CN115741355A - 一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机转轴加工技术领域，具体为一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，用作加工工件轴，转轴加工装置包括工艺池、支撑轮、磨削组件、工件驱动、直流电源、接地片，支撑轮将工件轴转动支撑安放到工艺池内，磨削组件与工件轴接触并进行圆周磨削，工件驱动驱动工件轴旋转，工艺池内注入磨削助剂，磨削助剂包括基液和研磨粒。转轴加工装置还包括磨轮驱动，磨轮驱动通过万向联轴器连接到磨削组件的端部，磨轮驱动为磨削组件施加与工件驱动转速不同的逆向旋转。直流电源连接到工件轴的一端，工件轴另一端连接到接地片，直流电源负极连接至接地片；研磨粒上带正电荷。

Description

一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置

技术领域

本发明涉及发电机转轴加工技术领域，具体为一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置。

背景技术

发电机是将机械能转化为电能的一种做功机器，发电机一般较为庞大，例如火电场的发电机常为几十兆瓦级别，共同组成发电机组进行百兆瓦级别的发电。

大功率发电机主轴加工精度直接影响转子运行稳定性，并且，主轴在发电机内除去用作安装电磁线圈的部分外，还有一些轴颈位置需要安装轴承等部件，润滑油、润滑脂的限位需要油封接触主轴表面进行密封，还有为了防止灰尘进入的尘封，油封、尘封这些都是会与主轴表面发生摩擦接触的元件，尽管主轴的硬度远高于这些部件，但是，如果主轴表面不够光滑，那么，长年累月的运行大概率也要导致主轴表面的磨损，因此，主轴加工时安装油封尘封等部件的轴段位置尤其需要降低表面粗糙度，以尽量光滑的表面运行减小磨损速度。

大型轴类零件的表面加工用到的磨削装置目前依然采用传统的磨轮等结构，这些形式的磨削作业对于粗糙度的降低有限，有使用瓶颈，并且，大型轴类零件的磨削很难控制磨削余量，容易发热严重烧伤轴表面，因此，一般都是采用非常保守的磨削余量进行磨削作业，加工效率很低，费时很长。

发明内容

本发明提供一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，用作加工工件轴，转轴加工装置包括工艺池、支撑轮、磨削组件、工件驱动，支撑轮将工件轴转动支撑安放到工艺池内，磨削组件与工件轴接触并进行圆周磨削，工件驱动驱动工件轴旋转，工艺池内注入磨削助剂，磨削助剂包括基液和研磨粒。

工件轴放入到工艺池内进行磨削加工，基液带走磨削热量，研磨粒配合磨削组件可以在工件轴表面进行更加细致的磨削作业，直至抛光级别，研磨粒的颗粒度可以根据期望达到的粗糙度而进行选配，越细的研磨粒能够达到更高的工件轴粗糙度要求。

进一步的，转轴加工装置还包括磨轮驱动，磨轮驱动通过万向联轴器连接到磨削组件的端部，磨轮驱动为磨削组件施加与工件驱动转速不同的逆向旋转。

磨轮被施加旋转，工件轴被施加逆向旋转，两者转速只要有差异即可以让磨削位置存在滑动摩擦产生磨削作用，而两者同时的旋转运动可以起到带动周围磨削助剂运动的效果，两个转动具有一定啮合作用，从一侧吸入基液和研磨粒，进入磨削位置更多的基液带走热量，而研磨粒在磨削位置也是介入概率更大，独立的工件驱动和磨轮驱动可以方便调整工件轴和磨轮的转速。

进一步的，磨削组件包括磨轮、支撑座、转杆，支撑座固定到工艺池内壁上，支撑座转动安装转杆，转杆末端安装磨轮，转杆上带有促使磨轮朝向工件轴偏转的恒定扭矩，磨轮轴向一端与磨轮驱动通过万向联轴器连接。

磨轮被转杆朝向工件轴施加扭矩，该扭矩就是磨削作业时的接触力，扭矩越大，则磨轮与工件轴接触越紧，恒定的扭矩可以让接触力稳定，避免工件轴与磨轮的相对安装位置误差造成磨削接触力的大幅变动，支撑座为转杆提供转动位置，转动扭矩可以是一个扭簧等部件，也可以是电磁式的吸引转动，可以通过吸引力的大小来对磨削接触力进行按需的调整。

进一步的，工件轴通过支撑轮为其通电，转轴加工装置还包括直流电源、接地片，在电路结构上：直流电源连接到工件轴的一端，工件轴另一端连接到接地片，直流电源负极连接至接地片；研磨粒上带正电荷。

工件轴在直流电源的正极一侧通路并最终接地，直流电源负极直接接地处于零电位，工件轴具有一定电阻，处于正电位，电位最高值为直流电源的电压值，当工件轴因为磨削过程的发热未被及时带走而温度有所升高时，工件轴的电阻提升，尤其磨削位置的电阻提升较大，磨削位置靠近直流电源正极一侧的电位有所提升，工件轴内电流过流的同时，其所携带的正电荷量增加，因为在同一电路位置处，电位越高正电荷量越多，极值在于直流电源的正极，此处正电荷量最多，从而造成朝向零电位接地片的流动动力，工件轴上由于磨削位置发热而提升的正电荷携带量，可以对也是携带正电荷的研磨粒产生排斥，降低其靠近自身的运动概率，即，基液更多的进入到啮合磨削位置带走热量，而研磨粒则减少进入数量，减轻研磨作用，消除磨削位置进一步升温的因素。

进一步的，转轴加工装置还包括旁路导线，旁路导线放置在工件轴背向磨轮的一侧，旁路导线与工件轴平行，旁路导线内通入与工件轴内电流方向相反的电流。

通过电学定理可知，平行导线内电流逆向时，两导线成排斥作用，其微观机理为两个电流相互之间的排斥，而本结构中，工件轴位置已然确定不会轻易移动，因此，旁路导线对于工件轴内电流的排斥会使得电流只从工件轴内最远离旁路导线的位置过流，即电流从工件轴上靠近磨轮的表面过流，工件轴其他位置对于研磨粒的排斥作用是无所谓的，只有磨削位置处的排斥作用提升以减少研磨粒的进入才是在温升较高时需要的，工件轴内电流在磨削点的电荷对于周围研磨粒产生排斥，降低研磨粒进入磨削点的概率。

进一步的，磨轮和工件轴的转速可调，

当磨削位置温度提升时：同时提升磨轮和工件轴的转速，降低磨轮和工件轴的转速差；

当磨削位置温度降低时：同时降低磨轮和工件轴的转速，提升磨轮和工件轴的转速差。

磨削位置温度升高，提升磨轮和工件轴的转速有利于为啮合点带入更多的基液进行冷却，降低磨轮和工件轴的转速差能够减小磨削作用而减小发热，反之同理。

进一步的，转轴加工装置还包括热敏导体，热敏导体放置在磨轮和工件轴的啮合出口处，热敏导体检测啮合出口位置的磨削助剂温度并控制磨轮和工件轴的转速。

热敏导体检测周围磨削助剂温度上升时，即说明磨削位置温度升高，此时使用前文的提升磨轮和工件轴的转速控制逻辑，反之同理。

进一步的，转轴加工装置还包括驱动电源、第一电阻、第二电阻，驱动电源外分别具有三条并联的支路，第一条支路为第一电阻和工件驱动串联，第二条支路为第二电阻和磨轮驱动串联，第三条支路连接热敏导体作为可变电阻，驱动电源输出恒定电流，工件驱动和磨轮驱动的转速与输入电流相关，输入电流越大转速越快，第一电阻和第二电阻为定阻值且第一电阻阻值大于第二电阻阻值，工件驱动至工件轴的传动路径上设置增速传动，工件驱动转速低于磨轮驱动转速，工件轴转速高于磨轮转速。

与现有技术相比，本发明让工件轴浸没到磨削助剂中进行磨削作业，基液带走热量，研磨粒则介入磨削位置辅助研磨提升磨削质量，减小粗糙度，研磨粒携带电荷，工件轴也通电，工件轴由于磨削位置发热引起的电阻变化可以让自身电位产生变化，其上积累的正电荷量发生的微量变化可以及时产生斥力上的变化，让进入到啮合磨削位置研磨粒数量发生变化，抑制温升，热敏导体在磨削位置出口位置检测磨削助剂的温度，调整工件轴和磨轮的转速，改善研磨作业效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的俯视示意图；

图2是本发明在磨削位置的竖直剖面结构示意图；

图3是本发明对于工件轴的接电原理示意图；

图4是本发明基于热敏导体变化来调整工件驱动、磨轮驱动的电路原理图；

图中标号：1-工艺池、2-支撑轮、3-磨削组件、31-磨轮、32-支撑座、33-转杆、41-工件驱动、42-磨轮驱动、43-万向联轴器、5-磨削助剂、51-基液、52-研磨粒、6-热敏导体、71-直流电源、72-接地片、73-旁路导线、81-驱动电源、82-第一电阻、83-第二电阻、9-工件轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，用作加工工件轴9，转轴加工装置包括工艺池1、支撑轮2、磨削组件3、工件驱动41，支撑轮2将工件轴9转动支撑安放到工艺池1内，磨削组件3与工件轴9接触并进行圆周磨削，工件驱动41驱动工件轴9旋转，工艺池1内注入磨削助剂5，磨削助剂5包括基液51和研磨粒52。

如图1、2所示，工件轴9放入到工艺池1内进行磨削加工，基液51带走磨削热量，研磨粒52配合磨削组件3可以在工件轴9表面进行更加细致的磨削作业，直至抛光级别，研磨粒52的颗粒度可以根据期望达到的粗糙度而进行选配，越细的研磨粒52能够达到更高的工件轴9粗糙度要求。

转轴加工装置还包括磨轮驱动42，磨轮驱动42通过万向联轴器43连接到磨削组件3的端部，磨轮驱动42为磨削组件3施加与工件驱动41转速不同的逆向旋转。

如图1、2所示，磨轮31被施加旋转W1，工件轴9被施加旋转W2，两者转速只要有差异即可以让磨削位置存在滑动摩擦产生磨削作用，而两者同时的旋转运动可以起到带动周围磨削助剂5运动的效果，两个转动具有一定啮合作用，从一侧吸入基液51和研磨粒52，进入磨削位置更多的基液51带走热量，而研磨粒52在磨削位置也是介入概率更大，独立的工件驱动41和磨轮驱动42可以方便调整工件轴9和磨轮31的转速。

磨削组件3包括磨轮31、支撑座32、转杆33，支撑座32固定到工艺池1内壁上，支撑座32转动安装转杆33，转杆33末端安装磨轮31，转杆33上带有促使磨轮31朝向工件轴9偏转的恒定扭矩，磨轮31轴向一端与磨轮驱动42通过万向联轴器43连接。

如图1、2所示，磨轮31被转杆33朝向工件轴9施加扭矩，该扭矩就是磨削作业时的接触力，扭矩越大，则磨轮31与工件轴9接触越紧，恒定的扭矩可以让接触力稳定，避免工件轴9与磨轮31的相对安装位置误差造成磨削接触力的大幅变动，支撑座32为转杆33提供转动位置，转动扭矩可以是一个扭簧等部件，也可以是电磁式的吸引转动，可以通过吸引力的大小来对磨削接触力进行按需的调整。

工件轴9通过支撑轮2为其通电，转轴加工装置还包括直流电源71、接地片72，在电路结构上：直流电源71连接到工件轴9的一端，工件轴9另一端连接到接地片72，直流电源71负极连接至接地片72；研磨粒52上带正电荷。

如图2、3所示，工件轴9在直流电源71的正极一侧通路并最终接地，直流电源负极直接接地处于零电位，工件轴9具有一定电阻，处于正电位，电位最高值为直流电源71的电压值，当工件轴9因为磨削过程的发热未被及时带走而温度有所升高时，工件轴9的电阻提升，尤其磨削位置的电阻提升较大，磨削位置靠近直流电源71正极一侧的电位有所提升，工件轴9内电流过流的同时，其所携带的正电荷量增加，因为在同一电路位置处，电位越高正电荷量越多，极值在于直流电源的正极，此处正电荷量最多，从而造成朝向零电位接地片72的流动动力，工件轴9上由于磨削位置发热而提升的正电荷携带量，可以对也是携带正电荷的研磨粒52产生排斥，降低其靠近自身的运动概率，即，图2中，基液51更多的进入到啮合磨削位置带走热量，而研磨粒52则减少进入数量，减轻研磨作用，消除磨削位置进一步升温的因素。

转轴加工装置还包括旁路导线73，旁路导线73放置在工件轴9背向磨轮31的一侧，旁路导线73与工件轴9平行，旁路导线73内通入与工件轴9内电流方向相反的电流。

如图3所示，工件轴9内电流向下时，旁路导线73内电流I向上，通过电学定理可知，平行导线内电流逆向时，两导线成排斥作用，其微观机理为两个电流相互之间的排斥，

而本结构中，工件轴9位置已然确定不会轻易移动，因此，旁路导线73对于工件轴9内电流的排斥会使得电流只从工件轴9内最远离旁路导线73的位置过流，即电流从工件轴9上靠近磨轮31的表面过流，工件轴9其他位置对于研磨粒52的排斥作用是无所谓的，只有磨削位置处的排斥作用提升以减少研磨粒的进入才是在温升较高时需要的，工件轴9内电流在磨削点的电荷对于周围研磨粒52产生排斥，降低研磨粒52进入磨削点的概率。

磨轮31和工件轴9的转速可调，

当磨削位置温度提升时：同时提升磨轮31和工件轴9的转速，降低磨轮31和工件轴9的转速差；

当磨削位置温度降低时：同时降低磨轮31和工件轴9的转速，提升磨轮31和工件轴9的转速差。

如图2所示，磨削位置温度升高，提升磨轮31和工件轴9的转速有利于为啮合点带入更多的基液51进行冷却，降低磨轮31和工件轴9的转速差能够减小磨削作用而减小发热，反之同理。

转轴加工装置还包括热敏导体6，热敏导体6放置在磨轮31和工件轴9的啮合出口处，热敏导体6检测啮合出口位置的磨削助剂5温度并控制磨轮31和工件轴9的转速。

热敏导体6检测周围磨削助剂5温度上升时，即说明磨削位置温度升高，此时使用前文的提升磨轮31和工件轴9的转速控制逻辑，反之同理。

转轴加工装置还包括驱动电源81、第一电阻82、第二电阻83，驱动电源81外分别具有三条并联的支路，第一条支路为第一电阻82和工件驱动41串联，第二条支路为第二电阻83和磨轮驱动42串联，第三条支路连接热敏导体6作为可变电阻，驱动电源81输出恒定电流，工件驱动41和磨轮驱动42的转速与输入电流相关，输入电流越大转速越快，第一电阻82和第二电阻83为定阻值且第一电阻82阻值大于第二电阻83阻值，工件驱动41至工件轴9的传动路径上设置增速传动，工件驱动41转速低于磨轮驱动42转速，工件轴9转速高于磨轮31转速。

如图4所示，恒流输出的驱动电源81的输出电流分别从三条支路过流，当热敏导体6感知工件轴9磨削点处出流的磨削助剂5温度升高后，热敏导体6自身电阻增大，该支路电流减小，减小的电流分配到工件驱动41的支路和磨轮驱动42的支路，由于工件驱动41所在支路电阻大，因此增加的电流更多的增加在磨轮驱动42所在支路，

例如正常状态下工件驱动41为50转，工件驱动41增速传动带动工件轴9做100转的运动，磨轮驱动42为70转，转差30转，

在热敏导体6变阻时，工件驱动41提升至55转，磨轮驱动42为70转提升多一些至85转，磨轮驱动42提升量大于工件驱动41提升量乘以增速传动比，最终的转速是85转和110转，转差25转，整体转速提升的同时转差降低。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，用作加工工件轴(9)，其特征在于：所述转轴加工装置包括工艺池(1)、支撑轮(2)、磨削组件(3)、工件驱动(41)，所述支撑轮(2)将工件轴(9)转动支撑安放到工艺池(1)内，所述磨削组件(3)与工件轴(9)接触并进行圆周磨削，所述工件驱动(41)驱动工件轴(9)旋转，所述工艺池(1)内注入磨削助剂(5)，所述磨削助剂(5)包括基液(51)和研磨粒(52)。

2.根据权利要求1所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述转轴加工装置还包括磨轮驱动(42)，所述磨轮驱动(42)通过万向联轴器(43)连接到磨削组件(3)的端部，磨轮驱动(42)为磨削组件(3)施加与工件驱动(41)转速不同的逆向旋转。

3.根据权利要求2所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述磨削组件(3)包括磨轮(31)、支撑座(32)、转杆(33)，所述支撑座(32)固定到工艺池(1)内壁上，所述支撑座(32)转动安装转杆(33)，所述转杆(33)末端安装磨轮(31)，所述转杆(33)上带有促使磨轮(31)朝向工件轴(9)偏转的恒定扭矩，所述磨轮(31)轴向一端与磨轮驱动(42)通过万向联轴器(43)连接。

4.根据权利要求3所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述工件轴(9)通过支撑轮(2)为其通电，所述转轴加工装置还包括直流电源(71)、接地片(72)，在电路结构上：所述直流电源(71)连接到工件轴(9)的一端，工件轴(9)另一端连接到接地片(72)，所述直流电源(71)负极连接至接地片(72)；所述研磨粒(52)上带正电荷。

5.根据权利要求4所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述转轴加工装置还包括旁路导线(73)，所述旁路导线(73)放置在工件轴(9)背向磨轮(31)的一侧，旁路导线(73)与工件轴(9)平行，旁路导线(73)内通入与工件轴(9)内电流方向相反的电流。

6.根据权利要求3所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述磨轮(31)和工件轴(9)的转速可调，

当磨削位置温度提升时：同时提升磨轮(31)和工件轴(9)的转速，降低磨轮(31)和工件轴(9)的转速差；

当磨削位置温度降低时：同时降低磨轮(31)和工件轴(9)的转速，提升磨轮(31)和工件轴(9)的转速差。

7.根据权利要求6所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述转轴加工装置还包括热敏导体(6)，所述热敏导体(6)放置在磨轮(31)和工件轴(9)的啮合出口处，热敏导体(6)检测啮合出口位置的磨削助剂(5)温度并控制磨轮(31)和工件轴(9)的转速。

8.根据权利要求7所述的一种附带磨边抛光功能的发电机转轴加工装置，其特征在于：所述转轴加工装置还包括驱动电源(81)、第一电阻(82)、第二电阻(83)，所述驱动电源(81)外分别具有三条并联的支路，第一条支路为第一电阻(82)和工件驱动(41)串联，第二条支路为第二电阻(83)和磨轮驱动(42)串联，第三条支路连接热敏导体(6)作为可变电阻，驱动电源(81)输出恒定电流，所述工件驱动(41)和磨轮驱动(42)的转速与输入电流相关，输入电流越大转速越快，所述第一电阻(82)和第二电阻(83)为定阻值且第一电阻(82)阻值大于第二电阻(83)阻值，所述工件驱动(41)至工件轴(9)的传动路径上设置增速传动，工件驱动(41)转速低于磨轮驱动(42)转速，工件轴(9)转速高于磨轮(31)转速。

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