一种齿杆一体加工设备及齿杆加工方法与流程

1.本发明涉及齿杆加工技术领域，尤其涉及一种齿杆一体加工设备及齿杆加工方法。


背景技术：

2.目前，光伏电池片制造、硅片承载盒多处使用齿杆元件，而作为精密元件的制造，在制造工艺上对齿杆的精度要求很高。
3.齿杆注塑成型后，两端外圆尺寸、两端端面至第一齿尺寸和齿杆总长尺寸未达要求时，需对其加工。市场上最早是用车床车两端外圆、两端端面的方式加工。因要加工两端所以需要两次装夹和车加工，加工效率低。且两端端面至第一齿尺寸和齿杆总长尺寸因没有好的定位装置导致尺寸偏差大，组装后的成品高度尺寸超差，使用时多有错齿、卡片、碎片等问题，检验成本高。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种齿杆一体加工设备及齿杆加工方法，可有效解决背景技术中的问题。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种齿杆一体加工设备，包括：架体和加工部；所述架体为整体设备的支撑部；所述加工部包括：工作台、加工组件、调节组件和固定装置；所述加工组件、调节组件和固定装置均安装在所述工作台上工作；所述固定装置固定齿杆的两端，并与所述工作台的端面固定；所述加工组件设置在所述齿杆的两端，对所述齿杆两端端面和侧面进行加工，并与所述调节组件对应安装；所述调节组件分别安装在所述齿杆的两端，调节所述加工组件和齿杆的距离。
7.进一步地，所述加工组件包括：第一电机和刀头结构；所述第一电机为所述刀头结构提供轴向转动力；所述刀头结构开设有腔体，加工时，通过所述调节组件使所述齿杆进入所述腔体，所述第一电机带动所述刀头结构沿自身轴转动，对所述齿杆进行加工。
8.进一步地，所述刀头结构包括：刀柄、车刀片和平刀片；所述腔体设置在所述刀柄内，所述刀柄固定连接所述第一电机；所述车刀片和平刀片安装在所述刀柄内的腔体，其中所述车刀片安装在所述刀柄内侧壁，对应开设有第一刀孔；所述平刀片安装在所述刀柄内底端面，对应开设有第二刀孔；所述第一刀孔和第二刀孔贯穿所述刀柄侧壁。
9.进一步地，所述固定装置包括：动力卡盘和卡爪；所述动力卡盘固定在所述工作台上，并和所述齿杆延伸方向垂直；所述卡爪同时对所述动力卡盘的中心受力，对所述齿杆的挤压固定。
10.进一步地，所述调节组件包括：滑块连接板、螺母座、丝杆和第二电机；所述滑块连接板一侧与所述加工组件固定安装，另一侧固定安装所述螺母座；所述螺母座套设在所述丝杆上，带动所述滑块连接板沿所述丝杆方向做直线运动；所述丝杆两端安装有轴承座，所述轴承座固定在所述工作台上；所述第二电机为所述丝杆提供轴向转动力。
11.进一步地，所述调节组件还包括导杆和固定座；所述导杆设置在所述滑块连接板一侧并靠近所述螺母座，对所述滑块连接板的直线运动起导向作用；所述固定座固定在所述导杆的两端，并安装在所述工作台上。
12.进一步地，所述轴承座与第二电机之间安装有联轴器，与所述丝杆同轴转动。
13.进一步地，所述工作台靠近侧沿部设置有至少四个光栅传感器。
14.进一步地，所述第一电机为伺服电机，所述第二电机为步进电机。
15.一种齿杆加工方法，用于所述的一种齿杆一体加工设备，包括：将所述齿杆两端固定在所述固定装置上；启动所述第一电机并带动所述刀头结构转动，使所述平刀片和车刀片随所述刀柄转动；启动所述调节组件，驱使所述刀柄的腔体套入所述齿杆的两端，所述平刀片和车刀片分别对所述齿杆的外端和侧面进行车加工；所述加工组件和调节组件至所述齿杆两端外圆到第一齿的距离以及总长到达标准后停止复位。
16.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：有效解决了多次固定加工齿杆效率低的问题，同时一体加工减少了多次加工的固定次数，提高了加工的精确度，提升了成品率，降低了检验成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为齿杆一体加工设备的整体结构示意图；图2为齿杆一体加工设备加工部的结构示意图；图3为调节组件的结构示意图；图4为刀柄和刀片的安装示意图；图5为加工组件和调节组件的整体示意图；图6为加工组件和调节组件的安装示意图；
图7为固定装置的零件图；图8为刀头结构和齿杆的工作位置图；图9为加工组件、调节组件和固定装置的分解图；附图标记：1、架体；10、控制器；2、加工部；21、工作台；3、固定装置；31、动力卡盘；32、卡爪；4、加工组件；41、伺服电机；42、刀柄；42a、第一刀孔；42b、第二刀孔；421、车刀片；422、平刀片；43、电机座；5、调节组件；51、步进电机；52、螺母座；53、丝杆；54、导杆；55、滑块连接板；56、固定座；57、联轴器；58、轴承座；6、光栅传感器；7、齿杆。
具体实施方式
19.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。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.如图1~9所示，一种齿杆一体加工设备，包括：架体1和加工部2；架体1为整体设备的支撑部；加工部2包括：工作台21、加工组件4、调节组件5和固定装置3；加工组件4、调节组件5和固定装置3均安装在工作台21上工作；固定装置3固定齿杆7的两端，并与工作台21的端面固定；加工组件4设置在齿杆7的两端，对齿杆7两端端面和侧面进行加工，并与调节组件5对应安装；调节组件5分别安装在齿杆7的两端，调节加工组件4和齿杆7的距离。
22.通过本发明的技术方案，有效解决了多次固定加工齿杆7效率低的问题，同时一体加工减少了多次加工的固定次数，提高了加工的精确度，提升了成品率，降低了检验成本。
23.在具体使用过程中，通过固定装置3对所需加工的齿杆7两端进行固定，通过调节组件5对加工组件4的位置进行调节，使加工组件4的位置逐渐靠近齿杆7的加工位置，加工组件4一部分对齿杆7端面进行车加工，使齿杆7的总长达到标准，另一部分对齿杆7侧面进行车加工，随着外圆端面的缩进而产生新的端面凹槽配合其他外置设备的安装使用，另外，架体1作为整个设备的支撑结构可以将加工部2设置在一个方便安装和拆卸加工齿杆7的合理高度上，齿杆7两端的加工组件4和调节组件5相互配合使用，可以根据具体加工样件的不同而做调整，比如可以设置单组加工和调节组件5在齿杆7一端，也可以设置两组分别在齿杆7两端。
24.为了对齿杆7更好的进行车加工，如图4~6所示，加工组件4包括：第一电机和刀头结构；第一电机为刀头结构提供轴向转动力；刀头结构开设有腔体，加工时，通过调节组件5使齿杆7进入腔体，第一电机带动刀头结构沿自身轴转动，对齿杆7进行加工。在工作时，调节组件5使加工在组件的刀头结构的腔体沿着一条直线运动，并靠近齿杆7一端，最后套入腔体进行加工，此过程中齿杆7在固定完成后始终保持静止不动，刀头结构通过第一电机完成转动，安装设置时刀头结构不得偏离轴心，并将刀头结构与齿杆7在一个同轴位置安装并对应固定第一电机的位置，其中第一电机用电机座43固定位置，电机座43同样安装在调节组件5上。
25.在上述实施方式的基础之上，刀头结构包括：刀柄42、车刀片421和平刀片422；腔
体设置在刀柄42内，刀柄42固定连接第一电机；车刀片421和平刀片422安装在刀柄42内的腔体，其中车刀片421安装在刀柄42内侧壁，对应开设有第一刀孔42a；平刀片422安装在刀柄42内底端面，对应开设有第二刀孔42b；第一刀孔42a和第二刀孔42b贯穿刀柄42侧壁。参照图4和8所示，在刀头结构对齿杆7两端进行车加工时，设置在端面的平刀片422对齿杆7的端面进行车，使齿杆7的总长缩短至标准同时满足端面至第一齿距离的数值要求，侧面的车刀片421对齿杆7的侧面进行车，在缩减总长缩短的情况下车出新的外圆端面侧面的凹槽，其中第一刀孔42a和第二刀孔42b均为贯穿刀柄42侧壁，在转动时可以依靠离心率甩出齿杆7加工时的废渣，避免废渣对刀头结构造成阻碍，且也便于安装和更换刀片。
26.为了使齿杆7的固定不发生偏心，如图7和9所示，固定装置3包括：动力卡盘31和卡爪32；动力卡盘31固定在工作台21上，并和齿杆7延伸方向垂直；卡爪32同时对动力卡盘31的中心受力，对齿杆7的挤压固定。本实施例的动力卡盘31采用三爪自定心卡盘，启动卡盘时三个卡爪32同时对中心施力保证在工作加工时对于齿杆7的中心固定不发生偏离，提高加工质量。
27.作为上述实施例的优选，调节组件5包括：滑块连接板55、螺母座52、丝杆53和第二电机；滑块连接板55一侧与加工组件4固定安装，另一侧固定安装螺母座52；螺母座52套设在丝杆53上，带动滑块连接板55沿丝杆53方向做直线运动；丝杆53两端安装有轴承座58，轴承座58固定在工作台21上；第二电机为丝杆53提供轴向转动力。参照图5和6所示，第二电机连接丝杆53，并控制丝杆53进行轴向转动，丝杆53的转动带动螺母座52进行位移，从而使得滑块连接板55一侧的加工组件4沿着与所述齿杆7的相同的直线进行平行位移。
28.在上述实施例的基础之上，如图3、6和9所示，调节组件5还包括导杆54和固定座56；导杆54设置在滑块连接板55一侧并靠近螺母座52，对滑块连接板55的直线运动起导向作用；固定座56固定在导杆54的两端，并安装在工作台21上。为了更好地使加工组件4沿着丝杆53的方向位移，设置导杆54和固定座56，使滑块连接板55沿着固定座56两端的导杆54做直线运动，两端的固定座56起到限制滑块连接板55的位置和对导杆54的固定作用。
29.作为上述实施例的优选，轴承座58与第二电机之间安装有联轴器57，与丝杆53同轴转动。参照图6所示，联轴器57的而设置对第二电机驱动丝杆53的过程中起保护稳定的作用。
30.为了提高安全性，如图1~3所示，工作台21靠近侧沿部设置有至少四个光栅传感器6。光栅传感器6电路连接第一电机与第二电机，加工时光栅传感器6开启，光栅传感器6在工作过程中感知外界物体，尤其是人体，在感知情况下停止电机的工作，防止操作人员误伤。
31.作为上述实施例的优选，第一电机为伺服电机41，第二电机为步进电机51。伺服电机41可使控制速度，位置精度非常准确，也可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制调节组件5接近齿杆7的速度速率；同样地，控制加工组件4的第一电机选用有着速度、旋转、方向和角位置的精确控制等优点的步进电机51同样也可以使加工质量得到提升。其中，对于伺服电机41的控制，本实施例相应安装有控制器10，安装位置如图1所示，控制器10可以使伺服电机41的控制更加符合工作要求，例如时间和转数的精准控制，以及面对不同规格齿杆7的加工，也便于更改参数，实现加工的多样性，此外控制器10除了控制伺服电机41外，还可以控制步进电机51，以及三爪自定心卡盘和光栅传感器6的启动和关闭，三者之间不一定需要同时启动和关闭，只需设置各自启动之间的时间差即可，例如，光栅传感器6启动一
定时间三爪自定心卡盘启动，一定时间后，步进电机51启动，一定时间后，伺服电机41启动，关闭时同理，只需在控制器10设置一定时间为多久即可实现一键开启和关闭设备。
32.一种齿杆加工方法，用于一种齿杆7一体加工设备，包括：将齿杆7两端固定在固定装置3上；启动第一电机并带动刀头结构转动，使平刀片422和车刀片421随刀柄42转动；启动调节组件5，驱使刀柄42的腔体套入齿杆7的两端，平刀片422和车刀片421分别对齿杆7的外端和侧面进行车加工；加工组件4和调节组件5至齿杆7两端外圆到第一齿的距离以及总长到达标准后停止复位。首先使用三爪自定心卡盘对齿杆7进行固定，使齿杆7与刀柄42同轴不发生偏心，其中，要注意调整卡爪32与齿杆7端面，尤其是第一齿的位置关系，由于本设备是对齿杆7的端面进行车加工，所以往往端面的位置是不准确的，这时需要每次装配时寻找第一齿和卡爪32的相对位置。再启动伺服电机41和步进电机51，同时启动光栅传感器6，使调节组件5配合加工组件4对齿杆7进行加工，这里需要提前设定伺服电机41的参数，比如规定时间、转数等控制调节组件5位移的距离，同样配合地，也需要固定装置3之间的距离固定，即得到加工至什么情况下得到所需齿杆7的标准尺寸，比如在两固定装置3距离设定的情况下在固定功率下的伺服电机41工作一段时间即可得到标准齿杆7，此时便可以根据时间来设定齿杆7的成品条件。
33.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。