CN101579748B

CN101579748B - 一种机床的主轴及其刀柄

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Publication number: CN101579748B
Application number: CN2009100537167A
Authority: CN
Inventors: 喻小秋
Original assignee: Shanghai Fenghe Precision Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Fenghe Precision Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: CN101579748A

Abstract

本发明创造涉及机床主轴和刀柄技术领域，具体地说是一种机床的主轴及其刀柄具备主轴冷却功能，其特征在于所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21)上，通过与主轴上的流路和与之相连的流路供应流体，所述的刀柄由如下几个配件构成：嵌入所述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置在旋转轴上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性配件(5)，本发明创造与现有技术相比，不仅可以降低磨损，而且还能更好地供给高压流体，流体的压力越高，连接力度就越强，可有效地防范流体通过连接部位泄漏的现象，有效地防范主轴的扩径现象，另外，由于其内壁较厚，可有利于流体的高压供给，不仅如此，当密封件发生磨损时，只要单独对刀柄实施维护即可，具有良好的维护性。

Description

一种机床的主轴及其刀柄

[技术领域]

本发明创造涉及机床主轴和刀柄技术领域，具体地说是一种机床的主轴及其刀柄具备主轴冷却功能。

[背景技术]

利用机床进行金属加工时，通常采用主轴冷却方式；上述冷却方式，通过机床主轴至刀具刀尖之间形成的流路，直接向钻头或铣刀等刀具的刀尖供给冷却液。上述冷却方法与以往从外界直接向加工件供给冷却液的方法相比，不仅工作效率高，而且还能延长刀具的使用寿命，同时还能提升加工件的品质。另外，未设置钻头等加工刀具的状态下，还可以利用专用清洗装置向加工件吹入清洗液清除附着在加工件表面的毛刺等异物。

但是，以具备自动刀具更换功能的机床为例，每次更换主轴上的刀柄时，都要切断冷却液或清洗液的供给(以下简称为‘流体’)；这时，必须防范流体从连接部位泄漏的现象；特别是高压流体，经常会出现流体从连接部位向外泄露的现象。另外，以以往所采用的刀柄及主轴为例，图4所示的是普通BT规格，图5所示的是普通HSK规格；在上述各图中，上端为夹紧状态，下端为松开状态。除此之外，文献1中还涉及到了主轴内部设有可折动切削液连通管的主轴装置；上述切削液连通管通过牵引螺栓压接于主轴内部。

以图4所示BT规格中的刀柄S1及主轴M1为例，处于夹紧状态时，牵引螺栓103与夹紧装置122之间形成间隙d；从上述间隙d中泄漏的流体填满空间125，对刀柄S1整体形成压力使其从主轴M1挤出，因而导致无法正常供给高压流体。另外，以图5所示HSK规格中的刀柄S2及主轴M2为例，由于其结构相对复杂，适合使用加工用冷却液；润滑性较差的清洗液则不适用于本例。而且，设置于夹紧装置222的O形环208可防止流体流入空间225内；每次更换刀具时，刀具与O形环208发生冲突，可能会导致O形环208在早期发生磨损。除此之外，文献1中所述的主轴装置，其刀具部分9经常处于与切削液连通管11相连的状态，具有较强的耐磨性；但是，主轴装置1的内部设有切削液连通管11的折动件，使主轴装置1的内径变大、惯性力矩增加，最终导致机床的基本性能受损；而且，轴承的扩径现象，还会导致相关费用上升；如果抑制主轴的扩径现象，就会导致主轴的内壁变薄，不利于适用高压状态的供给流体。另外，每次更换密封件时，必须停止装置的运行后再分解主轴；因此，此类装置存在维护性较差的缺点。

[发明内容]

本发明创造的目的在于克服现有技术的不足，提供具备如下特点的刀柄及机床主轴：特点一，可适用高压流体；特点二，结构简单而且小型化，具有良好的维护性。

为实现上述目的，设计一种机床的主轴及其刀柄，其特征在于机床的主轴内部设有可夹紧刀柄的夹紧装置(22)，上述夹紧装置(22)由圆筒状躯干(23)和从上述躯干(23)的外围向前端延伸的夹钳(24)构成，上述夹钳(24)与牵引螺栓(3)相结合夹紧刀柄，上述连接管(4)的基座侧面和上述躯干(23)的前端侧面相连在一起形成流路；

所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21)上，通过与主轴上的流路和与之相连的流路供应流体；所述的刀柄由如下几个配件构成：嵌入上述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置在旋转轴上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性配件(5)；上述牵引螺栓(3)从基座端插入上述中心孔(2)内，旋转轴上设有通孔(6)，上述连接管(4)的前端设有外径大于其他部位的管头部(7)，从前端插入上述通孔(6)内，可向轴方向折动，上述管头部(7)的外围设有密封件(8)，上述密封件(8)与上述中心孔(2)的内侧壁相连，上述弹性件(5)设置在上述中心孔(2)的内部，从基座端支撑上述连接管(4)，上述连接管(4)及上述中心孔(2)连在一起形成流路。

本发明创造与现有技术相比设置在管头部的密封件始终处于与中心孔内壁相连的状态，当刀具夹紧或松开时，就会有效地抑制密封件的变形，不仅可以降低磨损，而且还能更好地供给高压流体。另外，当流体处于未加任何水压的状态时，在弹性件的作用下，连接管依附在基座表面；当流体形成一定水压时，由于前端设有大口径管头部，前端的面积大于基座端，在水压的作用下，夹紧装置躯干的前端按压基座端。也就是说，流体的压力越高，连接力度就越强，可有效地防范流体通过连接部位泄漏的现象。本项发明中，可折动连接管设置在刀柄上，而不是主轴；因此，可以有效地防范主轴的扩径现象。另外，本项发明中采用椎体状刀柄，由于其内壁较厚，可有利于流体的高压供给。不仅如此，当密封件发生磨损时，只要单独对刀柄实施维护即可，具有良好的维护性。

[附图说明]

图1为本发明创造机床主轴及刀柄夹紧状态的截面图；

图2为本发明创造机床主轴及刀柄松开状态的截面图；

图3为本发明创造机床整体的截面图；

图4为符合BT规格的以往刀柄及主轴的截面图；

图5为符合HSK规格的以往刀柄及主轴的截面图；

指定图1为摘要附图；

参见图1：1锥体2中心孔3牵引螺栓4连接管5弹性件6通孔7管头部8密封件21刀具安装件22夹紧装置23驱赶24夹钳

[具体实施例]

关于本项发明中的刀柄及机床主轴的具体结构，参照相关图纸进行详细说明。图1、图2及图3是机床的截面图；其中，图1、图2为刀柄及主轴部分的放大图，图3为整体显示图。图1所示的是夹紧状态，图2所示的是松开状态；在图3中，上端为夹紧状态，下端为松开状态。另外，图中的右侧为前端，左侧为基座端。

刀柄S由设置在基座端的锥体1、设置在旋转轴上的中心孔2、牵引螺栓3、连接管4以及弹性件5构成。牵引螺栓3从基座端插入并固定在中心孔2内，而且旋转轴上设有通孔6。连接管4的前端，其外径大于其它部位，而且设有内壁较厚的管头部7。上述连接管4从前端插入通孔6内，可向轴的方向折动；而且，牵引螺栓3的前端牢固地固定管头部7，可有效地防范连接管4从牵引螺栓3脱落的现象。上述管头部7的外围设有O形密封件8，该密封件与中心孔2的内壁相连。另外，中心孔2的前端设有螺旋弹簧状弹性件5，可将连接管4依附于基座表面。上述中心孔2开在刀柄S的前端，而且开口部位设有流体的吐出口9；通过上述设计，向加工件吹入流体清洗附着在加工件上的毛刺等异物，起到了清洗机的功能。

另一方面，主轴M由设置在前端的锥孔状刀具安装件21、与刀具安装件21相连的空间25、与空间25的基座端相连的主轴孔26构成；上述空间25的内径大于主轴孔26。另外，主轴M在轴承27的作用下可在轴承座28内自由旋转。上述主轴孔26内设有可夹紧刀柄S的夹紧装置22；上述夹紧装置22由圆筒状躯干23和从躯干23的外围向前端延伸的夹钳22构成。上述夹钳24由设置在前端内侧的连接突起29、设置在前端外侧的前端凸件30以及设置在基座端外侧的基座端凸件31构成；主轴孔26内壁的与基座端凸件31相对应的位置上设有凸件26a。夹紧装置22的基座端连接有中空状拉杆32；上述拉杆32上插有多层碟形弹簧33；在上述碟形弹簧33的作用下，拉杆32依附在基座端。另外，拉杆32的基座端连接有中空状液压缸体34，可使拉杆32沿着轴方向移动。另外，中空状液压缸体34的基座端通过旋转接头35与流体供给装置36相连。轴承座28的侧方还设有电机37；上述电机37的轴与主轴M形成直交；设置在主轴M上的主轴端齿轮38和设置在电机37的轴上的电机端齿轮39齿合在一起，使电机37驱动主轴M。

接下来，对刀具的夹紧/松开模式以及流体的流路进行详细说明。刀具的夹紧模式(图1)：在碟形弹簧33的作用下，拉杆32依附于基座端；这时，夹钳24的前端凸件30与主轴孔26的内壁相接处，使夹钳24的前端向内侧闭合；与此同时，在连接突起29和牵引螺栓3的作用下，夹钳夹住刀柄S。在弹性件5的作用下，连接管4依附在基座端，而且连接管4的端部插入夹紧装置22躯干23的前端，形成相互连通的流路。上述连接管4带有管头部7，而且管头部7的前端面积大于基座端，当流体流入流路时，在水压的作用下，连接管7的前端就会牢固地压入基座端。流体的水压越高，连接管4压入基座端的力度就会越大；由于上述设计，即使供给高压流体，连接部位不会出现流体泄漏的现象。另外，连接管4的基座端外围件和躯干23的前端内围件采用相互齿合的设计，可确保较高的密封性。在上述状态下，从流体供给装置36开始，经旋转接头35、中空状液压缸体34、拉杆32、夹紧装置22的躯干23、连接管4以及中心孔2，直到吐出口9为止，形成一个连贯的流路。

刀具的松开模式(图2)：在中空状液压缸体34的作用下，将拉杆32移动至前端；这时，夹钳24的基座端凸件31与主轴孔26内壁上的凸件26相连接；同时，前端凸件30进入直径大于主轴孔26的空间构件25内，使得夹钳24的前端向外侧打开；接着，连接突起29释放牵引螺栓3，使刀具转入松开模式。

在进行上述夹紧/松开操作时，管头部7上的密封件8始终处于与中心孔2的内壁相连的状态，因此不仅变形量小，而且具有出众的耐磨好性。如果将密封件设置在主轴端，即使经常更换刀具，由于继续使用一个密封件，容易导致密封件的磨损。如本项发明所述，将密封件设置在刀具端，只有使用刀具时才会用到密封件，因此可有效地延缓密封件的磨损时间；而且，只要对刀柄进行维护即可，具有良好的维护性。不仅如此，刀柄采用锥体状设计，其厚壁可有效的保护内部的各种连接管，有利于高压流体的供给。

本项发明并不局限于上述实例。在实例中，涉及到了带吐出口的清洗机；但实际应用中，可将带流路的钻头或铣刀等刀具设置在刀柄的前端。另外，只要配备本项发明所涉及的刀柄及主轴，任何一种机床均在本项发明的适用范围。

Claims

1.一种有关机床的主轴，其特征在于机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21)上设有刀柄，通过主轴上的流路和与之相连的流路供应流体；所述的刀柄由如下几个配件构成：嵌入所述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置在旋转轴线上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性件(5)；所述牵引螺栓(3)从基座端插入所述中心孔(2)内，牵引螺栓(3)的旋转轴线上设有通孔(6)，所述连接管(4)的前端设有外径大于其他部位的管头部(7)，从前端插入所述通孔(6)内，可向轴方向折动，所述管头部(7)的外围设有密封件(8)，所述密封件(8)与所述中心孔(2)的内侧壁相连，所述弹性件(5)设置在所述中心孔(2)的内部，从基座端支撑所述连接管(4)，所述连接管(4)及所述中心孔(2)连在一起形成流路。

2.如权利要求1所述的一种有关机床的主轴，其特征在于机床的主轴内部设有可夹紧刀柄的夹紧装置(22)，所述夹紧装置(22)由圆筒状躯干(23)和从所述躯干(23)的外围向前端延伸的夹钳(24)构成，所述夹钳(24)与牵引螺栓(3)相结合夹紧刀柄，所述的连接管(4)的基座侧面和上述躯干(23)的前端侧面相连在一起形成流路。