专利名称：用于机械加工机床的可调多电极电刷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械加工过程中的在线检测装置，具体地，涉及一种用于机 械加工机床，例如车床的可调多电极电刷装置。
背景技术：
在机械制造业中，已经发展出多种不同的零件成型工艺，无论采用的是切削还是 挤压的加工方法，加工温度在其成型机理的研究中都占有着重要的地位。加工过程中材料 的塑性变形和摩擦功转化为热而引起刀具和工件、刀具和切屑温度的升高。所谓加工温度是指工件加工过程中的温度变化，它是一个加工过程中的物理量。 加工温度的变化直接反映了加工过程中载荷力的大小以及刀具和工件、刀具和切屑的摩擦 状态，其对刀具的磨损量以及加工工件的成型质量有着直接而显著的影响。因而，在加工在 线监测系统中，温度的测量是一项必不可少的工作。机械加工过程中对温度的测量主要有接触法和非接触法两种。其中非接触法一般 采用辐射高温计法、红外照相法、红外热像仪法等，由于非接触法所采用的设备价格昂贵、 操作复杂等，因此在一般的实验和机械加工中不会采用，更经常使用的方法主要是接触法， 其直接测量加工区温度，准确方便，从而得到广泛地使用。接触法主要包括刀具-工件自然热电偶法、人工热电偶法和半人工热电偶法。自 然热电偶法用于测量加工区域的平均温度，它利用刀具和工件分别作为自然热电偶的两 极，组成闭合电路测量加工温度。人工热电偶法可测量加工过程中任何指定点的温度，并可 测得温度分布场和最高温度的位置。半人工热电偶法是将自然热电偶和人工热电偶结合起 来，将一根热电敏感材料金属丝(康铜等)固定于待测点上作为一极，以工件材料和刀具材 料作为另一极而构成热电偶。在一般的测量过程中都会遇到如何将旋转体的热电势测量信号引出到固定装置 上的问题，特别是在机床加工过程中，如切削实验、冷挤压实验等。现有的电刷引出装置，一 般都只能实现单极热电势信号的输出，以采用自然热电偶法或半人工热电偶法进行温度测 量。如果需要在加工过程中测量多点的温度趋势，或者由于夹具的原因实现不了绝缘，都会 给加工过程中温度的测量带来很大的麻烦，并且现有的装置普遍存在价格昂贵、结构复杂 等问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于机械加工机床的可调多电极电刷装置，以克服 现有技术的上述缺陷，该装置能够在机械加工的在线监测过程中实现用于温度测量的多个 热电偶电极的引出，并能够根据实际需要，安装相应数量的电刷副。上述目的通过如下技术方案实现用于机床的可调多电极电刷装置，设有固定到 所述机床上并且与该机床电绝缘的初级电刷定子装置5、依次连接并且相互电绝缘的多个 次级电刷定子装置、依次连接并且相互电绝缘的多个导电环、以及固定到所述机床的机床主轴上的旋转绝缘紧固装置，所述多个次级电刷定子装置中的一个次级电刷定子装置与所 述初级电刷定子装置相邻并且电绝缘地固定到该初级电刷定子装置上，所述多个导电环中 的一个导电环与所述旋转绝缘紧固装置相邻并且电绝缘地固定到该旋转绝缘紧固装置上， 所述初级电刷定子装置以及各个所述次级电刷定子装置分别设有石墨块以及与该石墨块 电连接的电刷电极导出接线端，所述初级电刷定子装置的石墨块以及各个所述次级电刷定 子装置的石墨块分别与所述多个导电环中的相应一个导电环滑动接触，各个所述导电环分 别设有电刷电极导入接线端。优选地，所述初级电刷定子装置和各个次级电刷定子装置分别设有绝缘外壳，所 述初级电刷定子装置的绝缘外壳固定到所述机床的机床挡板上，所述次级电刷定子装置的 绝缘外壳依次连接。优选地，所述初级电刷定子装置和各个次级电刷定子装置分别设有弹簧，该弹簧 设置在所述石墨块和所述电刷电极导出接线端之间。优选地，所述旋转绝缘紧固装置通过埋头螺钉固定到所述机床主轴上。优选地，所述用于机床的可调多电极电刷装置还包括多个绝缘套筒，各个所述导 电环之间通过绝缘套筒连接。此外，所述导电环可以为导电铜环或导电铝环。本实用新型具有如下有益技术效果第一、由于所述可调多电极电刷装置可以实 现多电极的引出，因此可以轻易地实现对加工过程中工件各部位温度的测量，从而可以方 便地进行机械过程中的温度测量；第二，本实用新型的可调多电极电刷装置可以根据实际 需要而决定安装电刷副的数量，从而可以避免电刷不必要的磨损；第三，本实用新型的可调 多电极电刷装置结构简单、成本低廉，具有普遍的适用性。
图1为本实用新型具体实施方式
的可调多电极电刷装置的总体结构示意图；图2为示例性的内螺纹冷挤压待加工工件示意图。图中1机床轴承、2机床主轴、3紧固螺栓、4机床挡板、5初级电刷定子装置、6旋 转绝缘紧固装置、7紧固螺栓、8次级电刷定子装置、9电刷电极导出接线端、10弹簧、11石 墨块、12紧固螺钉、13电刷电极导入接线端、14导电环、15绝缘套筒、A热电偶、B热电偶、a 待测量区域、b待测量区域具体实施方式
以下结合附图描述本实用新型的具体实施方式
。参见图1所示，本实用新型的用于机床的可调多电极电刷装置的基本技术方案 为所述可调多电极电刷装置设有固定到所述机床上并且与该机床电绝缘的初级电刷定子 装置5、依次连接并且相互电绝缘的多个次级电刷定子装置8、依次连接并且相互电绝缘的 多个导电环14、以及固定到所述机床的机床主轴2上的旋转绝缘紧固装置6，所述多个次级 电刷定子装置8中的一个次级电刷定子装置与所述初级电刷定子装置5相邻并且电绝缘地 固定到该初级电刷定子装置5上，所述多个导电环14中的一个导电环与所述旋转绝缘紧固 装置6相邻并且电绝缘地固定到该旋转绝缘紧固装置6上，所述初级电刷定子装置5设有石墨块11以及与该石墨块11电连接的电刷电极导出接线端9，并且各个所述次级电刷定子 装置8也分别设有石墨块11以及与该石墨块电连接的电刷电极导出接线端9，所述初级电 刷定子装置5的石墨块11以及各个所述次级电刷定子装置8的石墨块11分别与所述多个 导电环14中的相应一个导电环滑动接触，各个所述导电环14分别设有电刷电极导入接线 端13。具体地，如图1所示，图中旋转绝缘紧固装置6固定在机床主轴2上(例如通过埋 头螺钉固定在机床主轴2上，该机床主轴2可旋转地支撑在机床轴承1上)，初级电刷定子 装置5可以包括绝缘外壳、弹簧10、石墨块11以及电刷电极导出接线端9，其中该初级电刷 定子装置5的绝缘外壳经固紧螺栓3连接于机床挡板4上，初级电刷定子装置5的导电环 14通过绝缘套筒15及紧固螺钉12与旋转绝缘紧固装置6连接，热电偶电极的一端通过电 极导入电刷接线端13固定于导电环14上，从而构成初级电刷副。需要说明的是，初级电刷 定子装置5还可以采用其它结构形式，只需满足本实用新型上述基本技术方案中所描述的 电连接关系以及机械连接关系即可。在完成初始级的安装后，还需要形成相应的次级电刷副，次级电刷副的安装个数 由测试系统的要求所决定。参见图1所示，对于二级电刷副来说，该次级电刷副的导电环14 通过绝缘套筒15及紧固螺钉12与初级电刷副的导电环14连接，从而也就间接地与旋转绝 缘紧固装置6相连接，次级电刷副的次级电刷定子装置8也可以包括绝缘外壳、弹簧10、石 墨块11以及电刷电极导出接线端9，其中该次级电刷定子装置8的绝缘外壳通过紧固螺栓 7与初级电刷定子装置5相连接，热电偶电极的一端通过电极导入电刷接线端13固定于导 电环14上，从而构成二级电刷副。三级、四级电刷副按上述方法依次连接上即可。当然，在 此需要说明的是，次级电刷定子装置8也可以采用其它结构形式，而不限于采用图1所示的 优选结构形式，其只需满足本实用新型上述基本技术方案中所描述的电连接关系以及机械 连接关系即可。优选地，所述导电环14可以为导电铜环或导电铝环。以下是本实用新型的装置应用于加工过程在线监测系统的实例，但不仅仅限于此 例，对于车削、挤压等多种加工方法，只要采用本实用新型所述装置，均可达到本实用新型 的目的。图2所示为内螺纹冷挤压待加工工件，在对冷挤压成形机理的研究过程中，需要 对工件温度场的分布进行测量，选取a、b两个测量点，能够全面反映挤压过程中工件的温 度分布。工件通过三爪卡盘装夹在车床上，A、B两支热电偶分别固定于工件的a、b两处进 行测量，电刷需要引出四根电极线，依次安装上电刷副，电刷电极导出接线端9分别接入温 度传送器，试验结果表明，该电刷装置运行良好，可以实现多电极的引出，分别得到a、b两 处加工过程中温度的变化趋势，满足实验要求。通过以上描述可以看出，本实用新型的可调多电极电刷装置具有如下有益技术效 果第一、由于所述可调多电极电刷装置可以实现多电极的引出，因此可以轻易地实现对加 工过程中工件各部位温度的测量，从而可以方便地进行机械过程中的温度测量；第二，本实 用新型的可调多电极电刷装置可以根据实际需要而决定安装电刷副的数量，从而可以避免 电刷不必要的磨损；第三，本实用新型的可调多电极电刷装置结构简单、成本低廉，具有普 遍的适用性。[0026]在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进 行任意组合，其同样落入本实用新型所公开的范围之内。另外，本实用新型的各种不同的实 施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实 用新型所公开的内容。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保 护范围由权利要求限定。
权利要求1.用于机械加工机床的可调多电极电刷装置，其特征在于，设有固定到所述机床上并 且与该机床电绝缘的初级电刷定子装置(5)、依次连接并且相互电绝缘的多个次级电刷定 子装置(8)、依次连接并且相互电绝缘的多个导电环(14)、以及固定到所述机床的机床主 轴(2)上的旋转绝缘紧固装置(6)，所述多个次级电刷定子装置(8)中的一个次级电刷定子 装置与所述初级电刷定子装置( 相邻并且电绝缘地固定到该初级电刷定子装置( 上， 所述多个导电环(14)中的一个导电环与所述旋转绝缘紧固装置(6)相邻并且电绝缘地固 定到该旋转绝缘紧固装置(6)上，所述初级电刷定子装置(5)以及各个所述次级电刷定子 装置(8)分别设有石墨块(11)以及与该石墨块(11)电连接的电刷电极导出接线端(9)， 所述初级电刷定子装置(5)的石墨块(11)以及各个所述次级电刷定子装置(8)的石墨块 (11)分别与所述多个导电环(14)中的相应一个导电环滑动接触，各个所述导电环(14)分 别设有电刷电极导入接线端(13)。
2.根据权利要求1所述的可调多电极电刷装置，其特征在于，所述初级电刷定子装置 (5)和各个次级电刷定子装置(8)分别设有绝缘外壳，所述初级电刷定子装置( 的绝缘外 壳固定到所述机床的机床挡板(1)上，所述次级电刷定子装置(8)的绝缘外壳依次连接。
3.根据权利要求1所述的可调多电极电刷装置，其特征在于，所述初级电刷定子装置(5)和各个次级电刷定子装置(8)分别设有弹簧(10)，该弹簧(10)设置在所述石墨块(11) 与所述电刷电极导出接线端(9)之间。
4.根据权利要求1所述的可调多电极电刷装置，其特征在于，所述旋转绝缘紧固装置(6)通过埋头螺钉固定到所述机床主轴( 上。
5.根据权利要求1所述的可调多电极电刷装置，其特征在于，该可调多电极电刷装置 还包括多个绝缘套筒(15)，各个所述导电环(14)之间通过所述绝缘套筒(1 连接。
6.根据权利要求1所述的可调多电极电刷装置，其特征在于，所述导电环(14)为导电 铜环或导电铝环。
专利摘要用于机械加工机床的可调多电极电刷装置，设有初级电刷定子装置(5)、多个次级电刷定子装置(8)、多个导电环(14)、以及固定到机床主轴(2)上的旋转绝缘紧固装置(6)，初级电刷定子装置(5)以及各个次级电刷定子装置(8)分别设有石墨块(11)以及与石墨块(11)电连接的电刷电极导出接线端(9)，各个石墨块(11)分别与多个导电环(14)中的相应一个导电环滑动接触，各个导电环分别设有电刷电极导入接线端(13)。由于本实用新型能够实现多电极的引出，因此可以容易地实现工件各部位温度的测量，从而方便地进行机械过程中的温度测量。此外，本实用新型的可调多电极电刷装置结构简单、成本低廉，具有普遍的适用性。
文档编号B23Q17/00GK201824200SQ201020560159
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者任海良, 左敦稳, 张瑞宏, 沈辉, 缪宏, 薛学彪, 袁莉, 赵映 申请人:扬州大学