CN214393181U - 一种尾座支撑电刷架结构及电脉冲辅助车削装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了尾座支撑电刷架结构，包括后螺母、后架板、弹簧、前架板、前螺母、螺纹柱、支撑柱和碳电刷环；螺纹柱位于尾座壳体一端且靠近工件一侧设置，螺纹柱、支撑柱均依次穿过后架板、前架板，支撑柱用于支撑后架板、前架板；前架板靠近工件一侧设置；弹簧套设在螺纹柱外且位于后架板、前架板之间，前螺母位于前架板前端用于限制前架板在螺纹柱上的位置，后螺母位于后架板后端用于限制后架板在螺纹柱上的位置；碳电刷环位于前架板前端且与前架板连接，碳电刷环与工件端面接触。本实用新型能连续加工、加工效率高。

Description

一种尾座支撑电刷架结构及电脉冲辅助车削装置

技术领域

本实用新型涉及电脉冲车削加工领域，尤其涉及一种尾座支撑电刷架结构及电脉冲辅助车削装置。

背景技术

面对一系列新材料的加工挑战，传统车削工艺存在许多不足。随着航空航天、船舶工业、生物医疗、新能源动力等产业的飞速发展，对加工材料的要求越来越高，如钛合金因其优良特性而被广泛运用。但钛合金等金属加工难度大，切削性能差，存在切屑变形系数小、切削温度高、单位面积切削力大、弹性恢复大、冷硬、粘结、扩散等现象，因而难以进行切削加工。同时这些材料对于刀具要求高，在使用传统普通切削加工时刀具磨损严重，使得刀具使用寿命大大降低。因此，高效加工出高精度的钛合金等材料的零件成为无数科技工作者的目标。

而电脉冲作用于金属工件时，有纯电塑性效应、电热效应等效应产生。利用电致塑性效应，在金属材料的塑性加工过程中施加脉冲电流，可以显著提高金属材料的塑性变形能力，从而减少加工硬化，使得塑性加工过程顺利进行。此外，电脉冲作为一种瞬时能量输入，会显著影响材料的铸态组织、疲劳性能、塑性、再结晶、相转变、结构演进，从而对材料的组织和性能产生积极显著的影响。

研究发现，电脉冲用于切削工艺中，可以提高切削区域的塑性变形能力，增加刀具与工件之间的润滑性，改变刀具与工件之间的摩擦状态，降低切削力。通过电脉冲处理，钛合金的硬度、弹性模量及屈服强度均有所降低。钛合金材料的组织结构及力学性能发生了改变，其塑性得到较大的提高。经过电脉冲处理后的钛合金材料在超精密切削时可以获得更好的切削质量。与传统的车削工艺相比，电辅助车削工艺已被证明是一种提高材料切削性能的可行技术。

车床拥有极其广泛的应用性，结构相对较为简单，是一个国家制造业的基础设备。现阶段车床向数控化方向发展，但普通车床仍有其存在的价值。普通车床相对于数控车床来说存在如下优点：一是所需加工时间短；二是适用于非高精度要求、小批量零件加工时经济性好；三是可以代替数控车床做粗加工。在一定时期内，在我国广大的低端机床市场里，一般车床仍然会占有一定的份额。

我国目前拥有大量的普通手动机床，其中有一大批仍然可以使用，如何改造这些机床，使之为现代化经济建设作出贡献，是当今的一大研究热点。通常来说这些机床加工精度较低，自动化程度低，适应性比较差，但是对于企业来说，由于多种因素影响，不可能一时间全部淘汰掉。针对不同的加工需要进行相关适应性改造，是解决这一问题的有效措施。

对普通车床进行电脉冲辅助切削装置适应性改造，使之加工出高精度的钛合金等金属零件，对于提升普通车床档次，提升企业的加工能力，具有重要的意义与作用。采用目前电脉冲辅助切削装置电切削时，工件与电刷并没有持续而有效的接触，使得电流没有均匀、连续通过工件，间歇性加工导致加工效率较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能连续加工、加工效率高的尾座支撑电刷架结构及电脉冲辅助车削装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种尾座支撑电刷架结构，包括后螺母、后架板、弹簧、前架板、前螺母、螺纹柱、支撑柱和碳电刷环；所述螺纹柱位于尾座壳体一端且靠近工件一侧设置，所述螺纹柱、支撑柱均依次穿过后架板、前架板，所述支撑柱用于支撑后架板、前架板；所述前架板靠近工件一侧设置；所述弹簧套设在螺纹柱外且位于后架板、前架板之间，所述前螺母位于前架板前端用于限制前架板在螺纹柱上的位置，所述后螺母位于后架板后端用于限制后架板在螺纹柱上的位置；所述碳电刷环位于前架板前端且与前架板连接，所述碳电刷环与工件端面接触。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述尾座支撑电刷架结构还包括固定于尾座壳体一端的支撑柱，所述支撑柱与螺纹柱平行设置且用于支撑后架板、前架板。

所述尾座支撑电刷架结构还包括固定在前架板上的电刷垫板，所述碳电刷环连接在电刷垫板上。

所述尾座支撑电刷架结构还包括锁紧螺钉，所述锁紧螺钉用于固定电刷垫板和前架板。

所述尾座支撑电刷架结构还包括顶尖，所述顶尖位于碳电刷环环内且用于顶紧工件中心孔。

所述尾座支撑电刷架结构还包括垫片，所述垫片位于后螺母和后架板之间。

作为总的构思，本实用新型还提供一种电脉冲辅助车削装置，包括前述的尾座支撑电刷架结构。

电脉冲辅助车削装置包括桥支撑电刷架结构，所述桥支撑电刷架结构、尾座支撑电刷架结构上均分别设有接线柱，所述尾座支撑电刷架结构位于绝缘板上。

所述桥支撑电刷架结构包括桥支撑架和电刷结构，所述桥支撑架呈环状，所述电刷结构位于桥支撑架上且用于压紧工件外径面。

所述电刷结构包括电刷、套筒、旋钮、传动螺母、传动螺杆、内弹簧，所述电刷位于套筒一端且相对于套筒可移动，所述传动螺母位于套筒上端，内弹簧位于电刷和传动螺母之间，所述传动螺杆和传动螺母相配合，调节旋钮转动传动螺杆，带动传动螺母对内弹簧施压，改变电刷对工件的预紧力，所述电刷与工件外径面相接触。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的尾座支撑电刷架结构，碳电刷环通过后螺母、后架板、预压弹簧来控制前架板与碳电刷环在一定范围内对工件持续接触，保证通电在一定时间内不间断，保证电流均匀、连续通过工件，使得电脉冲加工具有可行性与连续性。

附图说明

图1是本实用新型尾座支撑电刷架结构的主视图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本实用新型尾座支撑电刷架结构的侧视图。

图4是图3中B-B的局部放大图。

图5是图4中C处的结构示意图。

图6是本实用新型前架板和接线柱的结构示意图。

图7是本实用新型前架板和接线柱的俯视图。

图8是本实用新型电脉冲辅助车削装置的结构示意图。

图9是本实用新型电脉冲辅助车削装置的立体结构示意图。

图10是图9中D处的局部放大图。

图11是图9中E处的局部放大图。

图12是本实用新型桥支撑电刷架结构的示意图。

图13是图12中F-F的剖视图。

图14是电刷的结构示意图。

图15是图13中G-G剖视图。

图16是图12中H-H剖视图。

图17是本实用新型套筒的立体结构示意图。

图18是本实用新型套筒的主视图。

图19是本实用新型套筒的仰视图。

图20是图18中I-I的剖视图。

图中各标号表示：

1、后螺母；2、后架板；3、弹簧；4、前架板；5、前螺母；6、螺纹柱；7、支撑柱；8、锁紧螺钉；9、顶尖；10、碳电刷环；11、电刷垫板；12、垫片；13、尾座壳体；14、顶尖套筒；15、接线柱；16、工件；17、刀架；18、三爪卡盘；19、绝缘板；20、桥支撑架；201、桥支撑架壳体；21、电刷；211、条形通槽；22、套筒；23、紧固螺柱；24、紧固螺母；25、垫圈；26、旋钮；27、传动螺母；28、传动螺杆；29、内弹簧；30、限位块；31、限位固定螺钉；32、第二锁紧螺钉；33、销轴；34、锁紧螺母。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。除非特殊说明，本实用新型采用的仪器或材料为市售。

如图1至7、11所示，本实用新型的尾座支撑电刷架结构，包括后螺母1、后架板2、弹簧3、前架板4、前螺母5、螺纹柱6、支撑柱7和碳电刷环10；螺纹柱6位于尾座壳体13一端且靠近工件16一侧设置，螺纹柱6、支撑柱7均依次穿过后架板2、前架板4，支撑柱7用于支撑后架板2、前架板4；前架板4靠近工件16一侧设置；弹簧3套设在螺纹柱6外且位于后架板2、前架板4之间，前螺母5位于前架板4前端用于限制前架板4在螺纹柱6上的位置，后螺母1位于后架板2后端用于限制后架板2在螺纹柱6上的位置；碳电刷环10位于前架板4前端且与前架板4连接，碳电刷环10与工件16端面接触。

本实用新型的尾座支撑碳电刷环10通过后螺母1、后架板2、预压弹簧3来控制前架板4与碳电刷环10在一定范围内对工件持续接触，保证通电在一定时间内不间断。

本实用新型碳电刷环10接触工件16后，弹簧3压迫前架板4，紧紧顶住碳电刷环10，使碳电刷环10与工件16端面紧密接触。通过控制弹簧3的压缩量，即可调节碳电刷环10与工件16贴合的紧密程度，以此控制碳电刷环10与工件16转动工作时的摩擦力。碳电刷环10在工作过程中会不断磨损消耗，控制弹簧3的压缩量亦可保证在一定时间内，前架板4会在弹簧3的作用力下被不断推动，使碳电刷环10与工件16持续紧密接触，从而使电流持续通过工件16，保证电切削过程连续进行。

支撑柱7与螺纹柱6平行设置。

尾座支撑电刷架结构还包括固定在前架板4上的电刷垫板11，碳电刷环10连接在电刷垫板11上。

尾座支撑电刷架结构还包括锁紧螺钉8，锁紧螺钉8用于固定电刷垫板11和前架板4。

尾座支撑电刷架结构还包括顶尖9，顶尖9位于碳电刷环10环内且用于顶紧工件中心孔。在顶尖9外侧设有顶尖套筒14。

尾座支撑电刷架结构还包括垫片12，垫片12位于后螺母1和后架板2之间。

本实用新型尾座支撑电刷架结构的工作原理是：

电刷架通过支撑柱7螺纹端旋入尾座壳体13螺纹孔内，起支撑作用。前架板4、后架板2通过孔固连于支撑柱7上。支撑柱7公称直径等于前架板4、后架板2大孔直径，与前架板4、后架板2大孔紧密接触。螺纹柱6亦旋入尾座壳体13螺纹孔内，起提供前螺母5、后螺母1依附作用。螺纹柱6公称直径小于前架板4、后架板2小孔直径，不与前架板4、后架板2小孔直接接触。前螺母5保证前架板4不被顶出。顶尖9顶紧工件中心孔后，调节后螺母1，使后架板2与前架板4向前移动。碳电刷环10粘合于电刷垫板11上、电刷垫板11与前架板4通过螺钉连接。电源线接于前架板4的接线柱15上，工作时尾座带电，尾座通过绝缘板19等与机床导轨相绝缘，保证工作时安全性。

如图8、9所示，本实用新型的一种电脉冲辅助车削装置，包括尾座支撑电刷架结构。

电脉冲辅助车削装置还包括桥支撑电刷架结构，桥支撑电刷架结构、尾座支撑电刷架结构上均分别设有接线柱，尾座支撑电刷架结构位于绝缘板上。

如图10、12至20所示，桥支撑电刷架结构包括桥支撑架20和电刷结构，桥支撑架20呈环状，电刷结构位于桥支撑架20上且用于压紧工件16外径面。

电刷结构包括桥支撑架20和多个电刷结构，电刷结构位于桥支撑架20上且用于压紧工件16外径面；桥支撑架20包括桥支撑架壳体201，电刷结构包括电刷21、套筒22、紧固螺柱23、旋钮26、传动螺母27、传动螺杆28和内弹簧29，套筒22、传动螺母27、传动螺杆28和内弹簧29位于桥支撑架壳体201内，电刷21、旋钮26位于桥支撑架壳体201外；电刷21一端与工件16外径面相接触、另一端通过紧固螺柱23与套筒22一端连接，电刷21相对于套筒22可移动；传动螺母27固定于套筒22另一端，内弹簧29位于套筒22内且位于电刷21和传动螺母27之间，传动螺杆28和传动螺母27相配合，调节旋钮26转动传动螺杆28，带动传动螺母27对内弹簧29施压，改变电刷21对工件16的预紧力。调节旋钮26，可控制在一定范围内一次工作周期内工件16通电的时间。

本实用新型的桥支撑电刷架结构，用工具调节紧固螺柱23(本实施例为双头螺柱)上紧固螺母24的锁紧力后，旋转旋钮26调节紧固螺柱23，使紧固螺柱23至于适当位置。将电刷21顶于工件16上与工件16相接触，继续调节旋钮26，即可使传动螺母27下压内弹簧29，调节下压量，即可调节对电刷21预紧力大小。电刷21工作时随工件16转动开始磨损，此时内弹簧29继续压迫电刷21到工件16表面，便于工件16与电刷21在一定的时间内有效而持续地接触，保证电流均匀、连续通过工件16，使得电脉冲加工具有可行性与连续性、导电均匀性，使得通电继续进行。

电刷21在连接套筒22一端开设有条形通槽211，条形通槽211沿套筒22轴线方向设置，紧固螺柱23穿过电刷21的条形通槽211将套筒22和电刷21连接(不限制电刷21在条形通槽211行程内相对套筒22轴向方向发生位移)。本实施例中，电刷21通过紧固螺柱23(本实施例为双头螺柱)、紧固螺母24、垫圈25固定于套筒22上。通过调整条形通槽211和紧固螺柱23的位置调整电刷21位置。

套筒22开设有便于观察内弹簧29压缩量的条形槽。

桥支撑电刷架结构还包括限位块30，限位块30固定于桥支撑架壳体201内，传动螺母27外壁开设有与限位块30相配合的限位槽。传动螺母27在限位块30的限位下，只能进行轴向方向的移动，不能转动，限位块30通过螺钉固定于桥支撑架壳体201内。

桥支撑电刷架结构还包括用于连接限位块30和桥支撑架壳体201的限位固定螺钉31。

桥支撑架壳体201上设有接线柱15。

电流一端从桥支撑架20的接线柱15流出，一端从尾座支撑的接线柱15流入(顺序相反亦可)。桥支撑架端电刷21与工件16径面接触，尾座支撑碳电刷环10与工件16端面接触。电刷21、碳电刷环10可以灵活调节与工件16的贴合性，同时可在一定范围内通过内弹簧29、弹簧3调节与工件16在车削工作时的接触时间，使加工过程中通电连续。本实施例中，电刷结构为三个，沿桥支撑架20轴向均匀设置，可根据不同受力情况，调节桥支撑架20不同方向的电刷结构的内弹簧29的预压量，使得三个方向的电刷21磨损均匀。

本实施例中，内弹簧29一端固定于传动螺母27，一端固定于电刷21。

本实施例中，桥支撑架20由上桥架和下桥架组成，上桥架和下桥架通过销轴33连接为一体。

本实用新型的电脉冲辅助车削装置还包括刀架17、三爪卡盘18，刀架17位于尾座支撑电刷架结构和桥支撑电刷架结构之间，三爪卡盘18用于夹紧工件16另一端(一端由顶尖9顶住固定)。

安装时，先将桥支撑架20固定于车床导轨上，旋松锁紧螺母34使第二锁紧螺钉32转动，打开上架使之绕转动销轴33转动。安放工件16于三爪卡盘18与车床尾座之间，重新合闭上架、下架，锁紧锁紧螺母34与第二锁紧螺钉32。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种尾座支撑电刷架结构，其特征在于：包括后螺母(1)、后架板(2)、弹簧(3)、前架板(4)、前螺母(5)、螺纹柱(6)、支撑柱(7)和碳电刷环(10)；所述螺纹柱(6)位于尾座壳体(13)一端且靠近工件(16)一侧设置，所述螺纹柱(6)、支撑柱(7)均依次穿过后架板(2)、前架板(4)，所述支撑柱(7)用于支撑后架板(2)、前架板(4)；所述前架板(4)靠近工件(16)一侧设置；所述弹簧(3)套设在螺纹柱(6)外且位于后架板(2)、前架板(4)之间，所述前螺母(5)位于前架板(4)前端用于限制前架板(4)在螺纹柱(6)上的位置，所述后螺母(1)位于后架板(2)后端用于限制后架板(2)在螺纹柱(6)上的位置；所述碳电刷环(10)位于前架板(4)前端且与前架板(4)连接，所述碳电刷环(10)与工件(16)端面接触。

2.根据权利要求1所述的尾座支撑电刷架结构，其特征在于：所述支撑柱(7)与螺纹柱(6)平行设置。

3.根据权利要求1所述的尾座支撑电刷架结构，其特征在于：所述尾座支撑电刷架结构还包括固定在前架板(4)上的电刷垫板(11)，所述碳电刷环(10)连接在电刷垫板(11)上。

4.根据权利要求3所述的尾座支撑电刷架结构，其特征在于：所述尾座支撑电刷架结构还包括锁紧螺钉(8)，所述锁紧螺钉(8)用于固定电刷垫板(11)和前架板(4)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的尾座支撑电刷架结构，其特征在于：所述尾座支撑电刷架结构还包括顶尖(9)，所述顶尖(9)位于碳电刷环(10)环内且用于顶紧工件中心孔。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的尾座支撑电刷架结构，其特征在于：所述尾座支撑电刷架结构还包括垫片(12)，所述垫片(12)位于后螺母(1)和后架板(2)之间。

7.一种电脉冲辅助车削装置，其特征在于：包括根据权利要求1至6中任一项所述的尾座支撑电刷架结构。

8.根据权利要求7所述的电脉冲辅助车削装置，其特征在于：包括桥支撑电刷架结构，所述桥支撑电刷架结构、尾座支撑电刷架结构上均分别设有接线柱，所述尾座支撑电刷架结构位于绝缘板上。

9.根据权利要求8所述的电脉冲辅助车削装置，其特征在于：所述桥支撑电刷架结构包括桥支撑架(20)和电刷结构，所述桥支撑架(20)呈环状，所述电刷结构位于桥支撑架(20)上且用于压紧工件(16)外径面。

10.根据权利要求9所述的电脉冲辅助车削装置，其特征在于：所述电刷结构包括电刷(21)、套筒(22)、旋钮(26)、传动螺母(27)、传动螺杆(28)、内弹簧(29)，所述电刷(21)位于套筒(22)一端且相对于套筒(22)可移动，所述传动螺母(27)位于套筒(22)上端，内弹簧(29)位于电刷(21)和传动螺母(27)之间，所述传动螺杆(28)和传动螺母(27)相配合，调节旋钮(26)转动传动螺杆(28)，带动传动螺母(27)对内弹簧(29)施压，改变电刷(21)对工件(16)的预紧力；所述电刷(21)与工件(16)外径面相接触。

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