CN101439477B - 主轴退刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主轴退刀机构，其特征是气液退刀动力系统还包括气液增压器，退刀组件包括罩有防护罩的高压油缸，高压油缸一侧设有油管接头，油管接头下侧的高压油缸设有气管接头；高压油缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆下端与刀杆上端留有一段距离，活塞内开有贯通的横向气道以及与横向气道连通的纵向气道，纵向气道开口在活塞杆下端；活塞与高压油缸底部间的一段活塞杆套接有弹簧，高压油缸底部侧壁开有排气孔；刀杆上部也开有一段顶部开口的纵向气道，纵向气道下端侧向开口于刀杆与主轴之间。本发明体积小、重量轻，装置布局方便灵活，不妨碍机床外观的特点，装配维修方便，制造成本低。

Description

主轴退刀机构

技术领域

本发明涉及钻床及钻铣床设备，尤其涉及其中一种主轴退刀机构。

背景技术

机床主轴的退刀动作是牵涉到生产效率，安全操作、劳动强度及保持主轴精度的关键点，数控机床面世后，退刀技术得到了很好的解决，但是钻床或钻铣床的退刀一直沿用手敲、手板、手冲的动作，钻床行业早在上世纪八十年代就全行业攻关，至今出现了多种退刀机构和方式，但都是人力动作，都有较多缺陷。钻床或钻铣床自动拉刀退刀技术很难解决的原因有两方面：首先是技术方面，钻床或钻铣床的主轴有旋转和移动两个组合运动，主轴直径偏小并且都要缩进主轴花键套内，这就要求退刀油缸组件直径必须小于主轴花键的直径，必须适应主轴的两个组合运动，这在结构上已经很困难，加之，退刀油缸很小，要达到1000kgf以上的退刀力就必须有10Mpa以上的高压油，而常规齿轮油泵的压力只有2.5Mpa，这也是钻床或钻铣床不可能具有的；其次，钻床或钻铣床是普通机床，虽然自动拉刀十分必要，但不可能大幅度增加成本去完善这个功能，比如为了提供高压油源，就要配置高压油缸和大功率电机(其功率可能会大于机床主电机)及液压系统，不但价格昂贵并且这套装置体积很大，难以与机床整体协调装配。所以时至今日，钻床或钻铣床的拉刀退刀机构的性价比最佳方案都是行业内急待攻克的难关。

发明内容

本发明的目的是提供一种主轴退刀机构。

本发明采用的技术方案是：

主轴退刀机构，包括气液退刀动力系统、退刀组件和刀杆，所述气液退刀动力系统包括气动三联件和电磁阀，所述刀杆套接在主轴中，所述刀杆下端呈圆锥头状，所述圆锥头处开有倾斜的气孔，所述刀杆下端套有一锒套，拉钉的头部置于锒套内，所述锒套内沿拉钉颈部均匀分布有多个钢球，所述气液退刀动力系统还包括能产生高压油的气液增压器，所述退刀组件包括罩有防护罩的高压油缸，所述高压油缸一侧设有油管接头通过管道与气液增压器连接，所述油管接头下侧的高压油缸设有气管接头通过管道与气动三联件连接；所述高压油缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆下端与刀杆上端留有一段距离，所述活塞内开有贯通的横向气道以及与横向气道连通的纵向气道，所述纵向气道开口在活塞杆下端；所述活塞与高压油缸底部间的一段活塞杆套接有弹簧，所述高压油缸底部侧壁开有排气孔；所述刀杆上部也开有一段顶部开口的纵向气道，所述纵向气道下端侧向开口于刀杆与主轴之间。

所述高压油缸设有油管接头和气管接头一侧的防护罩开有缺口槽。

所述横向气道上方的活塞外侧设有环状密封圈，所述气管接头下方的活塞外侧设有环状密封圈。

所述电磁阀为两位五通电磁阀。

所述油管接头与高压油缸连接处还套接有尼龙套。

所述活塞内横向气道与纵向气道交汇处上端设有堵销。

所述高压油缸经滚针轴承及滚针推力轴承与联接套活动联接，所述联接套与主轴顶部螺纹联接，并由开槽螺母锁紧。

所述滚针轴承下端的高压油缸外侧壁套接有垫片，所述垫片与滚针轴承的内圈下端紧密接触，所述垫片与滚针轴承外圈的下端留有间隙，所述垫片由其下侧的螺母锁紧。

所述滚针轴承与滚针推力轴承之间的油道还连接有油杯。

本发明的气动三联件、两位五通电磁阀和气液增压器都是现有设备。气动三联件包括过滤器、减压阀和油雾器，常规气源通过过滤器过滤掉水份，再通过减压阀减压至额定压力，压力值则显示在设于减压阀与油雾器之间的压力表上，然后没有水份的具有一定压力的气体在油雾器里加入一定的油雾，从而形成没有水份而具有一定油雾的定压气流；该气流其中一路与气管接头连接用于供吹洗拉钉及刀具，另一路则通向两位五通电磁阀。两位五通电磁阀一侧设有消声器，通过退刀按钮来控制气流进入到气液增压器的方向。气液增压器包括气缸、气缸活塞、补液缸和油缸，两位五通电磁阀的一条气管通向气缸活塞左侧气缸腔体，另一条气管通向气缸活塞右侧气缸腔体，油缸的油液通过补液缸进行补充，补液缸通过加油口进行充油；当两位五通电磁阀使通向气缸活塞左侧气缸腔体的气管通气流时，由于气缸活塞面积大于推动油缸油液运动的气缸活塞杆端面面积，气缸活塞运动使油缸油液形成高压油液，并通过油管接头进入到高压油缸中；当两位五通电磁阀使通向气缸活塞右侧气缸腔体的气管通气流时，气流推动气缸活塞往左运动，使油缸油液压力迅速减小，油液回流，从而使高压油缸的活塞上升而恢复原状。

本发明所述气液退刀动力系统还包括能产生高压油的气液增压器，所述退刀组件包括罩有防护罩的高压油缸，所述高压油缸一侧设有油管接头通过管道与气液增压器连接，所述油管接头下侧的高压油缸设有气管接头通过管道与气动三联件连接，所述高压油缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆下端与刀杆上端留有一段距离，所述活塞内开有贯通的横向气道以及与横向气道连通的纵向气道，所述纵向气道开口在活塞杆下端，所述活塞与高压油缸底部间的一段活塞杆套接有弹簧，所述高压油缸底部侧壁开有排气孔，所述刀杆上部也开有一段顶部开口的纵向气道，所述纵向气道下端侧向开口于刀杆与主轴之间，当油通过气液增压器增压产生的高压油经过高压油接头进入高压油缸，高压油缸内的活塞在高压油的压力下向下移动，活塞内横向气道与高压油缸上的气管接头接通，经气动三联件处理的气体便进入到横向气道和纵向气道内；而此时活塞的活塞杆与刀杆接触，气体进入到刀杆内的纵向气道，然后气体再从刀杆与主轴间的间隙往下进入到刀杆圆锥头下端倾斜的气孔喷出，形成漩涡状气流，从而吹掉拉钉的杂质；同时刀杆往下运动后，其套接的锒套也往下运动，夹住拉钉的钢珠同时松开，圆锥头顶下拉钉退出刀具。

所述高压油缸设有油管接头和气管接头一侧的防护罩开有缺口槽，这样可以使高压油缸能上下移动，而不被主轴带动旋转。

所述油管接头与高压油缸连接处还套接有尼龙套，其外缘与防护罩的缺口槽接触，避免了油管接头与缺口槽的摩擦并具有防止振动的功能。

所述横向气道上方的活塞外侧设有环状密封圈，所述气管接头下方的活塞外侧设有环状密封圈，横向气道上方活塞的环状密封圈可以防止高压油的渗漏，气管接头下方活塞的环状密封圈可以防止经气动三联件进入的气体泄露。

所述活塞与高压油缸底部间的一段活塞杆套接有弹簧，所述高压油缸底部侧壁开有排气孔，该排气孔可以免除活塞下移时压缩油缸下腔空气而消耗活塞压力。

所述电磁阀为两位五通电磁阀，当常规气源经气动三联件处理后，形成了没有水份而具有一定油雾的定压气流，再分成两路：一路是直接与气管接头连通，另一路是经过该两位五通电磁阀来变换推动气液增压器内活塞的气体压力方向。

所述活塞内横向气道与纵向气道交汇处上端设有堵销，提高了活塞气孔加工的工艺性，使横向气道和纵向气道更容易加工。

所述高压油缸经滚针轴承及滚针推力轴承与联接套活动联接，所述联接套与主轴顶部螺纹联接，并由开槽螺母锁紧；所述滚针轴承下端的高压油缸外侧壁套接有垫片，所述垫片与滚针轴承的内圈下端紧密接触，所述垫片与滚针轴承外圈的下端留有间隙，所述垫片由其下侧的螺母锁紧，上述结构中垫片与外圈留有1mm间隙而不至摩擦，退刀时，主轴已经停转并制动，高压油进入高压油缸的上腔使活塞下移，当活塞杆下端与刀杆接触时迫使高压油缸向上移动1mm，这时垫片与滚针轴承的外圈接触，以承受推刀反作用力。

所述滚针轴承与滚针推力轴承之间的油道还连接有油杯，油杯可给轴承添注润滑脂，使其长期保持润滑状态。

本发明的优点是：本发明不用高压油泵和大功率油泵电机，而以气液转换方式提供的高压油源，本发明同时具有体积小、重量轻，装置布局方便灵活，不妨碍机床外观的特点，装配维修方便，制造成本低。

另外，本发明的退刀按钮与主电机可以互锁，只有在主轴停车时退刀按钮才起作用，而在装卸刀过程中主轴不能启动，加之装卸刀不用辅具不需敲打冲击，操作安全，也有利于保持主轴的精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明的原理图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明退刀组件的结构示意图。

图4为本发明在柜式摇臂钻床中的位置示意图。

图5为图4的左视图。

其中：1、过滤器，2、减压阀，3、油雾器，4、压力表，5、两位五通电磁阀，6、消声器，7、气缸，8、气缸活塞，9、补液缸，10、油缸，11、加油口，12、刀杆，13、主轴，14、圆锥头，15、倾斜气孔，16、锒套，17、拉钉，18、钢球，19、气动三联件，20、气液增压器，21、防护罩，22、高压油缸，23、油管接头，24、气管接头，25、活塞，26、活塞杆，27、横向气道，28、纵向气道，29、弹簧，30、排气孔，31、缺口槽，32、环状密封圈，33、尼龙套，34、堵销，35、滚针轴承，36、滚针推力轴承，37、联接套，38、开槽螺母，39、垫片，40、内圈，41、外圈，42、螺母，43、退刀按钮，44、蝶形弹簧，45、油杯。

具体实施方式

如图1～5所示，本发明的主轴退刀机构，包括气液退刀动力系统、退刀组件和刀杆12，气液退刀动力系统包括气动三联件19、两位五通电磁阀5和气液增压器20，两位五通电磁阀5上设有消声器6，刀杆12套接在主轴13中，刀杆12与主轴13之间设有两处蝶形弹簧44，刀杆12下端呈圆锥头状，圆锥头14处开有倾斜气孔15，刀杆12下端套有一锒套16，拉钉17的头部置于锒套16内，锒套16内沿拉钉17颈部均匀分布有5个钢球18，退刀组件包括罩有防护罩21的高压油缸22，高压油缸22一侧设有油管接头23通过管道与气液增压器20连接，油管接头23与高压油缸22连接处还套接有尼龙套33，油管接头23下侧的高压油缸22设有气管接头24通过管道与气动三联件19连接，高压油缸22内设有活塞25，活塞25的活塞杆26下端与刀杆12上端留有一段距离，活塞25内开有贯通的横向气道27以及与横向气道27连通的纵向气道28，横向气道27与纵向气道28交汇处上端设有堵销34，纵向气道28开口在活塞杆26下端，活塞25与高压油缸22底部间的一段活塞杆27套接有弹簧29，高压油缸22底部侧壁开有排气孔30，刀杆12上部也开有一段顶部开口的纵向气道28，纵向气道28下端侧向开口于刀杆12与主轴13之间，高压油缸22设有油管接头23和气管接头24一侧的防护罩21开有缺口槽31，横向气道27上方的活塞25外侧设有环状密封圈32，气管接头24下方的活塞25外侧设有环状密封圈32，高压油缸22经滚针轴承35及滚针推力轴承36与联接套37活动联接，联接套37与主轴13顶部螺纹联接，并由开槽螺母38锁紧，滚针轴承35下端的高压油缸22外侧壁套接有垫片39，垫片39与滚针轴承35的内圈40下端紧密接触，垫片39与滚针轴承35外圈41的下端留有间隙，垫片39由其下侧的螺母42锁紧，滚针轴承35与滚针推力轴承36之间的油道还连接有油杯45。

本发明是这样运动的：

常规气源通过气动三联件19的过滤器1过滤掉水份，再通过减压阀2减压至额定压力，压力值则显示在设于减压阀2与油雾器3之间的压力表4上，然后没有水份的具有一定压力的气体在油雾器3里加入一定的油雾，从而形成没有水份而具有一定油雾的定压气流，该气流其中一路与气管接头24连通，另一路则通向两位五通电磁阀5。

当要完成退刀动作时，按下退刀按钮43，按钮43控制两位五通电磁阀5使通向气缸活塞8左侧气缸7腔体的气管通气流，气缸活塞8运动使油缸10油液形成高压油液，并通过油管接头23进入到高压油缸22中，高压油液产生的压力促使活塞25往下运动，使活塞杆26抵住刀杆12，导致刀杆12向下运动，套在刀杆12下端的锒套16也往下运动，夹住拉钉17的钢珠18同时松开，圆锥头14顶下拉钉17退出刀具；活塞杆26抵住刀杆12的同时，活塞25内的横向气道27与气管接头24连通，定压气流迅速通过横向气道27、活塞25的纵向气道28和刀杆12的纵向气道28进入到刀杆12与主轴13之间的间隙，并最后通过刀杆12下端圆锥头14的倾斜气孔15喷出，形成涡流，从而吹净锥孔及刀柄上污物并形成油膜。

当要完成拉刀动作时，将刀具连接在恢复退刀按钮43位置，退刀按钮43控制两位五通电磁阀5使通向气缸活塞8右侧气缸7腔体的气管通气流，气流推动气缸活塞8往左运动，使油缸10油液压力迅速减小，油液回流，从而使高压油缸22的活塞25借助与高压油缸22底部间的弹簧29弹力上升，活塞25内的横向气道27与气管接头24位置错开，活塞杆26下端也与刀杆12顶部断开，刀杆12在蝶形弹簧44的作用下也往上恢复到原来位置，套在刀杆12下端的锒套16也往上运动，拉钉17头部置于锒套16内，锒套16内的钢珠18夹紧在拉钉17颈部，从而完成拉刀动作。

本发明具有以下特点：

1、装卸刀时，不需任何辅助工具，只须手持刀具并按动按钮就可轻松快速的装卸刀，提高了生产效率，减轻了劳动强度。

2、退刀按钮与主电机互锁，只有在主轴停车时按钮才起作用，而在装卸刀过程中主轴不能启动，加之装卸刀不用辅具不需敲打冲击，操作安全，也有利于保持主轴的精度。

3、不用常规的高压液压系统，只须常规气源。

4、重要配套元件都已商品化(如气动三联件、电磁阀、气液增压器)，退刀油缸结构简单，工艺性好。

5、除退刀外，还有清洁主轴锥孔及刀柄的吹气功能。

6、体积小、重量轻，装置布局方便灵活，不妨碍机床外观。

7、装配维修方便，故障率低。

8、成本低，只需增加4000～5000元就能实现这个至关重要的高难度功能，是十分合算的。

Claims (9)

1.主轴退刀机构，包括气液退刀动力系统、退刀组件和刀杆，所述气液退刀动力系统包括气动三联件和电磁阀，所述刀杆套接在主轴中，所述刀杆下端呈圆锥头状，所述圆锥头处开有倾斜气孔，所述刀杆下端套有一锒套，拉钉的头部置于锒套内，所述锒套内沿拉钉颈部均匀分布有多个钢球，其特征是所述气液退刀动力系统还包括能产生高压油的气液增压器，所述退刀组件包括罩有防护罩的高压油缸，所述高压油缸一侧设有油管接头通过管道与气液增压器连接，所述高压油缸的所述油管接头下侧设有气管接头通过管道与气动三联件连接；所述高压油缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆下端与刀杆上端留有一段距离，所述活塞内开有贯通的横向气道以及与横向气道连通的纵向气道，所述纵向气道开口在活塞杆下端；所述活塞与高压油缸底部间的一段活塞杆套接有弹簧，所述高压油缸底部侧壁开有排气孔；所述刀杆上部也开有一段顶部开口的纵向气道，刀杆的所述纵向气道下端侧向开口于刀杆与主轴之间。

2.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述高压油缸的设有油管接头和气管接头的一侧的防护罩开有缺口槽。

3.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述横向气道上方的活塞外侧设有环状密封圈，所述气管接头下方的活塞外侧设有环状密封圈。

4.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述电磁阀为两位五通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述油管接头与高压油缸连接处还套接有尼龙套。

6.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述活塞内横向气道与纵向气道交汇处上端设有堵销。

7.根据权利要求1所述的主轴退刀机构，其特征是所述高压油缸经滚针轴承及滚针推力轴承与联接套活动联接，所述联接套与主轴顶部螺纹联接，并由开槽螺母锁紧。

8.根据权利要求7所述的主轴退刀机构，其特征是所述滚针轴承下端的高压油缸外侧壁套接有垫片，所述垫片与滚针轴承的内圈下端紧密接触，所述垫片与滚针轴承外圈的下端留有间隙，所述垫片由其下侧的螺母锁紧。

9.根据权利要求8所述的主轴退刀机构，其特征是所述滚针轴承与滚针推力轴承之间的油道还连接有油杯。

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