CN104325157A - 一种主轴箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种主轴箱，其包括：主轴箱体，其由铝合金制成；刀具装夹机构，其包括导向块及与导向块活动配合的活动臂；该活动臂由一夹持部及转接部连接一体形成，夹持部与转接部的连接处设有铰接于所述容置腔侧壁的第一通孔；所述夹持部具有与主轴配合的夹持端；所述导向块固定于刀库支架，且具有一用于导向的第一作用面；所述转接部与导向块上的第一作用面顶抵配合；本发明通过采用铝合金铸造主轴箱体，将其重量减小，其重量比普通球墨铸铁铸造的主轴箱体轻4倍，取消配重装置可直接使用伺服电机带动，其速度会比现有加工中心机的速度快出2.5倍。

Description

一种主轴箱

技术领域

本发明涉及加工中心的制造领域，具体而言涉及对立式加工中心机主轴箱的改进。

背景技术

目前，在机械行业技术领域，随着自动化技术发展的日新月异，更多智能、自动化设备受到技术人员的青睐，其最突出的就是数控技术得到广泛的应用，具体体现于加工中心机床的使用；

随着产品的要求不断提高，现有的数控加工中心机床也不断改善，通过提高加工中心机床切削速度、加工效率与机床精度的稳定性要求来满足现有的加工需求，不仅如此，对周围环境的声噪、环保等要求越来越严格；现有的加工中心机床普遍使用球墨铸铁铸造的主轴箱与液压式刀具装夹机构(如图1所示)，其在铸造过程中，存在以下缺陷：(1)球墨铸铁成型难度较大且成本较高；(2)通过球墨铸铁铸造的主轴箱重量太重，其上下移动过程中容易导致主轴箱向前倾斜，无法保证加工精度，从而需要在机台内部增加配重装置以保持其平衡性，但大大降低其加工效率；(3)球墨铸铁材料本身不容易散热，使得机床的稳定性降低，影响加工精度，且主轴转动时所噪音，影响到人的身体健康；(4)液压式刀具装夹机构经过一段时间使用后，其打刀处与主轴产生间隙，导致其加工产品过程中，因精度有偏差，所产生的不良率升高；综上所述，现有的主轴箱及刀具装夹机构难以满足高精度、高效率的加工。

发明内容

针对现有的技术存在的问题，本发明提供了一种由铝合金铸造而成的主轴箱与机械式刀具装夹机构；以便减轻主轴箱的重量、提高加工效率与进给速度、降低成本、降低噪音、延长主轴使用寿命、提高加工精度，以满足现有的加工需求。

为实现上述目的，本实用新型技术方案为：

一种主轴箱，其包括：

主轴箱体，其由铝合金制成；包括主轴固定部、一与主轴固定部的外周结合的连接部；所述主轴固定部设有供主轴装入的安装孔；所述连接部内部形成与安装孔相通的容置腔；

刀具装夹机构，其包括导向块及与导向块活动配合的活动臂；该活动臂由一夹持部及转接部连接一体形成，夹持部与转接部的连接处设有铰接于所述容置腔侧壁的第一通孔；所述夹持部具有与主轴配合的夹持端；所述导向块固定于刀库支架，且具有一用于导向的第一作用面；所述转接部与导向块上的第一作用面顶抵配合；

其中，所述主轴箱体上下移动，带动铰接于其内活动臂同步移动，并以与导向块的第一作用面顶抵的转接部带动活动臂转动或复位，联动所述夹持部上的主轴松开或夹紧刀具。

进一步地，刀具装夹机构还包括退刀组件，其包括一退刀座、至少两个拉簧；所述退刀座由一连接座及横截面呈三角形的三角座连接于一体形成；所述连接座装设于连接部的上端；所述三角座具有供复位拉簧穿过的让位孔，且内壁形成与复位拉簧一端固定的挂耳；所述复位拉簧一端与三角座上挂耳固定，另一端活接于转接部的侧壁。

进一步地，所述退刀组件还包括一防撞垫，其装设于三角座上且对应配合顶抵所述转接部。

进一步地，刀具装夹机构还包括一用于固定导向块的固定座，其活接或一体成型于刀库支架；固定座侧壁开设有供导向块嵌入的定位槽，且于定位槽底部还形成连接导向块的孔位。

进一步地，所述刀具装夹机构活动臂上的夹持部及转接部呈一定角度连接于一体；所述夹持部的夹持端内壁形成与主轴外周匹配的弧度，且于两端位置形成台阶部。

进一步地，所述台阶部的深度为0.5-0.8mm。

进一步地，所述台阶部底壁还开设有供螺栓轴承7贯穿的第二通孔。

进一步地，所述导向块的截面呈T型设置，且于其上第一作用面的下方设有与三角座配合顶抵的第二作用面。

进一步地，所述第一作用面为斜面或者弧面。

本发明与背景技术相比，具有以下优点：

1.本发明提供了一种由铝合金铸造而成的主轴箱，减轻主轴箱的重量，从而省去配重装置的成本，整体降低加工中心机床的重量，以便于搬运及装配；

2.铝合金主轴箱其重量轻，散热快、稳定性好，通过伺服电机便能轻松带动主轴箱移动，提高进给速度与加工精度，进而提高加工效率；同时，其噪音小，降低噪音对加工技术人员的身心影响；

3.采用机械式刀具装夹机构，相较现有液压式刀具装夹机构易产生间隙的缺陷，本发明的机械式刀具装夹机构解决了这一缺陷，其通过活动臂使得主轴可轻松的实现夹紧或松开刀具；同时，其整个结构简单、易实现，且装夹的精度高，满足精度要求高的产品加工。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的加工中心机床的主视图；

图2为本发明所述加工中心机床的主视图；

图3为本发明所述主轴箱的立体结构示意图；

图4为本发明所述主轴箱的内部结构示意图；

图5为本发明所述活动臂的立体结构示意图；

图6为本发明所述导向块的立体结构示意图；

图7为本发明所述退刀座的立体结构示意图；

图8为本发明所述固定座的立体结构示意图。

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，以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

(如图2至图4所示)本发明所述一种主轴箱，其包括：

主轴箱体1，其由铝合金制成；包括主轴固定部11、一与主轴固定部11的外周结合的连接部12；所述主轴固定部11设有供主轴装入的安装孔110；所述连接部12内部形成与安装孔110相通的容置腔120；

(如图2至图8所示)刀具装夹机构，其包括导向块2及与导向块2活动配合的活动臂3；该活动臂3由一夹持部31及转接部32连接一体形成，夹持部31与转接部32的连接处设有铰接于所述容置腔120侧壁的第一通孔30；所述夹持部31具有与主轴配合的夹持端310；所述导向块2固定于刀库支架6，且具有一用于导向的第一作用面21；所述转接部32与导向块2上的第一作用面21顶抵配合；

还包括退刀组件4(如图7所示)，其包括一退刀座41、至少两个复位拉簧42；所述退刀座41由一连接座411及横截面呈三角形的三角座412连接于一体形成；所述连接座411装设于连接部12的上端；所述三角座412具有供复位拉簧42穿过的让位孔412A，且内壁形成与复位拉簧42一端固定的挂耳412B；所述复位拉簧42一端与三角座412上挂耳412B固定，另一端活接于转接部32的侧壁；所述退刀组件4还包括一防撞垫43，其装设于三角座412上且对应配合顶抵所述转接部32；

还包括一用于固定导向块2的固定座5(如图8所示)，其活接或一体成型于刀库支架6；固定座5侧壁开设有供导向块2嵌入的定位槽51，且于定位槽51底部还形成连接导向块2的孔位510；

其中，所述主轴箱体1上下移动，带动铰接于其内活动臂3同步移动，并以与导向块2的第一作用面21顶抵的转接部32带动活动臂3转动或复位，联动所述夹持部31上的主轴松开或夹紧刀具。

更具体地，(如图5所示)所述刀具装夹机构活动臂3上的夹持部31及转接部32呈一定角度连接于一体；所述夹持部31的夹持端310内壁形成与主轴外周匹配的弧度，且于两端位置形成台阶部310A；该台阶部310A的深度为0.5-0.8mm；所述台阶部310A底壁还开设有供螺栓轴承7贯穿的第二通孔310B。

更具体地，(如图6所示)所述导向块2的截面呈T型设置，且于其上第一作用面21的下方设有与三角座412配合顶抵的第二作用面22，所述第一作用面21为斜面或者弧面。

实际制备与装配时：(如图2至图8所示)

1.主轴箱部分：把液态铝合金原材浇灌至成型模具或者型砂模具内，带冷却后取出，形成主轴箱体1，该主轴箱体1包括主轴固定部11、与主轴固定部11的外周结合的连接部12；其主轴固定部11用于供主轴装入，连接部12内的容置腔120用于装设刀具装夹机构；主轴箱体1采用铝合金铸造而成，大大减轻主轴箱的重量，相较现有的铸铁材质主轴箱，省去配重装置的成本，整体降低加工中心机床的重量，以便于搬运及装配；同时，铝合金主轴箱散热快、稳定性好，通过伺服电机便能轻松带动主轴箱移动，提高进给速度与加工精度，进而提高加工效率；生产时噪音小，降低噪音对加工技术人员的身心影响；

2.刀具装夹机构部分：其主要有四个部件组成，包括一活动臂3、导向块2、退刀组件4及固定导向块2的固定座5；

A：活动臂3，由一夹持部31及一转接部32一体成型，且二者呈一定角度连接于一体；夹持部31的夹持端310内壁通过数控加工出与主轴外周匹配的弧度，且于两端位置加工出台阶部310A，该台阶部310A的深度为0.5-0.8mm；所述台阶部310A底壁还开设有供螺栓轴承7贯穿的第二通孔310B；而后在转接部32末端装设一滚针滚珠轴承8；最后，在夹持部31与转接部32连接处的第一通孔30装设一转轴，使其铰接于主轴箱上连接部12的侧壁；

B：导向块2，将导向块2加工成截面呈T型状，在其上加工出第一、第二作用面21、22，第一作用面21为与滚针滚珠轴承8配合的斜面或弧面，使其通过所述斜面或弧面的作用下，带动活动臂3转动；而后加工第二作用面22，其设置在第一作用面21的下方，用于与三角座412顶抵配合；最后，通过导向块2顶端的螺纹孔螺接固定于刀库支架6；

C：退刀组件4，其包括一退刀座41、至少两个复位拉簧42及一防撞垫43；装配时，先将防撞垫43装设于三角座412上，在把复位拉簧42的一端装设至退刀座41上的三角座412内壁的挂耳412B，另一端活接于转接部32的侧壁；最后把三角座412靠抵固定座5上的第二作用面22后，再通过螺钉将连接座411螺接于连接部12的上端面，使得退刀座41固定于连接部12；

D：固定座5，该固定座5用于固定导向块2，其通过顶部的螺纹孔与刀库支架6螺纹固定；固定座5侧壁还设有供导向块2嵌入的定位槽51，且于定位槽51底部还形成孔位510，通过平头螺钉穿过孔位510与导向块2连接；

最后将各个部件分别装设于连接部12的容置腔120，最后在通过带螺栓轴承7将主轴活动装设于活动臂3上夹持部31的夹持端310；

在实际使用过程中，主轴在正常情况下处于夹刀状态，当主轴箱体1向上移动时，活动臂3上的滚针滚珠轴承8与导向块2上第一作用面21顶抵，使得活动臂3沿曲线运动；当主轴箱上移至一定位置时，活动臂3的夹持端310部分会往下压，进而也把主轴上的打刀环也往下压，从而实现主轴的松刀状态；继而可将需要的刀具换置后，启动开关，使得伺服电机控制主轴箱体1下移，通过退刀座41上复位拉簧42，随着主轴箱体1下移逐渐拉动活动臂3回转，直至回落到原先位置时，主轴便随之夹紧刀具，实现夹刀状态；

本发明通过采用铝合金铸造主轴箱体，将其重量减小，其重量比普通球墨铸铁铸造的主轴箱体轻4倍，取消配重装置可直接使用伺服电机带动，其速度会比现有加工中心机的速度快出2.5倍。

本发明提供了一种由铝合金铸造而成的主轴箱，减轻主轴箱的重量，从而省去配重装置的成本，整体降低加工中心机床的重量，以便于搬运及装配；铝合金主轴箱其重量轻，散热快、稳定性好，通过伺服电机便能轻松带动主轴箱移动，提高进给速度与加工精度，进而提高加工效率；同时，其噪音小，降低噪音对加工技术人员的身心影响；采用机械式刀具装夹机构，相较现有液压式刀具装夹机构易产生间隙的缺陷，本发明的机械式刀具装夹机构解决了这一缺陷，同时，其通过活动臂3使得主轴可轻松的实现夹紧或松开刀具；同时，其整个结构简单、易实现，且装夹的精度高，满足精度要求高的产品加工。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种主轴箱，其特征在于：其包括：

主轴箱体，其由铝合金制成；包括主轴固定部、一与主轴固定部的外周结合的连接部；所述主轴固定部设有供主轴装入的安装孔；所述连接部内部形成与安装孔相通的容置腔；

刀具装夹机构，其包括导向块及与导向块活动配合的活动臂；该活动臂由一夹持部及转接部连接一体形成，夹持部与转接部的连接处设有铰接于所述容置腔侧壁的第一通孔；所述夹持部具有与主轴配合的夹持端；所述导向块固定于刀库支架，且具有一用于导向的第一作用面；所述转接部与导向块上的第一作用面顶抵配合；

其中，所述主轴箱体上下移动，带动铰接于其内活动臂同步移动，并以与导向块的第一作用面顶抵的转接部带动活动臂转动或复位，联动所述夹持部上的主轴松开或夹紧刀具。

2.如权利要求1所述的一种主轴箱，其特征在于：刀具装夹机构还包括退刀组件，其包括一退刀座、至少两个复位拉簧；所述退刀座由一连接座及横截面呈三角形的三角座连接于一体形成；所述连接座装设于连接部的上端；所述三角座具有供复位拉簧穿过的让位孔，且内壁形成与复位拉簧一端固定的挂耳；所述复位拉簧一端与三角座上挂耳固定，另一端活接于转接部的侧壁。

3.如权利要求2所述的一种主轴箱，其特征在于：所述退刀组件还包括一防撞垫，其装设于三角座上且对应配合顶抵所述转接部。

4.如权利要求1、2或3所述的一种主轴箱，其特征在于：刀具装夹机构还包括一用于固定导向块的固定座，其活接或一体成型于刀库支架；固定座侧壁开设有供导向块嵌入的定位槽，且于定位槽底部还形成连接导向块的孔位。

5.如权利要求1、2或3所述的一种主轴箱，其特征在于：所述刀具装夹机构活动臂上的夹持部及转接部呈一定角度连接于一体；所述夹持部的夹持端内壁形成与主轴外周匹配的配合部，且于两端位置形成台阶部。

6.如权利要求5所述的一种主轴箱，其特征在于：所述台阶部的深度为0.5-0.8mm。

7.如权利要求6所述的一种主轴箱，其特征在于：所述台阶部底壁还开设有供螺栓轴承7贯穿的第二通孔。

8.如权利要求1、2或3所述的一种主轴箱，其特征在于：所述导向块的截面呈T型设置，且于其上第一作用面的下方设有与三角座配合顶抵的第二作用面。

9.如权利要求8所述的一种主轴箱，其特征在于：所述第一作用面为斜面或者弧面。