一种智能碳刷研磨装置的制作方法

本发明属于发电机碳刷加工领域，尤其涉及一种智能碳刷研磨装置。

背景技术：

发电机转子的励磁电流是通过碳刷与两个集电环的滑动接触来传输的。碳刷使用时将其卡在金属支架上，再利用弹簧把它紧压在集电环上。碳刷的主要成分为石墨，它在发电机运行过程中不断与集电环摩擦损耗，因此需要根据磨损情况定期进行更换。碳刷备品的接触面为平面，安装前需要打磨处理。发电机检修规程规定，新碳刷与滑环的接触面应达到3/4以上。如果碳刷更换数量较多且接触面贴合度不够会引起过热甚至产生电弧损坏集电环。传统的碳刷接触面处理主要采用人工手动打磨的方法，用一只手将沙皮纸压紧在集电环圆周上，另一只手握持碳刷沿着集电环表面来回反复打磨直至其接触面符合规程要求。传统的打磨方法，打磨方向难以精确把控，往往出现碳刷接触面磨偏的情况，需要进行多次打磨、比对和纠正才能使接触面合格。打磨效率低下。碳刷打磨时的作业空间狭小，检修人员操作困难、容易疲劳，导致效率更加低下。手工研磨出现的石墨碳粉尘吸入，对人的呼吸系统会造成非常大的损伤，严重影响身体健康。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种降低加工难度、减轻劳动强度、提高工作效率的智能碳刷研磨装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能碳刷研磨装置，包括箱体以及位于箱体内部的刀头，所述箱体内设有带动刀头回转的电机以及带动刀头沿水平x方向移动的x轴步进机构，所述箱体在刀头下方设有夹具以及带动夹具沿水平y轴方向移动的y轴步进机构，所述夹具的移动方向与刀头的移动方向垂直，所述箱体的底部设有碳粉回收系统，所述箱体的顶部设有调节x轴步进机构和y轴步进机构的控制系统。夹具用于固定带加工的碳刷，刀头在x轴步进机构带动下沿水平方向平移，夹具也可在y轴步进机构带动下沿水平方向平移，刀头和夹具移动方向在水平面上垂直，可根据不同尺寸碳刷和不同弧度要求设置进给量，实现高精度的打磨，增加碳刷和滑环的接触面积，提高两者的贴合度。同时，避免了人工打磨带来的多次比对和纠正过程，提高了打磨效率。

作为优选，所述的x轴步进机构包括x轴滑台以及带动x轴滑台水平移动的x轴丝杆,所述电机固定在x轴滑台上，所述刀头与电机的输出轴固定，刀头的回转轴线竖直布置。x轴丝杆转动时，带动x轴滑台沿水平方向移动，使得电机连同刀头一起平移，使刀头移动量精确可控。

作为优选，所述箱体内设有定位座，所述x轴丝杆固定在定位座的侧面，所述定位座在x轴丝杆的上下两侧分别设有x轴导轨，所述x轴导轨与x轴丝杆平行布置，所述x轴滑台上设有与导轨滑动配合的滑槽。这样，x轴滑台在沿x轴丝杆平移时，x轴丝杆上下两侧的x轴导轨可对x轴滑台进行导向限位，降低x轴丝杆所受作用力，保证刀头平移过程稳定可靠。

作为优选，所述的y轴步进机构包括y轴滑台以及带动y轴滑台水平移动的y轴丝杆,所述的夹具固定在y轴滑台上。y轴丝杆转动时，带动y轴滑台沿水平方向移动，使得夹具连同定位的碳刷一起平移，使夹具移动量精确可控。

作为优选，所述箱体内的底部在y轴丝杆的水平两侧分别设有y轴导轨，所述y轴导轨与y轴丝杆平行布置，所述y轴滑台上设有与y轴导轨滑动配合的滑块。y轴滑台在沿x轴丝杆平移时，y轴丝杆水平两侧的y轴导轨可对y轴滑台进行导向限位，降低y轴丝杆所受作用力，保证夹具平移过程稳定可靠。

作为优选，所述夹具包括夹具座以及在夹具座上相对布置的夹块，所述夹具座在夹块的外侧设有定位块，所述定位块上设有改变夹块间距的调节螺杆，所述调节螺杆的外端固定有手轮。这样，通过转动手轮可转动调节螺杆，从而调节两个夹块之间的距离，方便适应不同尺寸的碳刷定位要求，

作为优选，所述夹具还包括顶板，所述夹块的顶部设有定位顶板的凹槽，所述顶板和夹块之间连接有定位螺丝。这样，顶板上与夹块对应的端部可以分别定位一个碳刷，通过定位螺丝可将碳刷与夹具进行固定，对两个碳刷进行打磨加工，提高打磨效率。

作为优选，所述碳粉回收系统包括两个碳粉回收盒，所述箱体内的底部在y轴步进机构两侧分别设有通道，所述碳粉回收盒设置于通道内。打磨碳刷时会产生碳粉，碳粉在箱体内落入到碳粉回收盒，碳粉回收盒可对碳粉进行回收，避免粉尘被工人吸入。碳粉回收盒分别设置在y轴步进机构两侧的通道中，方便定期抽拉碳粉回收盒回收碳粉。

作为优选，所述箱体的外部设有与控制系统连接的显示屏，箱体在显示屏的一侧设有与控制系统连接的启动按钮、复位按钮、急停按钮和声光报警器。

本发明的有益效果是：利用控制系统对x轴步进机构和y轴步进机构的运行轨迹进行控制，提高刀头对于碳刷的加工精度和打磨效率，降低工人劳动强度，同时避免手工研磨出现的石墨碳粉尘吸入，从而保证工人的身体健康。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图中：箱体1，控制系统2，x轴步进机构3，滑槽3a，x轴导轨3b，x轴丝杆3c，x轴滑台3d，定位座4，刀头5，碳粉回收盒6，y轴步进机构7，滑块7a，y轴导轨7b，y轴丝杆7c，y轴滑台7d，夹具8，夹块8a，手轮8b，定位块8c，夹具座8d，顶板8e，定位螺丝8f，电机9，声光报警器10，显示屏11，急停按钮12，启动按钮13，复位按钮14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种智能碳刷研磨装置，包括箱体1以及位于箱体1内部的刀头5，箱体1为全封闭结构，采用金属外壳和钢化玻璃结合，研磨时可方便观察加工情况。刀头5采用直柄钨钢铣刀，具有较高的耐用性。

箱体1内设有带动刀头5回转的电机9以及带动刀头5沿水平x方向移动的x轴步进机构3，x轴步进机构3包括x轴滑台3d以及带动x轴滑台3d水平移动的x轴丝杆3c,电机9固定在x轴滑台3d上，刀头5与电机9的输出轴固定，刀头5的回转轴线竖直布置。箱体1内设有定位座4，x轴丝杆3c固定在定位座4的侧面，定位座4在x轴丝杆3c的上下两侧分别设有x轴导轨3b，x轴导轨3b与x轴丝杆3c平行布置，x轴滑台3d上设有与导轨滑动配合的滑槽3a。

箱体1在刀头5下方设有夹具8以及带动夹具8沿水平y轴方向移动的y轴步进机构7。y轴步进机构7包括y轴滑台7d以及带动y轴滑台7d水平移动的y轴丝杆7c,夹具8固定在y轴滑台7d上。箱体1内的底部在y轴丝杆7c的水平两侧分别设有y轴导轨7b，y轴导轨7b与y轴丝杆7c平行布置，y轴滑台7d上设有与y轴导轨7b滑动配合的滑块7a。

夹具8的移动方向与刀头5的移动方向垂直，夹具8包括夹具座8d以及在夹具座8d上相对布置的夹块8a，夹具座8d在夹块8a的外侧设有定位块8c，定位块8c上设有改变夹块8a间距的调节螺杆，调节螺杆的外端固定有手轮8b。夹具8还包括顶板8e，夹块8a的顶部设有定位顶板8e的凹槽，顶板8e和夹块8a之间连接有定位螺丝8f。定位螺丝8f可采用蝶形螺丝，拧紧拧松操作较为方便快捷。

箱体1的底部设有碳粉回收系统，碳粉回收系统包括两个碳粉回收盒6，所述箱体1内的底部在y轴步进机构7两侧分别设有通道，碳粉回收盒6设置于通道内。

箱体1的顶部设有调节x轴步进机构3和y轴步进机构7的控制系统2，采用信捷xdm系列plc实现圆弧插补和直线插补功能，高速运算性能，运动控制系统确保系统运行正常。箱体1的外部设有与控制系统2连接的显示屏11，可将系统运行信息进行显示，同时方便使用者进行操作。箱体1在显示屏11的一侧设有与控制系统2连接的启动按钮13、复位按钮14、急停按钮12和声光报警器10。

在实际使用过程中，两个夹块8a之间的距离可根据碳刷尺寸进行调节，通过定位螺丝8f可将碳刷定位拧紧，夹具8可固定一到两个碳刷进行加工。可根据实际要求对不同尺寸碳刷和不同弧度要求设置进给量，刀头5在x轴步进机构3带动下沿水平方向平移，夹具8也可在y轴步进机构7带动下沿水平方向平移，两者配合对碳刷进行打磨加工，加工过程中产生的碳粉最终落入到碳粉回收盒6中。