万向浮动工具夹头的制作方法

本技术涉及一种工具夹头，特别是一种万向浮动工具夹头。

背景技术：

1、金属零件在制造过程中，会经历一系列加工，如铸造、磨削、钻孔、铣削、车削、攻丝、开槽等等，在加工后难以避免地会留下多余的凸起或刺状的毛刺。毛刺虽小，但直接影响了产品的美观与使用，甚至会产生安全问题，所以必须去除。

2、为了提高去除毛刺的工作效率，并降低人工劳动强度，出现了自动打磨的设备。工件毛刺大小各异，无固定尺寸，且毛刺并非都在同一二维平面上，加上自动打磨设备走刀位置难免会有偏差，目前打磨设备的刀具(打磨头)采用浮动方式安装，使得刀具在受力较大或毛刺处于不同平面时能够一定程度摆动，以切削力恒定的自适应模式去除毛刺，以免损伤工件和打磨设备。

3、例如：授权公告号为cn203495707u的中国实用新型专利就公开了一种打磨万向浮动机构，其包括刀具、主轴、关节轴承、外壳、固定套筒、弹簧支撑外圈与弹簧；固定套筒，呈圆柱体中空设置，包括前固定套筒与后固定套筒；主轴，设于固定套筒内，并通过关节轴承固定于外壳；外壳，包括前盖、后盖与壳体；后盖，通过螺钉与壳体联接，后盖、壳体、前盖与固定套筒的外周形成供主轴径向浮动的腔体；弹簧支撑外圈，卡持于腔体内，且弹簧支撑外圈内置设有弹簧；弹簧，固定于弹簧支撑外圈及前固定套筒内；刀具，固定于主轴的夹头内，随主轴的摆动而摆动。工作时，先将刀具固定在主轴上，再启动电源，关节轴承实现主轴的万向浮动，主轴旋转带动刀具旋转，然后将刀具靠近工件，刀具受到工件的挤压，当压力超过弹簧的弹力时，刀具径向开始偏摆进行打磨。

4、虽然上述的打磨万向浮动机构通过关节轴承、主轴与弹簧的配合实现了万向浮动，能够在避免因刀具与工件硬碰硬接触造成的刀具与主轴的损坏的同时提高打磨工件的质量，但是其还存在以下问题：1)由于其主轴设于固定套筒内并通过关节轴承固定于外壳，关节轴承设置在外壳的后盖内，导致刀具摆动的支点处于主轴的后端，进而刀具受切削力后产生的偏摆扭矩较大，会造成刀具摆动的幅度过大，容易损伤工件和刀具；2)其往往需要均布设置多个弹簧来保证对刀具及主轴的复位作用力，这就导致其结构复杂、制作成本偏高；3)虽然通过在弹簧支撑外圈与前固定套筒之间径向均布设置了多个弹簧作为刀具及主轴摆动后回正的复位结构，但在前固定套筒的周向往往还是存在没有弹簧支撑的部位，这就导致上述复位结构对刀具及主轴的复位作用力不够均匀，易降低使用寿命和打磨工件的质量。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种万向浮动工具夹头，旨在解决现有的打磨万向浮动机构装夹的刀具摆动的幅度过大、且对刀具的复位作用力不够均匀的问题。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：万向浮动工具夹头，包括具有夹刀腔的夹头主体，以及设置在夹刀腔中的关节轴承和夹紧复位结构；

3、夹头主体的后端设有用于与打磨设备连接头配合连接的夹头连接结构；

4、夹刀腔包括彼此连通的前夹腔和后夹腔；

5、关节轴承设置在前夹腔中；

6、夹紧复位结构包括设置在后夹腔中的弹性夹套，弹性夹套的内孔壁上设有能够与刀具的刀杆配合的环形装夹结构。

7、进一步的，前夹腔的前端设有第一台阶孔，第一台阶孔的直径大于前夹腔的直径，关节轴承设置在第一台阶孔中。

8、进一步的，第一台阶孔的前端设有第二台阶孔，第二台阶孔的直径大于第一台阶孔的直径，第二台阶孔中设置有将关节轴承压紧固定住的轴承压盖。

9、进一步的，弹性夹套至少为两个，并沿后夹腔的轴向间隔分布。

10、进一步的，该万向浮动工具夹头还包括刀具；

11、刀具的刀杆设置在夹刀腔中，刀杆的中部与关节轴承的内圈配合连接，刀杆的后部与被轴向压缩的弹性夹套的环形装夹结构形成过盈配合。

12、进一步的，刀杆的后端为半球形端部。

13、进一步的，前夹腔与后夹腔同轴，且后夹腔的直径大于前夹腔的直径；

14、夹头连接结构为设置在后夹腔后端的螺纹连接孔；

15、夹紧复位结构还包括设置在后夹腔中的垫圈；

16、弹性夹套的前后两侧均设置有垫圈，且位于最后侧的垫圈其至少部分处于螺纹连接孔中。

17、进一步的，环形装夹结构包括内胀环，内胀环至少为两个，并沿弹性夹套的轴向间隔分布。

18、进一步的，内胀环的横截面为朝向弹性夹套的轴心线凸起的圆弧形结构。

19、进一步的，任意相邻的两个内胀环通过横截面呈圆弧形的凹槽平滑过渡连接。

20、本实用新型的有益效果是：该万向浮动工具夹头通过将关节轴承设置在夹头主体的前夹腔中，利于关节轴承与刀具的刀杆中部进行配合连接，进而使得刀具摆动的支点处于其中部，与支点处于刀具后端的结构相比，在相同的偏摆角度下刀具偏摆的幅度更小，所受的力矩也更小，利于保护刀具和工件，并且更利于控制打磨的精度；通过在夹头主体的后夹腔中设置弹性夹套作为刀具的夹紧复位结构，弹性夹套的环形装夹结构可以贴合刀具的刀杆周向，弹性夹套通过端面螺纹旋紧压缩，向内膨胀夹紧刀具，进而能够为刀具周向的各个方位提供复位作用力，因此在刀具偏摆后能够对其施加更为均匀的复位作用力，利于提高对工件的打磨质量，并提高该万向浮动工具夹头和刀具的使用寿命。另外，相较于多根弹簧构成的复位结构，该该万向浮动工具夹头的复位结构更为简单，制作和维护成本均较低。

技术特征：

1.万向浮动工具夹头，包括具有夹刀腔(110)的夹头主体(100)，以及设置在夹刀腔(110)中的关节轴承(200)和夹紧复位结构(300)；

2.根据权利要求1所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：前夹腔(111)的前端设有第一台阶孔(113)，第一台阶孔(113)的直径大于前夹腔(111)的直径，关节轴承(200)设置在第一台阶孔(113)中。

3.根据权利要求2所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：第一台阶孔(113)的前端设有第二台阶孔(114)，第二台阶孔(114)的直径大于第一台阶孔(113)的直径，第二台阶孔(114)中设置有将关节轴承(200)压紧固定住的轴承压盖(210)。

4.根据权利要求1所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：弹性夹套(310)至少为两个，并沿后夹腔(112)的轴向间隔分布。

5.根据权利要求1所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：还包括刀具(400)；

6.根据权利要求5所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：刀杆(410)的后端为半球形端部(411)。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：前夹腔(111)与后夹腔(112)同轴，且后夹腔(112)的直径大于前夹腔(111)的直径；

8.根据权利要求7所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：环形装夹结构包括内胀环(311)，内胀环(311)至少为两个，并沿弹性夹套(310)的轴向间隔分布。

9.根据权利要求8所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：内胀环(311)的横截面为朝向弹性夹套(310)的轴心线凸起的圆弧形结构。

10.根据权利要求9所述的万向浮动工具夹头，其特征在于：任意相邻的两个内胀环(311)通过横截面呈圆弧形的凹槽(312)平滑过渡连接。

技术总结
本技术公开了一种万向浮动工具夹头，属于刀具夹具领域，旨在解决现有的打磨万向浮动机构装夹的刀具摆动的幅度过大、且对刀具的复位作用力不够均匀的问题。该万向浮动工具夹头通过将关节轴承设置在夹头主体的前夹腔中，利于关节轴承与刀具的刀杆中部进行配合连接，进而使得刀具摆动的支点处于其中部，偏摆的幅度更小，利于保护刀具和工件，并且更利于控制打磨的精度；通过在夹头主体的后夹腔中设置弹性夹套作为刀具的夹紧复位结构，弹性夹套的环形装夹结构可以贴合刀具的刀杆周向，进而能够为刀具周向的各个方位提供复位作用力，因此在刀具偏摆后能够对其施加更为均匀的复位作用力，利于提高对工件的打磨质量。

技术研发人员：赵文鹤
受保护的技术使用者：赵文鹤
技术研发日：20230308
技术公布日：2024/1/13