CN113894942B - 一种碳棒电极加工用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳棒电极加工用装置，属于石墨加工机械领域，其特征在于：包括车床本体和上料伺服机构；所述的上料伺服机构包括料匣、气缸、上料架；碳棒在料匣内放置；所述的上料架包括固定架体和移动架体；所述的车床本体包括床身、主轴箱、工作台、数控装置和刀具；所述的刀具包括端孔钻、切槽刀具和透气孔钻，分别用来加工石墨电极的端面孔、侧面环形槽和透气孔。与现有技术相比较具有加工自动化程度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨加工机械，特别是一种碳棒电极加工用装置。
背景技术
对于地球化学样品中银,锡,硼元素的检测通常采用交流电弧-发射光谱法，该方法依靠固体进样技术而不需要酸溶或碱熔分解样品，操作简便，绿色环保，稳定性好，且直读光谱仪能实现数据直读等优点。但在实际测试过程中，需要大量的发射光谱法专用石墨电极作为耗材，导致测试成本居高不下。目前专用电极的加工设备多为半自动化，且电极加工后需手动打透气孔，费工费时，导致加工和使用成本较高，电极合格率偏低，工作效率低等问题，影响到光谱分析实验的效果。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种碳棒电极加工用装置。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种碳棒电极加工用装置，其特征在于：包括车床本体和上料伺服机构；所述的上料伺服机构包括料匣、第一气缸、上料架、第二气缸、第三气缸和第四气缸；碳棒在料匣内水平放置，料匣的下端沿着碳棒长度方向上设有开口；所述的第一气缸活塞杆上设有第一气缸推料杆，第一气缸推料杆的端部朝向料匣底部的碳棒上；所述的上料架包括固定架体和移动架体；所述的固定架体固定在车床本体上，所述的移动架体能够沿着固定架体运动；固定架体与移动架体之间设有第二气缸，通过第二气缸推动移动架体运动；移动架体上设有碳棒放置架；当移动架体运动时，带动碳棒放置架在料匣下端与卡盘处来回运动；所述的移动架体上设有第三气缸，第三气缸的活塞杆上设有第三气缸推料杆，第三气缸推料杆朝向碳棒放置架上的碳棒；通过第三气缸推料杆的作用能够将碳棒推进机床卡盘内；所述的第四气缸上设有第四气缸推料杆，第四气缸推料杆位于卡盘的后侧，通过第四气缸能够将第四气缸推料杆从卡盘轴心处穿过，并且将卡盘上的碳棒推出；所述的车床本体包括床身、主轴箱、减速箱、数控装置和刀具；所述的刀具包括端孔钻、切槽刀具和透气孔钻，分别用来加工石墨电极的端面孔、侧面环形槽和透气孔；所述的减速箱固定在主轴箱上，所述的车床的主轴上设有第一锥齿轮，所述的减速箱输入轴上固定设有第二锥齿轮，所述的第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合；所述的减速箱输出轴平行于主轴方向，输出轴上设有凸轮组结构，所述的凸轮组结构上固定设有两个凸轮，即盘形凸轮和圆柱凸轮；所述的减速箱上设有杠杆结构，杠杆上设有杠杆弹簧，通过杠杆弹簧的作用向杠杆结构施加作用力，通过该作用力使杠杆结构紧贴在盘形凸轮的边缘上；杠杆结构的一端位于卡盘处，杠杆结构该端上安装切槽刀；所述的端孔钻通过钻夹头安装在刀架上，所述的刀架安装在竖直滑道，所述的刀架被竖直滑道所限制使其只能够在一定范围内沿竖直方向运动；所述的竖直滑道上设有竖直弹簧，通过竖直弹簧的作用向刀架提供向上的弹力，使刀架在自然状态时位于其行程的最高端，此时端孔钻与主轴位于同一轴线上；所述的竖直滑道安装在水平滑道上，所述的水平滑道的走向平行于主轴的走向，所述的竖直滑道被水平滑道所限制使其能够在一定范围内沿水平方向运动；所述的水平滑道上设有水平弹簧，通过水平弹簧的作用向竖直滑道提供朝向主轴箱方向的弹力；所述的竖直滑道上向主轴方向伸出的推杆，推杆的端部顶在所述的圆柱凸轮的端面上；所述的打孔电机安装在滑台上，滑台上设有动力机构能够驱动滑台沿垂直于主轴的水平方向运动。
上述的刀架内设有压杆，所述的刀架为中空的结构，压杆的中下部位于刀架空腔内，压杆的上端从刀架内伸出，压杆的下部呈下宽上窄的梯形结构，压杆一侧或两侧设有销子；刀架上设有容纳销子的水平孔，销子的主体部分位于该水平孔内，竖直滑道上设有与销子相匹配的销孔；自然状态时，刀架位于其行程的最高处，销子外端插进销孔内；通过销子与销孔的配合能够将刀架与竖直滑道的位置固定住，防止钻孔时端孔钻上下移动导致打孔尺寸误差过大；销子上设有销子弹簧，通过销子弹簧推动销子相内侧方向移动，使销子内端顶在压杆的下端处较宽的位置；压杆上设有压杆的弹簧，通过压杆弹簧给压杆提供向上的推力。
所述的粉尘收集装置包括集气罩和排气管，集气罩和排气管设置在电极加工部位下方，通过排气管连接除尘设备。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1.优化了生产流程，提高了生产效率；
2.上料伺服机构自动化，设备可实现无人值守加工；
3.专用电极透气孔和专用电极加工一次成形，提升加工效率且打孔均匀一致；
4.增加加工粉尘收集装置，卫生环保；
5.设备操作简单，稳定性好，易于维护和保养。
附图说明
图1是石墨电极结构示意图。
图2是本发明的正视示意图。
图3是本发明料匣结构示意图。
图4是移动架体工作过程示意图。
图5是本发明主轴箱及附属结构正视图。
图6是本发明主轴箱及附属结构侧视图。
图7是本发明凸轮组结构示意图。
图8是刀架、竖直滑道和水平滑道的立体图。
图9是刀架、竖直滑道和水平滑道的侧向剖视图。
图10是刀架、竖直滑道和水平滑道的后向剖视图。
图11是本发明车床本体俯视局部放大示意。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图2至11所示，本发明包括车床本体、上料伺服机构和粉尘收集装置。
所述的上料伺服机构包括料匣7、第一气缸19、上料架、第二气缸9、第三气缸12和第四气缸32。如图3所示，所述的料匣7用于放置待加工的石墨碳棒1，所述的碳棒1在料匣7内水平放置，料匣7的下端沿着碳棒1长度方向上设有开口。所述的第一气缸19活塞杆上设有第一气缸推料杆6，第一气缸推料杆6的端部朝向料匣7底部的碳棒1上，通过第一气缸19驱动第一气缸推料杆6推动料匣7底部的碳棒1，将该碳棒1从所述的开口推出。所述的第一气缸推料杆6以及下文中的各推料杆可以是安装在气缸活塞杆的零件，也可以是气缸活塞杆本体作为推料杆。
如图4所示，所述的上料架包括固定架体8和移动架体10。所述的固定架体8固定在车床本体上，所述的移动架体10能够沿着固定架体8运动。固定架体8与移动架体10之间设有第二气缸9，通过第二气缸9推动移动架体10运动。移动架体10上设有碳棒放置架11。当移动架体10运动时，带动碳棒放置架11在料匣7下端与卡盘15处来回运动。当第一气缸19将料匣7底部的碳棒1推出时，将碳棒1推动至碳棒放置架11上。通过第二气缸9推动移动架体10上下运动，将碳棒放置架11上的碳棒1运动至与机床卡盘15同轴心的位置。所述的移动架体10上设有第三气缸12，第三气缸12的活塞杆上设有第三气缸推料杆，第三气缸推料杆朝向碳棒放置架11上的碳棒1。通过第三气缸推料杆的作用能够将碳棒1推进机床卡盘15内。所述的第四气缸32上设有第四气缸推料杆33，第四气缸推料杆33位于卡盘15的后侧，通过第四气缸32能够将第四气缸推料杆33从卡盘15轴心处穿过，并且将卡盘15上的碳棒1推出。
所述的车床本体包括床身34、主轴箱5、减速箱25、数控装置和刀具。如图1所示，所述的石墨电极端面设有设有沿碳棒1轴心方向走向的端面孔4，石墨电极侧面上设有沿圆周方向走向的环形槽2，石墨电极侧面上设有沿着电极径向方向走向的透气孔3。所述的刀具包括端孔钻16、切槽刀17和透气孔钻18，分别用来加工石墨电极的端面孔4、侧面环形槽2和透气孔3。
所述的减速箱25固定在主轴箱5上，所述的车床的主轴27上设有第一锥齿轮28，所述的减速箱25输入轴上固定设有第二锥齿轮26，所述的第二锥齿轮26与第一锥齿轮28相啮合，通过第一锥齿轮28和第二锥齿轮26的作用将主轴27的动力传递给减速箱25，所述的减速箱25输出轴平行于主轴27方向，输出轴上设有凸轮组结构31，所述的凸轮组结构31上固定设有两个凸轮，即盘形凸轮32和圆柱凸轮33。通过减速箱25的输出轴带动凸轮组结构31旋转。如图6所示，所述的减速箱25上设有杠杆结构29，杠杆上设有杠杆弹簧30，通过杠杆弹簧30的作用向杠杆结构29施加作用力，通过该作用力使杠杆结构29紧贴在盘形凸轮32的边缘上。杠杆结构29的一端位于卡盘15处，杠杆结构29该端上安装切槽刀17，通过凸轮和杠杆弹簧30的的共同作用驱动杠杆结构29摆动，通过杠杆结构29提供切槽刀17的进给运动。
所述的端孔钻16安装在钻夹头上，所述的钻夹头安装在刀架21上，所述的刀架21安装在竖直滑道22，所述的刀架21被竖直滑道22所限制使其只能够在一定范围内沿竖直方向运动。所述的竖直滑道22上设有竖直弹簧38，通过竖直弹簧38的作用向刀架21提供向上的弹力，使刀架21在自然状态时位于其行程的最高端，此时端孔钻16与主轴27位于同一轴线上；当移动架体10向下运动时能够将刀架21压下，从而避免移动架体10与刀架21位置相干涉。所述的竖直滑道22安装在水平滑道23上，所述的水平滑道23的走向平行于主轴27的走向，所述的竖直滑道22被水平滑道23所限制使其能够在一定范围内沿水平方向运动。所述的水平滑道23上设有水平弹簧20，通过水平弹簧20的作用向竖直滑道22提供朝向主轴箱5方向的弹力。所述的竖直滑道22上向主轴27方向伸出的推杆24，推杆24的端部顶在所述的圆柱凸轮33的端面上，当圆柱凸轮33旋转时，通过圆柱凸轮33和水平弹簧20的作用能够驱动竖直滑道22水平运动，同时驱动端孔钻16沿着其轴向方向运动，该运动即为端孔钻16的进给运动。
如图8、9、10所示，所述的刀架21内设有压杆34，所述的刀架21为中空的结构，压杆34的中下部位于刀架21空腔内，压杆34的上端从刀架21内伸出，压杆34的下部呈下宽上窄的梯形结构，压杆34一侧或两侧设有销子35。刀架21上设有容纳销子35的水平孔，销子35的主体部分位于该水平孔内，竖直滑道22上设有与销子35相匹配的销孔。自然状态时，如图10所示，刀架21位于其行程的最高处，销子35外端插进销孔内。通过销子35与销孔的配合能够将刀架21与竖直滑道22的位置固定住，防止钻孔时端孔钻16上下窜动导致打孔尺寸误差过大。销子35上设有销子弹簧36，通过销子弹簧36推动销子35相内侧方向移动，使销子35内端顶在压杆34的下端处较宽的位置。压杆34上设有压杆弹簧37，通过压杆弹簧37给压杆34提供向上的推力。当移动架体10向下压动压杆34时，压杆34向下运动，压杆34下端的梯形结构也随之向下移动，从而销子35得以向压杆34方向运动，从而销子35外端从销孔内离开，刀架21得以能够向下运动。
所述的打孔电机13安装在滑台14上，滑台14上设有动力机构能够驱动滑台14沿垂直于主轴27的水平方向运动。
所述的粉尘收集装置包括集气罩和排气管，设置在电极加工部位下方，通过排气管连接除尘设备，用于收集加工产生的粉尘，以减少分成对空气的污染，同时也防止碳粉影响机械设备的运行，造成加工精度降低、机械故障、电路短路等问题。
本发明工作流程如下：①第一气缸19将碳棒1推动至放置架11上；②第二气缸9驱动移动架体10向下运动；③第三气缸12将碳棒1推动至卡盘上15，卡盘15夹紧碳棒1；④主轴27旋转，通过凸轮驱动端孔钻16和切槽刀17进行切削操作；⑤主轴停止旋转，滑台14驱动透气孔钻18给碳棒1钻透气孔；⑥卡盘15松开，通过第四气缸32将碳棒1推出。其中步骤①可以同步骤④、⑤、⑥同步进行，步骤②可以同步骤⑤同步进行。
由于加工环形槽2和端面孔4同步进行，因此缩短了了加工时间，提高了生产效率，切槽刀17和透气孔钻18的运动通过凸轮和弹簧控制，不需要电动机，简化了机床结构，降低了成本。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种碳棒电极加工用装置，其特征在于：包括车床本体和上料伺服机构；所述的上料伺服机构包括料匣、第一气缸、上料架、第二气缸、第三气缸和第四气缸；碳棒在料匣内水平放置，料匣的下端沿着碳棒长度方向上设有开口；第一气缸的活塞杆上设有第一气缸推料杆，第一气缸推料杆的端部朝向料匣底部的碳棒上；所述的上料架包括固定架体和移动架体；所述的固定架体固定在车床本体上，所述的移动架体能够沿着固定架体运动；固定架体与移动架体之间设有第二气缸，通过第二气缸推动移动架体运动；移动架体上设有碳棒放置架；当移动架体运动时，带动碳棒放置架在料匣下端与卡盘处来回运动；所述的移动架体上设有第三气缸，第三气缸的活塞杆上设有第三气缸推料杆，第三气缸推料杆朝向碳棒放置架上的碳棒；通过第三气缸推料杆的作用能够将碳棒推进机床卡盘内；所述的第四气缸上设有第四气缸推料杆，第四气缸推料杆位于卡盘的后侧，通过第四气缸能够将第四气缸推料杆从卡盘轴心处穿过，并且将卡盘上的碳棒推出；所述的车床本体包括床身、主轴箱、减速箱、数控装置和刀具；所述的刀具包括端孔钻、切槽刀具和透气孔钻，分别用来加工石墨电极的端面孔、侧面环形槽和透气孔；所述的减速箱固定在主轴箱上，所述的车床的主轴上设有第一锥齿轮，所述的减速箱输入轴上固定设有第二锥齿轮，所述的第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合；所述的减速箱输出轴平行于主轴方向，输出轴上设有凸轮组结构，所述的凸轮组结构上固定设有两个凸轮，即盘形凸轮和圆柱凸轮；所述的减速箱上设有杠杆结构，杠杆上设有杠杆弹簧，通过杠杆弹簧的作用向杠杆结构施加作用力，通过该作用力使杠杆结构紧贴在盘形凸轮的边缘上；杠杆结构的一端位于卡盘处，杠杆结构该端上安装切槽刀；所述的端孔钻通过钻夹头安装在刀架上，所述的刀架安装在竖直滑道，所述的刀架被竖直滑道所限制使其只能够在一定范围内沿竖直方向运动；所述的竖直滑道上设有竖直弹簧，通过竖直弹簧的作用向刀架提供向上的弹力，使刀架在自然状态时位于其行程的最高端，此时端孔钻与主轴位于同一轴线上；所述的竖直滑道安装在水平滑道上，所述的水平滑道的走向平行于主轴的走向，所述的竖直滑道被水平滑道所限制使其能够在一定范围内沿水平方向运动；所述的水平滑道上设有水平弹簧，通过水平弹簧的作用向竖直滑道提供朝向主轴箱方向的弹力；所述的竖直滑道上向主轴方向伸出的推杆，推杆的端部顶在所述的圆柱凸轮的端面上；打孔电机安装在滑台上，滑台上设有动力机构能够驱动滑台沿垂直于主轴的水平方向运动。
2.根据权利要求1所述的一种碳棒电极加工用装置，其特征在于：所述的刀架内设有压杆，所述的刀架为中空的结构，压杆的中下部位于刀架空腔内，压杆的上端从刀架内伸出，压杆的下部呈下宽上窄的梯形结构，压杆一侧或两侧设有销子；刀架上设有容纳销子的水平孔，销子的主体部分位于该水平孔内，竖直滑道上设有与销子相匹配的销孔；自然状态时，刀架位于其行程的最高处，销子外端插进销孔内；通过销子与销孔的配合能够将刀架与竖直滑道的位置固定住；销子上设有销子弹簧，通过销子弹簧推动销子相内侧方向移动，使销子内端顶在压杆的下端处较宽的位置；压杆上设有压杆的弹簧，通过压杆弹簧给压杆提供向上的推力。
3.根据权利要求1所述的一种碳棒电极加工用装置，其特征在于：还包括粉尘收集装置，所述的粉尘收集装置包括集气罩和排气管，集气罩和排气管设置在电极加工部位下方，通过排气管连接除尘设备。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104608260A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-13 | 中国地质大学（武汉） | 一种用于生产光谱石墨电极的自动加工装置 |
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-
2021
- 2021-11-05 CN CN202111304300.5A patent/CN113894942B/zh active Active
Patent Citations (5)
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