本实用新型属于碳刷数控研磨加工技术领域，更具体地，涉及一种刀具及具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床。
背景技术：
碳刷(Carbon brush)也叫电刷，作为一种滑动接触件，被广泛的应用在许多电气设备中。碳刷的应用材质主要有石墨，浸脂石墨，金属(含铜，银)石墨。碳刷装置主要用于在电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，电机转动的时候，将电能通过换相器输送给线圈，由于其主要成分是碳，称为碳刷，它是易磨损的，因此应定期维护更换，并清理积碳。
碳刷作为电机机组中电能传递的枢纽，其状态的好坏直接影响电机机组的正常工作，进而影响了整个电机系统的可靠等级，一旦碳刷出现磨损过度、断裂等现象，需要立即更换。为保证机组重新启动后能在最短时间内在电机机组换向器表面形成均匀氧化薄膜进而减小电机机组换向器表面的异常磨损且碳刷与电机机组换向器的接触面达到最充分的弧度吻合，使得单个碳刷的使用寿命延长，更换新碳刷前必须对其进行快速、高效且高精度的加工。
目前碳刷的加工工艺主要有两种，一种是采用砂轮机进行人工研磨，另一种是采用电脑控制的数控雕刻机。人工研磨在研磨的过程中存在不少缺陷：首先，碳刷工作面弧度取决于研磨砂轮的半径，研磨过程中砂轮表面极易附着碳粉且不易清理，碳粉的积累会造成砂轮失效，而失效的砂轮无法保证研磨的精度及研磨面光滑度，继续对碳刷进行加工会导致其表面工艺达不到要求；其次，人工研磨单次研磨的碳刷数量极少，基本是一次只能加工一个碳刷，导致研磨耗时长；再次，人工研磨中无法保证研磨的力度和方向，导致加工的成功率并不高。
而采用电脑控制数控雕刻机的研磨方式中最重要就是合理设计研磨刀具和碳刷夹具，碳刷的表面精度要求很高，其中研磨刀具的材质、精度和与碳刷接触面的吻合设计直接影响加工后碳刷的表面精度，常规的研磨刀具由于在数控驱动中加工路径及控制精度的影响，使得碳刷表面研磨精度会受到较大影响，而且碳刷夹具对碳刷的固定是否可靠同样影响碳刷的加工精度，特别是在需要同时夹持多个待研磨碳刷进行多个碳刷一次性加工以提升研磨效率的场合碳刷夹具的结构及其固定方式对碳刷表面精度影响较大，目前的数控雕刻机无法满足上述需求。同时数控雕刻机加工碳刷需要配置水路、气动等外围设备，这样会导致整个装置体积庞大，不利于便携使用，而碳刷加工的过程中容易产生碳粉，随着碳粉的累积易造成电机进线口线路的短路引发事故，再者加工过程中需要连接电脑并编程控制，操作十分复杂。
因此，亟需寻求一种高研磨精度、高效、体积小、安全、操作便捷且成功率高的碳刷研磨装置。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种刀具及具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床，其目的在于，采用弧面刀作为研磨刀具，其弧面与换向器弧度一致，这样即可确保碳刷研磨弧面与换向器弧面能充分吻合，通过刀具的平移和旋转等多自由度运动，实现将所述初始碳刷研磨成具有所需曲面的碳刷成品。
为了实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供一种刀具，所述刀具包括夹持器、刀槽、刀轴及刀柄；
所述夹持器的一端设有凹槽，所述刀轴的一端与所述凹槽匹配，用于实现对所述刀轴的牢固夹持；
所述刀柄设于所述刀轴和刀槽之间，用于实现所述刀轴和刀槽的固定连接；
所述刀槽的一侧为弧形刀刃，且所述刀刃的弧面形状根据待研磨碳刷的曲面形状确定，从而实现碳刷的一次研磨成型。
进一步地，所述弧形刀刃的弧面形状与换向器弧度一致，用于确保所述碳刷的研磨弧面与换向器弧面能匹配。
进一步地，所述刀槽为多个，且各刀槽沿所述刀具的周向对称布置；
按照本实用新型提供一种碳刷曲面研磨数控机床，包括所述的刀具。
进一步地，所述数控机床包括机柜、夹具、刀具及主轴电机；
所述夹具设于所述机柜的底部，所述主轴电机设于所述夹具的上方，所述刀具设于所述主轴电机的底端，确保其恰好与碳刷曲面接触，所述主轴电机驱动所述刀具转动，从而完成对碳刷的研磨。
进一步地，数控机床还包括伸缩轴及步进电机，所述伸缩轴设于所述机柜的顶部，所述伸缩轴的一端设有步进电机，所述步进电机用于驱动所述伸缩轴伸缩运动。
进一步地，所述伸缩轴的两侧间隔一定距离分别设有导轨。
进一步地，所述导轨上卡设有安装基座，所述安装基座可沿着所述导轨运动。
进一步地，所述夹具内设有多个碳刷安放槽，用于同时安放多个待研磨的碳刷。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本实用新型的刀具，采用弧面刀作为研磨刀具，其弧面与换向器弧度一致，这样即可确保碳刷研磨弧面与换向器弧面能充分吻合，通过刀具的平移和旋转等多自由度运动，实现将所述初始碳刷研磨成具有所需曲面的碳刷成品。
(2)本实用新型的刀具，刀具设计为多片，共同布置于连接杆的一端，多片刀具随连接杆一起转动，实现在一次圆周运动中，多次对碳刷进行研磨，从而快速成型。
(3)本实用新型的具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床，能极大缩短单个碳刷研磨所需时间，提高研磨成功率和研磨精度，进而提高主变维护保养效率，保证全船电力系统的安全、连续、可靠。
(4)本实用新型的具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床，主变流机组碳刷研磨装置以三自由度的自动数控雕刻机为母型，采用一键式启停操作，可自动完成碳刷研磨，加工过程中无需手动控制，单次运行可研磨4只碳刷。
(5)本实用新型的具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床，不影响外界环境，具有研磨时间短、精度高，安全性高等优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种刀具的主视图；
图2为本实用新型实施例一种刀具的三维结构示意图；
图3为本实用新型实施例一种刀具与碳刷研磨的示意图；
图4为本实用新型实施例具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床的三维结构示意图；
图5为本实用新型实施例具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床的主视图；
图6为图4的A-A剖视图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-夹具、2-刀具、3-主轴电机、4-伸缩轴、5-步进电机、6-导轨、7-安装基座、8-碳刷、9-研磨曲面、201-夹持器、202-刀槽、203-刀轴、204-刀柄。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本实用新型实施例一种刀具的主视图，图2为本实用新型实施例一种刀具的三维结构示意图。如图1和图2所示，刀具2包括夹持器201、刀槽202、刀轴203及刀柄204。
其中，夹持器201的一端与主轴电机3的输出轴连接，另一端夹持住刀轴203，刀具的侧面上设有多个刀槽202，刀柄204设于刀轴203和刀槽202之间，用于实现刀轴203和刀槽202的固定连接。在本实用新型优选的实施例中，刀槽202的数量为4个，且沿着中心轴周向对称布置，相应地，刀槽202的一侧为弧形的刀刃，且该刀刃的弧面形状根据所需碳刷的曲面形状而定，多片刀具随连接杆一起转动，实现在一次圆周运动中，多次对碳刷进行研磨，从而快速成型。
图3为本实用新型实施例一种刀具与碳刷研磨的示意图。如图3所示，采用弧面刀作为研磨刀具2，其弧面与换向器弧度一致，这样即可确保碳刷8的研磨弧面9与换向器弧面能充分吻合，通过刀具2的平移和旋转等多自由度运动，实现将所述初始碳刷8研磨成具有所需曲面的碳刷成品。主变流机组碳刷研磨装置以三自由度的自动数控雕刻机为母型，采用一键式启停操作，可自动完成碳刷研磨，加工过程中无需手动控制，单次运行可研磨4只碳刷。
图4为本实用新型实施例具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床的三维结构示意图。如图4所示，该碳刷曲面研磨数控机床包括机柜、夹具1、刀具2和主轴电机3，其中夹具1设于机柜的底部，该夹具1内设有多个碳刷安放槽，便于同时安放多个待研磨的碳刷，实现多个碳刷的一次研磨成型。主轴电机3设于夹具1的上方，刀具2设于该主轴电机3的底端，确保其恰好与碳刷曲面接触，主轴电机3驱动刀具2转动，从而完成对碳刷的研磨。
图5为本实用新型实施例具有该刀具的碳刷曲面研磨数控机床的主视图。如图5所示，该碳刷曲面研磨数控机床还包括伸缩轴4和导轨6，其中，伸缩轴4设于机柜顶部，便于主轴电机3沿其运动。伸缩轴4的两侧间隔一定距离分别设有导轨6。
图6为图4的A-A剖视图。如图6所示，导轨上卡设有安装基座7，该安装基座7可沿着导轨6运动，伸缩轴4的一端设有步进电机5，步进电机5驱动伸缩轴4伸缩，带动主轴电机沿导轨6运动，实现对多个碳刷的研磨加工。能极大缩短单个碳刷研磨所需时间，提高研磨成功率和研磨精度，进而提高主变维护保养效率，保证全船电力系统的安全、连续、可靠。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。