数控工作头的制作方法

本发明属于微型钻头槽形加工技术领域，更具体地说，是涉及一种数控工作头。

背景技术：

目前，钻头等圆柱形棒料需要磨削加工，棒料通常采用夹具夹持，通过人工操作夹具来实现棒料的夹持与松开。夹具安装于滑台上，通过人工滑动滑台来改变夹具的位置，让夹具在上料卸料位置与砂轮位置之间切换，在上料卸料位置进行棒料的固定与拆卸，在砂轮位置进行棒料的磨削，配置滑台会让整体结构占用较大空间。对于批量棒料的磨削，每根棒料均采用人工操作来夹持与松开棒料并调节夹具的位置，操作麻烦，人工工作强度大，人工效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种数控工作头，以解决现有技术的夹具占用较大空间及操作麻烦的技术问题。

本发明实施例提供一种数控工作头，包括：

支座；

转动安装于所述支座的轴座；

用于驱动所述轴座转动的第一控制电机；

连接于所述轴座且用于夹持棒料的夹头，在所述第一控制电机的驱动下所述夹头具有沿纵向延伸的上料卸料位置及沿横向延伸的磨削位置；

用于控制所述夹头夹持或松开的夹紧松开机构；以及

用于控制所述夹紧松开机构的控制器。

可选地，还包括转动安装于所述支座的横向轴，所述第一控制电机的输出轴通过所述横向轴连接于所述轴座，所述轴座与所述横向轴同步转动。

可选地，所述夹头包括本体部及连接于所述本体部且沿周向分布的若干夹持臂，相邻两个所述夹持臂形成间隙，所有所述夹持臂之间形成供棒料插入的夹持口；

所述夹紧松开机构包括：

转动安装于所述轴座的空心轴，所述空心轴的一端为安装口，所述夹头插设于所述安装口处，所述安装口与所述夹持口的朝向相同；

安装于所述空心轴内且与所述本体部相连接的拉杆；

用于拉动所述拉杆以使所述夹持臂的末端收拢于所述安装口的弹性件；以及

用于推顶所述拉杆以使所述夹持臂的末端于所述安装口张开并使所述弹性件压缩的驱动件，所述驱动件与所述控制器电连接。

可选地，所述安装口为扩口；每一所述夹持臂的末端均设有夹持部，所有所述夹持臂的夹持部共同呈圆台状，所有所述夹持部的外壁与所述扩口的内表面相适配；所述驱动件推顶所述拉杆以使所述夹持部的外壁分离于所述扩口的内表面；所述弹性件拉动所述拉杆以使所述夹持部的外壁抵压于所述扩口的内表面。

可选地，所述拉杆靠近于所述安装口的一端连接有用于对棒料轴向限位的顶杆。

可选地，所述空心轴具有用于容纳所述弹性件的容纳槽，所述弹性件套设于所述拉杆外，所述弹性件的一端抵压于所述容纳槽的底面，所述弹性件的另一端抵压于拉杆头，所述拉杆头连接于所述拉杆。

可选地，还包括用于调节所述夹头的角度位置的角度调节组件。

可选地，所述角度调节组件包括用于驱动所述空心轴转动且与所述轴座相邻设置的第二控制电机、以及设置于所述控制电机的输出轴与所述夹头轴之间的传动机构，所述第二控制电机与所述控制器电连接以控制所述第二控制电机工作以使所述空心轴转动至预定角度位置。

可选地，还包括用于拍摄在所述上料卸料位置的所述夹头的棒料以获取该棒料的角度位置的摄像头，所述摄像头与所述控制器电连接。

可选地，所述支座设有接近开关，所述轴座安装有用于与所述接近开关配合以检测出所述夹头处于所述磨削位置的碰块。

本发明提供的数控工作头中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：第一控制电机能驱动轴座转动，让连接于轴座的夹头能在上料卸料位置与磨削位置之间切换。当夹头处于上料卸料位置时，夹头沿纵向延伸使棒料跟随沿纵向设置，便于进行棒料的安装或拆卸于夹头，通过控制器控制夹紧松开机构来实现夹头夹持与松开的切换。当夹头处于磨削位置时，夹头沿横向延伸使棒料跟随沿横向设置，便于砂轮对棒料进行磨削加工。该数控工作头整体结构占用空间小，能自动实现棒料的夹持与松开，并且夹头能在上料卸料位置与磨削位置切换，工作效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的数控工作头在夹头处于上料卸料位置时的立体装配图；

图2为本发明实施例提供的数控工作头在夹头处于磨削位置时的立体装配图；

图3为图1的数控工作头的另一角度的立体装配图；

图4为图3的数控工作头的立体分解图；

图5为图4的数控工作头的进一步立体分解图；

图6为图3的数控工作头沿b-b线的剖视图；

图7为图3的数控工作头的左视图；

图8为图3的数控工作头的俯视图；

图9为图6的数控工作头沿c-c线的剖视图；

图10(a)、图10(b)分别为钻头的主视图、右视图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

请参阅图1至图9，本发明实施例提供一种数控工作头100，用于夹持固定棒料1以供砂轮(图未示)进行磨削加工。数控工作头100适合于钻头或其它圆柱状棒料1的夹持固定，特别适合于pcb微型钻头(图10所示)的夹持以进行磨削加工。数控工作头100包括支座110、轴座120、第一控制电机130、夹头150、夹紧松开机构140、控制器(图未示)。支座110作为轴座120等零件的安装载体。轴座120转动安装于支座110；第一控制电机130用于驱动轴座120转动；夹头150连接于轴座120，且夹头150用于夹持棒料1，在第一控制电机130的驱动下夹头150具有沿纵向延伸的上料卸料位置150a(图1、图6所示)及沿横向延伸的磨削位置150b(图2所示)。此处，纵向可以是竖直方向，也可以是竖直方向稍微倾斜一定角度的方向；横向可以是水平方向，也可以是水平方向稍微倾斜一定角度的方向。夹紧松开机构140用于控制夹头150夹持或松开；控制器用于控制夹紧松开机构140，第一控制电机130与控制器电连接。

第一控制电机130能驱动轴座120转动，让连接于轴座120的夹头150能在上料卸料位置150a与磨削位置150b之间切换。当夹头150处于上料卸料位置150a时，夹头150沿纵向延伸使棒料1跟随沿纵向设置，便于进行棒料1的安装或拆卸于夹头150，通过控制器控制夹紧松开机构140来实现夹头150夹持与松开的切换。当夹头150处于磨削位置150b时，夹头150沿横向延伸使棒料1跟随沿横向设置，便于砂轮对棒料1进行磨削加工。该数控工作头100整体结构占用空间小，能自动实现棒料1的夹持与松开，并且夹头150能在上料卸料位置150a与磨削位置150b切换，工作效率高。

在本发明另一实施例中，纵向方向与横向方向错开90°，第一控制电机130驱动夹头150在90°内摆动，实现夹头150在上料卸料位置150a与磨削位置150b间的切换。

在本发明另一实施例中，还包括转动安装于支座110的横向轴132，第一控制电机130的输出轴通过横向轴132连接于轴座120，轴座120与横向轴132同步转动。该结构容易装配，第一控制电机130的动力通过横向轴132传递至轴座120，让轴座120转动安装于支座110。具体地，第一控制电机130可以为伺服电机，容易控制，能精确输出转角，实现在上料卸料位置150a和磨削位置150b间切换。

在本发明另一实施例中，支座110设有安装筒111，横向轴132通过轴承112支承于安装筒111内。该结构容易装配，让横向轴132稳定地转动安装于支座110。具体地，第一控制电机130的输出轴与横向轴132之间通过减速机131连接，让第一控制电机130的动力传递至横向轴132并让横向轴132具有预定的输出转角。

在本发明另一实施例中，夹头150包括本体部151及连接于本体部151且沿周向分布的若干夹持臂152，相邻两个夹持臂152形成间隙，所有夹持臂152之间形成供棒料1插入的夹持口154。使得夹持臂152可以向内靠拢或向外张开。在各个夹持臂152向内靠拢时，夹持口154变小，能夹持棒料1。在各个夹持臂152向外张开时，夹持口154变大，能松开棒料1或供棒料1插入。

在本发明另一实施例中夹紧松开机构140包括空心轴141、拉杆142、弹性件143、驱动件144。空心轴141转动安装于轴座120，空心轴141的一端为安装口1411，夹头150插设于安装口1411处，安装口1411与夹持口154的朝向相同；拉杆142安装于空心轴141内，且拉杆142与本体部151相连接；弹性件143用于拉动拉杆142以使夹持臂152的末端收拢于安装口1411；驱动件144用于推顶拉杆142以使夹持臂152的末端于安装口1411张开并使弹性件143压缩，驱动件144与控制器电连接。在驱动件144推顶拉杆142时，夹头150夹持臂152末端在安装口1411张开，可松开棒料1或插入棒料1，该过程弹性件143会压缩蓄能。在驱动件144不工作时，弹性件143会伸展复位，弹性件143拉动拉杆142使夹头150夹持臂152末端收拢于安装口1411，实现棒料1的夹紧。通过驱动件144与弹性件143的配合即可让拉杆142移动，进而实现夹头150夹持臂152收拢与张开的切换，实现夹持与松开棒料1，操作方便，效率较高。

在本发明另一实施例中，还包括用于将空心轴141支承于轴座120的轴承组件146。该结构便于将空心轴141稳定地转动安装于轴座120。

在本发明另一实施例中，轴承组件146包括相间隔设置的第一轴承组1461与第二轴承组1462，第一轴承组1461与第二轴承组1462之间设有隔套1463，隔套1463套设于空心轴141外。该方案容易装配，让空心轴141稳定地转动安装于轴座120。具体地，第一轴承组1461包括两个相邻设置的轴承，第二轴承组1462包括两个相邻设置的轴承，让空心轴141稳定地转动安装于轴座120。

在本发明另一实施例中，请参阅图1，还包括用于拍摄夹头150的棒料1以获取该棒料1的角度位置的摄像头170，摄像头170与控制器电连接。在夹头150切换至上料卸料位置150a时，通过摄像头170、控制器与控制电机161能对棒料1圆周方向找正，避免现有技术通过人工操作显微镜找正棒料加工位置引起操作麻烦与偏差较大的情况。现有技术人工操作对棒料找正偏差较大，磨削的产品一致性差，砂轮损耗大。在棒料1处于竖直位置，棒料1的上方设置有摄像头170，摄像头170用于获取实际的棒料1顶端图像，棒料1顶端图像类似于图10(b)，控制器保存有正确的棒料1顶端图像，将两个图像对比并计算出棒料1圆周偏置角度，使夹头150旋转，带动棒料1旋转到正确的圆周位置，实现棒料1自动找正。需要说明的是，摄像头170获取棒料1顶端图像，控制器保存有正确的棒料1顶端图像，将两个图像对比并计算出棒料1圆周偏置角度，这部分属于现有技术。棒料1具有预定的加工位置，比如，棒料1为一种需要对其两侧的分屑槽1a进行磨削加工的钻头，加工位置就是分屑槽1a的位置。摄像头170获取棒料1顶端图像里有刀刃线1b的特征，正确的棒料1顶端图像也有刀刃线1b的特征，将两个图像对比并计算出棒料1圆周偏置角度。分屑槽1a就是在刀刃线1b离中心预定距离的位置，所以让空心轴141转动一个预定角度即可实现棒料1找正。

在本发明另一实施例中，安装口1411为扩口；每一夹持臂152的末端均设有夹持部153，所有夹持臂152的夹持部153共同呈圆台状，所有夹持部153的外壁与扩口的内表面相适配；驱动件144推顶拉杆142以使夹持部153的外壁分离于扩口的内表面；弹性件143拉动拉杆142以使夹持部153的外壁抵压于扩口的内表面。该结构容易成型。在拉杆142移动带动夹头150的夹持部153进出于安装口1411，即可实现夹头150夹持臂152收拢与张开的切换，能可靠夹持棒料1。以图6的空心轴141沿纵向方向设置为例，在驱动件144向上推顶拉杆142时，夹持部153的外壁分离于扩口的内表面，夹持口154松开，可松开棒料1或插入棒料1，该过程弹性件143会压缩。在驱动件144不工作时，弹性件143预压力释放伸展，拉杆142向下移动，夹持部153的外壁抵压于扩口的内表面，夹持口154收紧，实现棒料1的夹紧。

在本发明另一实施例中，拉杆142靠近于安装口1411的一端连接有用于对棒料1轴向限位的顶杆155。该结构可实现棒料1的轴向限位，避免在夹头150松开时棒料1掉落至夹头150内。

在本发明另一实施例中，空心轴141具有用于容纳弹性件143的容纳槽1412，弹性件143套设于拉杆142外，弹性件143的一端抵压于容纳槽1412的底面，弹性件143的另一端抵压于拉杆头1421，拉杆头1421连接于拉杆142。该方案容易装配，结构紧凑。弹性件143的两端分别抵压于空心轴141容纳槽1412底面与拉杆头1421，在驱动件144推顶拉杆142时弹性件143会压缩，而在驱动件144不工作时弹性件143会伸展复位。具体地，拉杆头1421螺纹连接于拉杆142的端部，容易装配。

在本发明另一实施例中，弹性件143与拉杆头1421之间设有垫圈145，垫圈145套设于拉杆头1421外。垫圈145在装配于拉杆头1421后，便于弹性件143的一端抵压于垫圈145。

在本发明另一实施例中，驱动件144为气缸，气缸的活塞杆1441与拉杆头1421对齐设置。气缸容易控制，通过气缸活塞杆1441抵压于拉杆头1421，即可推动拉杆142。具体地，驱动件144可以安装于支座110上，结构紧凑。

在本发明另一实施例中，弹性件143包括若干层叠设置的蝶形弹簧。该方案容易装配，能提供足够的弹性力。在驱动件144推顶拉杆142时弹性件143压缩蓄能，在驱动件144不工作时弹性件143伸展以带动拉杆142复位。

在本发明另一实施例中，本体部151螺纹连接于拉杆142。该结构容易成型与装配，让夹头150能更随拉杆142移动。

在本发明另一实施例中，还包括用于调节夹头150的角度位置的角度调节组件160。通过调节夹头150的角度位置来调节棒料1的角度位置，实现棒料1不同位置磨削加工，或者在棒料1找正后的角度位置调节。

在本发明另一实施例中，角度调节组件160包括用于驱动空心轴141转动且与轴座120相邻设置的第二控制电机161、以及设置于控制电机的输出轴与夹头150轴之间的传动机构162，第二控制电机161与控制器电连接以控制第二控制电机161工作以使空心轴141转动至预定角度位置。在砂轮加工好棒料1一侧结构并准备加工另一侧结构时，控制器控制控制电机工作，控制电机驱动空心轴141转动，空心轴141带动夹头150转动，实现棒料1的角度调整，即改变棒料1相对于砂轮的方位。比如，钻头两侧分别需要磨削分屑槽1a，采用该数控工作头100，能在砂轮磨削好钻头一侧分屑槽1a并准备加工另一侧分屑槽1a时，让棒料1转动至预定角度位置。该数控工作头100能减少磨削棒料1的步骤，无需如现有技术使滑台靠近与远离砂轮并在夹具远离砂轮时人工调节棒料角度的步骤，降低工作时间，提高效率。

需要说明的是，控制器与第二控制电机161电连接，控制器控制第二控制电机161工作，让第二控制电机161的输出轴输出预定转角，这部分属于现有技术。具体地，第二控制电机161可以是伺服电机，容易控制，输出精度高，便于棒料1位置调整。

在本发明另一实施例中，控制电机的输出轴与空心轴141之间设置有传动机构162。该结构便于将控制电机的动力传递至空心轴141，带动空心轴141、夹头150与棒料1转动，让棒料1转动至预定角度。而且，配置传动机构162能让整体结构紧凑，占用空间变小。

在本发明另一实施例中，传动机构162包括固定于第二控制电机161的输出轴的第一同步带轮1621、固定于空心轴141的第二同步带轮1622、及绕设于第一同步带轮1621与第二同步带轮1622的同步带1623。该方案能有效地将第二控制电机161的动力传递至空心轴141，让空心轴141转动至预定角度。

在本发明另一实施例中，轴座120具有贯通槽121，空心轴141穿设于贯通槽121。让空心轴141设于轴座120内，容易装配，结构紧凑。

在本发明另一实施例中，贯通槽121的两端分别设有端盖122，端盖122用于避免外部进入轴座120内部，保护内部零件。空心轴141穿过于其中一个端盖122，便于安装夹头150。另一个端盖122覆盖传动机构162以保护传动机构162。

在本发明另一实施例中，支座110设有接近开关181，轴座120安装有用于与接近开关181配合以检测出夹头150处于磨削位置150b的碰块182。该结构能检测出夹头150是否切换至磨削位置150b，以准备进行磨削加工，避免在夹头150未切换至磨削位置150b时砂轮工作对棒料1或设备造成损坏。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。