一种工件头夹具和磨刀机的制作方法

1.本发明用于机械加工领域，特别是涉及一种工件头夹具和磨刀机。


背景技术：

2.全球机加工行业逐步实现高精的业务需求，同时稳固实现自动化生产水平。在保证产品材料、加工设备、检测设备固有精度的条件下，以此才能保证产品加工后的精度要求，而早期的机械设备呈现单一功能的特点，只能加工某一种或一类产品，为实现一机多用的功能，逐步形成了改机的需求。
3.工件头夹具主要用于磨刀机设备、修刀机设备，其主要针对刀刃磨削加工，通常安装在回转体设备，如滚珠主轴、四、五轴设备。加工刀刃磨削需工件头往复旋转，频繁更换刀具圆料后其回转精度需保持不变，故必须保证加工刀具的输出机构-工件头的高精及高稳定性的特性。现有技术中为了解决工件头夹具精度较低且精度保持稳定性较差等不良的问题,提出了在工件头夹具的机座上设置多个调节弹性夹头圆度的调节螺钉的技术方案。该技术方案主要呈现为侧面螺钉直接预顶夹头面，而在夹头松拉刀的过程中则呈现出夹头面划痕的现象，故后逐渐形成夹头锥部设置薄壁实心衬套，从一定程度上解决了夹头磨损的异常现象并很好的保持了调节精度，但在调节过程中由于夹头初始精度差，需要多次调节才能展示最终的精度，在每次调节中需单独释放夹头再次拉紧才可展示调节后的精度，这往往会使调节变得复杂。
4.此外，现有的工件头夹具外套设定旋转气缸，保证在加工中外接气管不打转，但大多数产品采用非接触式密封导致部分气压损失从而降低气缸推拉力，而固限于产品外形尺寸，最终拉刀损耗，磨削力减小；部分结构采用骨架油封、o形圈等密封件，但由于干性摩擦导致工件头启动旋转时阻力大，长时间运转会使密封件磨损导致其使用寿命不久。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种工件头夹具和磨刀机，其能够在每次调节精度后，弹性夹头可自由释放弹性以展示出调节后的精度，无需将弹性夹头退出后再拉紧从而展示调节后的精度，从一定程度上节省了调机工时。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.第一方面，一种工件头夹具，包括：
8.机座，设有导向孔，所述导向孔的孔壁上设有多个安装孔，多个所述安装孔沿所述导向孔的周向分布；
9.弹性夹头，设在所述导向孔中，并能够沿所述导向孔往复运动，所述弹性夹头的外侧具有夹头锥面；
10.定位锥套，设在所述导向孔中，并位于所述弹性夹头和所述机座之间，所述定位锥套沿所述导向孔的延伸方向包括第一配合段和第二配合段，所述第一配合段具有与所述夹头锥面配合的锥套锥面，所述第二配合段设有多个第一轴向割缝，多个所述第一轴向割缝
沿所述第二配合段的周向分布；
11.调节机构，包括多个调节部件，所述调节部件抵住所述定位锥套的第二配合段，所述调节部件用于施加压力使所述定位锥套弹性变形，多个所述调节部件与所述安装孔连接，并能够与所述定位锥套配合以调节所述定位锥套的圆度。
12.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，还包括驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述弹性夹头沿所述导向孔往复运动，所述驱动机构包括：
13.后盖，与所述机座连接，并在所述机座内部限定出轴向内腔；
14.拉杆，具有活塞部，所述活塞部设在所述轴向内腔中，并能够沿所述轴向内腔往复运动，所述活塞部将所述轴向内腔分隔为第一内腔和第二内腔，所述拉杆与所述弹性夹头连接；
15.接头，包括第一接头和第二接头，所述第一接头与所述第一内腔连接，所述第二接头与所述第二内腔连接。
16.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述弹性夹头的夹紧端设有多个第二轴向割缝，多个所述第二轴向割缝将所述弹性夹头的夹紧端分割形成多个夹瓣，所述夹瓣的外侧具有夹头锥面，所述拉杆与所述弹性夹头螺纹连接。
17.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括：
18.定位组件，包括限位弹性部件和限位座，所述限位座锁紧于所述拉杆，所述限位弹性部件沿轴向弹性支撑于所述限位座和所述弹性夹头之间。
19.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述拉杆设有与所述弹性夹头连接的螺孔，所述拉杆于所述螺孔的尾部设有轴向安装孔，所述限位座安装于所述轴向安装孔的末端，所述定位组件还包括设置于所述轴向安装孔中的顶套，所述限位弹性部件的一端固定于所述限位座，另一端支撑于所述顶套，所述顶套贴紧于所述弹簧夹头的尾部端面，所述顶套设有凸缘，所述轴向安装孔设有与所述凸缘配合以限定所述顶套轴向位移的凸台。
20.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括：
21.固定壳，所述机座通过轴承安装于所述固定壳中，所述第一接头和第二接头连接于所述固定壳，所述机座设有连通所述第一接头与所述第一内腔的第一通气孔道以及连通所述第二接头与所述第二内腔的第二通气孔道。
22.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴承包括沿轴向分布的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承之间设有隔套圈，所述隔套圈套压在所述机座外侧，所述第一通气孔道由所述第一内腔沿伸至所述隔套圈，并在所述隔套圈和所述固定壳配合间隙处与所述第一接头对接，所述第二通气孔道由所述第二内腔沿伸至所述隔套圈，并在所述隔套圈和所述固定壳配合间隙处与所述第二接头对接。
23.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述隔套圈和所述固定壳的配合间隙中设有多组接触式密封组件，所述接触式密封组件包括设在所述隔套圈外周面上的摩擦密封环以及设在所述固定壳内周面的润滑套，所述摩擦密封环具有弹性并与所述润滑套形成接触式密封结构。
24.结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述摩擦密封环采用聚四氟乙烯或pete材质，所述润滑套采用紫铜材质。
25.第二方面，一种磨刀机，包括第一方面中任一实现方式所述的工件头夹具。
26.上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本发明的技术方案中，机座内设置定位锥套，定位锥套四周设定调节部件，弹性夹头向后拉紧后，通过仪器测量检测弹性夹头夹持的工件、刀具的径向跳动，查找位移偏摆的方向，对该方向的调节部件施加一定力调整定位锥套的圆度以此过渡至后拉式弹性夹头使其圆度改变，进而保证后拉式弹性夹头接触锥面和夹刀内孔的同轴度。重复松拉刀往复运动，依然维持在高精度范围内。
27.整个调节过程只需松紧侧面的调节部件即可快速调节夹头精度，由于定位锥套设置了第一轴向割缝，故每次使用调节部件调节精度后，弹性夹头可自由释放弹性以展示出调节后的精度，调节过程中无需每次打刀释放夹头，只需螺钉调节即可立马展现出夹头调节精度，使产品调节变得更为简单快捷。从一定程度上节省了调机工时，尤其是弹性夹头的固有精度不够优良的前期下更是节约了调机成本。
28.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
30.图1是本发明工件头夹具的一个实施例结构示意图；
31.图2是图1所示的一个实施例的定位锥套结构示意图；
32.图3是图1中a处局部放大图；
33.图4是图1中b处局部放大图。
具体实施方式
34.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
35.本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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的限制。
36.本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
37.本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具
体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
38.参见图1、图2，本发明的实施例提供了一种工件头夹具，包括机座104、弹性夹头102、定位锥套103和调节机构。其中，机座104作为整个工件夹具的安装座，机座104设有导向孔，导向孔的孔壁上设有多个安装孔，多个安装孔沿导向孔的周向分布。
39.弹性夹头具有夹刀内孔1012，弹性夹头102用于夹紧工件或刀具101，弹性夹头102设在导向孔中，并能够沿导向孔往复运动。在一些实施例中，弹性夹头102的夹紧端设有多个第二轴向割缝，多个第二轴向割缝将弹性夹头102的夹紧端分割形成多个夹瓣，夹瓣的外侧具有夹头锥面1011。弹性夹头102沿导向孔往复运动时，夹瓣能够在夹头锥面和自身弹性的作用下夹紧或释放夹紧端中的工件，例如车刀、钻头、雕刻刀、铣刀。
40.可以理解的是，弹性夹头102还可以选择薄壁夹头来实现弹性变形夹紧功能。
41.依整机结构，在保证所有零件加工精度的前提下，而弹性夹头102的加工精度基本保持在0.015mm左右，但磨刀精度需至少保证在0.005mm以内，故需调整其圆度保证夹头锥面与夹刀内孔形状的高同轴度才可实现高的装刀精度，由此本结构中在机座104内设置定位锥套103，定位锥套103设在导向孔中，并位于弹性夹头102和机座104之间，定位锥套103沿导向孔的延伸方向包括第一配合段103-1和第二配合段103-2，第一配合段103-1具有与夹头锥面配合的锥套锥面103-3，第二配合段103-2设有多个第一轴向割缝103-4，第一轴向割缝103-4延伸到定位锥套103的尾部边缘，第一轴向割缝103-4的端部设置应力释放孔103-5，多个第一轴向割缝103-4沿第二配合段103-2的周向分布。
42.调节机构包括多个调节部件105，调节部件105可采用顶块、螺钉等，调节部件105抵住定位锥套103的第二配合段103-2，调节部件105用于施加压力使定位锥套103弹性变形，多个调节部件105与安装孔连接，并能够与定位锥套103配合以调节定位锥套103的圆度。
43.结合图1，本发明的技术方案中，机座104内设置定位锥套103，定位锥套103四周设定调节部件105，弹性夹头102向后拉紧后，通过仪器测量检测弹性夹头102夹持的工件、刀具的径向跳动，查找位移偏摆的方向，对该方向的调节部件105施加一定力调整定位锥套103的圆度以此过渡至后拉式弹性夹头102使其圆度改变，进而保证后拉式弹性夹头102接触锥面和夹刀内孔的同轴度。重复松拉刀往复运动，依然维持在高精度范围内。
44.结合图2，整个调节过程只需松紧侧面的调节部件105即可快速调节夹头精度，由于定位锥套103设置了第一轴向割缝103-4，故每次使用调节部件105调节精度后，弹性夹头102可自由释放弹性以展示出调节后的精度，调节过程中无需每次打刀释放夹头，只需螺钉调节即可立马展现出夹头调节精度，使产品调节变得更为简单快捷。从一定程度上节省了调机工时，尤其是弹性夹头102的固有精度不够优良的前期下更是节约了调机成本。
45.参见图1，在一些实施例中，还包括驱动机构，驱动机构能够驱动弹性夹头102沿导向孔往复运动。驱动机构可采用气缸，气缸的输出端与弹性夹头102连接。驱动机构也可以采用电机，电机通过曲轴连杆机构、丝杠螺母机构等驱动弹性夹头102往复运动。
46.在一些实施例中，驱动机构直接成型于机座104上，驱动机构包括后盖109、拉杆1011和接头，后盖109与机座104连接，并在机座104内部限定出轴向内腔；拉杆1011具有活塞部1013，活塞部1013设在轴向内腔中，并能够沿轴向内腔往复运动，活塞部1013外圆面与机座104的轴向内腔相配合导向运动，中间设置密封圈结构以保证腔体内的气密封性。活塞
部1013将轴向内腔分隔为第一内腔和第二内腔，拉杆1011与弹性夹头102连接；接头包括第一接头1015和第二接头1016，第一接头1015与第一内腔连接，第二接头1016与第二内腔连接。第一接头1015和第二接头1016能够通入或排除气体，通过气压驱动活塞部1013在轴向内腔中往复运动，活塞部1013进一步带动弹性夹头102沿导向孔运动。例如在释放工件时，第二接头1016与气源连接，第二内腔通入一定压强的气体形成推力向上推动拉杆1011并将弹性夹头102推出以释放工件。
47.在一些实施例中，参见图1，拉杆1011与弹性夹头102螺纹连接。
48.进一步的，工件头夹具还包括定位组件1010，拉杆1011后端采用定位组件1010且跟随其一起移动，参见图1、图3，定位组件1010包括限位弹性部件1010-1和限位座1010-3，限位座1010-3锁紧于拉杆1011，限位弹性部件1010-1可采用弹性块或弹簧，限位弹性部件1010-1沿轴向弹性支撑于限位座1010-3和弹性夹头102之间。由于弹簧夹头需往复松拉刀且要精度保持不变，如果仅将夹头依靠螺纹锁紧，由于螺纹配合存在间隙则长时间松刀会导致夹头相对位置改变，从而降低其使用精度，故定位组件1010的设定，将限位弹性部件1010-1支撑于弹性夹头102端面，使弹性夹头102松刀时其两零件相对位置不变，依旧使弹性夹头102保持原有位置，同时在加工中，也增加了弹性夹头102端面的摩擦力，增加了位置稳定性，避免产品在磨削中弹性夹头102出现转动导致产品加工不合格。
49.进一步的，参见图1、图3，拉杆1011设有与弹性夹头102连接的螺孔，拉杆1011于螺孔的尾部设有轴向安装孔，限位座1010-3螺纹安装于轴向安装孔的末端，定位组件1010还包括设置于轴向安装孔中的顶套1010-2，限位弹性部件1010-1的一端固定于限位座1010-3，另一端支撑于顶套1010-2，顶套1010-2贴紧于弹簧夹头的尾部端面，顶套1010-2设有凸缘1010-4，轴向安装孔设有与凸缘配合以限定顶套1010-2轴向位移的凸台1010-5。限位座1010-3可改变轴向安装孔的安装位位置增加限位弹性部件1010-1推力从而加大顶套1010-2于弹性夹头102的接触应力，从而可保证产品更高的磨削要求。
50.在一些实施例中，参见图1，工件头夹具还包括固定壳1014，机座104通过轴承107安装于固定壳1014中，第一接头1015和第二接头1016连接于固定壳1014，机座104设有连通第一接头1015与第一内腔的第一通气孔道1017以及连通第二接头1016与第二内腔的第二通气孔道1018。本产品结构大体分为固定部分、旋转部分及旋转支撑三部分。固定壳1014设置2个气接头，分别进入第一气体于气缸底部用于卸刀，第二气体于气缸上部用于拉刀，中间设定滚珠轴承107，轴承107内圈固定于机座104，在加工过程中，固定壳1014保持静止，外接气管可静止供气，相比于市场常用结构，优势在于气管不打转，内部旋转机座104锁紧于回转体上可进行旋转磨削加工，整个结构从外部看处于静置状态。即通过设定轴承107分离结构，保证工件头在旋转加工过程中，外界气管可静止不打转，避免出现外接气管缠绕等异常。
51.进一步的，参见图1、图4，轴承107包括沿轴向分布的第一轴承和第二轴承，固定壳1014在轴承外侧设有封尘盖106，用于防尘、防屑。第一轴承和第二轴承之间设有隔套圈108-2，隔套圈108-2套压在机座104外侧，第一通气孔道1017由第一内腔沿伸至隔套圈108-2，并在隔套圈108-2和固定壳1014配合间隙处与第一接头1015对接，第二通气孔道1018由第二内腔沿伸至隔套圈108-2，并在隔套圈108-2和固定壳1014配合间隙处与第二接头1016对接。
52.其中，隔套圈108-2和固定壳1014的配合间隙中设有多组接触式密封组件，接触式密封组件用于隔套圈108-2与固定壳1014之间的密封，避免气体由隔套圈108-2和固定壳1014之间的配合间隙泄漏。其中，接触式密封组件包括设在隔套圈108-2外周面上的摩擦密封环108-1以及设在固定壳1014内周面的润滑套108-3，摩擦密封环108-1具有弹性并与润滑套108-3形成接触式密封结构。通过设置接触式密封组件，使得通气孔道不存在气压损耗，保证了足够的拉刀力
53.其中，摩擦密封环108-1采用聚四氟乙烯或pete材质，润滑套108-3采用紫铜材质。摩擦密封环108-1的聚四氟乙烯或pete材质与润滑套108-3的紫铜材质相互配合，形成自润滑，在保证密封效果的同时，降低旋转摩擦阻力。
54.固定壳1014外接气管通入气源处于静止状态，机座104处于旋转状态，其中间部分设定通气孔道，外接气源通过固定壳1014气管道经过隔套圈108-2及机座104气管道进入后端气缸内使用于松拉刀作用，由于气体导入的过程中为静止部分进入到旋转部分，本实施例采用低摩擦接触式密封组件结构，润滑套108-3具备低摩擦耐用的特性，摩擦密封环108-1具备弹性自润滑的特性，两者接触可有效保证挤压的前提下，即使摩擦密封环108-1径向转动依旧保证了气体可无损耗的进入气缸内，而针对市场普遍使用的接触式骨架油封或阶梯式间隙非接触密封，其优势于使用寿命久、润滑耐磨、不存在气压损耗，保证了足够的拉刀力。
55.本发明的实施例还提供了一种磨刀机，包括以上任一实施例中的工件头夹具。
56.在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
57.当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。