CN111069634A - 具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，包括主轴、刀柄和松拉刀机构，松拉刀机构包括设置在主轴内的中心通道和活塞缸腔，刀柄内设有松刀气孔，松刀气孔内设有弹簧，松刀气孔的外侧主轴上设有锁紧孔、刀柄锁销，活塞缸腔内设有锁紧活塞，松刀气孔连通中心通道，主轴后端固定有双通道旋转器，双通道旋转器上设有接口一和接口二，接口一连接阀门三和阀门四，阀门四连接有真空泵，接口二连接有阀门二和阀门一，阀门二、阀门三连接高压气源，中心通道前端与锁紧活塞前端的活塞缸腔连通。本发明具有真空闭锁松拉刀机构，方便自动更换刀具，且刀具联接可靠，刚性好，结构简单实用，且不易出现故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，属于机床技术领域。
背景技术
加工中心电主轴是加工中心机床的核心功能部件，松拉刀机构是主轴的刀具夹紧和松开机构，目前的松拉刀机构由拉抓、拉杆、碟簧和拉刀缸组成，结构复杂，易出现故障，弹簧以及拉爪极易损坏，因此需要一种新的具有松拉刀机构的电主轴。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，解决目前的电主轴中松拉刀机构的结构复杂，易出现故障，弹簧以及拉爪极易损坏问题。
本发明涉及一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，包括主轴和刀柄，主轴内设有松拉刀机构，松拉刀机构包括设置在主轴内的中心通道和活塞缸腔，刀柄安装在主轴前端，刀柄内设有松刀气孔，松刀气孔内设有弹簧，松刀气孔为阶梯孔，弹簧支撑在阶梯孔阶梯处，松刀气孔的外侧主轴上设有锁紧孔，锁紧孔内设有刀柄锁销，活塞缸腔内设有锁紧活塞，锁紧活塞下端固定有推动刀柄锁销压缩弹簧进入松刀气孔的活塞杆，松刀气孔连通中心通道，主轴后端固定有双通道旋转器，双通道旋转器上设有分别连接中心通道和活塞缸腔的接口一和接口二，接口一连接阀门三和阀门四，阀门三连接有高压气源，阀门四连接有真空泵，接口二连接有阀门二和阀门一，阀门二连接高压气源，中心通道前端与锁紧活塞前端的活塞缸腔连通。
优选地，活塞杆前端与刀柄锁销外端均设有相互配合的推动斜面，刀柄锁销内端带有12:1锥度。
优选地，锁紧活塞后端的活塞缸腔内设有带有中心孔的活塞堵，对活塞进行限位，防止活塞向后端自由活动。
优选地，主轴包括座壳、前端盖、主轴转子、前轴承套、后轴承套、后端盖和主轴定子，松拉刀机构设置在主轴转子上，前轴承套和后轴承套内分别设有前轴承内瓦和后轴承内瓦，前轴承内瓦和后轴承内瓦的内孔壁上设有轴承水腔，轴承水腔的两侧设有轴承气腔，座壳、前轴承套、后轴承套、前轴承内瓦和后轴承内瓦内均设有连通轴承气腔的空气管道，座壳、前轴承套、后轴承套、前轴承内瓦和后轴承内瓦内均设有连通轴承水腔的进水管道。电主轴轴承采用空气及水介质复合轴承，在高速时加大空气压力，减少水的压力，使空气轴承发挥作用，主轴高速运行，适应高速精加工，低速时减少空气压力，增加水压力，水轴承起到主要作用，低速刚性好，适应低速大切削。
优选地，主轴定子的外侧设有冷却水腔，座壳上设有连通冷却水腔的冷却进水道，对主轴定子进行冷却，后端盖上设有冷却进水口、冷却出水口、轴承进水口、轴承出水口、轴承进气口和轴承出气口，轴承出气口处设有消音器，减少噪音。
优选地，前轴承内瓦的端面上设有前轴承端面水腔，前轴承端面水腔连接进水管道，前轴承端面水腔的外侧设有前轴承端面气腔，前轴承端面气腔连接空气管道。使得主轴转子在转动时更好的悬浮，更好降低摩擦，且水腔设置在气腔外侧，防止水泄漏。
优选地，前端盖与主轴定子之间设有止推轴承套，止推轴承套内设有止推轴承瓦，止推轴承瓦内端面上设有止推轴承水腔，止推轴承水腔连接进水管道，止推轴承水腔的外侧设有止推轴承气腔，止推轴承气腔连接空气管道。使得主轴转子在转动时更好的悬浮，更好降低摩擦，且水腔设置在气腔外侧，防止水泄漏。
优选地，前端盖与前轴承套之间设有调整环，方便调节前端轴承套的位置。
优选地，空气管道内设有节流器。
本发明，具有以下有益效果：
具有真空闭锁松拉刀机构，方便自动更换刀具，且刀具联接可靠，刚性好，结构简单实用，且不易出现故障，另外，电主轴轴承采用空气及水介质复合轴承，在高速时加大空气压力，减少水的压力，使空气轴承发挥作用，主轴高速运行，适应高速精加工，低速时减少空气压力，增加水压力，水轴承起到主要作用，低速刚性好，适应低速大切削。
附图说明
图1为本发明结构原理示意图；
图2为本发明安装结构示意图；
图3为图2中后端盖的右视结构示意图；
图中：1、刀柄锁销，2、松刀气孔，3、主轴转子，4、活塞缸腔，5、中心通道，6、双通道旋转器，7、接口二，8、接口一，9、刀柄，10、高压气源，11、真空泵，12、活塞堵，13、锁紧活塞，14、弹簧，15、前端盖，16、止推轴承水腔，17、止推轴承气腔，18、前轴承端面气腔，19、前轴承端面水腔，20、轴承气腔，21、冷却进水口，22、后端盖，23、轴承进气口，24、后轴承内瓦，25、后轴承套，26、节流阀，27、空气管道，28、主轴定子，29、座壳，30、前轴承套，31、轴承水腔，32、进水管道，33、前轴承内瓦，34、调整环，35、止推轴承瓦，36、消音器，37、冷却出水口，38、轴承出水口，39、轴承进水口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，本发明一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，包括主轴和刀柄9，主轴内设有松拉刀机构，松拉刀机构包括设置在主轴内的中心通道5和活塞缸腔4，刀柄9安装在主轴前端，刀柄9内设有松刀气孔2，松刀气孔2内设有弹簧14，松刀气孔2的外侧主轴上设有锁紧孔，锁紧孔内设有刀柄锁销1，活塞缸腔4内设有锁紧活塞13，锁紧活塞13下端固定有推动刀柄锁销1压缩弹簧14进入松刀气孔2的活塞杆，松刀气孔2连通中心通道5，主轴后端固定有双通道旋转器6，双通道旋转器6上设有分别连接中心通道5和活塞缸腔4的接口一8和接口二7，接口一8连接阀门三和阀门四，阀门三连接有高压气源10，阀门四连接有真空泵11，接口二7连接有阀门二和阀门一，阀门二连接高压气源10，中心通道5前端与锁紧活塞13前端的活塞缸腔4连通。
活塞杆前端与刀柄锁销1外端均设有相互配合的推动斜面，刀柄锁销1内端带有12:1锥度。
锁紧活塞13后端的活塞缸腔4内设有带有中心孔的活塞堵12。
目前常用气浮或液浮电主轴，气浮电主轴具有高速高精度的特点，但刚性，尤其低速刚性比较差，水液体支撑轴承介质的电主轴，低速刚性好，回转精度高，但高速轴承发热，不能实现高速、高刚性运行。因此本申请如图2所示，主轴包括座壳29、前端盖15、主轴转子3、前轴承套30、后轴承套25、后端盖22和主轴定子28，松拉刀机构设置在主轴转子3上，前轴承套30和后轴承套25内分别设有前轴承内瓦33和后轴承内瓦24，前轴承内瓦33和后轴承内瓦24的内孔壁上设有轴承水腔31，轴承水腔31的两侧设有轴承气腔20，座壳29、前轴承套30、后轴承套25、前轴承内瓦33和后轴承内瓦24内均设有连通轴承气腔20的空气管道27，座壳29、前轴承套30、后轴承套25、前轴承内瓦33和后轴承内瓦24内均设有连通轴承水腔31的进水管道32。
主轴定子28的外侧设有冷却水腔，座壳29上设有连通冷却水腔的冷却进水道，后端盖22上设有冷却进水口21、冷却出水口37、轴承进水口39、轴承出水口38、轴承进气口23和轴承出气口，轴承出气口处设有消音器36。
前轴承内瓦33的端面上设有前轴承端面水腔19，前轴承端面水腔19连接进水管道32，前轴承端面水腔19的外侧设有前轴承端面气腔18，前轴承端面气腔18连接空气管道27。
前端盖15与主轴定子28之间设有止推轴承套，止推轴承套内设有止推轴承瓦35，止推轴承瓦35内端面上设有止推轴承水腔16，止推轴承水腔16连接进水管道32，止推轴承水腔16的外侧设有止推轴承气腔17，止推轴承气腔17连接空气管道27。
前端盖15与前轴承套30之间设有调整环34。
空气管道27内设有节流器26。
电主轴送拉刀工作原理
1.主轴拉刀时，刀柄放入主轴内孔，打开阀门四，通过真空泵将主轴中心通道的空气压缩，排出腔外，主轴内腔产生负压，主轴锥度及端面贴紧，同时打开阀门二，高压气源气体进入活塞缸腔，推动锁紧活塞下移动，活塞杆推动压紧刀柄锁销内移，克服弹簧弹力锁紧刀柄，刀柄被固定，以达到拉紧刀柄的目的，主轴可以旋转进行加工。
2.换刀时，关闭阀门二、和阀门四，打开阀门一和三，高压气源高压气体进入主轴中心通道，活塞缸腔气体通过阀门一排出，高压气体和弹簧推动刀柄锁销，锁紧活塞松懈，刀柄锁销被弹出；同时在刀柄的中间通道注入干净空气，吹下刀柄，主轴可以换刀。
二、电主轴运行工作原理
轴承进水口进水及轴承进气口进气后，主轴转子在气或水的支撑下浮起，处于悬浮状态。通过电机驱动主轴转子高速旋转，带动砂轮或刀具加工零件。
本专利在止推轴承、前后轴承上加了水腔及气腔，在低转速时，水腔起支撑轴承作用，气腔起密封作用，防止水渗出。电主轴处于低速运行时，刚性好，适用于低速大切削加工。在高转速时，供水压力减少或不供水，供气压力增加，主轴靠气轴承浮起，可以实现高转速，避免水轴承在高转速时发热情况，适用于高转速精加工。
综上所述，本发明具有真空闭锁松拉刀机构，方便自动更换刀具，且刀具联接可靠，刚性好，结构简单实用，且不易出现故障，另外，电主轴轴承采用空气及水介质复合轴承，在高速时加大空气压力，减少水的压力，使空气轴承发挥作用，主轴高速运行，适应高速精加工，低速时减少空气压力，增加水压力，水轴承起到主要作用，低速刚性好，适应低速大切削。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。
Claims (9)
1.一种具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，包括主轴和刀柄(9)，主轴内设有松拉刀机构，其特征在于：松拉刀机构包括设置在主轴内的中心通道(5)和活塞缸腔(4)，刀柄(9)安装在主轴前端，刀柄(9)内设有松刀气孔(2)，松刀气孔(2)内设有弹簧(14)，松刀气孔(2)的外侧主轴上设有锁紧孔，锁紧孔内设有刀柄锁销(1)，活塞缸腔(4)内设有锁紧活塞(13)，锁紧活塞(13)下端固定有推动刀柄锁销(1)压缩弹簧(14)进入松刀气孔(2)的活塞杆，松刀气孔(2)连通中心通道(5)，主轴后端固定有双通道旋转器(6)，双通道旋转器(6)上设有分别连接中心通道(5)和活塞缸腔(4)的接口一(8)和接口二(7)，接口一(8)连接阀门三和阀门四，阀门三连接有高压气源(10)，阀门四连接有真空泵(11)，接口二(7)连接有阀门二和阀门一，阀门二连接高压气源(10)，中心通道(5)前端与锁紧活塞(13)前端的活塞缸腔(4)连通。
2.根据权利要求1所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：活塞杆前端与刀柄锁销(1)外端均设有相互配合的推动斜面，刀柄锁销(1)内端带有12:1锥度。
3.根据权利要求1所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：锁紧活塞(13)后端的活塞缸腔(4)内设有带有中心孔的活塞堵(12)。
4.根据权利要求1所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：主轴包括座壳(29)、前端盖(15)、主轴转子(3)、前轴承套(30)、后轴承套(25)、后端盖(22)和主轴定子(28)，松拉刀机构设置在主轴转子(3)上，前轴承套(30)和后轴承套(25)内分别设有前轴承内瓦(33)和后轴承内瓦(24)，前轴承内瓦(33)和后轴承内瓦(24)的内孔壁上设有轴承水腔(31)，轴承水腔(31)的两侧设有轴承气腔(20)，座壳(29)、前轴承套(30)、后轴承套(25)、前轴承内瓦(33)和后轴承内瓦(24)内均设有连通轴承气腔(20)的空气管道(27)，座壳(29)、前轴承套(30)、后轴承套(25)、前轴承内瓦(33)和后轴承内瓦(24)内均设有连通轴承水腔(31)的进水管道(32)。
5.根据权利要求4所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：主轴定子(28)的外侧设有冷却水腔，座壳(29)上设有连通冷却水腔的冷却进水道，后端盖(22)上设有冷却进水口(21)、冷却出水口(37)、轴承进水口(39)、轴承出水口(38)、轴承进气口(23)和轴承出气口，轴承出气口处设有消音器(36)。
6.根据权利要求4所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：前轴承内瓦(33)的端面上设有前轴承端面水腔(19)，前轴承端面水腔(19)连接进水管道(32)，前轴承端面水腔(19)的外侧设有前轴承端面气腔(18)，前轴承端面气腔(18)连接空气管道(27)。
7.根据权利要求4所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：前端盖(15)与主轴定子(28)之间设有止推轴承套，止推轴承套内设有止推轴承瓦(35)，止推轴承瓦(35)内端面上设有止推轴承水腔(16)，止推轴承水腔(16)连接进水管道(32)，止推轴承水腔(16)的外侧设有止推轴承气腔(17)，止推轴承气腔(17)连接空气管道(27)。
8.根据权利要求4所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：前端盖(15)与前轴承套(30)之间设有调整环(34)。
9.根据权利要求4所述的具有真空闭锁松拉刀机构的加工中心电主轴，其特征在于：空气管道(27)内设有节流器(26)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113385961A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-14 | 台州科技职业学院 | 一种五轴加工中心的刀具锁紧装置及换刀方法 |
| CN115635329A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-01-24 | 宁波迈拓斯数控机械有限公司 | 一种龙门铣床主轴总成 |
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