CN109382948A - 一种避雷器外套去毛刺装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避雷器外套去毛刺装置及方法，包括：用于固定工件的气动夹紧机构、用于提供旋转加工动力的旋转驱动机构和用于切除毛刺的刀具进给机构，气动夹紧机构与工件的前端工艺孔相连，旋转加工机构与工件的后端工艺孔相连，刀具进给机构位于工件的侧面。通过气动夹紧工件，由刀具进给机构和旋转驱动机构共同作用，可自动去毛刺。整体去毛刺装置结构简单，操作简便。

Description

一种避雷器外套去毛刺装置及方法

技术领域

本发明涉及一种避雷器去毛刺装置，具体的说是一种用于去除模压成型后的避雷器外套毛刺装置及方法。

背景技术

避雷器是一种通过现代电学技术起到避免设备被雷集中后损坏的过电压保护装置。避雷器外套大多为硅橡胶材料，通过模压成型制造的绝缘外套具有良好的耐污、防潮、密封性能。避雷器的形状为一个有着多个伞裙的圆柱体形状，伞裙结构可以起到提高耐污性，增加爬距的作用，但同时伞裙的弧面形状加大了模压成型后的毛刺去除难度。

避雷器外套通过上模具与下模具模压成形，同时产生的毛刺可以分为片状毛刺、周向毛刺、端面毛刺三类。片状毛刺位于相邻伞裙之间；周向毛刺主要位于伞裙的外圆边缘；端面毛刺位于避雷器前后两端。避雷器模压成型后的片状毛刺由于伞裙的阻碍，一般的车床切削加工无法在不破坏伞裙结构的同时将毛刺去除干净，或者是对于不同的毛刺需要多台独立设备进行加工。因此目前大多依靠手动剪除避雷器绝缘外套的毛刺，加工效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避雷器外套去毛刺装置及方法，通过气动夹紧机构将工件固定在加工位置，通过旋转刀架更换不同的刀具以加工不同毛刺，通过控制XY轴运动模组实现刀具的水平面位移，由旋转驱动机构带动工件旋转，同时刀具进给切削去除毛刺。针对工件伞裙的形状，通过M形状的刀头，实现在不会损伤到伞裙结构的前提下去除伞裙弧面内的毛刺时，旋转刀架更换刀具，整个去毛刺的过程实现自动化加工，具有操作简单、生产效率高的优点。

为了到达上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种避雷器外套去毛刺装置，包括：用于固定工件的气动夹紧机构、用于提供旋转加工动力的旋转驱动机构和用于切除毛刺的刀具进给机构，气动夹紧机构与工件的前端工艺孔相连，旋转加工机构与工件的后端工艺孔相连，刀具进给机构位于工件的侧面。

进一步地，所述气动夹紧机构主要气缸和第一连接件，第一连接件的一端与气缸的伸缩杆固接，另一端与工件的前端工艺孔接触。

进一步地，所述第一连接件由外套、第一圆锥滚子轴承、第二圆锥滚子轴承、第一连接轴、端盖组成，外套的一端与气缸的伸缩杆固接，另一端圆心处开有阶梯孔，阶梯孔上安装第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，第一连接轴的两端支撑在第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承上，第一圆锥滚子轴承通过阶梯孔和第一连接轴的一侧轴肩实现轴向定位，端盖固定连接在外套上，第二圆锥滚子轴承通过第一连接轴的另一侧轴肩与端盖实现轴向定位。

进一步地，所述旋转驱动机构包括驱动电机、第二连接件，驱动电机驱动第二连接件转动，第二连接件与工件的后端工艺孔相连，驱动工件旋转。

进一步地，所述第二连接件由第一轴承座、第二连接轴、一对角接触球轴承、锁紧螺母组成，第二连接轴为一根阶梯轴，第二连接轴支撑在一对角接触球轴承上，两个角接触球轴承均通过第二连接轴的轴肩和锁紧螺母实现轴向定位，角接触球轴承安装在第一轴承座内。

进一步地，所述刀具进给机构包括刀具组件、第一直线滑台模组、第二直线滑台模组，第二直线滑台模组的底座固接在第一直线滑台模组的滑台上，构成一个XY轴运动模组，所述刀具组件由刀架、第一刀具、第二刀具、第三刀具组成，刀架安装在第二直线滑台模组的滑台上，第一刀具、第二刀具以及第三刀具均沿刀架轴向方向均匀分布在刀架的侧壁上，第一刀具和第二刀具的数量与工件伞裙数量相同，第三刀具的数量为两把，两把第三刀具的轴向距离与工件长度相同。

进一步地，所述刀架两端分别通过第二轴承座和第三轴承座安装在步进电机底座上，刀架由步进电机驱动转动，步进电机安装在步进电机底座上，步进电机底座上固接在第二直线滑台模组的滑台上。

进一步地，所述第一刀具由刀柄和刀头组成，刀柄的一端为螺纹轴，螺纹固接在刀架上，刀头可拆卸的安装在刀柄的另一端，刀头为M形；第二刀具的刀头为平头；第三刀具的刀头为三角形。

进一步地，所述刀架的圆周表面加工出三个周向均布的平面，每个平面上安装一种刀具。

本发明的另一目的是提供一种避雷器外套去毛刺方法，该方法在上述的避雷器外套去毛刺装置中实现，该方法包括如下：

(1)气动夹紧机构的气缸的伸缩杆伸出，将工件固定在加工位置；

(2)启动旋转驱动机构的驱动电机，调整工件转动至片状毛刺处于水平面；

(3)启动刀具进给机构的步进电机，带动刀架转动，第一刀具转至加工水平面；

(4)XY轴运动模组工作带动刀架移动，使M形刀头接触工件伞裙的边缘；

(5)刀架继续移动，沿伞裙的外弧面进刀，直至接触到工件圆柱形状表面，再沿着工件轴向进刀，直至接触到前端伞裙的内弧面处后沿着进刀路线退刀；

(6)XY轴运动模组工作，将刀头移动到前端伞裙的内弧面处进刀，直至接触到工件圆柱形状表面后退刀，片状毛刺被去除；

(7)驱动电机带动工件旋转180°，重复步骤4)～6)，完成另一侧片状毛刺的加工；

(8)刀具进给机构的刀架转动调整刀具为第二刀具，XY轴运动模组工作，带动第二刀具的刀头与伞裙边缘接触，旋转驱动机构的驱动电机启动，带动工件旋转去除周向毛刺；刀具退刀；

(9)刀具进给机构的刀架转动调整刀具为第三刀具，XY轴运动模组工作，带动第三刀具的刀头与工件前后端面接触，旋转驱动机构的驱动电机启动，带动工件旋转，同时刀头沿径向进刀，去除工件的端面毛刺；加工后刀具退刀；

(10)气动夹紧机构的气缸的伸缩杆缩回，取下工件，完成整个去毛刺过程。

本发明的有益效果是：通过气动夹紧工件，由刀具进给机构和旋转驱动机构共同作用，可自动去毛刺。针对工件上的伞裙数量，在刀架上安装三种不同形状的刀具，可以去除工件模压成型后的多种形状的毛刺，相比目前常见的单个刀具的切削装置，刀具数量可以根据伞裙结构的个数来增加或减少，即刀架的长度可以根据工件而定。只需要旋转刀架即可更换刀具，不需要多次装夹工件，具有更高的加工效率。且用于加工片状毛刺的第一刀具的刀头为M形，可以在去除工件的伞裙弧面内的片状毛刺时，不损伤到伞裙结构。整体去毛刺装置结构简单，操作简便。

附图说明

图1是整体装置三维图；

图2是气动夹紧机构三维图；

图3是第一连接件剖视图；

图4是整体装置俯视图；

图5是第二连接件局部剖视图；

图6是刀具进给机构三维图；

图7是刀架左视图；

图8是刀架三维图；

图9是第一刀具三维图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本发明的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

结合附图1，本发明提供的一种避雷器外套去毛刺装置，包括：用于固定工件的气动夹紧机构1、用于提供旋转加工动力的旋转驱动机构2和用于切除毛刺的刀具进给机构3，气动夹紧机构1与工件4的前端工艺孔相连，旋转加工机构2与工件4的后端工艺孔相连，刀具进给机构3位于工件4的侧面。

结合附图2，气动夹紧机构1主要由后固定座11、气缸12、前固定座13、第一连接件14、气缸底座15组成，气缸12通过连接相应的电磁阀控制气缸伸缩杆的伸缩。第一连接件14的一端与气缸12的伸缩杆螺纹固接，另一端与工件4的前端工艺孔接触并顶紧工件，即将工件4顶在启动夹紧机构1和旋转驱动机构2之间。气缸12固定在气缸底座15上，后固定座11与前固定座13的形状相同，均为L形板。气缸12的前端与前固定座13螺钉固接，后端与后固定座11螺钉固接。两个固定座均与气缸底座15螺栓固接，以保证气缸工作的稳定性。

结合附图3，第一连接件14主要由外套141、第一圆锥滚子轴承142、第一连接轴143、第二圆锥滚子轴承144、端盖145组成。外套141一端开有内螺纹孔，将外套螺纹固接在气缸12的伸缩杆上；另一端圆心处开有阶梯孔，孔内依次安装第一圆锥滚子轴承142、第一连接轴143、第二圆锥滚子轴承144。第一圆锥滚子轴承142通过阶梯孔和第一连接轴143的轴肩实现轴向定位。端盖145通过螺纹连接安装在外套141上，端盖141的圆心处开有通孔，孔径大于轴承内圈直径，小于轴承外圈直径，第二圆锥滚子轴承144通过第一连接轴143的轴肩与端盖145实现轴向定位。第一连接轴143伸出端盖145的一端可以伸入到工件4的工艺孔中，其直径与工艺孔孔径相同或略小于工艺孔孔径，将工件4夹紧在加工区域。第一连接轴145的轴心与气缸12的伸缩杆、外套141、工件4的轴心位于同一轴线上。第一连接轴143的一端顶住工件4，和工件4一起作绕自身轴心的周向转动。气缸12的伸缩杆固接的外套141不发生转动，第一连接件14可以起到避免气缸受到工件4旋转传递的扭矩载荷的作用。

结合附图1和附图4，旋转驱动机构2主要由驱动电机21、第二连接件22、联轴器23、电机底座24组成。驱动电机21输出轴通过联轴器23与第二连接件22连接。驱动电机21与第二连接件22均固定在电机底座24上，驱动电机21与相应控制器电连。气缸12伸缩杆与第一连接件14、工件4、第二连接件22、驱动电机21的轴心均在同一轴线上。第二连接件22起到避免电机输出轴受径向载荷的作用，以便保护电机。

结合附图4和附图5，第二连接件22主要由第二连接轴221、一对角接触球轴承222、第一轴承座223、一对锁紧螺母224组成。第二连接轴221为阶梯轴，两个角接触球轴承222分别布置在中心轴肩的两端，通过轴肩和轴上的锁紧螺母224实现轴向定位，角接触球轴承222的外圈与第一轴承座223过盈配合实现轴承的周向定位。考虑到工件4旋转切削毛刺对转速的要求，角接触球轴承222选择反向安装，以提高稳定性。第二连接轴221安装在角接触轴承222内，起到避免电机输出轴直接受工件4径向载荷的作用。第二连接轴221一端与工件4工艺孔接触，即与气动夹紧机构1共同夹紧工件4，另一端通过联轴器23与驱动电机21输出轴连接，将电机输出轴的旋转驱动力传递给工件4。

结合附图6，刀具进给机构3主要由步进电机31、第二轴承座32、刀具组件33、第三轴承座34、步进电机底座35、滑台底座36、第一直线滑台模组37、第二直线滑台模组38组成。第一直线滑台模组37的底座固接在滑台底座36上，滑台的直线运动方向与工件4的轴心线平行；第二直线滑台模组38的底座固定在第一直线滑台模组37的滑台上，运动方向垂直于工件4轴心线方向，且在水平面内运动。两个直线滑台模组构成一个XY轴运动模组，第一伺服电机371和第二伺服电机381均与控制器电连，通过伺服电机调节刀具组件33的水平位移，实现刀具在水平面的曲线位移，且精度较高，便于去除工件4伞裙弧面形状内的毛刺。

结合附图6，刀具组件33的一端以转动连接的形式安装在第二轴承座32内，另一端转动连接安装在第三轴承座34内，步进电机31的输出轴通过联轴器与刀具组件33的一端固接，步进电机31带动刀具组件33绕自身轴心方向旋转，刀具组件33上装有三类刀具，具有更换刀具的功能。步进电机31、第二轴承座32、第三轴承座34依次固接在步进电机底座35上，且轴心位于同一轴线上。步进电机底座35通过螺钉固接在第二直线滑台模组38的滑台上，由XY轴运动模组控制刀具水平面的移动。步进电机31输出轴与刀具组件33的轴心在同一轴线上，且刀具组件33轴心与工件4轴心平行，位于同一水平面内。

结合附图6、附图7和附图8，刀具组件33主要由刀架331、第一刀具332、第二刀具333、第三刀具334组成。刀架331为一根阶梯轴，轴的两端直径相同，两端分别与第二轴承座32和第三轴承座34内的轴承内圈过盈配合。为了方便在刀架331上通过螺纹固接刀具，在刀架331的圆周表面加工出三个周向均布的平面。刀架331上共安装三种刀具，分别为第一刀具332、第二刀具333、第三刀具334，依次用于加工工件4外套的片状毛刺、周向毛刺与端面毛刺。三种刀具周向螺纹固接在刀架331加工好的平面上，同一平面上安装同种刀具，且三种刀具的周向夹角均为120°，且第一刀具331与第二刀具332的数量与工件4伞裙的数量相同，方便一次性去除工件4上多个伞裙上的片状、周向毛刺；第三刀具334的安装数量为两把，各自加工工件4的前后两端的端面毛刺，两把第三刀具334刀尖轴线方向的距离与工件4长度相同，便于同时加工两端的端面毛刺。第一刀具332和第二刀具333的数量可以根据工件4伞裙结构的个数来增加或减少，刀架331的长度根据加工工件4的长度决定，适应不同尺寸的工件4。

结合附图6和附图8、附图9，第一刀具332主要由刀柄3321和刀头3322组成。刀柄3321一端通过螺纹杆固接在刀架331上；另一端中心处开孔，用于安装刀头3322，刀头3322与刀柄3321通过螺栓固接，便于安装与拆卸。第一刀具332主要用于去除片状毛刺，刀头3321的形状为M形。当从工件4伞裙左侧边缘开始切除片状毛刺时，M形刀头3322的右侧刀尖起主要切削作用；从工件4伞裙右侧边缘开始切除片状毛刺时，M形刀头3322的左侧刀尖起主要切削作用。刀头3322的左右两侧刀尖到刀架331的距离相同。第一刀具的刀头3322与刀柄3321存在一定夹角。当加工伞裙弧面内的片状毛刺时，可在刀柄不碰触到伞裙的情况下，刀头能够接触到伞裙内片状毛刺，进而实现在不损伤伞裙的前提下切除伞裙内的毛刺；第二刀具333的刀头为半圆形，加工时旋转工件4，第二刀具333靠近伞裙边缘，去除工件4伞裙的周向毛刺；第三刀具334的刀头为尖角，旋转工件4后，第三刀具334沿工件4端面径向进刀，去除工件4前后两端的端面毛刺。

本发明提出的避雷器外套去毛刺装置，其具体的工作过程如下：

1)将工件4放置在气动夹紧机构1和旋转驱动机构2之间，通过电磁阀控制气缸12的杆子伸出，将工件4夹紧在第一连接件14和第二连接件22之间；第一连接件14和第二连接件22的连接轴顶入工件4的工艺孔内；

2)启动旋转驱动机构2的驱动电机21，调整工件4转动至片状毛刺处于水平面；

3)启动刀具进给机构的步进电机31，带动刀架331转动，第一刀具332转至加工水平面；

4)启动XY轴运动模组的第一伺服电机371和第二伺服电机381，带动刀架331在水平面内移动，使M形刀头3322移动到工件4伞裙的边缘；

5)XY轴运动模组继续移动，带动刀头3322沿着伞裙左侧边缘曲线进刀，直至接触到工件4圆柱表面后沿着工件4轴线方向进刀，直至接触到相邻伞裙右侧边缘处后沿着进刀路线退刀；

6)XY轴运动模组移动，刀头3322移动到相邻伞裙的右侧边缘处，开始沿边缘曲线进刀，直至接触到工件4圆柱表面后退刀，此时相邻伞裙间的片状毛刺已被去除；

7)驱动电机21带动工件4旋转180°，重复步骤4)～6)，完成另一侧的片状毛刺的切削去除；

8)刀具进给机构3的刀架331转动，将刀具调整为第二刀具333，XY轴运动模组工作，带动第二刀具333的刀头与伞裙外圆接触后不动，旋转驱动机构3的驱动电机31启动，带动工件4旋转去除周向毛刺；周向毛刺去除后退刀；

9)刀具进给机构3的刀架331转动，将刀具调整为第三刀具334，XY轴运动模组工作，带动第三刀具334的刀头与工件4前后两端面接触，启动旋转驱动机构2的驱动电机21，带动工件4旋转，同时第二伺服电机381启动，刀具进给机构3沿径向进刀，去除工件4的端面毛刺；去除端面毛刺后退刀；

10)通过电磁阀控制气缸12的伸缩杆缩回，取下去除毛刺后的工件4，完成整个去毛刺过程。

Claims (10)

1.一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，包括：用于固定工件的气动夹紧机构、用于提供旋转加工动力的旋转驱动机构和用于切除毛刺的刀具进给机构等，气动夹紧机构与工件的前端工艺孔相连，旋转加工机构与工件的后端工艺孔相连，刀具进给机构位于工件的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述气动夹紧机构主要气缸和第一连接件，第一连接件的一端与气缸的伸缩杆固接，另一端与工件的前端工艺孔接触。

3.根据权利要求2所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述第一连接件由外套、第一圆锥滚子轴承、第二圆锥滚子轴承、第一连接轴、端盖组成，外套的一端与气缸的伸缩杆固接，另一端圆心处开有阶梯孔，阶梯孔上安装第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，第一连接轴的两端支撑在第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承上，第一圆锥滚子轴承通过阶梯孔和第一连接轴的一侧轴肩实现轴向定位，端盖固定连接在外套上，第二圆锥滚子轴承通过第一连接轴的另一侧轴肩与端盖实现轴向定位。

4.根据权利要求3所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括驱动电机、第二连接件，驱动电机驱动第二连接件转动，第二连接件与工件的后端工艺孔相连，驱动工件旋转。

5.根据权利要求4所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述第二连接件由第一轴承座、第二连接轴、一对角接触球轴承、锁紧螺母组成，第二连接轴为一根阶梯轴，第二连接轴支撑在一对角接触球轴承上，两个角接触球轴承均通过第二连接轴的轴肩和锁紧螺母实现轴向定位，角接触球轴承安装在第一轴承座内。

6.根据权利要求5所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述刀具进给机构包括刀具组件、第一直线滑台模组、第二直线滑台模组，第二直线滑台模组的底座固接在第一直线滑台模组的滑台上，构成一个XY轴运动模组，所述刀具组件由刀架、第一刀具、第二刀具、第三刀具组成，刀架安装在第二直线滑台模组的滑台上，第一刀具、第二刀具以及第三刀具均沿刀架轴向方向均匀分布在刀架的侧壁上，第一刀具和第二刀具的数量与工件伞裙数量相同，第三刀具的数量为两把，两把第三刀具的轴向距离与工件长度相同。

7.根据权利要求6所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述刀架两端分别通过第二轴承座和第三轴承座安装在步进电机底座上，刀架由步进电机驱动转动，步进电机安装在步进电机底座上，步进电机底座上固接在第二直线滑台模组的滑台上。

8.根据权利要求7所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述第一刀具由刀柄和刀头组成，刀柄的一端为螺纹轴，螺纹固接在刀架上，刀头可拆卸的安装在刀柄的另一端，刀头为M形；第二刀具的刀头为平头；第三刀具的刀头为三角形。

9.根据权利要求8所述的一种避雷器外套去毛刺装置，其特征在于，所述刀架的圆周表面加工出三个周向均布的平面，每个平面上安装一种刀具。

10.一种避雷器外套去毛刺方法，其特征在于，该方法在权利要求8或9所述的避雷器外套去毛刺装置中实现，该方法包括如下：

(1)气动夹紧机构的气缸的伸缩杆伸出，将工件固定在加工位置；

(2)启动旋转驱动机构的驱动电机，调整工件转动至片状毛刺处于水平面；

(3)启动刀具进给机构的步进电机，带动刀架转动，第一刀具转至加工水平面；

(4)XY轴直线模组工作带动刀架移动，使M形刀头接触工件伞裙的边缘；

(5)刀架继续移动，沿伞裙的外弧面进刀，直至接触到工件圆柱形状表面，再沿着工件轴向进刀，直至接触到前端伞裙的内弧面处后沿着进刀路线退刀；

(6)XY轴运动模组工作，将刀头移动到前端伞裙的内弧面处进刀，直至接触到工件圆柱形状表面后退刀，片状毛刺被去除；

(7)驱动电机带动工件旋转180°，重复步骤4)～6)，完成另一侧片状毛刺的加工；

(8)刀具进给机构的刀架转动调整刀具为第二刀具，XY轴直线模组工作，带动第二刀具的刀头与伞裙边缘接触，旋转驱动机构的驱动电机启动，带动工件旋转去除周向毛刺；刀具退刀；

(9)刀具进给机构的刀架转动调整刀具为第三刀具，XY轴直线模组工作，带动第三刀具的刀头与工件前后端面接触，旋转驱动机构的驱动电机启动，带动工件旋转，同时刀头沿径向进刀，去除工件的端面毛刺；加工后刀具退刀；

(10)气动夹紧机构的气缸的伸缩杆缩回，取下工件，完成整个去毛刺过程。