CN111112651A - 旋转工具用主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无需加长拉杆就能够增加碟形弹簧的片数的结构的旋转工具用主轴。旋转工具用主轴(20)具有：中空缸筒(21)、经由轴承(22、23、24)自由旋转地收纳在该中空缸筒(21)中的中空主轴(30)、收纳在该中空主轴(30)的夹头卡盘机构(40)、操作该夹头卡盘机构(40)的拉杆(50)、使该拉杆(50)前进的液压缸(60)、以及使拉杆(50)后退的碟形弹簧(61)。碟形弹簧(61)配置在从拉杆(50)的前端到弹簧座部(51)为止的轴向距离(L1)的一半以上的距离(L2)中。碟形弹簧(61)向前方圆锥孔(31)侧增加。由此，提供一种无需加长拉杆(50)就能够增加碟形弹簧(61)的片数的结构的旋转工具用主轴(20)。

Description

旋转工具用主轴

技术领域

本申请主张基于2018年10月31日申请的日本专利申请第2018-204597号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及复合车床旋转工具用主轴(以下简称为旋转工具用主轴)。

背景技术

使车刀或铣刀等工具(也称为刀具)绕主轴旋转并对被切削物进行切削的复合车床得到广泛普及。

在复合车床中，能够适当更换旋转工具。为此，大部分车床具备称为夹头卡盘的工具夹紧部。若利用被称为拉杆的拉棒进行操作，则夹头的直径缩小。通过该缩小，夹头夹住旋转工具。公知有具备这样的拉杆和夹头的复合车床(例如，参照专利文献1(图1)。

图4是说明现有技术的基本结构的图。

在缸筒101中嵌入有轴承102，在上述轴承102嵌入有驱动轴103。驱动轴103被缸筒101支承并进行旋转。

另外，在缸筒101的前端安装有附件104，在该附件104中嵌入有主轴外壳105，在该主轴外壳105中嵌入有轴承106，在上述轴承106中嵌入有中空主轴107。中空主轴107由主轴外壳105支承并进行旋转。

该中空主轴107在前端具有圆锥形的工具安装孔108，在该工具安装孔108的附近内置有夹头109。中空主轴107内置有从夹头109向驱动轴103侧延伸的拉杆111。

该拉杆111通过联轴器112与驱动轴103机械连结。

当通过驱动源使驱动轴103旋转时，联轴器112旋转，从而拉杆111旋转。拉杆111的旋转力传递至键113，接着向中空主轴107传递。通过键113，拉杆111与中空主轴107一起旋转。

旋转工具115安装于具有外螺纹锥部116的工具支架117。工具支架117在尾部具有拉钉118。

工具支架117插入到工具安装孔108中。拉钉118向夹头109插入。在该状态下牵拉拉杆111时，在外螺纹锥部116与工具安装孔108之间产生规定的摩擦力。

之后，在驱动轴103的作用下工具支架117转动，旋转工具115被转动，由该旋转工具115实施切削加工。

另外，拉杆111的前进由嵌入到主轴外壳105的液压缸119及收纳于该液压缸119的活塞121实施。即，当向液压缸119供给压力油时，活塞121前进，利用该活塞121将拉杆111向前进侧推压。通过活塞121的前进，碟形弹簧122被压缩。

拉杆111的后退通过碟形弹簧122进行。即，当液压缸119的压力油被抽出时，碟形弹簧122使拉杆111向后退(拉动侧)移动。通过碟形弹簧122的力，工具支架117仍然保持在中空主轴107上。

在结构上和机构上，能够将拉杆111的前进和后退这两者委托给液压缸119。但是，若利用液压缸119使拉杆111后退，则因停电等而失去液压时，工具支架117从中空主轴107脱离。在这一点上，碟形弹簧122不受停电的影响。

根据这样的理由，使用碟形弹簧122。

拉杆111的行程(前进量)由夹头109的结构决定。根据夹头109的结构要求行程的增加。

由于碟形弹簧122的每一片的轴向位移量存在限制，因此为了增加拉杆111的行程，需要增加碟形弹簧122的片数。

在专利文献1中，碟形弹簧122为6片，但要求将其变更为20片～30片。

在专利文献1的结构中，由于存在键113，因此碟形弹簧122向联轴器112侧增加。于是，拉杆111变长，旋转工具用主轴变大。

在要求旋转工具用主轴的小型化中，要求能够在不加长拉杆111的情况下增加碟形弹簧122的片数的构造。

专利文献1：日本专利第2557915号公报。

发明内容

本发明的课题在于提供一种无需加长拉杆就能够增加碟形弹簧的片数的结构的旋转工具用主轴。

技术方案1的发明是一种旋转工具用主轴，其收纳旋转工具，并旋转具有外螺纹锥部且在尾部具有拉钉的工具支架，其特征在于，

该旋转工具用主轴具有：中空缸筒；旋转自如地收纳于该中空缸筒且在前端具有与所述外螺纹锥部对应的圆锥孔的中空主轴；收纳于该中空主轴且与所述拉钉连结的夹头；收纳于所述中空主轴并将所述夹头向轴向移动的拉杆；使该拉杆前进的液压缸；以及使所述拉杆后退的碟形弹簧，

所述拉杆具有能够移动地被收纳于所述中空主轴并承接所述碟形弹簧的弹簧座部，

所述碟形弹簧配置于所述中空主轴内，且配置于从所述拉杆的前端至所述弹簧座部为止的轴向距离的至少一半的距离中。

技术方案2的发明是技术方案1的旋转工具用主轴，其特征在于，

所述拉杆由具有所述弹簧座部的杆主体、以能够轴向移动的方式安装于该杆主体的前端的喷嘴、和收纳于所述杆主体并对所述喷嘴向前方施力的弹簧构成，

在所述杆主体及所述喷嘴中设置有供冷却液流动的冷却液流路。

技术方案3的发明是技术方案1或2所述的旋转工具用主轴，其特征在于，

在所述碟形弹簧的外周与收纳所述碟形弹簧的弹簧收纳室的壁面之间设置有间隙，流体在该间隙中流动。

发明效果

在技术方案1的发明中，将碟形弹簧配置在从拉杆的前端到弹簧座部为止的轴向距离的一半以上的距离中。使碟形弹簧向前方(圆锥孔侧)增加。

由此，能够提供一种无需加长拉杆就能够增加碟形弹簧的片数的结构的旋转工具用主轴。

在技术方案2的发明中，在杆主体及喷嘴中设置有供冷却液流动的冷却液流路。通过将冷却液供给至旋转工具，能够进行高负荷切削。

在技术方案3的发明中，在碟形弹簧的外周与中空主轴侧的弹簧收纳室的壁面之间设置间隙，使流体在该间隙中流动。假设在中空主轴形成流体通路，则需要增厚中空主轴的壁厚。关于这一点，在本发明中，由于代替流体通路而将间隙设置于中空主轴外，因此不需要增厚中空主轴的壁厚。

另外，由于碟形弹簧重叠多片，因此在相邻的碟形弹簧之间产生微小的发热或微量的污物。通过使流体在碟形弹簧的外周侧流动，能够利用该流体实现冷却以及污物的去除。

附图说明

图1是本发明的旋转工具用主轴的剖视图。

图2是旋转工具用主轴的作用图。

图3(a)是图1的3a部放大图、图3(b)以及图3(c)是说明流体的流动的图，图3(d)是图2的3d部放大图。

图4是说明现有技术的基本结构的图。

符号说明：

10…工具支架，11…旋转工具，12…外螺纹锥部，13…拉钉，20…旋转工具用主轴，21…中空缸筒，30…中空主轴，31…圆锥孔，32…弹簧收纳室，41…夹头收纳筒，42…夹头，50…拉杆，51…弹簧座部，52…杆主体，53…喷嘴，54…弹簧，55…冷却液，56…冷却液流路，60…液压缸，61…碟形弹簧，62…间隙，L1…从拉杆的前端到弹簧座部的轴向距离，L2…至少一半的距离。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例

如图1所示，工具支架10收纳被称为刀具的旋转工具11，并具有外螺纹锥部12，且在尾部具有拉钉13。

工具支架10通过旋转工具用主轴20旋转。

旋转工具用主轴20具有中空缸筒21、轴承22、23、24、中空主轴30、夹头卡盘机构40、拉杆50、液压缸60以及碟形弹簧61。

轴承22、23、24嵌于中空缸筒21而支承中空主轴30。中空主轴30自由旋转。

夹头卡盘机构40被收纳于中空主轴30。

拉杆50起到操作夹头卡盘机构40的作用。

液压缸60起到使拉杆50前进的作用。

碟形弹簧61起到使拉杆50后退的作用。

中空主轴30在前端具有与外螺纹锥部12对应的圆锥孔31，在后半部分37具有弹簧收纳室32。

夹头卡盘机构40由被收纳于中空主轴30的夹头收纳筒41、内置于该夹头收纳筒41的蟹钳状的夹头42、固定于拉杆50且对夹头42进行开闭的夹头驱动构件43构成。

拉杆50被收纳于中空主轴30，并具有承接碟形弹簧61的弹簧座部51。

碟形弹簧61在弹簧收纳室32中配置于拉杆50与中空主轴30之间。

在现有技术中采用的键(图4中附图标记113)在本发明中不存在。

由于不存在键，因此碟形弹簧61配置在前方。其结果，碟形弹簧61被配置在从拉杆50的前端到弹簧座部51为止的轴向距离L1的至少一半的距离L2中。通过增加碟形弹簧61的片数，能够增加拉杆50的行程。

拉杆50由具有弹簧座部51的杆主体52、以能够轴向移动的方式安装于该杆主体52的前端的管状的喷嘴53、以及收纳于杆主体52且将喷嘴53向前方按压的弹簧54构成。在该例中，喷嘴53的前进限度(前进限度位置)被夹头驱动部件43规定。

在杆主体52及喷嘴53中形成有由空心箭头所示的冷却液55流动的冷却液流路56。冷却液55是指兼冷却液的切削液。

向工具支架10供给冷却液55，将该冷却液55供给至旋转工具11。旋转工具11被高效地冷却且与被切削物之间被有效地润滑，能够进行高负荷切削。

用于检测外螺纹锥部12正确地安装于圆锥孔31的流体通路33及喷出流体的开口34设置于中空主轴30的前半部分35。向流体通路33供给由箭头表示的流体36。流体36优选为空气，但也可以是氮气等惰性气体或其他液体。

然而，也可以在中空主轴30的后半部分37的壁内设置流体通路33。但是，这样的话，需要增大后半部分37的壁厚。在本实施例中，在碟形弹簧61的外周与弹簧收纳室32的壁面之间设置间隙62，使流体36在该间隙62中流动。

由此，能够使中空主轴30的后半部分37的壁变薄，相应地，能够增大碟形弹簧61的外径。

在实施例中，碟形弹簧61的外径设定得比夹头收纳筒41的外径大。

外径大的碟形弹簧61的容许挠曲变大。若容许挠曲大，则能够以比较少的片数的碟形弹簧61得到较大的行程。

或者，在碟形弹簧61的片数确定的情况下，确定每一片蝶形碟簧61的挠曲。若挠曲恒定，则外径大的碟形弹簧61的应力变小。如果应力小，则对碟形弹簧61的负担减轻。

从另一观点出发，可以说，根据本实施例，能够减小弹簧收纳室32的长度(轴向长度)。

假设外径较小的碟形弹簧的每一片的容许挠曲较小，弹力也较小。为了得到所希望的总挠曲(行程)和所希望的弹力，需要增加外径小的碟形弹簧的片数。增加的话，弹簧容纳室32变长。

关于这一点，如本实施例那样，若使用外径大的碟形弹簧61，则碟形弹簧61每一片的允许挠曲较大，弹力也变大。为了得到所希望的总挠曲(行程)和所希望的弹力，碟形弹簧61的个数较少即可。减少的话，弹簧收纳室32的长度变小。

接着，使外螺纹锥部12与圆锥孔31抵接，将工具支架10安装于中空主轴30。拉钉13插入夹头42之间。拉钉13与喷嘴53抵接。当进一步插入拉钉13时，弹簧54收缩，喷嘴53后退。

接着，使液压缸60的液压为零。于是，通过碟形弹簧61的弹力，拉杆50向图右侧(远离圆锥孔31的方向)移动。通过该移动，夹头42的直径变小。

如图2所示，工具支架10安装于中空主轴30。由于喷嘴53被弹簧54按压于拉钉13，因此冷却液55不会泄漏到夹头42侧。

当中空主轴30旋转时，工具支架10旋转，旋转工具11旋转。此时，通过工具支架10，夹头卡盘机构40旋转，通过该夹头卡盘机构40，拉杆50旋转。即，拉杆50与中空主轴30一起旋转。

拉杆50与中空主轴30未通过键等连结机构机械连结。

在图1中，工具支架10未安装于圆锥孔31，因此即使旋转中空主轴30，拉杆50也不会一同旋转。在图1中，原则上不使中空主轴30转动。在需要试验性地旋转时，若安装与工具支架10相当的虚设支架，则能够使中空主轴30与拉杆50一起旋转。

接着，对检测外螺纹锥部12正确地安装于圆锥孔31的机构以及检测的顺序进行说明。

图3(a)是图1的3a部放大图。

如图3(a)所示，优选从圆锥孔31的小径端31a延伸圆筒部38，在该圆筒部38设置开口34。由于开口34设置在偏离圆锥孔31的位置，因此开口34不会被外螺纹锥部12损伤。

从流体源64供给的流体(例如空气)被电磁阀65阻断，因此流体通路33的压力成为大气压。

接着，如图3(b)所示，当打开电磁阀65时，流体36通过流体通路33，并从开口34喷出。由于从开口34喷出，因此流体通路33中的压力不会升高。

接着，如图3(c)所示，当将工具支架10向圆锥孔31插入时，在即将完成插入之前，开口34的轴线与外螺纹锥部12交叉。

于是，喷出的流体36与外螺纹锥部12冲撞。接着，流体36改变流动方向而高速地在圆锥孔31和外螺纹锥部12之间的间隙流动。通过该高速的流动，对圆锥孔31和外螺纹锥部12进行清扫。此时，流体通路33中的压力也不会变高。

图3(d)是图2的3d部放大图。

如图3(d)所示，即使在锥部12完全插入圆锥孔31的状态下，开口34也不会被外螺纹锥部12堵塞。流体36积存于拉钉13周围的封闭空间67。

由于流体36不会泄漏，因此封闭空间67以及流体通路33中的压力变高。高压通过压力开关66检测。通过切换压力开关66，检测出在圆锥孔31正确地安装有外螺纹锥部12。

压力开关66也可以是测定压力的压力传感器。但是，压力传感器价格昂贵。关于这一点，压力开关66是2触点开关，因此价格低廉。

然而，若频繁地更换旋转工具11，则重复图1和图2，多片碟形弹簧61被伸缩。某碟形弹簧61与相邻的碟形弹簧61直接接触，由于相互摩擦而稍微发热。另外，由于直接接触，虽然微量，但产生污物(垃圾)。

通过使流体在碟形弹簧61的外周的间隙(图1的附图标记62)流动，利用该流体冷却碟形弹簧61。用流体冲去碟形弹簧61周围的污物。

另外，在实施例中，碟形弹簧61的外径比夹头收纳筒41的外径大，但也可以比夹头收纳筒41的外径小。

另外，在实施例中，在杆主体52中设置有冷却液流路56，但也可以省略冷却液流路56。在省略的情况下，不需要喷嘴53及弹簧54，因此拉杆50仅由杆主体52构成。

产业上的可利用性

本发明适用于使工具支架旋转的旋转工具用主轴。

Claims (3)

1.一种旋转工具用主轴，其收纳旋转工具，并旋转具有外螺纹锥部且在尾部具有拉钉的工具支架，其特征在于，

该旋转工具用主轴具有：中空缸筒；旋转自如地收纳于该中空缸筒且在前端具有与所述外螺纹锥部对应的圆锥孔的中空主轴；收纳于该中空主轴且与所述拉钉连结的夹头；被收纳于所述中空主轴并将所述夹头向轴向移动的拉杆；使该拉杆前进的液压缸；以及使所述拉杆后退的碟形弹簧，

所述拉杆具有能够移动地被收纳于所述中空主轴并承接所述碟形弹簧的弹簧座部，

所述碟形弹簧配置于所述中空主轴内，且配置于从所述拉杆的前端至所述弹簧支承部为止的轴向距离的至少一半的距离中。

2.根据权利要求1所述的旋转工具用主轴，其特征在于，

所述拉杆由具有所述弹簧座部的杆主体、能够轴向移动地安装于该杆主体的前端的喷嘴、和收纳于所述杆主体并对所述喷嘴向前方施力的弹簧构成，

在所述杆主体及所述喷嘴中设置有供冷却液流动的冷却液流路。

3.根据权利要求1或2所述的旋转工具用主轴，其特征在于，

在所述碟形弹簧的外周与收纳所述碟形弹簧的弹簧收纳室的壁面之间设置有间隙，流体在该间隙中流动。

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