CN111421364A - 一种主轴拉刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴拉刀机构，包括轴芯、拉杆组件和拉爪组件，拉杆组件位于轴芯内孔中，拉杆组件的下端与拉爪组件连接；拉杆组件包括拉杆和弹簧，弹簧套接于拉杆，弹簧与轴芯过度配合，使弹簧的外圆面与轴芯内孔的内圆面紧密配合。本发明能够在松拉刀过程中限制弹簧向外扩张，避免弹簧质量不对中，避免拉杆组件移动过程中发生弯转，可有效降低主轴松拉刀后不平衡变化量，降低主轴振动，提高主轴运转稳定性及抗振性。

Description

一种主轴拉刀机构

技术领域

本发明涉及加工中心主轴设备，尤其涉及一种主轴拉刀机构。

背景技术

主轴拉刀机构用于主轴打刀装置，主要由拉杆、弹簧、拉爪组件等零件组成。主轴松刀过程中，拉杆座受力推动拉杆运动，过程中压缩弹簧，拉爪组件在拉杆带动下运动同时受轴芯结构作用而张开，实现松刀；拉刀过程中，拉杆在弹簧回复力作用下反方向运动，同时带动拉爪组件反方向运动，受轴芯结构作用而闭合，实现拉刀。

但是，主轴在松拉刀过程中，弹簧会出现反复压缩变形，易引起主轴不平衡变化量过大，主轴振动值超差等异常；弹簧在压缩过程中，不同部位会不同程度向外扩张，进而导致弹簧质量不对中，引起主轴松拉刀后振动变差，运转不稳定。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种主轴拉刀机构，能够在松拉刀过程中限制弹簧向外扩张，避免弹簧质量不对中，避免拉杆组件移动过程中发生弯转，可有效降低主轴松拉刀后不平衡变化量，降低主轴振动，提高主轴运转稳定性及抗振性。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种主轴拉刀机构，包括轴芯、拉杆组件和拉爪组件，所述拉杆组件位于轴芯内孔中，所述拉杆组件的下端与拉爪组件连接；所述拉杆组件包括拉杆和弹簧，所述弹簧套接于所述拉杆，所述弹簧与轴芯过度配合，使所述弹簧的外圆面与轴芯内孔的内圆面紧密配合。

进一步地，所述拉杆与弹簧之间具有间隙。

进一步地，所述拉杆组件还包括拉杆座，所述拉杆座固接于拉杆的上端，所述拉杆座与轴芯间隙配合。

进一步地，所述拉杆组件还包括第一导向环，所述拉杆座上设有第一环形槽，所述第一导向环安装于第一环形槽，起到与轴芯配合的导向作用。

进一步地，所述拉杆座与拉杆之间通过螺纹连接。

进一步地，所述拉杆组件还包括弹簧垫块，所述弹簧垫块位于拉杆座下方，所述弹簧垫块与拉杆间隙配合，所述弹簧位于拉杆座和弹簧垫块之间。

进一步地，所述拉杆组件还包括第二导向环，所述拉杆的下端上设有第二环形槽，所述第二导向环安装于第二环形槽，起到与轴芯配合的导向作用。

进一步地，所述弹簧为双绕弹簧。

进一步地，所述双绕弹簧包括第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈和缓冲层，所述缓冲层分别均布于第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈上，所述第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈之间通过可拆卸的方式并绕。

进一步地，所述双绕弹簧为植绒双绕弹簧，所述缓冲层为植根于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的绒毛；

或者是，所述缓冲层为绕设于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的胶布；

或者是，所述缓冲层为套设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的塑料环；

或者是，所述缓冲层为涂设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的树脂胶。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明主轴拉刀机构包括轴芯、拉杆组件和拉爪组件，其中，拉杆组件包括拉杆和弹簧，弹簧套接于拉杆，需要强调的是，弹簧与轴芯过度配合，即使弹簧的外圆面与轴芯内孔的内圆面紧密配合，如此，便使本发明主轴拉刀机构含有弹簧外圆导向结构，进而在松拉刀过程中能限制弹簧向外扩张，避免弹簧质量不对中；拉杆组件依靠弹簧的外圆面作为导向在轴芯内孔中完成松拉刀动作，避免拉杆组件移动过程中发生弯转，可有效降低主轴松拉刀后不平衡变化量，降低主轴振动，提高主轴运转稳定性及抗振性。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明中A的结构放大示意图；

图中：1、拉杆座；2、拉杆；3、植绒双绕弹簧；301、外圆面；4、弹簧垫块；5、轴芯；501、内圆面；6、第一导向环；7、拉爪组件；8、第二导向环。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1及图2所示的一种主轴拉刀机构，包括轴芯5、拉杆组件和拉爪组件7，拉杆组件位于轴芯5内孔中，拉杆组件的下端与拉爪组件7连接；拉杆组件包括拉杆2和弹簧，弹簧套接于拉杆2，弹簧与轴芯5过度配合，使弹簧的外圆面301与轴芯5内孔的内圆面501紧密配合。

在上述结构的基础上，本发明主轴拉刀机构包括轴芯5、拉杆组件和拉爪组件7，其中，拉杆组件包括拉杆2和弹簧，弹簧套接于拉杆2，需要强调的是，弹簧与轴芯5过度配合，即使弹簧的外圆面301与轴芯5内孔的内圆面501紧密配合，如此，便使本发明主轴拉刀机构含有弹簧外圆导向结构，进而在松拉刀过程中能限制弹簧向外扩张，避免弹簧质量不对中；拉杆组件依靠弹簧的外圆面301作为导向在轴芯5内孔中完成松拉刀动作，避免拉杆组件移动过程中发生弯转，可有效降低主轴松拉刀后不平衡变化量，降低主轴振动，提高主轴运转稳定性及抗振性。

作为本实施例中一种较佳的实施方式，拉杆2与弹簧之间具有一定间隙，进而在打刀冲击过程中，两者不接触。

需要说明的是，拉杆组件还包括拉杆座1，拉杆座1固接于拉杆2的上端，拉杆座1与轴芯5间隙配合。

作为优选的实施方式，拉杆组件还包括第一导向环6，拉杆座1上设有第一环形槽，第一导向环6安装于第一环形槽，起到与轴芯5配合的导向作用。

值得一提的是，拉杆座1与拉杆2之间通过螺纹连接。

更佳的实施方式是，拉杆组件还包括弹簧垫块4，弹簧垫块4位于拉杆座1下方，弹簧垫块4与拉杆2间隙配合，弹簧位于拉杆座1和弹簧垫块4之间，弹簧的两端分别固接于拉杆座1、弹簧垫块4。

另外，拉杆组件还包括第二导向环8，拉杆2的下端上设有第二环形槽，第二导向环8安装于第二环形槽，起到与轴芯5配合的导向作用。

优选地，第一导向环6、第二导向环8均为O形圈。

作为优选的实施方式，拉爪组件7与拉杆2之间通过螺纹连接，拉爪组件7受轴芯5内孔结构限制可以张开或闭合，实现松拉刀。

现有技术的主轴松拉刀过程中，拉杆与弹簧的配合、弹簧的结构尺寸及弹力、弹簧与轴芯的配合等因素的稳定性均会影响主轴松拉刀稳定性；以上因素的稳定性变差均会导致主轴松拉刀出现振动异响、拉刀力不足等异常，进而影响主轴的使用寿命。在本实施例中，弹簧为双绕弹簧。

具体地，双绕弹簧包括第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈和缓冲层，缓冲层分别均布于第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈上，第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈之间通过可拆卸的方式并绕。这样，弹簧和拉杆2位于轴芯5内，通过在第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈上分别设缓冲层，缓冲层有助于避免轴芯5内部产生振荡，以达到消音降噪的目的。

优选地，双绕弹簧为植绒双绕弹簧3，缓冲层为植根于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的绒毛，摩擦力小，能够有效的避免弹簧因压缩碰撞导致振动发出异响，可解决弹簧与拉杆或轴芯发生磨损等问题，在长期打刀冲击后，拉刀力稳定，打刀无异响，有利于提高主轴工作稳定性，延长其使用寿命。

当然，缓冲层还可以是绕设于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的胶布；或者是，该缓冲层为套设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的塑料环；或者是，此缓冲层为涂设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的树脂胶等。

由此，该拉刀机构的工作过程为：主轴松刀过程中，拉杆座1在主轴打刀装置作用下移动，推动拉杆2运动，过程中压缩植绒双绕弹簧3，拉爪组件7在拉杆2带动下运动同时受轴芯5结构作用而张开，实现松刀；拉刀过程中，拉杆2在植绒双绕弹簧3回复力作用下反方向运动，同时带动拉爪组件7反方向运动，拉爪组件7受轴芯5结构作用而闭合，实现拉刀。

综上，上述拉刀机构在松拉刀过程中，植绒双绕弹簧3的外圆面301与轴芯5内孔的内圆面501始终紧贴，限制植绒双绕弹簧3向外扩张，同时拉杆组件依靠植绒双绕弹簧3的外圆面301作为导向在轴芯5内孔中完成松拉刀动作，避免拉杆组件移动过程中发生弯转，可有效降低松拉刀后拉杆组件质心变化，有利于降低主轴运转过程中动不平衡变化量，提高主轴运转的稳定性及抗振性。

为证明本发明拉刀机构对改善主轴运转稳定性及抗振性的作用，用装有该拉刀机构的主轴进行主轴打刀冲击动平衡检测试验：

其中，拉刀机构中植绒双绕弹簧3的外圆面301与轴芯5内孔的内圆面501紧密贴合，组装过程中摩擦力为50～200N，拉刀机构装入主轴后，进行主轴打刀冲击动平衡检测试验。

(1)试验目的：测试拉刀机构打刀冲击后，主轴动不平衡变化量；

(2)试验过程：

a.将装有上述拉刀机构的主轴放置在实验台上，检测主轴在8000rpm转速下前后端初始动不平衡量，并调试到50mg以内，并记录相关数据；

b.主轴打刀冲击100次后，分别检测在无刀及拉刀状态下动不平衡量，并记录相关数据；

c.重复上述b步骤三次，并记录相关数据；

(3)测试条件及记录：

检测结果:

(4)测试结论：该拉刀机构经过打刀冲击后，主轴在无刀及拉刀状态下动不平衡变化量不大于200mg，在8000rpm转速下振动O-P值均低于1.0mm/s。

上述试验表明本发明拉刀机构在主轴松拉刀后质心稳定，对主轴动不平衡变化影响小，有利于提高主轴运转稳定性及抗振性。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种主轴拉刀机构，其特征在于：包括轴芯、拉杆组件和拉爪组件，所述拉杆组件位于轴芯内孔中，所述拉杆组件的下端与拉爪组件连接；所述拉杆组件包括拉杆和弹簧，所述弹簧套接于所述拉杆，所述弹簧与轴芯过度配合，使所述弹簧的外圆面与轴芯内孔的内圆面紧密配合。

2.如权利要求1所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆与弹簧之间具有间隙。

3.如权利要求1所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆组件还包括拉杆座，所述拉杆座固接于拉杆的上端，所述拉杆座与轴芯间隙配合。

4.如权利要求3所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆组件还包括第一导向环，所述拉杆座上设有第一环形槽，所述第一导向环安装于第一环形槽，起到与轴芯配合的导向作用。

5.如权利要求3或4所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆座与拉杆之间通过螺纹连接。

6.如权利要求3或4所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆组件还包括弹簧垫块，所述弹簧垫块位于拉杆座下方，所述弹簧垫块与拉杆间隙配合，所述弹簧位于拉杆座和弹簧垫块之间。

7.如权利要求6所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述拉杆组件还包括第二导向环，所述拉杆的下端上设有第二环形槽，所述第二导向环安装于第二环形槽，起到与轴芯配合的导向作用。

8.如权利要求1所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述弹簧为双绕弹簧。

9.如权利要求8所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述双绕弹簧包括第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈和缓冲层，所述缓冲层分别均布于第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈上，所述第一螺旋绕圈和第二螺旋绕圈之间通过可拆卸的方式并绕。

10.如权利要求9所述的主轴拉刀机构，其特征在于：所述双绕弹簧为植绒双绕弹簧，所述缓冲层为植根于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的绒毛；

或者是，所述缓冲层为绕设于第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的胶布；

或者是，所述缓冲层为套设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的塑料环；

或者是，所述缓冲层为涂设在第一螺旋绕圈、第二螺旋绕圈表面的树脂胶。

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