CN107262902B - 一种用于电阻点焊电极的自动修磨器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电阻点焊电极的自动修磨器，包括主架体、切削***、切削位移移动***和定位基准调整机构；切削***包括由一旋转动力交流电机依次带动的旋转动力输入齿轮、第一过渡齿轮和携组合刃具的刀架；切削位移移动***包括由一伺服电机依次带动的减速机、动力输入齿轮及与之啮合的第二过渡齿轮；同轴装配、结构相同的第二与第三过渡齿轮分别与两侧圆环凸轮齿圈啮合，并通过其凸轮斜面分别与两侧凸轮盘作用；定位基准调整机构是通过调整两个独立的齿轮轴分别与两个滑套齿轮和上、下凸轮盘的位置关系实现定位基准的调整。本发明的微切削量定位移切削修磨方式，对点焊生产中的产品点焊质量和点焊工艺成本等方面均可取得显著的积极效果。

Description

一种用于电阻点焊电极的自动修磨器

技术领域

本发明是关于电阻点焊工艺过程中焊接电极修磨的专用工艺装备，更具体地说，本发明是关于电阻点焊工艺过程中专用于直线运动型焊钳或固定式点焊机的电极进行自动修磨的修磨器。

背景技术

连续点焊工艺过程中，受高温和高压等苛刻工作负荷的循环作用，电极工作表面的直径与成分、电极表面与工件表面之间的接触面积、接触电阻和接触热阻等均随焊点序数增加不断改变，一系列变化动态改变着点焊接头之间的总电阻值和沿板厚方向的电阻分配比例关系，接头之间产生的电阻热也随电阻分配比例关系的改变而不断重新进行热量再分配，并视热量再分配比例的关系不同，对焊点质量产生不同程度的影响。为了减小因电极表面状态变化过大对焊点质量造成实质性不利影响，生产上均采取定期修磨电极工作表面的方式，以通过将电极直径和电极表面状态限定在一定波动范围内的防范措施，达到将焊点质量离散度约束在允许范围内的目的。

电极修磨器分手动修磨器和自动修磨器两类；因产品类型不同，价格差异悬殊。电极修磨主要拟达到以下目的：其一，将已增大的电极工作表面直径恢复到其初始设定值，即将电极的导电表面直径限定在两次电极修磨期内波动，为保证焊接熔核形成过程中馈电与导热截面面积的相对均衡创造必要条件；其二，去除电极工作表面在点焊过程中形成的各类非电极原始材料，包括合金层与附着物层等，并同时将两电极工作表面修整至与工件表面平行，以最大限度保证电极工作表面与工件表面之间的接触电阻、过程附加电阻和有效馈电截面积等在有限范围内波动，减小各类焊接边界条件的波动和减轻温度场转移等对焊点质量产生的不利影响。手动修磨器使用时需借助人的经验，既要保证置于空间状态的、两个很小的电极工作表面直径的一致性和对应性，同时更要保证已修磨电极表面相对此时尚处于其它位置的工件表面的平行关系，是具有相当难度的工作。已知技术的电极自动修磨器主要存在以下不足：

(1)电极自动修磨器工作时，由上、下电极待修磨工作表面同轴共同夹持一把双面带有刃口的、在固定平面内以电极轴线为回转轴的一体式刃具，相对恒定的电极压力始终作用于刃具两侧刃口之上，以及由刃口转速、电极压力和修磨时间等三参数共同决定电极每次切削修磨量等是现电极修磨器工作时的共同特点，并由此产生如第(2)款所述的各类负面加工属性。

(2)已知技术电极自动修磨器因其共同工作原理决定的各类负面属性：其一，刃具在固定平面上以电极轴线为轴旋转；由于并未采取修磨量位移控制措施，电极工作表面加工的理论轨迹线带一螺旋升角，无法保证修磨后的两电极表面与工件表面之间的平行；其二，为减小动态载荷对刃口冲击的不利影响，大多采用电极压力在刃口上稳定建立后刃口才开始旋转的工作方式，即刃口系在很大电极压力作用下携载启动和转速由零瞬间增加到最大工作转速，对刃口的冲击作用极大；其三，从电极外径到电极轴心，刃口的切削线速度存在着由V＝Vmax到V＝0的变化，即电极外径部位的切削加速度和切削线速度均最大，对刃口的冲击作用最强；距电极轴心一定半径范围内，因切削线速度小于临界切削速度，对电极表面并无切削作用，该区域待切削电极材料与电极表面之间的剥离是刃口旋转碾压与旋转撕裂叠加作用的综合结果，对电极表面电极材料的均匀性和导电能力以及刃口寿命等均存在一定负面影响；其四，为了去除电极轴心部位的待切削金属，考虑到必然存在的电极重复定位精度误差和刃具旋转必要的配合间隙等因素，刃口长度设计上必须穿越轴心，超出轴心的局部刃口在切削过程中承受反刃切削和硬性挤压等恶劣工况，对刃口工作寿命极为不利；其五，重复定位误差精度将造成压力中心的偏移，压力中心偏移将最大限度利用配合间隙使电极修磨表面相对工件表面形成一定的加工偏角，加剧了电极工作表面与工件表面之间的不平行度，进而对电极馈电截面面积的相对稳定和焊点质量等均构成不利影响。

(3)利用电极压力和刃口转速建立切削力，由电极压力、刃口转速和修磨时间等三参数的配合关系决定修磨量，而非通过修磨时电极待修表面与刃口之间的相对位移量控制每次修磨切削量，很难有效控制电极材料的过度切削。

(4)只适用于机器人焊钳中直线运动型焊钳的电极修磨。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种用于电阻点焊电极的自动修磨器，可以对各类直线运动型点焊机的电极进行自动修磨的电极自动修磨器，包括自动焊钳、手动焊钳或固定点焊机中的直线运动型电极。本发明的电极自动修磨器是采用多刃组合刃具、在微吃刀量条件下对电极工作端面进行定位移修磨的，且刃具刃口对电极工作端面修磨的切削力建立与电极压力无关，除可提高电极修磨后的工作表面平面度和电极工作表面与工件表面之间的平行度，并为有效减少电极材料消耗和焊点质量创造更好的基础保障条件外，还可有效提高刃具的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于电阻点焊电极的自动修磨器，包括主架体、切削***、切削位移移动***和定位基准调整机构；所述主架体为一整体式零件，所述主架体中部为非规则形面的通体筋板；所述主架体筋板的一端设有外径相同、且上、下两侧为非对称凸起的圆形凸环；所述上部圆形凸环的内侧开具有与刀架中大锥齿轮圆台形轴肩配合的轴肩配合孔；所述主架体的上端固定有上罩盖，所述主架体的下端固定有下罩盖；所述上罩盖、主架体和下罩盖构成修磨器的完整壳体；所述切削***包括由一旋转动力交流电机依次带动的旋转动力输入齿轮、第一过渡齿轮和所述刀架，所述刀架通过大锥齿轮上部的轴肩配合安装在主架体上部圆形凸环内侧开具的轴肩装配孔内；所述刀架包括刀架体和组合刃具，所述组合刃具包括刀轴，所述刀轴的一端固定有小锥齿轮，所述小锥齿轮与所述刀轴之间采用销轴固定，所述刀轴上，自所述小锥齿轮至所述刀轴的另一端依次设有第一滚动轴承组件、第一刃具、第二刃具、第二滚动轴承组件、垫圈和锁紧螺母；所述第一刃具横截面形状为圆形、并具有多条螺旋线型的刃口，所述第一刃具旋转时，刃口回转的轮廓轨迹与拟切削修磨的电极工作端平面相吻合；所述第二刃具的横截面形状依剖切位置不同为不同直径的圆形，所述第二刃具的外表面上具有多条刃口，所述第二刃具旋转时，刃口回转的轮廓轨迹线与拟切削修磨的电极工作端侧面的轨迹线吻合；所述刀架体为一圆筒，所述刀架体上设有与所述第一过渡齿轮啮合的圆柱外齿轮，所述刀架体的两侧侧壁上设有与圆筒中心孔轴线垂直相交的轴承孔，圆筒的中心孔内设有一矩形空间，所述矩形空间的侧壁与该孔的内壁截交，所述矩形空间大于与所述组合刃具中第一刃具和第二刃具回转时所占的空间；所述圆筒的上端和下端均设有轴肩，上端轴肩处装配有第一角接触球轴承，下端轴肩处装配有第二角接触球轴承，所述第一角接触球轴承的外环上装配有一个大锥齿轮；所述组合刃具安装在所述刀架体上，所述组合刃具的第一滚动轴承组件和第二滚动轴承组件均通过轴承外环与所述刀架体两侧侧壁上的轴承孔配合装配，所述组合刃具的第一刃具和第二刃具位于所述矩形空间内，所述小锥齿轮与所述大锥齿轮啮合；所述刀架通过其上装配的所述大锥齿轮一端的轴肩与所述主架体轴肩孔配合装配，所述刀架的下端通过螺栓将隔板固定在主架体上；所述刀架通过所述大锥齿轮的轴肩和所述螺栓固定安装在主架体上的隔板实现与主架体的组合；所述第一角接触球轴承和所述第二角接触球轴承的轴心连线即为刀架工作过程中的回转轴线；所述切削位移移动***包括由一伺服电机依次带动的减速机、动力输入齿轮及与所述动力输入齿轮啮合的第二过渡齿轮；所述伺服电机和所述减速机均设置在所述壳体的下部，所述动力输入齿轮装配在减速机输出轴穿入壳体内部的轴端，并与置于主架体筋板下部的第二过渡齿轮啮合；所述第二过渡齿轮的转轴上、且位于所述主架体筋板的上面设有与所述第二过渡齿轮相同的第三过渡齿轮；所述主架体筋板上外径相同、且上、下两侧非对称凸起的圆形凸环的外侧各固定装配1个滑套；所述上、下两侧的滑套的外圆上分别设有上圆环凸轮齿圈和下圆环凸轮齿圈；所述第二过渡齿轮与所述下圆环凸轮齿圈啮合，所述第三过渡齿轮与所述上圆环凸轮齿圈啮合；所述上圆环凸轮齿圈的圆环斜面和所述下圆环凸轮齿圈的圆环斜面为螺旋升角相同，旋向相反的第一螺旋面；所述上圆环凸轮齿圈和所述下圆环凸轮齿圈两侧分别设有上凸轮盘和下凸轮盘，所述上凸轮盘和所述下凸轮盘的圆环斜面为螺旋升角相同，旋向相反的第二螺旋面，所述上凸轮盘与所述上圆环凸轮齿圈之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同，所述下凸轮盘与所述下圆环凸轮齿圈之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同；所述下凸轮盘与所述隔板之间设有弹性密封挡圈；所述定位基准调整***包括第一组调整机构和第二组调整机构，所述第一组调整机构包括齿轮轴，所述齿轮轴设置在所述主架体上、并贯穿于所述壳体的上罩盖、主架体和下罩盖，所述齿轮轴的一端外伸于所述壳体，该外伸端为棱柱状，所述齿轮轴上设有环形槽，所述主架体上通过一螺纹通孔设有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的端部顶在所述齿轮轴上的环形槽内，所述上凸轮盘与所述壳体之间设有滑套齿轮，所述滑套齿轮的内表面与所述上凸轮盘的外表面之间设有连接键；所述第一组调整机构通过转动所述齿轮轴，最终调整所述上凸轮盘沿其自身的轴向移动；所述第二组调整机构与所述第一组调整机构相对所述主架体为上下镜像关系，所述第二组调整机构最终调整下凸轮盘沿其自身的轴向移动；位于壳体内上、下两处的滑套齿轮的内孔端口处均设有弹簧限位挡圈。

进一步讲：

本发明中，所述主架体圆环凸台的上表面与上凸轮盘的内壁之间设有弹性密封挡圈。

所述圆柱外齿轮与所述刀架体为一体结构。

所述圆柱外齿轮与所述刀架体为分体结构，所述圆柱外齿轮上设有减震孔。所述刀架体的外壁上设有用于与所述圆柱外齿轮连接的连接部，所述连接部的结构是轴肩或是多个在周向向均布的凸耳，所述圆柱外齿轮与连接部之间通过螺栓连接。所述圆柱外齿轮上设有用于容纳所述刀轴的两端轴肩和小锥齿轮与防松螺母的空间。

所述第一刃具为圆柱形刃具，多条螺旋线型刃口的螺旋角ω1相同，所述圆柱形刃具的直径D1、刃口数量n1和螺旋角ω1的关系如下：

第一刃具刃口的几何参数包括前角α、刃厚f、背角σ和刃后宽度e，所述参数的取值范围与点焊对象材质的关系如下：

所述第二刃具为弧面形刃具，所述弧面形刃具的表面是外凸弧面或是内凹弧面中的一种；所述弧面形刃具的弧面半径与拟切削修磨的电极工作端侧面的弧面半径相吻合；所述弧面形刃具包括有数个几何形状相同的刃口；所述弧面形刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D2、刃具小端直径D3和刃口数量n2；所述结构尺寸的取值范围与拟切削修磨的电极直径R及所述第二刃具刃口螺旋角ω2的关系如下：

所述第二刃具为圆台形刃具，所述圆台形刃具的锥角与拟切削修磨的电极工作端侧面的锥角相吻合；所述圆台形刃具包括有数个几何形状相同的刃口；所述圆台形刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D2、刃具小端直径D3和刃口数量n3；所述结构尺寸的取值范围与拟切削修磨的电极直径R及所述第二刃具刃口后倾角ε的关系如下：

所述第二刃具刃口的几何参数包括前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ；所述前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ的关系如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)因组合刃具对电极待修表面的切削修磨原理不同，从根本上消除了已知技术中因工作原理形成的各类负面属性。

(2)由于不存在已知技术对电极表面加工后形成的螺旋升角，且采用微吃刀量下的定位移切削方式修磨电极，限制了电极工作表面不平度值，修磨后的电极工作表面不平度值和电极表面与工件表面之间的平行度均可提高1个数量级以上，有利于连续点焊过程中焊点质量的稳定。

(3)由于切削力建立与电极压力无关，不存在已知技术中穿越轴心部分的内侧刃口必然出现的反刃切削和刃口外缘承受的冲击负荷极大的现象，且由多刃口分担较已知技术更小的切削应力，可有效提高刃具刃口的工作寿命，刃具的使用成本仅为已知技术的十分之一以下或更低。

(4)以修磨器基准面的位移精度控制对电极待修表面的实际修磨量，可有效减少对电极的过度切削，电极材料的有效利用率可提高50％以上。

(5)因电极材料的利用率提高，减少电极更换次数50％以上，相同工艺条件下可有效提高工艺产能。

(6)由于电极工作表面的修磨质量得到有效保障，可有效提高焊点质量。

附图说明

图1是本发明单工作端电极自动修磨器的三维效果图；

图2是本发明电极自动修磨器外观结构的主视图；

图3是本发明电极自动修磨器外观结构的左视图；

图4是本发明电极自动修磨器外观结构的俯视图；

图5是本发明电极自动修磨器无罩盖时主架体的仰视图；

图6是本发明电极自动修磨器无罩盖时主架体的侧视图；

图7是本发明电极自动修磨器无罩盖时主架体的俯视图；

图8是图4中A-A剖切位置的剖视图；

图9是图4中B-B剖切位置的剖视图；

图10-1是本发明电极自动修磨器分体式刀架的主视剖视图；

图10-2是图10-1所示刀架的俯视图；

图10-3是图10-1所示刀架的左视剖视图；

图11-1是本发明电极自动修磨器中整体式刀架的主视剖视图；

图11-2是图11-1所示刀架的侧视图；

图12-1是本发明电极自动修磨器中整体式刀架体的主视剖视图；

图12-2是图12-1所示刀架体的侧视图；

图13-1是本发明电极自动修磨器中分体式刀架体的主视剖视图；

图13-2是图13-1所示刀架体的侧视剖视图；

图13-3是图13-1所示刀架体的俯视图；

图14是本发明电极自动修磨器弧面形组合刃具的主视剖视图；

图15是本发明电极自动修磨器圆台形组合刃具的主视剖视图；

图16-1是本发明电极自动修磨器中圆柱刃具的端向视图；

图16-2是图16-1所示圆柱刃具的轴向剖视图；

图16-3是图16-1所示圆柱刃具的立体结构示意图；

图17-1是本发明电极自动修磨器中圆弧刃具的轴向剖视图；

图17-2是图17-1所示圆弧刃具的端向视图；

图17-3是本发明电极自动修磨器中圆台刃具的轴向剖视图；

图17-4是图17-3所示圆台刃具的端向视图；

图18是本发明电极自动修磨器中第二刃具刃口细部几何形状的结构图；

图19是图9中K所示电极自动修磨器切削位移移动***第二、三过渡齿轮分别与上、下圆环凸轮齿圈啮合关系的局部剖视图。

图20是图5中C所示电极自动修磨器切削***过渡齿轮与刀架体中旋转动力输入齿轮啮合关系的局部剖视放大图；

图21-1是本发明中上圆环凸轮齿圈的端向视图；

图21-2是图21-1所示上圆环凸轮齿圈的侧视图；

图21-3是图21-1所示上圆环凸轮齿圈的俯视图；

图21-4是图21-1所示上圆环凸轮齿圈的立体结构示意图；

图22-1是本发明中上凸轮盘的端向视图；

图22-2是图22-1所示上凸轮盘的侧视图；

图22-3是图22-1所示上凸轮盘的俯视图；

图22-4是图22-1所示上凸轮盘的立体结构示意图；

图23-1是上圆环凸轮齿圈与上凸轮盘相对位置状态图一；

图23-2是上圆环凸轮齿圈与上凸轮盘相对位置状态图二。

图中：

1-上罩盖，2-主架体，3-下罩盖，4、6齿轮轴，5-锁紧螺钉，7-减速机，8-伺服电机，9-旋转动力交流电机，10、13-螺栓，11-圆柱形刃具，12-弧面形刃具或圆台形刃具，14-上凸轮盘，15-弹簧限位挡圈，16-动力输入齿轮，171-第二过渡齿轮，172-第三过渡齿轮，18-联接键，19-滑套齿轮，21-第一过渡齿轮，22-旋转动力输入齿轮轴，23-上圆环凸轮齿圈，24-滑套，25-圆柱外齿轮，26-刀架体，27-刀轴，281-第一角接触球轴承，282-第二角接触球轴承，29-大锥齿轮，30-下圆环凸轮齿圈，31-螺栓，32-隔板，33-弹性密封挡圈，34-下凸轮盘，35-小锥齿轮，361-第一滚动轴承组件，362-第二滚动轴承组件，37-防松螺母，38-销轴，39-螺栓，40-转轴。

具体实施方式

本发明是关于点焊工艺过程中专用于对直线运动型电极、包括自动焊钳、手动焊钳和固定式点焊机的电极进行自动修磨的修磨器。本发明的电极自动修磨器在电极修磨过程中是通过微吃刀量和定位移控制的切削方式实现对电极修磨量精确控制的；对电极待修工作表面的切削修磨速度或吃刀量由电极待修表面向刃具的刃口位移速度决定,且电极待修表面向刃口的位移速度在电极修磨过程中始终受控于修磨器内的预置程序。刃具对电极修磨时采取公转+自转形式工作，其公转的回转轴线以电极轴线为轴，即以两个角接触球轴承轴心的连线为轴，而自转的回转轴线则始终保持与电极轴线垂直；微吃刀量和定位移控制的电极修磨方式使刃具刃口在电极修磨过程中的切削应力急剧降低，加之所形成的公转+自转的切削工作方式允许刃具按回转截面形状制作成多刃口刃具，并使刃具的刃口制作得更为锐利；上述一系列措施，使本发明的电极自动修磨器对电极具有更好的修磨质量、更低的电极材料消耗量和更长的刃具使用寿命，从而对焊点质量提高和降低点焊工艺成本等方面均产生积极影响。

本发明用于电阻点焊电极的自动修磨器的发明构思是：

(1)建立微吃刀量条件下对电极工作端面定位移切削的基础条件。通过使用切削位移移动***，利用伺服电极准确的角度细分控制特性、借助大减速比减速机和圆环凸轮齿圈与凸轮盘之间的小升角关系，使作为切削定位基准面的凸轮盘外表面沿轴向运动的位移精度按数量级提高，为微吃刀量定位移切削奠定了可靠实施条件。

(2)通过改变刃具在电极修磨过程中的工作原理，既为多刃口的刃具使用和提高刃具刃口锐利程度创造了实施条件，也为进一步降低刃具在电极修磨过程中的切削应力创造了必要条件。

(3)通过组合刃具在修磨器刀架中的结构组合型式，实现了组合刃具在电极修磨过程中的公转+高速自转的工作方式。

(4)通过上述技术措施在修磨器内的同时采用，实现保证电极表面修磨质量、减小电极材料与刃具消耗、降低点焊工艺成本和提高焊点质量的目的。

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明提出的一种用于电阻点焊电极的自动修磨器，包括主架体2、切削***、切削位移移动***和定位基准调整机构。

如图1至图7所示，所述主架体2为一整体式零件，所述主架体2中部为非规则形面的通体筋板；所述主架体2筋板的一端设有外径相同、且上、下两侧为非对称凸起的圆形凸环；所述上部圆形凸环的内侧开具有与刀架中大锥齿轮29圆台形轴肩配合的轴肩配合孔；所述主架体2的上端固定有上罩盖1，所述主架体2的下端固定有下罩盖3；所述上罩盖1、主架体2和下罩盖3构成了一个壳体。

图1至图7中，上罩盖1、主架体2和下罩盖3密闭组合装配在一起，共同构成本发明电极自动修磨器的壳体；其中，上罩盖1在结构中仅起到密封防尘作用；下罩盖3除密封防尘作用外，其下表面同时兼作切削位移移动***中伺服电机8与其减速机7组合件以及切削***中旋转动力交流电机9的安装基面；主架体2是本发明电极自动修磨器的主体，除上述电机和减速机外，与修磨器工作关联的其它机构、部件、组件和零件等均置于其内。

如图1至图9所示，所述切削位移移动***包括由一旋转动力交流电机9依次带动的旋转动力输入齿轮22、第一过渡齿轮21，第一过渡齿轮21的轴承和通过大锥齿轮29的圆台形轴肩装配在所述主架体2上部圆形凸环的轴肩配合孔内的刀架；如图10-1、图10-2和图10-3所示，所述刀架包括刀架体和组合刃具，所述组合刃具包括刀轴27，所述刀轴27的一端固定有小锥齿轮35，所述小锥齿轮35与所述刀轴27之间采用销轴38固定，所述刀轴27上，自所述小锥齿轮35至所述刀轴27的另一端依次设有第一滚动轴承组件361、第一刃具11、第二刃具12、第二滚动轴承组件362、垫圈371和锁紧螺母372；所述第一刃具11横截面形状为圆形、并具有多条螺旋线型的刃口，所述第一刃具11旋转时，刃口回转的轮廓轨迹与拟切削修磨的电极工作端平面相吻合；所述第二刃具12的横截面形状依剖切位置不同为不同直径的圆形，所述第二刃具12的外表面上具有多条刃口，所述第二刃具12旋转时，刃口回转的轮廓轨迹线与拟切削修磨的电极工作端侧面的轨迹线吻合；所述刀架体26为一圆筒，所述刀架体26上设有与所述第一过渡齿轮21啮合的圆柱外齿轮25(即刀架旋转动力的输入齿轮)，如图20所示；所述刀架体26的两侧侧壁上设有与圆筒中心孔轴线垂直相交的轴承孔，圆筒的中心孔内设有一矩形空间，所述矩形空间的侧壁与该孔的内壁截交，所述矩形空间大于与所述组合刃具中第一刃具11和第二刃具12回转时所占的空间；所述圆筒的上端和下端均设有轴肩，上端轴肩处装配有第一角接触球轴承281，下端轴肩处装配有第二角接触球轴承282，所述第一角接触球轴承281的外环上装配有一个大锥齿轮29；所述组合刃具安装在所述刀架体26上，所述组合刃具的第一滚动轴承组件361和第二滚动轴承组件362均通过轴承外环与所述刀架体26两侧侧壁上的轴承孔配合装配，所述组合刃具的第一刃具11和第二刃具12位于所述矩形空间内，所述小锥齿轮35与所述大锥齿轮29啮合；所述刀架通过其上装配的所述大锥齿轮29的轴肩与所述主架体2圆形凸环处的轴肩孔配合装配，所述刀架的下端通过螺栓31将隔板32固定在主架体2上；所述刀架通过所述大锥齿轮29的轴肩和所述螺栓31固定安装在主架体2上的隔板32实现与主架体2的组合；隔板32主要有两个功用：其一，作为刀架体26下部的第二角接触球轴承282外环的装配体；其二，用螺栓31将隔板32固定安装在主架体2之上后，可限制工作过程中滑套24因重力作用可能产生的向下运动趋势。

切削***是本发明电极自动修磨器实现原理性创新的重要支持***之一，切削***按以下描述方式工作：

旋转动力交流电机9启动后，经过旋转动力输入齿轮22、第一过渡齿轮21和刀架上的圆柱外齿轮25将旋转动力传递给刀架；所述刀架携所述组合刃具以两个角接触球轴承(281和282)轴心连线确立的轴线为轴旋转，并构成组合刃具在电极修磨过程中刃具的公转；由于刀架上的大锥齿轮29与组合刃具轴端的小锥齿轮35之间存在啮合关系，组合刃具在随刀架公转过程中，将根据大锥齿轮29与小锥齿轮35之间的齿数比关系，放大小锥齿轮35绕其自身轴线的转速；又因圆柱形刃具11和弧面形刃具或圆台形刃具12与小锥齿轮35均在轴27上同轴串联组合，故同时也带动并放大了上述刃具组合随轴27绕其自身轴线的同步高速自转，形成组合刃具在电极修磨过程中的高速自转。通过上述过程，确立了组合刃具在电极修磨过程中公转+高速自转的工作特性。

如图1至图9所示，所述切削位移移动***包括由一伺服电机8依次带动的减速机7、动力输入齿轮16及与所述动力输入齿轮16啮合的第二过渡齿轮171；所述伺服电机8和所述减速器7均设置在所述壳体的下部，所述减速机7的输出轴穿入至壳体内并在其轴端装配所述动力输入齿轮16，所述第二过渡齿轮171的转轴设置在所述主架体2的筋板上，所述动力输入齿轮16和第二过渡齿轮171均位于所述筋板的下面，所述第二过渡齿轮171的转轴上、且位于所述连接板的上面设有与所述第二过渡齿轮相同的第三过渡齿轮172；所述主架体2筋板上外径相同、且上、下两侧为非对称凸起的圆形凸环的外侧各固定装配1个滑套24，如图19所示；所述上、下两侧的滑套24的外圆上分别设有上圆环凸轮齿圈23和下圆环凸轮齿圈30；所述第二过渡齿轮171与所述下圆环凸轮齿圈30啮合，所述第三过渡齿轮172与所述上圆环凸轮齿圈23啮合；如图21-1、图21-2、图21-3和图21-4所示，所述上圆环凸轮齿圈23的上端面和所述下圆环凸轮齿圈30的下端面为螺旋升角相同，旋向相反的第一螺旋面231；如图8和图9所示，所述上圆环凸轮齿圈23和所述下圆环凸轮齿圈30两侧分别设有上凸轮盘14和下凸轮盘34，如图22-1、图22-2、图22-3和图22-4所示，所述上凸轮盘14和所述下凸轮盘34的盘面均为第二螺旋面141，所述上凸轮盘14与所述上圆环凸轮齿圈23之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同，即两个接触面之间相吻合，如图23-1和图23-2所示，所述下凸轮盘34与所述下圆环凸轮齿圈30之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同，也为两个接触面之间相吻合。

切削位移移动***是本发明电极自动修磨器实现原理性创新的另一重要支持***，切削位移移动***按以下描述方式工作：

切削位移移动***从动力源头开始依次包括：伺服电机8、减速机7、动力输入齿轮16、同一转轴40两侧轴端装配的过渡齿轮17；两过渡齿轮17各承担一侧切削位移移动机构的动力传递。其中，处于主架体2筋板上部的过渡齿轮17与上圆环凸轮齿圈23中的齿轮啮合；上圆环凸轮齿圈23旋转过程中，其圆环凸轮部分与上凸轮盘14的圆环凸轮部分构成滑动配合副；由于一对键18对上凸轮盘14形成旋转运动的限制作用，针对上圆环凸轮齿圈23的旋转运动，上凸轮盘14只能根据上圆环凸轮齿圈23转角变化所形成的凸轮工作副的升程沿轴向运动。由于伺服电极8细分步距角很小，从大减速比减速机7、动力输入齿轮16至上圆环凸轮齿圈23之间的逐级减速作用，加之上圆环凸轮齿圈23与上凸轮盘14之间小升角圆环凸轮斜面的配合关系等，一系列要素共同促成对应伺服电机8的旋转，上凸轮盘14按上述总减速比关系沿轴向缓慢运动。由于工作过程中，上凸轮盘14的外表面同时也是上电极修磨时的定位基准面，其沿轴向的低速运动速度也等同于电极待修磨表面向修磨器刃口的接近速度；通过对伺服电机8每次工作的转角控制，就可以实现对上凸轮盘14沿轴向的位移控制，也就实现了对上电极的定位移修磨的目的；而与上凸轮盘14沿轴向运动速度对应的则是电极修磨时的切削速度；与刃具每公转一圈所对应的上凸轮盘14轴向位移也是本发明修磨器对电极表面切削时理论上可能产生的最大倾角；由于程序设计时，是按上凸轮盘14沿轴向运动到每次修磨切削极限位置时，刃具仍将持续公转若干转，故上述理论加工倾角在实际电极修磨时并不存在，从而在实现对上电极表面定位移切削的同时，使电极工作表面的平面度和电极工作表面与工件表面的平行度等一并获得保证。

另一侧切削位移移动***的动力传递方式与上述完全相同，包括置于主架体2筋板下部的过渡齿轮17、下圆环凸轮齿圈30、一对键18和下凸轮盘34。除下圆环凸轮齿圈30和下凸轮盘34中凸轮斜面的升角与所述上凸轮齿圈23和上凸轮盘14的螺旋升角之间呈镜像关系外，各零件结构的其它部分均完全相同；当同一输入动力伺服电机8旋转工作时，下凸轮盘34表面与上凸轮盘14表面的运动速度相同，但运动方向相反。以此实现对下电极表面的定位移切削。

切削位移移动***的上述工作过程使分置于两侧上、下凸轮盘(14和34)的基准面等位移相向运动，即保证对两侧电极工作表面的修磨长度相等。

本发明中，所述下凸轮盘34与所述隔板32之间设有弹性密封挡圈33，如图8和图9所示。

如图1至图9所示，本发明中，所述定位基准调整机构包括第一组调整机构和第二组调整机构，所述第一组调整机构包括齿轮轴4，所述齿轮轴4设置在所述主架体2上、并贯穿于所述壳体的上罩盖1、主架体2和下罩盖3，所述齿轮轴4的一端外伸于所述壳体，该外伸端为棱柱状，所述齿轮轴4上设有环形槽，所述主架体2上通过一螺纹通孔设有锁紧螺钉5，所述锁紧螺钉5的端部顶在所述齿轮轴4上的环形槽内，所述上凸轮盘14与所述壳体之间设有滑套齿轮19，所述滑套齿轮19的内表面与所述上凸轮盘14的外表面之间设有连接键18；如果主架体2选用质地较软的材料或调质处理的钢材制作，为了增加主架体2与上、下圆环凸轮齿圈(23和30)配合工作时主架体2的耐磨性，最好在主架体2与上、下凸轮圆环齿圈(23和30)两配合副之间各设置一个滑套24；将所述滑套24的内环以过盈配合方式分别装配在主架体2上、下圆形凸环的外环上，上、下圆环凸轮齿圈分别装配在两滑套24的外环上，工作时以上、下圆环凸轮齿圈(23和30)分别与一个滑套24环形配合面之间的摩擦取代原与主架体2圆形凸环外表面之间的摩擦；所述第一组调整机构通过转动所述齿轮轴4，最终调整所述上凸轮盘14沿其自身的轴向移动；所述第二组调整机构与所述第一组调整机构相对所述主架体2为上下镜像关系，所述第二组调整机构通过转动齿轮轴6，最终调整下凸轮盘34沿其自身的轴向移动；如图2至图7所示。

所述定位基准调整机构是供手动调整修磨器初始定位基准时所用的机构，主要目的是为了提高电极材料利用率。

位于壳体内上、下两处的滑套齿轮19的内孔端口处均设有弹簧限位挡圈15。所述主架体2圆形凸环上表面与所述上凸轮盘14内表面之间也可以设有弹性密封挡圈。

如图12-1和图12-2所示，本发明中，所述圆柱外齿轮25与所述刀架体26为一体结构。图11-1和图11-2示出了一体式结构的刀架。

如图13-1、图13-2和图13-3所示，所述圆柱外齿轮25与所述刀架体26为分体结构，所述刀架体26的外壁上设有用于与所述圆柱外齿轮25连接的连接部，所述连接部的结构是轴肩或是多个在周向向均布的凸耳，所述圆柱外齿轮25与连接部之间通过螺栓39连接，所述圆柱外齿轮25上设有用于容纳所述刀轴27和小锥齿轮35的空间；图10-1、图10-2和图10-3示出了分体式结构的刀架。

如图16-1、图16-2和图16-3所示，本发明中，所述第一刃具11为圆柱形刃具，多条螺旋线型刃口的螺旋角ω1相同，所述圆柱形刃具的直径D1、刃口数量Z＝n1和螺旋角ω1的关系如下：

第一刃具11刃口的几何参数包括前角α、刃厚f、背角σ和刃后宽度e，所述参数的取值范围与点焊对象材质的关系如下：

如图14、图17-1和图17-2所示，本发明中，所述第二刃具12为弧面形刃具，所述弧面形刃具的表面是外凸弧面或是内凹弧面中的一种；所述弧面形刃具的弧面半径与拟切削修磨的电极工作端侧面的弧面半径相吻合；所述弧面形刃具包括有数个几何形状相同的刃口；所述弧面形刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D2、刃具小端直径D3和刃口数量Z＝n2；所述结构尺寸的取值范围与拟切削修磨的电极直径R及所述第二刃具刃口螺旋角ω2的关系如下：

如图15、图17-3和图17-4所示，本发明中，所述第二刃具12为圆台形刃具，所述圆台形刃具的锥角与拟切削修磨的电极工作端侧面的锥角相吻合；所述圆台形刃具包括有数个几何形状相同的刃口；所述圆台形刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D2、刃具小端直径D3和刃口数量Z＝n3；所述结构尺寸的取值范围与拟切削修磨的电极直径R及所述第二刃具刃口后倾角ε的关系如下：

如图18所示，本发明中，所述第二刃具12刃口的几何参数包括前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ；所述前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ的关系如下：

本发明修磨器中还包括以下零件，用以辅佐各功能性***和机构的稳定工作，包括：

(1)如图8或图9中所示的弹性密封挡圈33；图8为在结构内上下均装有弹性密封挡圈33的结构型式，图9为只在结构内下部装一个弹性密封挡圈33的结构型式；弹性密封挡圈33的功用是防止电极修磨时的切屑进入到修磨器各动力传递的腔室内，从而对各动力传动***的转动状态形成不利影响；由于电极修磨器时的切屑均从下部泄漏，故也可以采用图9所示的单弹性密封挡圈33的结构型式。

(2)如图4、图5、图7至图9中所示的弹簧限位挡圈15；弹簧限位挡圈15的作用是防止上凸轮盘14和下凸轮盘34从修磨器主架体2中脱落；修磨器安装就位后，如果上凸轮盘14和下凸轮盘34处于上下工作姿态时，允许不安装上部的弹簧限位挡圈15。

本发明电极修磨器切削位移移动***的动力为伺服电机8，从制造成本考虑，该电机也可用步进电机置换。

本发明电极自动修磨器的电气控制***可以选择单片机控制，也可以选择PLC控制；如果生产线上的群控***对与修磨器之间的通讯提出要求时，则必须选择PLC控制。

本发明电极自动修磨器在生产中使用时，可利用多种感应器控制修磨器的自动启停，也可利用手动开关控制修磨器的启停。

本发明电极修磨器主架体2的一端已预制4个用于修磨器安装时的安装孔，可根据生产工艺要求安装在支架上或其它稳定的基面上。

综上，本发明克服了现有技术中因结构与工作原理属性等原因所产生的上述问题。通过切削***建立的刀架携组合刃具旋转的工作方式，确认了本发明电极自动修磨器的组合刃具在电极修磨过程中以公转+高速自转的原理属性，并为多刃刃具的使用创造了必要条件；通过多刃刃具刃口更为锐利和刃具高转速的工作特点，结合切削位移移动***对切削位移移动速度和移动位移量的精确控制，实现了微吃刀量条件下对电极工作端的定位移切削。上述技术措施的一并实施，不仅有效降低了刃具刃口的切削应力，同时提高了刃具的使用寿命；由于刃具刃口在电极修磨过程中切削原理的改变，在电极工作表面的修磨质量、电极材料消耗和焊点质量等诸方面也可取得很好收效。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种用于电阻点焊电极的自动修磨器，包括主架体（2）、切削***、切削位移移动***和定位基准调整机构；

所述主架体（2）为一整体式零件，所述主架体（2）中部为非规则形面的通体筋板；所述主架体（2）筋板的一端设有外径相同、且上、下两侧为非对称凸起的圆形凸环；圆形凸环的上部的内侧开具有与刀架中大锥齿轮（29）圆台形轴肩配合的轴肩配合孔；所述主架体（2）的上端固定有上罩盖（1），所述主架体（2）的下端固定有下罩盖（3）；所述上罩盖（1）、主架体（2）和下罩盖（3）构成了一个壳体；

所述切削***包括由一旋转动力交流电机（9）依次带动的旋转动力输入齿轮（22）、第一过渡齿轮（21）和装配在所述主架体（2）轴肩配合孔位置的刀架；所述刀架包括刀架体和组合刃具，所述组合刃具包括刀轴（27），所述刀轴（27）的一端固定有小锥齿轮（35），所述小锥齿轮（35）与所述刀轴（27）之间采用销轴（38）固定，所述刀轴（27）上，自所述小锥齿轮（35）至所述刀轴（27）的另一端依次设有第一滚动轴承组件（361）、第一刃具（11）、第二刃具（12）、第二滚动轴承组件（362）、垫圈和锁紧螺母；

所述第一刃具（11）横截面形状为圆形且为圆柱形刃具，并具有多条螺旋线型的刃口，所述第一刃具（11）旋转时，刃口回转的轮廓轨迹与拟切削修磨的电极工作端平面相吻合；

所述第二刃具（12）的横截面形状依剖切位置不同为不同直径的圆形，所述第二刃具（12）的外表面上具有多条刃口，所述第二刃具（12）旋转时，刃口回转的轮廓轨迹线与拟切削修磨的电极工作端侧面的轨迹线吻合；所述刀架体（26）为一圆筒，所述刀架体（26）上设有与所述第一过渡齿轮（21）啮合的圆柱外齿轮（25），所述刀架体（26）的两侧侧壁上设有与圆筒中心孔轴线垂直相交的轴承孔，圆筒的中心孔内设有一矩形空间，所述矩形空间的侧壁与所述圆筒中心孔的内壁截交，所述矩形空间大于与所述组合刃具中第一刃具（11）和第二刃具（12）回转时所占的空间；所述圆筒的上端和下端均设有轴肩，上端轴肩处装配有第一角接触球轴承（281），下端轴肩处装配有第二角接触球轴承（282），所述第一角接触球轴承（281）的外环上配合安装有一个大锥齿轮（29）；所述组合刃具安装在所述刀架体（26）上，所述组合刃具的第一滚动轴承组件（361）和第二滚动轴承组件（362）均通过轴承外环与所述刀架体两侧侧壁上的轴承孔配合装配，所述组合刃具的第一刃具（11）和第二刃具（12）位于所述矩形空间内，所述小锥齿轮（35）与所述大锥齿轮（29）啮合；所述刀架通过其上装配的所述大锥齿轮（29）一端的轴肩与所述主架体（2）的轴肩配合孔配合装配，所述刀架的下端通过螺栓（31）将隔板（32）固定在主架体（2）上；所述刀架通过所述大锥齿轮（29）的轴肩和所述通过螺栓（31）固定安装在主架体（2）上的隔板（32）实现与主架体（2）的组合；所述第一角接触球轴承（281）和所述第二角接触球轴承（282）的轴心连线即为刀架工作过程中的回转轴线；

所述第二刃具（12）为弧面形刃具或是圆台形刃具；所述第二刃具（12）为弧面形刃具时，所述弧面形刃具的表面是外凸弧面或是内凹弧面中的一种；所述弧面形刃具的弧面半径与拟切削修磨的电极工作端侧面的弧面半径相吻合；所述第二刃具（12）为圆台形刃具时，所述圆台形刃具的锥角与拟切削修磨的电极工作端侧面的锥角相吻合；

所述切削位移移动***包括由一伺服电机（8）依次带动的减速机（7）、动力输入齿轮（16）及与所述动力输入齿轮（16）啮合的第二过渡齿轮（171）；所述伺服电机（8）和所述减速机（7）串联组合后装配在所述壳体的下部，所述动力输入齿轮（16）装配在减速机输出轴穿入壳体内部的轴端，并与置于主架体（2）筋板下部的第二过渡齿轮（171）啮合；所述第二过渡齿轮（171）的转轴（40）设置在所述主架体（2）的筋板上，所述动力输入齿轮（16）和第二过渡齿轮（171）均位于所述主架体（2）筋板的下面，所述第二过渡齿轮（171）的转轴（40）上、且位于所述主架体（2）筋板的上面设有与所述第二过渡齿轮相同的第三过渡齿轮（172）；所述主架体（2）筋板上外径相同、且上、下两侧非对称凸起的圆形凸环的外侧各固定装配1个滑套（24）；所述上、下两侧的滑套（24）的外圆上分别设有上圆环凸轮齿圈（23）和下圆环凸轮齿圈（30）；所述第二过渡齿轮（171）与所述上圆环凸轮齿圈（23）啮合，所述第三过渡齿轮（172）与所述下圆环凸轮齿圈（30）啮合；所述上圆环凸轮齿圈（23）的圆环部分的上端面和所述下圆环凸轮齿圈（30）的圆环部分的下端面为螺旋升角相同，旋向相反的第一螺旋面；所述上圆环凸轮齿圈（23）和所述下圆环凸轮齿圈（30）各自两侧分别设有上凸轮盘（14）和下凸轮盘（34），所述上凸轮盘（14）和所述下凸轮盘（34）的圆环部分均为第二螺旋面，所述上凸轮盘（14）与所述上圆环凸轮齿圈（23）之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同，所述下凸轮盘（34）与所述下圆环凸轮齿圈（30）之间的接触面旋向相反、螺旋升角相同；

所述下凸轮盘（34）与所述隔板（32）之间设有弹性密封挡圈（33）；

所述定位基准调整机构包括第一组调整机构和第二组调整机构，所述第一组调整机构包括齿轮轴（4），所述齿轮轴（4）设置在所述主架体（2）上、并贯穿于所述壳体的上罩盖（1）、主架体（2）和下罩盖（3），所述齿轮轴（4）的一端外伸于所述壳体，该外伸端为棱柱状，所述齿轮轴（4）上设有环形槽，所述主架体（2）上通过侧面一螺纹通孔设有锁紧螺钉（5），所述锁紧螺钉（5）的端部顶在所述齿轮轴（4）上的环形槽内，所述上凸轮盘（14）与所述壳体之间设有滑套齿轮（19），所述滑套齿轮（19）的内表面与所述上凸轮盘（14）的外表面之间设有连接键（18）；所述第一组调整机构通过转动所述齿轮轴（4），最终调整所述上凸轮盘（14）沿其自身的轴向移动；所述第二组调整机构与所述第一组调整机构相对所述主架体（2）为上下镜像关系，所述第二组调整机构最终调整下凸轮盘（34）沿其自身的轴向移动；

位于壳体内上、下两处的滑套齿轮（19）的内孔端口处均设有弹簧限位挡圈（15）。

2.根据权利要求1所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述主架体（2）圆环凸台的上表面与上凸轮盘（14）的内壁之间设有弹性密封挡圈（33）。

3.根据权利要求1所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于：所述圆柱外齿轮（25）与所述刀架体（26）为一体结构。

4.根据权利要求1所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述圆柱外齿轮（25）与所述刀架体（26）为分体结构，所述刀架体（26）的外壁上设有用于与所述圆柱外齿轮（25）连接的连接部，所述连接部的结构是轴肩或是多个在周向均布的凸耳，所述圆柱外齿轮（25）与连接部之间通过螺栓连接。

5.根据权利要求4所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述圆柱外齿轮（25）上设有减震孔。

6.根据权利要求5所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述圆柱外齿轮（25）上设有用于容纳所述刀轴（27）的两端轴肩和小锥齿轮（35）与防松螺母（37）的空间。

7.根据权利要求1所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述圆台形刃具包括有数个几何形状相同的刃口；所述圆台形刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D2、刃具小端直径D3和刃口数量n3；所述结构尺寸的取值范围与拟切削修磨的电极直径R及所述第二刃具刃口后倾角ε的关系如下：

电极直径R 刃具大端直径D2 刃具小端直径D3 刃口数量n3 后倾角ε 13 mm ≥35 mm ≥9 mm 8～14个 0～3° 16 mm ≥43 mm ≥11 mm 14～20个 0～4° 20 mm ≥52 mm ≥12 mm 18～25个 0～5°

。

8.根据权利要求7所述用于电阻点焊电极的自动修磨器，其特征在于，所述第二刃具（12）刃口的几何参数包括前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ；所述前角λ、背角δ、刃厚b和刃厚背角θ的关系如下：

刃口前角λ 刃口背角δ 刃口刃厚b 刃厚背角θ 4～8º 10～15º ≥0.8mm 12～20º

。

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