一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机的制作方法

本实用新型属于机械加工去毛刺机技术领域，尤其是涉及一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机。

背景技术：

机械零件上的毛刺，有些是由于切削加工过程中塑性变形引起的；有些是铸造、模锻等加工的飞边，还有些是焊接挤出的残料。随着工业化和自动化程度的提高，机械加工领域，特别是航空、航天、仪器仪表汽车零部件领域中，对机械零件制造精度要求的提高和机构设计的微型化，毛刺的危害性尤为明显，由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作，使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时，脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大，甚至使机构卡死，动作失灵；某些电气系统在随机床主体运动时，会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏，影响系统正常工作；对于液压系统元件，如果毛刺脱落，毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内，造成滑阀卡死、使回路或滤网堵塞而造成事故，还会引起流体紊流或层流，降低系统的工作性能。毛刺的存在还影响机械系统的装配质量，影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。

目前，市面上常用去毛刺方法是机械手去毛刺，它是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果。然而，它们存在一个共同的不足就是去毛刺机采用固定式结构，不能够进行弹性浮动，在对机械零件，尤其是不规则的机械零件进行毛刺去除时，要么无法将不规则的机械零件毛刺一次清理干净，需要将工件不断地拆下，调整好位置后，再重新固定去毛刺，多次重复，从而造成加工中的毛刺去除效率低下的问题，更严重的情况，还可能会造成去除部分过多造成机械零件的损伤，使其变成废品、次品，增加企业生产成本。特别是无法解决大批量机械加工过程中，铸造偏差造成的不规则边缘的高效毛刺去除问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机，只需一次将去毛刺工件固定好，就可将毛刺去除彻底，不仅解决大批量机械加工过程中铸造偏差造成的不规则边缘的毛刺去除问题，以及相关类似加工中的毛刺去除效率低下的问题，而且不会对机械零件造成太大的损伤，显著提高了企业生产效率，增加了企业效益。

（二）技术方案

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机，包括机床主体、机头和支撑机构，所述机头通过支撑机构固定设置在机床主体上方，所述机头包括主轴外壳、浮动主轴、固定在浮动主轴顶部的驱动机构以及安装在驱动机构下部动力输出端的刀具夹具，所述浮动主轴上端通过调心球轴承固定在主轴外壳顶部，浮动主轴侧壁上部套装向心关节轴承，向心关节轴承的外部套装滚针轴承，滚针轴承固定在主轴外壳内壁，所述机头上设置气动部件；所述调心球轴承与主轴外壳顶部连接处以及浮动主轴与主轴外壳下部连接处留有可供浮动主轴浮动的空隙。

所述气动部件包括气泵、自动调压阀、三位四通换向阀、换气口、控制器、自动调速阀、气缸和力传感器；其中，气泵为整个气动部件提供气源，自动调压阀控制气泵的气压，控制器控制整个气动部件电路工作，气缸的前后两端分别固定在浮动主轴的外壁和主轴外壳内壁上，力传感器设置在气缸的推杆前端，三位四通换向阀、自动调速阀、力传感器控制气缸通过换气口进行进气和排气。

所述气缸是一组或者一组以上，且每组气缸对称分布在浮动主轴四周的同一水平面上。

所述驱动机构为电动马达或者气动马达。

所述支撑机构为单立柱支撑，包括固定在机床主体上的立柱和固定在立柱上部的悬臂，其中机头通过悬臂固定连接在立柱上端。

所述支撑机构采用龙门式支撑结构，包括两个龙门立柱以及固定连接在两个龙门立柱上端且带有滑道一的X轴，两个龙门立柱下端固定在机床主体上；所述机头上水平设置与X轴上的滑道一对应的滑块一。

所述气缸两端分别固定设置滑块二，主轴外壳内壁以及浮动主轴外壁分别竖直设置与滑块二对应的滑道二。

所述一组气缸的个数是4-6个。

（三）有益效果

1、本实用新型所述的一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机，将浮动主轴最上端通过调心球轴承固定在主轴外壳上，浮动主轴侧壁上部套装向心关节轴承，向心关节轴承的外部套装滚针轴承，滚针轴承固定在主轴外壳内壁，所述机头上设置气动部件；所述调心球轴承与主轴外壳顶部连接处以及浮动主轴与主轴外壳下部连接处留有可供浮动主轴浮动的空隙。这样，在遇到不规则的工件去毛刺时，气动部件可以根据工件上的毛刺对刀具夹具处刀具的作用力，自动调整浮动主轴摆动角度，从而带动浮动主轴绕上方的调心球轴承随着不规则工件轮廓，作360度浮动运动，使得刀具夹具处的刀具能够非常容易且能比较彻底地清除不规则工件各个位置的毛刺。本申请所述的技术方案只需一次将去毛刺工件固定好，就可将毛刺去除彻底，不仅解决大批量机械加工过程中铸造偏差造成的不规则边缘的毛刺去除，以及相关类似加工中的毛刺去除效率低下的问题，而且不会对机械零件造成太大的损伤，显著提高了企业生产效率，增加了企业效益。

2、由于气动部件能使刀具夹具的刀具与工件间产生的力比较柔和一些，这样对刀具以及工件的损伤可以降低至最小。

附图说明

图1为本实用新型纵向剖面结构示意图；

图2为本实用新型机头部分的结构示意图；

图3为本实用新型单立柱支撑式立体结构示意图；

图4为本实用新型龙门支撑式剖面结构示意图；

图5为本实用新型所述气动部件的控制部分示意图。

图中：1机床主体、2机头、21主轴外壳、22浮动主轴、23驱动机构、24刀具夹具、3支撑机构、31立柱、32龙门立柱、33 X轴、4悬臂、5调心球轴承、6向心关节轴承、7滚针轴承、8气动部件、81气泵、82自动调压阀、83三位四通换向阀、84换气口、85控制器、86自动调速阀、87气缸、88、力传感器、9工件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1、2、3和5所示，一种气缸式可调扭矩360度浮动主轴去毛刺机，包括机床主体1、机头2和支撑机构3，所述机头2通过支撑机构3固定设置在机床主体1上方，所述机头2包括主轴外壳21、浮动主轴22、固定在浮动主轴22顶部的驱动机构23以及安装在驱动机构23下部动力输出端的刀具夹具24，所述浮动主轴22上端通过调心球轴承5固定在主轴外壳21顶部，浮动主轴22侧壁上部套装向心关节轴承6，向心关节轴承6的外部套装滚针轴承7，滚针轴承7固定在主轴外壳21内壁，所述机头2上设置气动部件8；所述调心球轴承5与主轴外壳21顶部连接处以及浮动主轴22与主轴外壳21下部连接处留有可供浮动主轴22浮动的空隙。

所述气动部件8包括气泵81、自动调压阀82、三位四通换向阀83、换气口84、控制器85、自动调速阀86、气缸87和力传感器88；其中，气泵81为整个气动部件8提供气源，自动调压阀82控制气泵81的气压，控制器85控制整个气动部件8电路工作，气缸87的前后两端分别固定在浮动主轴22的外壁和主轴外壳21内壁上，力传感器88设置在气缸87的推杆前端，三位四通换向阀83、自动调速阀86、力传感器88控制气缸87通过换气口84进行进气和排气。

所述气缸87是一组或者一组以上，且每组气缸87对称分布在浮动主轴22四周的同一水平面上。

所述一组气缸87的个数是4-6个

所述驱动机构22为电动马达或者气动马达。

所述支撑机构3为单立柱支撑，包括固定在机床主体1上的立柱31，和固定在立柱31上部的悬臂4，其中机头2通过悬臂4固定连接在立柱31上端。

这样，在遇到不规则的工件去毛刺时，气动部件8可以根据工件上的毛刺对刀具夹具24处刀具的作用力，自动调整浮动主轴22摆动角度，从而带动浮动主轴22绕上方的调心球轴承5随着不规则工件9轮廓，作360度浮动运动，使得刀具夹具24处的刀具能够非常容易且能比较彻底地清除不规则工件各个位置的毛刺。本申请所述的技术方案只需一次将去毛刺工件固定好，就可将毛刺去除彻底，不仅解决大批量机械加工过程中铸造偏差造成的不规则边缘的毛刺去除，以及相关类似加工中的毛刺去除效率低下的问题，而且不会对机械零件造成太大的损伤，显著提高了企业生产效率，增加了企业效益。

另外，由于气动部件8能使刀具夹具24的刀具与工件9间产生的力比较柔和一些，这样对刀具以及工件的损伤可以降低至最小。

其中，气动部件8各部分结构的功能介绍如下：如图5所示，气泵81为整个气动部件8提供气源，控制器85控制整个气动部件8各部分工作；力传感器88设置在气缸前端的推杆上，这样，可以测出在对工件9去毛刺的过程中，浮动主轴22在不规则工件轮廓时的受力情况，通过控制器85发出的指令，调节对应气缸87的进气或者排气，从而达到使浮动主轴22绕调心球轴承5浮动的目的。在气缸87进气或者排气通道上，安装有自动调速阀86，根据控制器85输出的控制信号对气缸87的进气和排气进行调速，避免浮动主轴22浮动偏摆速度过大；每一个气缸87均有一个三位四通换向阀83，通过控制器85发出的控制信号可以使气缸87进行进气和排气的换向。气动部件8还可以提供具有滤器、干燥器等气动系统常用附件。

气动部件8自动调整浮动主轴22摆动角度的工作原理举例如下：如图5所示，例如，在对工件9去毛刺的过程中，在某一时刻，由于工件9的毛刺，会对浮动主轴22产生一个向右的力时，左侧的力传感器88会通过控制器85对气泵81、自动调压阀82以及控制左侧气缸87的三位四通换向阀83、自动调速阀86等发出指令，以适宜的气压和流速对左侧气缸87进气，避免浮动主轴22浮动偏摆速度过大，同时，右侧的力传感器88会通过控制器85对控制右侧的三位四通换向阀83和自动调速阀86等发出指令，以适宜的气压和流速对对右侧气缸87放气，这样左右的气缸88相互配合，实现自动调整浮动主轴22向右浮动一定角度。

由于在工件9去毛刺过程中，工件毛刺会无规律的对浮动主轴22产生不同方向的力，那么气动部件8的工作原理与上述相似，不再详述。

另外，如果采用气动马达驱动主轴，通过必要的调压回路，可以由气泵直接给气动马达供给工作空气，使系统更加简单。

再有，如果不需要浮动主轴22浮动，可以使三位四通换向阀83工作在中位保压状态，浮动主轴22主轴圆周上布置的气缸活塞由于进气腔和排气腔均有压缩空气无法排除，达到固定不动状态，从而实现浮动主轴的固定不浮动工作。

实施例二

如图1、2、4和5所示，与实施例一不同之处是：所述支撑机构3采用龙门式支撑结构，包括两个龙门立柱32以及固定连接在两个龙门立柱32上端且带有滑道一的X轴33，两个龙门立柱32下端固定在机床主体1上；所述机头2上水平设置与X轴33上的滑道一对应的滑块一。

本方案与实施例一相比，区别在于：本方案采用了龙门式支撑结构，这样可以更加方便地调整机头在水平X轴方向的移动。

对于以上两个实施例中，作为进一步的改进，我们还可以在所述气动部件8两端分别固定设置滑块二，主轴外壳21内壁以及浮动主轴22外壁分别竖直设置与滑块二对应的滑道二。这样，气动部件8在主轴外壳21内壁和浮动主轴22外壁间上下滑动。以便能更好地调整浮动主轴22的摆动角度（注：滑块和滑道的连接结构图作为常用手段，在说明书附图中也就没有画出）。

本实用新型所述技术方案的工作过程如下：

在遇到不规则的工件9去毛刺时，可以依据工件9的材料需求，我们先调整气动部件8气缸内气压，使其符合工件9去毛刺要求，然后将工件9固定在机床本体上，启动电路设备开始工作，对工件9进行去毛刺。这样，在遇到不规则的工件去毛刺时，气动部件8可以根据工件9上的毛刺对刀具夹具24处的刀具的作用力，自动调整浮动主轴22摆动角度，从而带动浮动主轴22绕上方的调心球轴承5随着不规则工件9轮廓作360度浮动运动，使得刀具夹具处24的刀具能够非常容易且能比较彻底地清除不规则工件各个位置的毛刺。

当然，本文所述的浮动角度是一个很微小的角度。

（注：本申请中所述的电路设备的控制方法及原理是现有技术，此处不再赘述，气动部件中的各元件是常用元件，市场有售）

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。