一种无球笼对称式点焊电极自动修磨器

摘要

本发明公开了一种无球笼对称式点焊电极自动修磨器，包括由镜像结构的左、右壳体(13)和(12)组成的闭合壳体，各功能机构的机械部分或全部、或主体部分均置于其内；所述功能机构包括电极切削修磨机构、切削位移控制机构和电极修磨角度调整机构。本发明减小电极消耗50％以上，可有效提高焊点质量和减小点焊工艺能耗，提高刃具使用寿命10倍以上，进一步提高焊点质量和降低点焊工艺能耗，可减少了电极更换次数50％以上，相同工艺条件下可有效提高工艺产能。

说明书

技术领域

本发明属于电阻点焊过程中点焊电极修磨技术领域，更具体地说，本发明是关于电阻点焊 工艺过程中可对各类自动焊钳或固定式点焊机的电极工作端部进行自动修磨的专用工艺装备， 尤其是一种无球笼对称式点焊电极自动修磨器。

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、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递增不断改变，一系 列变化动态改变着焊点接头之间的总电阻值和沿板厚方向的电阻分配比例关系，接头各部位之 间的电阻析出热也随其间的电阻分配比例关系改变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，对焊点质量和点焊工艺成本等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和点焊工艺成本等产生过多不利影响，生产上均采取定期修磨电极工作 端部的方式，以通过将电极工作端表面尺寸与形状均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。

电极修磨器主要拟实现以下作用：1.将已增大的电极工作表面直径恢复至其初始设定值， 即将电极的馈电表面直径或馈电面积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；2.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点焊时的工 件表面平行，以提高电极工作表面与工件表面的有效接触面积，并减小电极工作表面与工件表 面之间的接触电阻和对焊点质量与点焊工艺成本可能产生的负面影响。

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。手动修磨 器需凭借操作人员的经验，保证修磨时处于空间位置的两电极工作表面，在工作状态下分别与 两侧工件表面的平行关系，是具有相当操作难度的工作；同时，这类修磨方式难以把握对点焊 过程中必然形成的附加变形实施补偿，故工艺保证效果不仅十分有限，甚至对焊点质量和点焊 工艺成本可能构成负面影响。

已知技术的电极自动修磨器主要存在以下不足：

1.已知技术电极自动修磨器的修磨原理均相仿，并具有以下共同属性：⑴切削刃具均为两 侧带有刃口的一体式刀片，由一片刀片上两侧呈镜像关系的刃口同步修磨两侧待修电极的工作 端表面；刃具加工电极平面部分的刃口轨迹线为圆弧，加工后的两电极工作表面实际为与该处 刃口曲率半径相等的球面；电极修磨后，电极工作表面与工件表面之间的接触方式理论上为点 接触，极大提高了电极工作表面点焊时的电流过载程度、恶化速度和烧蚀速度。⑵电极修磨时， 电极压力始终垂直作用于刃具两侧刃口之上，排除了刃具刃口采用具有前倾角设计的可能性， 刃具中互为镜像关系的两侧刃口对电极表面修磨的本质分别为正刃刮削和反刃刮削，而非切 削；任何情况下，总有一侧刃具刃口处于反刃刮削状态，刃具两侧刃口的磨损速度差异极大； 从刃具刃口外缘到刃具回转中心，刃口刮削线速度存在着由V＝Vmax到V＝0的变化，即电极外 径部位刃口的刮削线速度最大；距电极轴心一定半径范围内，因刮削线速度小于临界刮削速度， 该区域内待刮削电极材料与电极表面之间的剥离是刃口旋转撕裂与旋转碾压叠加作用的综合 结果，修磨过程对刃具刃口的损伤作用较强。⑶考虑机器人重复定位精度的影响，为了去除电 极轴心部位的待刮削金属，刃口长度设计上必须穿越刃具的回转中心，超出回转中心部分的刃 口在刮削过程中承受硬性挤压等恶劣工况，易造成该处刃口迅速变钝或崩刃。⑷点焊时，电极 握杆在电极压力作用下，必然产生一定的挠曲变形，并使电极工作表面随挠曲变形产生一角度 偏转，延长了通过点焊时对电极的烧蚀和塑性变形等逐渐增大与工件表面实际接触面积的时 间，对电极使用寿命和焊点质量等均形成负面影响；已知技术的电极自动修磨器均不具备相应的修磨角度补偿能力。

2.刃具刃口对电极修磨的刮削力由电极压力和刃具旋转扭矩共同建立，名义上是以刃口转 速、电极修磨时的电极压力和修磨时间等三参数共同决定电极每次刮削修磨量，但实际上又与 刃口变钝情况直接关联；刃具刮削工作原理决定了其刃口变钝速度较快，相同的工艺参数设置 条件下，电极每次修磨时的吃刀量随刃口磨损程度加大而逐渐增大，非必要刮削的电极消耗量 中随刃口变钝程度加大而增大，非必要切削的比例平均可占电极修磨总消耗量的50％以上。

3.严格意义上讲，已知技术电极自动修磨器的修磨原理只适用于直线运动型固定点焊机上 的电极修磨。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种无球笼对称式点焊电极自动修磨器，可以实现对各 类电阻点焊自动焊钳或固定点焊机上的电极进行自动修磨。本发明的电极自动修磨器具有以下 特点：采用具有前倾角的多刃口组合刃具以公转+自转形式对电极待修端部进行切削修磨；刃 具刃口对电极工作端面修磨时的切削力与电极压力无关；除可在微吃刀量条件下对电极工作端 面进行定位移修磨外，还可针对不同电极握杆在点焊过程中产生的挠曲变形和其它可致电极工 作平面产生的偏转进行角位移补偿，切实保证电极修磨后的工作表面与工件表面之间，在点焊 过程中形成良好的贴合关系。上述特点共同决定了刃具使用寿命长、可极度压缩电极修磨时的 非必要切削量、电极材料利用率高和修磨后的电极工作表面与工件表面在点焊作业时接触状态 好等优点，为降低刃具和电极材料消耗、降低点焊工艺能耗和焊点质量保证等均创造了良好的 基础保证条件。

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，包括由镜像 关系的左、右壳体组成的闭合壳体与用以实现本发明各功能目的的电极切削修磨、切削位移控 制和修磨角度调整等功能机构，所述各功能机构中的机械结构部分或全部、或主体部分均置于 所述闭合壳体之内。电极修磨时，所述各功能机构，或共同、或独立承担与两侧电极工作端面 修磨相关的功能工作；其中，所述电极切削修磨机构和切削位移控制机构的动力电机均固定安 装在所述右壳体的表面，两套切削位移控制机构的限位装置分别外露出所述壳体的两侧表面； 修磨角度调整机构的调整旋钮装在所述左壳体表面上。

本发明包括镜像布置在所述左、右壳体内的、相同的两套电极切削修磨机构，并分别承担 两侧待修磨电极工作端部的修磨工作；两套电极切削修磨机构由一台动力电机提供旋转动力输 入；所述动力电机用4个螺栓、连同其电机支座一并固定安装在右壳体表面。在电机支座的轴 孔内，通过轴套和键，使动力电机的输出轴与机构的动力输入轴之间建立接合关系。动力输入 轴的两端各装入一个动力输入齿轮，并利用键和卡簧分别对其进行径向和轴向限位；动力输入 齿轮通过与其啮合的过渡齿轮将动力电机输入的旋转动力分别传递给分置于左、右壳体内的两 个公转齿轮，并由两个公转齿轮分别将动力传递给两套相同的电极切削修磨机构。所述公转齿 轮一侧盘面的非轴线位置处开具一圆形沉台，所述圆形沉台内紧配合装入自转齿轮的回转轴 承，将已完成装配组合的组合刃具中自转齿轮的轴端，紧配合装入其自转轴承的内孔；公转齿 轮的轴端紧配合装入其回转轴承的内孔，公转齿轮轴承的外环紧配合装入固定齿圈裙部对应的 内环内；用6个沉头螺丝将固定盘固定在固定齿圈的上表面；将刀轴的轴端轴承紧配合装入限 位隔套上对应的轴颈上，再将所述轴承的外环紧配合装入罩盖表面的对应轴承孔内；将密封板 嵌装在固定齿圈内侧的沉台上，将罩盖间隙配合嵌装入固定盘外侧表面沉台内，同时将限位隔 套的大端嵌入第二刃具的沉台内；用螺栓穿过限位隔套上的内孔后，与刀轴轴向的螺纹内孔接 合；用3个螺栓分别穿过罩盖表面的通孔与密封板上对应的通孔，实现罩盖与公转齿轮之间的 接合，同时也将罩盖、固定盘、固定齿圈、密封板和公转齿轮，以及组合刃具等零件组合成一 组合体，所述组合体也构成电极修磨机构进行角度调整时的摆动体。将两套摆动体分别从左、 右壳体两侧装入，并通过分别置于两侧壳体内的各两个铰接销实现所述摆动体与两侧壳体之间 的铰接。至此，完成电极切削修磨机构在壳体内的装配组合。其中，处于密封板、固定齿圈、 固定盘和罩盖下表面之间的腔室既为电极切削修磨腔室，也是电极修磨过程中的负压吸屑腔室。

本发明中，所述组合刃具包括刀轴，除其凸缘部位外，所述刀轴上开具轴向贯通的键槽， 并在其轴端的轴向开具一螺纹孔；将刀轴轴端从自转齿轮轴端圆形沉台的中心通孔穿过，使刀 轴上的凸缘嵌入所述圆形沉台内，并以所述圆形沉台的底面作为刀轴的装配定位面；所述自转 齿轮另一侧盘面中心也开具一圆形沉台，在所述圆形沉台内，利用两个固定销固定安装一个平 面第一刃具，使二者成为一组合件；所述平面第一刃具的外形为一侧表面开具圆形沉台的薄壁 圆盘，所述圆形沉台外侧凸起的环面上开具有平面第一刃具的放射形刃口；在所述平面第一刃 具的沉台内，还同轴嵌装一个第二刃具，并利用键实现所述自转齿轮和所述第二刃具与所述刀 轴之间的径向约束固定。

所述平面第一刃具的作用与环状端面铣刀的作用相同，旋转修磨电极时，其刃口的回转平 面与拟切削修磨电极的工作端的平面部分始终贴合，并只承担电极工作端平面部分的修磨。

进一步讲，本发明中，所述平面第一刃具为开具在薄壁圆盘盘面圆形沉台周边凸环环面上、 呈中心放射形刃口型式的刃具，刃口的几何参数包括前角α、刃厚f、刃厚背角θ、刃后宽度 e、盘直径D1和刃口数量n1等，所述参数的取值范围与点焊对象材质关系的推荐值如下表：

本发明中，若所述第二刃具为弧面刃具，则所述弧面刃具沿轴线剖切时刃口外廓轨迹线为 内凹形弧线与直线的组合；所述弧面第二刃具弧形曲线部分的弧面半径与拟切削修磨弧面电极 工作端侧面弧面部分的弧面半径相等，直线部分按弧面曲线对应的中心角为50°±10°时的外 展切线设计。所述弧面刃具的弧面半径和直线段均与拟切削修磨电极的工作端侧面所要求的轨 迹线相吻合，并只承担圆弧形电极工作端侧面弧线+直线部分的修磨。所述弧面第二刃具包括 有数个几何形状均相同的刃口；所述弧面第二刃具的结构尺寸包括刃具大端直径D5、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弧面电极的电极直径D及所述 弧面第二刃具刃口螺旋角ω的关系推荐如下：

若所述第二刃具为圆台形刃具，则其锥角与拟切削修磨电极工作端侧面的锥角相吻合，并 只承担圆台形电极工作端侧面部分的修磨。所述圆台形第二刃具包括有数个几何形状均相同的 刃口，其结构尺寸包括刃具大端直径D5、刃具小端直径D3和刃口数量n3；所述结构尺寸与拟 切削修磨圆台形电极的电极直径D及所述圆台形第二刃具刃口后倾角ε关系的推荐值如下：

所述平面第一刃具和第二刃具用于点焊钢板的电极修磨时，所述刃口的几何参数均包括前 角α、背角δ、刃厚f、刃后宽度e和刃厚背角θ，其前角α、背角δ、刃厚b、刃后宽度 e和刃厚背角θ关系的推荐值如下：

当所述第一刃具和第二刃具用于点焊铝或铝合金的电极修磨时，所述刃口的几何参数均包 括前角α、背角δ、刃厚f、刃后宽度e和刃厚背角θ，建议其前角α、背角δ、刃厚b、 刃后宽度e和刃厚背角θ关系的推荐值如下：

所述罩盖外侧表面中心开具一个用于待修磨电极插入时进行径向定位的锥孔；所述锥孔一 侧开具一个轴线与组合刃具自转时旋转轴线同轴的轴承安装孔；罩盖表面还开具3个带有沉台 的螺栓通过孔，作为罩盖与公转齿轮固定连接时螺栓的通过孔；罩盖表面另开具3个通孔，用 作负压吸屑过程中补气气流的通道。

本发明中，还包括两套相同的切削位移控制机构，由一台步进电机提供动力。利用4个固 定螺栓、将所述步进电机及其减速机的组合件固定安装在动力电机的侧面。步进电机减速机的 输出轴端在闭合壳体内通过键与位移动力输入齿轮相接后，通过位移过渡齿轮，将步进电机输 入的旋转动力传递给位移传递齿轮；所述位移动力输入齿轮和位移过渡齿轮的轴端分别紧配合 装入其回转轴承的内孔后，再分别紧配合装入右壳体上的对应预留孔内；将位移传递齿轮轴承 的外环紧配合装入位移传递齿轮的内孔，再将位移传递齿轮轴的内环紧配合装入左、右壳体中 预留的凸台位置；位移传递齿轮两侧镜像各设置一个与其啮合的齿轮轴，所述两齿轮轴两侧伸 出的轴端分别为正反螺纹轴；安装时，将所述正反螺纹轴中螺纹旋向相同的轴端设置在所述闭 合壳体的同侧；在所述每个螺纹轴上各旋装一个螺纹旋向与其旋入轴螺纹旋向相同的正反螺纹 套；在同侧两螺纹套之上各装入一套限位机构。每套限位机构中，各包括两个基准套、一个限 位板和两个顶丝；先将限位板两侧轴端的铰接销分别铰接插入一个基准套上对应的轴孔内，然 后将上述组合中两基准套的内孔套装在两螺纹套的上部，并使基准套的底面与螺纹套的上表面 贴实，之后用顶丝锁定各基准套与对应的螺纹套之间的相对位置。

本发明中，还包括两套相同的修磨角度调整机构，分别承担分置于所述闭合壳体内的两套 电极切削修磨机构进行修磨角度调整的工作。由于各点焊工位具体焊钳的机臂在点焊过程中的 挠曲变形为定值，修磨角度调整为一次性调整，故本发明中的修磨角度调整机构采用手动调整 方式。所述修磨角度调整机构中，除两调整旋钮外露出左壳体表面之外，其它组成零件均设置 在所述闭合壳体之内；两调整旋分别承担两套电极切削修磨机构的修磨角度调整工作。每套修 磨角度调整机构均包括一个角度调整螺杆、一个角度调整板和一个紧固螺钉。将角度调整螺杆 和角度调整板通过螺纹组合装配后，用紧固螺钉将二者之间紧固锁紧；之后，将角度调整螺杆 穿过壳体上的对应孔并伸出壳体表面，在每个调整螺杆轴端各套装一个调整旋钮，并分别用顶 丝锁定调整旋钮与角度调整螺杆之间的位置关系。

本发明修磨器中还包括一套负压吸屑系统，包括：负压发生器、负压管路和两个负压吸咀； 其中，负压发生器为市售标准件，被固定安装在设备的支架上，并经柔性管路与负压吸咀相连 接；两个负压吸咀分别固定安装在两侧壳体表面上，其内孔与由密封板、固定齿圈、固定盘与 罩盖下表面等封闭而成的两侧修磨腔室相通；经负压即时吸出的切屑经负压吸咀、负压管路和 负压发生器后，经导引管引至用户指定的集屑袋内。

本发明修磨器中还包括设备安装支架，由于生产中焊钳在电极修磨时的姿态和所处的空间 位置各异，需根据现场需求另行设计，故本发明附图中只示意性绘出一种支架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.多刃组合刃具采用公转+自转方式工作，并在定位移微吃刀量条件下对电极待修表面进 行定位移切削修磨，刃具对电极的切削力建立与电极压力无关；因刃具结构型式和切削修磨原 理不同，从根本上消除了已知技术中因刃具结构型式和切削原理所形成的各类负面属性；修磨 后的电极工作表面为平面，不存在已知修磨技术中修磨后的电极工作表面必然带有球面螺旋升 角和电极与工件表面必然为点接触的现象；除可有效降低电极每次修磨时的非必要修磨量，减 小电极消耗50％以上外，还因电极工作表面与工件表面之间更好的贴合状态，可有效提高焊点 质量和减小点焊工艺能耗。

2.多刃组合刃具公转+自转的工作属性，决定了切削刃具不存在已知技术中一侧刃口必然 存在的反刃刮削不利工况和穿越刃具回转轴心的局部刃口必然承受硬性挤压等恶劣工况，以及 刃口外缘承受的冲击负荷极大的现象，且由多刃口分担定位移切削电极条件下的微量切削负 荷，使刃口的切削应力呈数量级下降，可提高刃具使用寿命10倍以上。

3.由于修磨角度调整机构的介入，可针对点焊过程中焊钳机臂在不同挠曲变形下所致的电 极工作表面偏转实施有效补偿，保证电极工作表面与工件表面之间在点焊过程中的贴合度，有 益于进一步提高焊点质量和降低点焊工艺能耗。

4.因电极材料利用率提高，可减少了电极更换次数50％以上，相同工艺条件下可有效提高 工艺产能。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A的放大剖视图；

图4是图2中B-B的放大剖视图；

图5是图2中C-C的放大剖视图；

图6是图2中D-D的放大剖视图；

图7-1是图1的组合刃具型式1的轴向剖视图；

图7-2是图7-1的俯视图；

图8-1是图1的组合刃具型式2的轴向剖视图；

图8-2是图8-1的俯视图；

图9-1是组合刃具中第一刃具的轴向剖视图；

图9-2是图9-1的俯视图；

图10-1是组合刃具中弧面刃具的轴向剖视图；

图10-2是图10-1的俯视图；

图11-1是组合刃具中圆台形刃具的轴向剖视图；

图11-2是图11-1的俯视图；

图12是各刃具I部的放大图；

图13-1是弧面电极的外观视图；

图13-2是圆台形电极的外观视图。

图14是公转齿轮的外观三维视图；

图15-1是罩盖正向的外观三维视图；

图15-2是罩盖反向的外观三维视图；

图16是本发明电极修磨器的一种支架外观示意图。

图中：

1-基准套，2-调整旋钮，3-限位板，4-螺栓，5-负压吸咀，6-罩盖，7-顶丝，8-固定盘， 9-轴承，10-动力电机，11-步进电机及减速机，12-右壳体，13左壳体，14-弧面刃具，15-平 面刃具，16-螺栓，17-动力输入齿轮，18-轴承，19-键，20-动力输入轴，21-卡簧，22-动力过渡齿轮，23-公转齿轮轴承，24-密封板，25-限位隔套，26-刀轴，27-固定齿圈，28-自转齿轮，29-位移传递齿轮，30-位移传递齿轮轴承，31-自转齿轮轴承，32-定位销，33-正反螺纹套，34-公转齿轮，35-动力电机支座，36-轴套，37-键，38-销轴，39-齿轮轴，40-轴承，41- 铰接销，42-顶丝，43-角度调整螺杆，44-角度调整板，45-紧固螺钉，46-角度调整板，47-角 度调整螺杆，48-位移动力输入齿轮，49-键，50-轴承，51-位移过渡齿轮，52-键，53-圆台形 刃具，54-圆弧形电极，55-电极工作端平面，56-圆弧形电极工作端侧面(工作端侧面弧面+直线部分)，57圆台形电极，58-圆台形电极侧面，59-螺纹孔，60-自转轴承安装孔，61-锥孔，62-螺栓通过孔，63-补气孔，64-轴承安装孔，65-支架，66-圆形沉台，67-螺纹孔，68-刃口，69-圆形沉台，70-圆形沉台，71-凸缘。

具体实施方式

本发明是关于电阻点焊工艺过程中用于各类自动焊钳和固定式点焊机两侧机臂上焊接电 极自动修磨的专用设备。本发明的电极自动修磨器在电极修磨过程中采用多刃组合刃具和刃具 公转+自转的工作方式对待修磨电极进行切削修磨；电极切削修磨过程中，刃具刃口不承受电 极压力，也不存在刃具一侧刃口必然承受反刃刮削的不利工况和刃口穿过其回转轴线的局部刃 口必然承受的硬性挤压等恶劣工况；利用步进电机控制微吃刀量条件下的定位移切削，实现对 电极每次修磨量的精确控制，极度压缩了已知技术在电极修磨过程中的非必要切削，电极材料 利用率可成倍提高，并使刃具刃口上的切削应力急剧降低，刃具使用寿命可提高10倍以上； 可针对不同焊钳机臂在点焊过程中的挠曲变形和其它对电极工作平面与工件表面接触状态的 影响进行补偿修正，保证电极工作表面在点焊过程中与工件表面之间的贴合度。本发明的上述 工作特性共同决定了刃具的工作寿命长，电极材料的有效利用率高和修磨后的电极表面在点焊 过程中的馈电效果好等特点，在减少刃具和电极材料消耗、减少电极更换次数，以及降低点焊 工艺能耗、提高工艺产能和焊点质量等方面均可形成积极效果。

本发明用于电阻点焊电极的自动修磨器的发明构思是：

1.通过建立多刃口组合刃具公转+自转的电极修磨方式，将已知技术刃具在电极修磨过程 中的单刃刮削修磨原理改变为多刃切削修磨原理，消除已知技术中对修磨刃具和电极修磨质量 等均不利的各类属性。

2.通过微吃刀量条件下对电极工作端面进行定位移切削修磨方式的引入，使不借助电极压 力进行电极修磨的方法成为可能，为进一步降低刃具刃口切削负荷与切削应力、提高刃具使用 寿命和减小电极修磨时的切削量等创造条件。

3.通过电极修磨角度调整机构的引入，可对焊钳机臂挠曲变形和其它影响因素所致的电极 工作表面偏转现象进行补偿修正，即为提高电极工作表面的馈电效率，也为提高焊点质量和降 低点焊工艺能耗创造必要条件。

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。

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，包括由镜像 结构关系的左、右壳体13和12组成的闭合壳体、用以实现本发明各功能目的的电极切削修磨、 切削位移控制和修磨角度调整等功能机构。所述各功能机构机械系统中的组成零件或全部、或 主体部分均置于所述闭合壳体内。电极修磨时，所述各功能机构，或共同、或独立承担与焊钳 两侧机臂上电极工作端面修磨相关的功能工作；其中，所述电极切削修磨机构和切削位移控制 机构的动力电机均固定安装在所述壳体的右侧表面上，两套切削位移控制机构的限位装置分别 外露出所述壳体的两侧表面；调整机构的角度调整旋钮分装在所述壳体左侧表面上。

如图1～图4所示，本发明的功能机构中包括两套组成零件与结构均相同的电极切削修磨 机构，分别镜像布置在所述左、右壳体13和12内，并分别承担两侧待修磨电极工作端部的修 磨工作，并由一台动力电机10为其提供旋转动力。用4个螺栓将所述动力电机10及其电机支 座35一并固定安装在右侧壳体12表面。在电机支座35的内孔中，通过轴套36和键37，使动 力电机10输出轴与机构的动力输入轴20之间建立接合关系。动力输入轴20的两端分别装入 一组动力输入齿轮17与轴承18的组合件，并用键19和卡簧21分别锁定其径向和轴向位置。 动力输入齿轮17经过渡齿轮22将输入的旋转动力分别传递给分置于左、右壳体内的两个公转 齿轮34，并由两个公转齿轮34分别将旋转动力传递给两套相同的电极切削修磨机构。在公转 齿轮34外侧盘面上非轴心位置处开具的圆形沉台60内紧配合装入自转轴承31，并将已完成装 配组合的组合刃具中自转齿轮28的轴端紧配合装入其自转轴承31的内孔；将公转齿轮轴承23 的内环紧配合装入公转齿轮34的轴端后，再将公转齿轮轴承23的外环紧配合装入固定齿圈27 裙部的内环中；将轴承9紧配合装入限位隔套25的轴颈位置，再将轴承9的外环紧配合装入 罩盖6处于刀轴26回转轴线位置上的通孔内；将密封板24装在固定齿圈27外侧端面上的沉 台内后，将罩盖6间隙配合装入固定盘8外侧表面沉台内的同时，将限位隔套25的大端同时 嵌入第二刃具14或53的沉台内，然后用螺栓16将罩盖6与刀轴26之间固定连接；用3个螺 栓16穿过罩盖6上对应的3个螺栓孔、再穿过密封板24上的3个对应通孔，实现罩盖6与公 转齿轮34上的3个螺纹孔59之间固定连接。将上述两套完成电极切削修磨机构装配的组合件 整体，分别从左、右壳体13和12两侧装入，并分别利用置于左、右壳体13和12两侧的各两 个铰接销41实现所述两组合件整体分别与左、右壳体13和12之间的铰接。闭合左、右壳体 13和12后，用螺栓4将两侧壳体13和12组合成一体。至此，完成电极切削修磨机构在闭合 壳体内的装配组合。其中，处于密封板24、固定齿圈27和固定盘8与罩盖6下表面之间的腔 室既为电极切削修磨腔室，也是电极修磨过程中的负压吸屑腔室。

如图7-1、图7-2、图8-1和图8-2所示，本发明中，所述组合刃具包括刀轴26，除其凸缘71部位外，所述刀轴26上开具轴向贯通的键槽，并在轴端的轴心部位轴向开具一螺纹孔67； 将刀轴26轴端从自转齿轮28轴端圆形沉台中心的通孔穿过，使刀轴26上的凸缘嵌入所述自 转齿轮28的圆形沉台70内，并以所述圆形沉台70的底面作为刀轴26的定位基面；所述自转 齿轮28另一侧盘面也中心对称开具一圆形沉台69，在所述圆形沉台69内，利用两个定位销 32固定安装一个平面第一刃具15，使二者成为一组合件；所述平面第一刃具15的外形为一侧 表面开具圆形沉台的薄壁圆盘，所述圆形沉台外侧凸起的环面上开具有平面第一刃具15的放 射形刃口68；在所述平面第一刃具15的圆形沉台66内，还同轴嵌装一个第二刃具14或53， 并利用键52实现所述自转齿轮28和所述第二刃具14或53与所述刀轴26之间的径向约束固 定。

如图9-1和图9-2所示，所述平面第一刃具15的作用与环状端面铣刀的作用相同，其旋 转修磨电极时，刃口的回转平面与拟切削修磨电极的工作端的平面部分55始终贴合，并只承 担电极工作端平面部分55的修磨。

进一步讲，本发明中，所述平面第一刃具15为开具在薄壁圆盘盘面圆形沉台周边凸环环 面上、呈中心放射形刃口型式的刃具，刃口的几何参数包括前角α、刃厚f、刃厚背角θ、刃 后宽度e、盘直径D1和刃口数量n1等，所述参数的取值范围与点焊对象材质的关系如下：

如图10-1和图10-2所示，本发明中，若所述第二刃具为弧面刃具14，则所述弧面刃具 14沿轴线剖切时刃口外廓轨迹线为内凹形弧线与直线的组合.

所述弧面刃具14的内凹形弧线部分的弧面半径R与拟切削修磨弧面电极54工作端55侧 面的弧面+直线部分56中的弧面部分的弧面半径r相等，所述弧面刃具14的直线部分按拟切 削修磨弧面电极工作端侧面弧面+直线部分56中的弧面对应的中心角为50°±10°时的外展 切线设计。所述弧面刃具14的弧面半径和直线段均与拟切削修磨电极的工作端侧面部分56所 要求的轨迹线相吻合，并只承担圆弧形电极54工作端侧面弧线+直线部分56的修磨。所述弧 面刃具14包括有数个几何形状均相同的刃口；所述弧面刃具14的结构尺寸包括刃具大端直径 D5、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弧面电极54的电 极直径D及所述弧面第二刃具14刃口螺旋角ω2关系的推荐值如下：

如图11-1和图11-2所示，若所述第二刃具为圆台形刃具53，所述圆台形刃具53的锥角 与拟切削修磨圆台形电极57工作端55侧面58的锥角相吻合，并只承担圆台形电极57工作端 侧面部分58的修磨。所述圆台形第二刃具53包括有数个几何形状均相同的刃口，其结构尺寸 包括刃具大端直径D5、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 磨圆台形电极57的电极直径D及所述圆台形第二刃具53刃口后倾角ε的关系推荐如下：

如图12所示，所述平面第一刃具15和第二刃具14或53用于点焊钢板的电极修磨时，建 议所述刃口的几何参数均包括前角α、背角δ、刃厚f、刃后宽度e和刃厚背角θ，其前角α、背角δ、刃厚b、刃后宽度e和刃厚背角θ的关系推荐如下：

当所述第一刃具15和第二刃具14或53用于点焊铝或铝合金的电极修磨时，所述刃口的 几何参数均包括前角α、背角δ、刃厚f、刃后宽度e和刃厚背角θ，其前角α、背角δ、 刃厚b、刃后宽度e和刃厚背角θ的取值范围推荐如下：

如图15-1和图15-2所示，所述罩盖6中心开具一个用于待修磨电极插入时对其进行径向 定位的锥孔61；所述锥孔61轴线一侧开具一个轴线与刀轴26回转轴线同轴的轴承9安装孔 64；罩盖6表面还开具3个带有沉台的螺栓通过孔62，作为罩盖6与公转齿轮34固定连接时 螺栓16的通过孔；罩盖6表面另开具3个通孔63，用作负压吸屑过程中补气气流的通道。

如图1、图2、图4～图6所示，本发明中，还包括两套相同的切削位移控制机构，由一台 步进电机11提供动力。利用4个固定螺栓将所述步进电机及其减速机11的组合件固定安装在 动力电机10同侧的右壳体12的表面上。步进电机的减速机11在左、右壳体13和12内通过 键49与位移动力输入齿轮48相接后，通过位移过渡齿轮51，将步进电机11输入的旋转动力 传递给位移传递齿轮29；所述位移动力输入齿轮48和位移过渡齿轮51的轴端分别紧配合装入 其回转轴承50的内孔后，再分别紧配合装入右壳体12上的对应预留孔内；将位移传递齿轮轴 承30的外环紧配合装入位移传递齿轮29的内孔，再将位移传递齿轮轴承30的内环紧配合装 入左、右壳体13和12中预留的凸台位置；位移传递齿轮29两侧镜像各设置一个与其啮合的 齿轮轴39；在所述两齿轮轴39上的齿轮两侧凸台位置各紧配合装入其回转轴承40两齿轮轴 39两侧外伸的轴端分别为正反螺纹；装配时，将所述正反螺纹轴中螺纹旋向相同的一端置于左、 右壳体13和12的同侧；在每个螺纹轴端上各旋装一个螺纹旋向与其旋入轴螺纹旋向相同的正 反螺纹套33；在同侧两螺纹套33之上各装入一套限位机构。所述每套限位机构中，各包括两 个基准套1、一个限位板3和两个顶丝7；先将限位板3两侧轴端的铰接销38分别铰接插入一 个基准套1上对应的轴孔内，然后将上述组合中两基准套1的内孔套装在两螺纹套33的上部， 并使基准套1的底面与螺纹套33的上表面贴实，之后用顶丝7锁定各基准套1与对应的螺纹 套33之间的相对位置。

如图5所示，本发明中，还包括两套相同的修磨角度调整机构，分别承担两套电极切削修 磨机构进行修磨角度调整的工作。由于生产上各具体点焊工位焊钳的机臂在点焊过程中的挠曲 变形为定值，故本发明中的修磨角度调整机构采用手动一次性调整方式。所述修磨角度调整机 构为两套原理相同的机构，除两调整旋钮2镜像布置在左壳体13表面之外，机构的其它组成 零件均设置在闭合壳体之内；两调整旋扭2分别承担两套电极切削修磨机构的修磨角位移调整 工作。闭合壳体内的每套修磨调整机构各包括一个角度调整螺杆43或47、一个角度调整板44 或46和一个紧固螺钉45。将角度调整螺杆43和47分别与角度调整板44和46通过螺纹组合 装配后，用紧固螺钉45将所述二组组合之间分别紧固固定；之后，将角度调整螺杆43和47 分别穿过左壳体13上的对应孔，在伸出壳体表面的调整螺杆43和47轴端各套装一个调整旋 钮2，并分别用顶丝42锁定调整旋钮2与角度调整螺杆43和47之间的位置关系。

本发明修磨器中还包括一套负压吸屑系统；负压吸屑系统包括附图中未予示出的负压发生 器、负压管路和分置于左、右壳体13和12两侧表面的各一个负压吸咀5；其中，负压发生器 固定安装在设备支架65上，并经柔性管路与负压吸咀5相连接；两个负压吸咀5分别固定于 左、右壳体13和12的外表面上，其内孔与经壳体13和12开具的负压通道与由密封板24、固 定齿圈27和固定盘8与罩盖6下表面等封闭而成的腔室相通；经负压即时吸出的切屑经负压 吸咀5、负压管路和负压发生器后，再通过负压发生器后端的导引管引至用户指定的集屑袋内。

如图16所示，本发明修磨器中还包括设备安装支架65，由于生产中焊钳在电极修磨时的 姿态和所处的空间位置各异，需根据现场需求具体设计，故本发明附图中只示意性绘出一种型 式的支架65。

本发明电极修磨器的调整与电极修磨过程如下：

本发明电极修磨器的电极修磨角度调整过程如下：

电极自动修磨器在生产现场安装后，只服务于与修磨器调试时对应的焊钳；因同一焊钳机 臂在点焊过程中的挠曲变形为常量，故本发明的电极修磨角度调整均属一次性调整，因此采用 手动调整方式。先计算可致电极工作表面产生的偏转量总量后，根据计算结果调整置于壳体两 侧表面修磨角度的摆角调整旋钮2，使摆角调整旋钮2上的箭头指示与左壳体12表面刻蚀的摆 角刻度指示符合计算值后，即完成本发明电极修磨器对特定焊钳电极修磨角度的调整过程。

本发明电极修磨器的电极修磨过程或工作过程如下：

待修磨电极随焊钳缓慢抵达修磨位置过程中，其轴向由电极握杆下端面与定位移切削机构 限位板3上表面开具的定位槽表面接触限位，径向则通过罩盖6上的电极插入锥孔61与待修 磨电极侧面56或58的接触实现准确定位。电极握杆下端面与限位板3上表面定位槽表面接触 过程中，因限位板3两侧悬出轴系铰接在基准套1的内孔中，限位板3将随电极握杆下端面对 其定位槽表面的接触状态自动摆动调整，并随时保持定位槽表面与电极握杆下端面处于最佳接 触状态。机器人发出到位工作指令后，电极切削修磨机构的动力电机10启动，并将其旋转动 力经机构中的动力输入轴20和动力输入齿轮17后，依次传递给动力过渡齿轮22和公转齿轮 34。所述公转齿轮34转动时，安装在其上的组合刃具在随公转齿轮34公转的同时，因组合刃 具中的自转齿轮28与固定齿圈27之间存在着啮合关系，自转齿轮28将按其与固定齿圈27之 间的齿数比，并以刀轴26的回转轴线为轴自转，亦即所述组合刃具在工作过程中在保持公转 的同时，又以更高的转速自转，由此形成本发明电极自动修磨器组合刃具的公转+自转的工作 特点。固定盘8与罩盖6下表面和固定齿圈27与密封板24共同组成的密闭腔室为电极切削修 磨腔室，保证切削修磨后的全部切屑只能经由负压吸咀5中被吸出修磨器机体之外。根据机器 人的同一控制指令，步进电机11也同时启动工作；步进电机11的旋转动力经其直连减速机的 动力输出轴，将输入的旋转动力传递给机构中的位移动力输入齿轮48、位移过渡齿轮51和位 移传递齿轮29后，由位移传递齿轮29将旋转动力同步传递给镜像布置在其两侧、并与其啮合 的两个齿轮轴39上的齿轮；因齿轮轴39两侧的伸出轴端分别为正反螺纹，且螺纹旋向相同的 轴端均置于壳体同侧，故所述两齿轮轴39同步旋转过程中，置于两齿轮轴39轴端上的两对互 为正反螺纹的螺纹套33，只能沿两齿轮轴39的轴向直线运动，并带动与所述螺纹套33固定连 接的两侧限位机构同步相向移动，同时也促使两侧待修磨电极同步、相向向修磨器内侧移动， 并由步进电机11的转速决定待修磨电极的轴向送进速度，亦即电极修磨过程中的切削修磨速 度；当切削修磨位移达到预设值后，步进电机11即刻停止工作，并原地等待下一次电极修磨 指令。焊钳两侧机臂将根据机器人发出的指令，携已完成修磨的电极帽从闭合壳体两侧退出修 磨器后，电极切削修磨机构的动力电机10也停止工作，并等待下一次电极修磨指令。至此， 由电极切削修磨机构与定位移切削机构协同完成一次完整的电极修磨循环过程。

本发明电极自动修磨器中还包括一套负压吸屑系统，其作用是将电极修磨过程中产生的切 屑即时吸出修磨器体外。负压发生器工作启动的电磁阀与电极切削修磨机构的动力电机10工 作时受控于机器人的同一控制指令，即二者同时启动工作，也同时停止工作。

本发明电极自动修磨器还包括一个设备安装支架65。因生产现场对各类焊钳修磨时的作业 高度和修磨时焊钳的姿态各不相同，故本发明附图中只示意性绘出电极修磨器安装支架65中 的一种。

综上所述，本发明利用不借助电极压力和多刃口组合刃具公转+自转的电极修磨方式实现 对电极待修端面修磨，克服了已知技术中因刃具结构型式和刃具切削原理所致的各类负面属性 问题；通过定位移切削机构，为多刃口组合刃具在微吃刀量条件下的定位移切削修磨电极创造 了条件，不仅使刃具的切削应力陡降，且极度压缩了已知技术中的非必要切削量；通过修磨角 度调整机构，可使因机臂挠曲变形等所致的电极工作平面在点焊过程中的偏转得到有效修正。 上述技术措施的一并实施，使刃具刃口的切削负荷急剧降低，刃具使用寿命可提高10倍以上； 相同工况条件下，电极材料利用率也因非必要切削量减少可提高50％以上；电极工作平面与工 件表面在点焊过程中接触状态的保证，也为提高电极馈电效率、降低点焊工艺能耗和焊点质量 保证等方面提供了良好的保证条件。

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。