筒(12)，所述导向杆(11)外面套装受压弹簧(13)，所述伸缩套筒(12)另一端固定连接螺母套筒(14)。
以下分别为进一步的方案。
所述定位套筒(7)包括主轴孔(15)，用于抵住主轴箱(3)外端的法兰端(16)，其外侧开设与工件(6)的绝缘套筒(17)相配的套孔(18)；工件(6)装夹时，套孔(18)的内圈壁(18A)抵住工件(6)的绝缘套筒(17)侧壁，套孔(18)的外圈壁(18B)抵住工件(6)的换向片(20)侧壁。
所述锁定螺母(8)设置有一圈用于与工件(6)绝缘套筒(17)外侧相抵的法兰圈(21)；所述螺母套筒(14)内设置有用于吸住所述锁定螺母(8)的磁铁。
所述气动拧螺丝装置(9)包括第一气缸(22)，第一气缸(22)活塞杆的端部固定连接机架(1)，启动第一气缸(22)可使其自身沿轴向移动；所述气动螺丝枪(10)固定连接第一气缸(22)，所述气动螺丝枪(10)还固定连接扭转气缸(23)，该扭转气缸的扭转件(24)连接所述气动螺丝枪(10)的开关换向钮(25)。
在所述伸缩套筒(12)套装限位挡圈感应块(26)，并在其附近固定设置感应探头(27)。
所述机架(1)上设置横向导轨或导槽(28)，第一滑块(29)设置在横向导轨或导槽(28)上面，可沿横向导轨或导槽(28)左右滑动，第一滑块(29)上面设置纵向导轨或导槽(30)，所述刀架(5)作为第二滑动块设置在纵向导轨或导槽(30)上面，可沿纵向导轨或导槽(30)前后滑动。
所述机架(1)在车削位置下方固定设置碎屑输出道(31)；该碎屑输出道(31)包括倾斜底板(32)与2个侧板(33)。
所述车削装置还设置有工件输入装置与工件输出装置；所述工件输入装置与工件输出装置包括沿纵向固定架设在所述机架(1)上方的共用导杆(34)；所述工件输入装置包括倾斜地固定架设在所述机架(1)一侧上方的工件滚动槽(35)与沿所述共用导杆(34)前段滑动的输入机械手，所述滚动槽的终端设置阻挡板(36)；所述工件输出装置包括沿所述共用导杆(34)后段滑动的输出机械手与固定架设在所述机架(1)另一侧上方的工件输送带(37)。
所述输入机械手包括沿所述共用导杆(34)前段滑动的第二气缸(38)，第二气缸(38)的活塞杆上下移动，第二气缸(38)的活塞杆固定连接第三气缸(39)，第三气缸(39)的活塞杆横向移动，第三气缸(39)的活塞杆固定连接第一夹持气缸(40)，第一夹持气缸(40)包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片(41)；所述输出机械手包括沿所述共用导杆(34)后段滑动的第二气缸(38)，第二气缸(38)的活塞杆上下移动，第二气缸(38)的活塞杆固定连接第三气缸(39)，第三气缸(39)的活塞杆横向移动，第三气缸(39)的活塞杆固定连接第二夹持气缸(42)，第二夹持气缸(42)包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片(41)，第二夹持气缸(42)还可以自行转动。
所述工件滚动槽(35)中并列设置2根供所述工件(6)滚动的圆棒(43)；工件(6)输送带置于一个凹槽(44)中，凹槽(44)的两侧高于工件输送带(37)。
本发明换向器车削装置，采用简单的结构方案，构件均容易采购或自制，开发投入少，但有效的解决了换向器工件的车削装夹问题，能一次性完成整个外圆的车削，车削精度高，质量好；工件装夹、切削、输送过程均不会对工件造成损伤。本发明换向器车削装置，并配置有工件输入、输出装置，由于自动化程度较高，所以作业效率高，适合大量车削直流电机换向器。
附图说明
图1A与图1B分别为换向器工件车削前与车削后示意图；
图2为本发明换向器车削装置整体示意图；
图3为图2隐藏机架及工件输入装置与工件输出装置后示意图；
图4为机架及碎屑输出道示意图；
图5为主轴相关部件示意图；
图6为图5装上工件后示意图；
图7为气动拧螺丝装置示意图；
图8为定位套筒示意图；
图9为锁定螺母示意图；
图10为螺母套筒示意图；
图11为螺母套筒吸住锁定螺母状态示意图；
图12为气动拧螺丝装置局部示意图；
图13为气动拧螺丝装置局部剖面示意图；
图14主为从气动螺丝枪伸出的导向杆11示意图。
具体实施方式
以下以图1至图11所示，说明本发明的具体实施方式。
直流电机换向器工件6如图1A、图1B所示，内有绝缘套筒17，换向片20套装在绝缘套筒17外面，各换向片20之间留有绝缘间隙45，整体呈圆筒状。绝缘套筒17通常采用绝缘的胶木制作，换向片20采用具有良好导电性能的铜材制作。制作时通常绝缘套筒利用模具注塑成型，注塑前将换向片20置于模具的绝缘套筒成型腔外周的相应位置，注塑成型后换向片20就镶嵌在绝缘套筒17的外周，如图1A所示。然后车削换向片20外圆余量，达到设定直径。车削换向片20外圆余量首先要解决其装夹问题；如背景技术部分所述，外圆装夹显然是不行的。本发明利用工件内孔46，也就是工件6的绝缘套筒17的内孔46进行装夹。当然，如果注塑成型的绝缘套筒17的内孔46精度达不到要求，可在注塑成型时留切削余量，车削换向片20外圆余量前先利用注塑成型后的工件毛坯进行外圆装夹，将绝缘套筒17的内孔46先进行切削。
如图2或图3所示，一种换向器车削装置，包括机架1，固定安装在机架1上的电机2、主轴箱3及从主轴箱3伸出由电机2驱动的主轴4，安装在机架1上的移动式刀架5及车刀5A。如图5所示，主轴4伸出部份依次包括轴向定位段4A、工件安装段4B、螺纹段4C，该工件安装段4B的外径、长度与工件6内孔直径、长度相配。主轴4的轴向定位段4A套装定位套筒7，该定位套筒7的外侧与工件6的侧面相配，螺纹段4C配置用于轴向锁定工件6的锁定螺母8。装上工件6后，如图6所示。
如图2或图3所示，车削装置还包括安装在主轴4对面的可沿轴向移动的气动拧螺丝装置9。如图6所示，气动拧螺丝装置9包括可以正、反转动的气动螺丝枪10、从气动螺丝枪10端口伸出的导向杆11、供导向杆11插入并伸缩的伸缩套筒12，导向杆11外面套装受压弹簧13，受压弹簧13的两头卡在气动螺丝枪10的端口与伸缩套筒12之间；伸缩套筒12另一端固定连接螺母套筒14。如图14所示，导向杆11可采用六角形，伸缩套筒12内腔也采用相配的六角形内腔；这样，伸缩套筒12能供导向杆11插入并伸缩，又能被导向杆11带动转动。
如图8所示，定位套筒7包括主轴孔15，用于抵住主轴箱3外端的法兰端16，其外侧开设与工件6的绝缘套筒17相配的套孔18；工件6装夹时，套孔18的内圈壁18A抵住工件6的绝缘套筒17侧壁，套孔18的外圈壁18B抵住工件6的换向片20侧壁。
如图9所示，锁定螺母8设置有一圈用于与工件6绝缘套筒17外侧相抵的法兰圈21。如图10所示，螺母套筒14设置开口内腔47，在其开口内腔47内设置有用于吸住锁定螺母8的磁铁；具体可在开口内腔47的终端设置磁铁，形成吸住锁定螺母8的磁场。螺母套筒14的开口内腔47与锁定螺母8相配，拧动时套住锁定螺母8，拧紧后螺母套筒14退出，锁定螺母8留置在主轴4的螺纹段4C；拧出锁定螺母8后，正常情况下，由于磁场的吸力，锁定螺母8仍然留置在螺母套筒14的开口内腔47中，而其法兰圈21卡在外面，如图11所示。
如图7所示，气动拧螺丝装置9包括第一气缸22，第一气缸22活塞杆的端部固定连接机架1，启动第一气缸22可使其自身沿轴向移动；气动螺丝枪10固定连接第一气缸22，气动螺丝枪10还固定连接扭转气缸23，该扭转气缸23的扭转件24连接气动螺丝枪10的开关换向钮25。在伸缩套筒12套装限位挡圈感应块26，并在其附近固定设置感应探头27。具体可采用如下方式设置：如图12、图13所示，在固定板上开设腰子孔48，感应探头27的位置可沿腰子孔48调整，用螺母将感应探头27锁住在腰子孔48的某一合适位置。
如图2或图3所示，机架1上设置横向导轨或导槽28，第一滑块29设置在横向导轨或导槽28上面，可沿横向导轨或导槽28左右滑动，第一滑块29上面设置纵向导轨或导槽30，刀架5作为第二滑动块设置在纵向导轨或导槽30上面，可沿纵向导轨或导槽30前后滑动。
如图2、图4所示，机架1在车削位置下方固定设置碎屑输出道31；该碎屑输出道31包括倾斜底板32与2个侧板33。
如图2所示，本发明车削装置还设置有工件输入装置与工件输出装置。工件输入装置与工件输出装置包括沿纵向固定架设在机架1上方的共用导杆34；工件输入装置包括倾斜地固定架设在所述机架1一侧上方的工件滚动槽35与沿所述共用导杆34前段滑动的输入机械手，滚动槽的终端设置阻挡板36；工件输出装置包括沿所述共用导杆34后段滑动的输出机械手与固定架设在机架1另一侧上方的工件输送带37。
输入机械手包括沿共用导杆34前段滑动的第二气缸38，第二气缸38的活塞杆上下移动；第二气缸38沿共用导杆34前段滑动由图中未显示的另外气缸驱动。第二气缸38的活塞杆固定连接第三气缸39，第三气缸39的活塞杆横向移动，第三气缸39的活塞杆固定连接第一夹持气缸40，第一夹持气缸40包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片41。
输出机械手包括沿共用导杆34后段滑动的第二气缸38，第二气缸38的活塞杆上下移动；第二气缸38沿共用导杆34后段滑动由图中未显示的另外气缸驱动。第二气缸38的活塞杆固定连接第三气缸39，第三气缸39的活塞杆横向移动，第三气缸39的活塞杆固定连接第二夹持气缸42，第二夹持气缸42包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片41，第二夹持气缸42还可以自行转动。工件滚动槽(35)中并列设置2根供工件6滚动的圆棒43；工件6输送带置于一个凹槽44中，凹槽44的两侧高于工件输送带37。
作业时，将工件6毛坯依次放置在工件滚动槽35，由其滚落，被活动挡板15挡住。正常作业时，可将多个工件35毛坯依次放置在工件输入道7倾斜段18，则第一个工件35毛坯坠落至工件承接器8的圆弧形坡面16上面，被阻挡板36挡住，后续的工件6毛坯就依次排列在工件滚动槽35中。启动输入机械手的各气缸，输入机械手的各气缸协同，使机械手抓取第一个工件6毛坯放置套入主轴4的工件安装段4B。接着，正向启动第一气缸22，使螺母套筒14随第一气缸22自身沿轴向移动，至螺母套筒14端口的锁定螺母8接触到主轴4的螺纹段4C的外端，扭转气缸23将气动螺丝枪10的开关换向钮25扭至正向启动气动螺丝枪10，带动导向杆11、伸缩套筒12与螺母套筒14、锁定螺母8正向转动，将锁定螺母8拧紧；在拧紧锁定螺母8过程中，第一气缸22一直处于启动状态，导向杆11受第一气缸22推力的作用克服受压弹簧13的弹力伸入伸缩套筒12，第一气缸22推力与受压弹簧13的弹力及振动力达成力的平衡，使相关件均处于柔性受力状态。锁定螺母8拧紧后，气动螺丝枪10会自动停止转动。接着，反向启动第一气缸22，气动拧螺丝装置各件复位。移动式刀架5及车刀5A移动至切削起始位置，启动电机2驱动的主轴4、工件6转动，移动式刀架5及车刀5A移动进刀，完成工件6切削加工后，移动式刀架5及车刀5A复位，电机2停止。接着，再次正向启动第一气缸22，使螺母套筒14随第一气缸22自身沿轴向移动，至螺母套筒14的开口内腔47再次套住紧锁定螺母8，扭转气缸23将气动螺丝枪10的开关换向钮25扭至反向启动气动螺丝枪10，带动导向杆11、伸缩套筒12与螺母套筒14、锁定螺母8反向转动，将锁定螺母8拧出主轴4的螺纹段4C；由于伸缩套筒12开口内腔47内的磁场作用，锁定螺母8仍会留置在伸缩套筒12开口内腔47内。接着，启动输出机械手的各气缸，输出机械手的各气缸协同，使机械手从主轴4抓取第一个工件6毛坯放置在工件输送带37上面。周而复始，就可以连续进行换向器工件6的车削加工。

Claims (10)

1.一种换向器车削装置，包括机架(1)，固定安装在机架(1)上的电机(2)、主轴箱(3)及从主轴箱(3)伸出由电机(2)驱动的主轴(4)，安装在机架(1)上的移动式刀架(5)及车刀(5A)，其特征在于，所述主轴(4)伸出部份依次包括轴向定位段(4A)、工件安装段(4B)、螺纹段(4C)，该工件安装段(4B)的外径、长度与工件(6)内孔直径、长度相配，所述主轴(4)的轴向定位段(4A)套装定位套筒(7)，该定位套筒(7)的外侧与工件(6)的侧面相配，所述螺纹段(4C)配置用于轴向锁定工件(6)的锁定螺母(8)；所述车削装置还包括安装在主轴(4)对面的可沿轴向移动的气动拧螺丝装置(9)，所述气动拧螺丝装置(9)包括可以正、反转动的气动螺丝枪(10)、从气动螺丝枪(10)端口伸出的导向杆(11)、供导向杆(11)插入并伸缩的伸缩套筒(12)，所述导向杆(11)外面套装受压弹簧(13)，所述伸缩套筒(12)另一端固定连接螺母套筒(14)。
2.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，所述定位套筒(7)包括主轴孔(15)，用于抵住主轴箱(3)外端的法兰端(16)，其外侧开设与工件(6)的绝缘套筒(17)相配的套孔(18)；工件(6)装夹时，套孔(18)的内圈壁(18A)抵住工件(6)的绝缘套筒(17)侧壁，套孔(18)的外圈壁(18B)抵住工件(6)的换向片(20)侧壁。
3.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，所述锁定螺母(8)设置有一圈用于与工件(6)绝缘套筒(17)外侧相抵的法兰圈(21)；所述螺母套筒(14)内设置有用于吸住所述锁定螺母(8)的磁铁。
4.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，所述气动拧螺丝装置(9)包括第一气缸(22)，第一气缸(22)活塞杆的端部固定连接机架(1)，启动第一气缸(22)可使其自身沿轴向移动；所述气动螺丝枪(10)固定连接第一气缸(22)，所述气动螺丝枪(10)还固定连接扭转气缸(23)，该扭转气缸的扭转件(24)连接所述气动螺丝枪(10)的开关换向钮(25)。
5.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，在所述伸缩套筒(12)套装限位挡圈感应块(26)，并在其附近固定设置感应探头(27)。
6.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，所述机架(1)上设置横向导轨或导槽(28)，第一滑块(29)设置在横向导轨或导槽(28)上面，可沿横向导轨或导槽(28)左右滑动，第一滑块(29)上面设置纵向导轨或导槽(30)，所述刀架(5)作为第二滑动块设置在纵向导轨或导槽(30)上面，可沿纵向导轨或导槽(30)前后滑动。
7.如权利要求1所述的车削装置，其特征在于，所述机架(1)在车削位置下方固定设置碎屑输出道(31)；该碎屑输出道(31)包括倾斜底板(32)与2个侧板(33)。
8.如权利要求1至7任一项所述的车削装置，其特征在于，所述车削装置还设置有工件输入装置与工件输出装置；所述工件输入装置与工件输出装置包括沿纵向固定架设在所述机架(1)上方的共用导杆(34)；所述工件输入装置包括倾斜地固定架设在所述机架(1)一侧上方的工件滚动槽(35)与沿所述共用导杆(34)前段滑动的输入机械手，所述滚动槽的终端设置阻挡板(36)；所述工件输出装置包括沿所述共用导杆(34)后段滑动的输出机械手与固定架设在所述机架(1)另一侧上方的工件输送带(37)。
9.如权利要求8所述的车削装置，其特征在于，所述输入机械手包括沿所述共用导杆(34)前段滑动的第二气缸(38)，第二气缸(38)的活塞杆上下移动，第二气缸(38)的活塞杆固定连接第三气缸(39)，第三气缸(39)的活塞杆横向移动，第三气缸(39)的活塞杆固定连接第一夹持气缸(40)，第一夹持气缸(40)包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片(41)；所述输出机械手包括沿所述共用导杆(34)后段滑动的第二气缸(38)，第二气缸(38)的活塞杆上下移动，第二气缸(38)的活塞杆固定连接第三气缸(39)，第三气缸(39)的活塞杆横向移动，第三气缸(39)的活塞杆固定连接第二夹持气缸(42)，第二夹持气缸(42)包括可以驱动其张开或合拢的一对夹持片(41)，第二夹持气缸(42)还可以自行转动。
10.如权利要求8所述的车削装置，其特征在于，所述工件滚动槽(35)中并列设置2根供所述工件(6)滚动的圆棒(43)；工件(6)输送带置于一个凹槽(44)中，凹槽(44)的两侧高于工件输送带(37)。
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