CN112518394B - 一种机械换刀中心出水电主轴和机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械换刀中心出水电主轴和机床，包括：机体组件；轴芯组件；拉杆组件；机械换刀机构，包括打刀缸和打刀部件，打刀缸底部设有支脚，支脚穿过机体组件的槽与打刀部件连接，打刀缸通过第一弹性部件支撑以浮动地安装于机体组件，打刀缸的侧面开设避让槽；中心出水机构，包括中心出水安装座和旋转轴芯，中心出水安装座设置于打刀缸的缸孔内部，并与机体组件连接，中心出水安装座设有侧向进水口，旋转轴芯通过轴承支承于机体组件，旋转轴芯和中心出水安装座通过旋转密封结构对接，拉杆组件与旋转轴芯套接。其将机械换刀与中心出水相结合，既提高了刀具和被加工零件的冷却，改善了加工排屑条件，又提升了换刀速率和稳定性。

Description

一种机械换刀中心出水电主轴和机床

技术领域

本发明用于电主轴领域，特别是涉及一种机械换刀中心出水电主轴和机床。

背景技术

目前使用的中心出水主轴换刀方式较单一，主要的换刀方式为气缸换刀。这种换刀方式速率慢，由于采用气动元器件，密封零件的寿命短，稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种机械换刀中心出水电主轴和机床，其将机械换刀与中心出水相结合，既提高了刀具和被加工零件的冷却，改善了加工排屑条件，又提升了换刀速率和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种机械换刀中心出水电主轴，包括：

机体组件；

轴芯组件；

拉杆组件，设置于所述轴芯组件的轴向内孔中，所述拉杆组件设有轴向过水孔；

机械换刀机构，包括打刀缸和打刀部件，所述打刀缸底部设有支脚，所述支脚穿过机体组件的槽与所述打刀部件连接，所述打刀部件设在所述机体组件内部以用于顶推所述拉杆组件，所述打刀缸通过第一弹性部件支撑以浮动地安装于所述机体组件，所述打刀缸的顶部设有与凸轮配合的受力面，所述打刀缸的侧面开设避让槽；

中心出水机构，包括中心出水安装座和旋转轴芯，所述中心出水安装座设置于所述打刀缸的缸孔内部，并与所述机体组件连接，所述中心出水安装座在对应所述避让槽的位置设有侧向进水口，所述旋转轴芯通过轴承支承于所述机体组件，所述旋转轴芯和所述中心出水安装座通过旋转密封结构对接，所述拉杆组件与所述旋转轴芯套接。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述机体组件的顶部设有凸台，所述中心出水安装座安装于所述凸台顶部，所述打刀缸套设于所述凸台，所述打刀缸与所述凸台、中心出水安装座之间设有密封圈。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括防护罩，所述防护罩套设于所述打刀缸外侧，并与所述机体组件连接，所述打刀缸与防护罩之间设有密封圈。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述凸台与所述中心出水安装座之间于所述旋转密封结构外侧设有集水腔，所述机体组件设有与所述集水腔连通的排水孔。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述打刀缸设有轴向螺钉孔，所述打刀缸通过设置于所述轴向螺钉孔中的螺钉限定于所述机体组件。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述打刀缸在所述轴向螺钉孔的顶端设有沉槽，所述螺钉在所述打刀缸打刀时隐藏于所述沉槽中。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述螺钉与所述沉槽之间设有第二弹性部件。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述打刀缸下端设有孔位，所述第一弹性部件设置于所述孔位中，所述第一弹性部件内设有用于导正所述第一弹性部件的定位销。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述打刀部件包括打刀板，所述拉杆组件设有与所述打刀板配合的拉杆螺母，所述拉杆组件与所述旋转轴芯通过扁位配合，所述拉杆组件与所述旋转轴芯之间设有密封圈。

第二方面，一种机床，包括第一方面中任一实现方式所述的机械换刀中心出水电主轴。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：将常规气缸换刀改为机械式换刀，而机械式换刀其刀库和主轴能够通过凸轮联动，其换刀速度远快于气缸换刀，且增加中心出水功能，可明显改善产品加工质量。本电主轴具有能够中心出水，换刀时间短，结构紧凑等特点；同时可提高机床加工效率、产品加工精度及稳定性，并有效的简化了机床结构，降低机床成本，提高了机床的加工水平。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明电主轴的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例打刀缸的结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例中心出水安装座的结构示意图；

图4是图1所示的一个实施例机体组件顶部的结构示意图；

图5是图1所示的一个实施例机械换刀机构的爆炸示意图；

图6是图1所示的一个实施例中心出水机构的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

其中，图1给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

参见图1，本发明的实施例提供了一种机械换刀中心出水电主轴，包括机体组件1、轴芯组件2、拉杆组件3、机械换刀机构和中心出水机构。其能够用于陶瓷加工，不锈钢及铝基板等深孔加工、攻牙等工序，并可实现高速铣削、镗削等。

参见图1，拉杆组件3设置于轴芯组件2的轴向内孔中，拉杆组件3配合端部的拉爪结构31实现刀具在电主轴上的装配。

参见图1-图5，机械换刀机构包括打刀缸41和打刀部件42，打刀缸41呈筒状，内部设有缸孔，缸孔可以是通孔也可以是盲孔，打刀缸41底部设有支脚43，支脚43沿打刀缸41的周向设置一个或多个。机体组件1顶部设置对应的槽11，支脚43穿过机体组件1的槽11与打刀部件42连接，打刀部件42设在机体组件1内部以用于顶推拉杆组件3，打刀缸41通过第一弹性部件44支撑以浮动地安装于机体组件1，打刀缸41的顶部设有与凸轮配合的受力面45，主轴卸刀时，凸轮作用与打刀缸41顶部的受力面45，打刀缸41受力将力传递到打刀部件42上，打刀部件42将力传递到拉杆组件3上，拉杆组件3与轴芯组件2产生相对运动，进而推动拉爪结构31移动带动中心出水刀柄32完成卸刀动作。拉刀时，凸轮离开打刀缸41，拉杆组件3中第一弹性部件44恢复形变，进而推动拉爪结构31移动带动中心出水刀柄32完成拉刀动作。

本发明的实施例将常规气缸换刀改为机械式换刀，而机械式换刀其刀库和主轴是联动的，其换刀速度远快于气缸换刀，机械换刀能够使换刀效率提高40％以上，换刀稳定性提高30％，在换刀频繁的使用场合尤其具有明显优势。并有效的简化了机床结构，降低机床成本，提高了机床的加工水平。

结合图1、图3、图6，中心出水机构包括中心出水安装座51和旋转轴芯52，中心出水安装座51设置于打刀缸41的缸孔内部，并与机体组件1连接，旋转轴芯52通过轴承53支承于机体组件1，旋转轴芯52和中心出水安装座51通过旋转密封结构对接，拉杆组件3设有轴向过水孔，拉杆组件3与旋转轴芯52套接。其中，打刀缸41的侧面开设避让槽46，中心出水安装座51在对应避让槽46的位置设有侧向进水口54，侧向进水口54设置进水接头55。中心出水从侧向进水口54进入主轴内部，旋转轴芯52与拉杆组件3连接成一体，通过轴承53进行支撑并旋转。拉杆组件3下端有拉爪结构31、中心出水刀柄，中心出水经过拉杆组件3的轴向过水孔，最终从带有中心孔的中心出水刀柄32排出。通过中心出水的增加，提高钻攻机使用刀具、被加工零件的冷却，改善加工排屑条件，提高刀具使用寿命的同时改善零件加工质量。

参见图1,打刀缸41在侧面开有一定宽度的避让槽46，保证换刀过程中，打刀缸41不会干涉中心出水安装座51安装的进水接头55，造成损坏。

具体地，旋转密封结构可采用多种结构形式，例如在图1、图6所示的一些实施例中，旋转密封结构包括上耐压垫块组件56和下耐压垫块组件57，上耐压垫块组件56与中心出水安装座51连接，下耐压垫块组件57与旋转轴芯52连接，上耐压垫块组件56与旋转轴芯52的下耐压垫块组件57形成接触式密封。

主轴在使用过程中需要与外界隔绝，避免外部水、尘进入主轴内，损害主轴使用寿命，在一些实施例中，参见图1、图4，机体组件1的顶部设有凸台12，中心出水安装座51安装于凸台12顶部，打刀缸41套设于凸台12，打刀缸41与凸台12、中心出水安装座51之间设有密封圈。通过凸台12的设置，可以为打刀缸41的浮动提供导向和限位，提升打刀的稳定性。同时，通过加装的密封圈，能够在防止外部异物进入主轴内部的同时，也避免了旋转密封结构处溢流的水流到主轴外部，以此提高产品密封性。

进一步地，参见图1，在一些实施例中，还包括防护罩6，防护罩6套设于打刀缸41外侧，并与机体组件1连接，防护罩6紧贴打刀缸41，打刀缸41与防护罩6之间设有密封圈，在防止外部异物进入主轴内部的同时，也避免了上耐压垫块组件56与旋转轴芯52之间溢流的水流到主轴外部，损坏密封。

参见图1，凸台12与中心出水安装座51之间于旋转密封结构外侧设有集水腔，机体组件1设有与集水腔连通的排水孔13。从上耐压垫块组件56与旋转轴芯52的下耐压垫块组件57间流出的水，会流到集水腔内，进一步通过排水孔13，将多余水通过机体排到外部。

在一些实施例中，参见图2、图5，沿打刀缸41的缸壁周向设有轴向螺钉孔47，打刀缸41通过设置于轴向螺钉孔47中的螺钉48限定于机体组件1，换言之，打刀缸41能够通过螺钉48限定浮动的运动行程，并通过螺钉48为打刀缸41的浮动提供导向。

进一步地，为了避免螺钉48与凸轮发生干涉，打刀缸41在轴向螺钉孔47的顶端设有沉槽，沉槽具有一定深度，螺钉在打刀缸41浮动运动过程中隐藏于沉槽中，避免外漏。

参见图5，根据需要，可以在螺钉48与沉槽之间设有第二弹性部件49，第二弹性部件49可采用预紧碟簧，用于减少换刀时冲击力。

在一些实施例中，参见图5，第一弹性部件44采用压簧，打刀缸41下端设有孔位，第一弹性部件44设置于孔位中，用于打刀缸41复位。第一弹性部件44内设有用于导正第一弹性部件44的定位销，保证复位稳定性。可以理解的是，结合图5，第一弹性部件44还可以采用弹片、碟簧等，用于实现打刀缸41复位。

在一些实施例中，参见图1，打刀部件42包括打刀板，打刀板通过螺钉与打刀缸41的支脚43连接，拉杆组件3设有与打刀板配合的拉杆螺母33。主轴卸刀时，凸轮作用与打刀缸41顶面，打刀缸41受力将力传递到打刀板上，打刀板将力通过拉杆螺母33传递到拉杆组件3上，拉杆组件3与轴芯组件2产生相对运动，进而实现卸刀动作。

参见图1，拉杆组件3与旋转轴芯52通过扁位配合，例如八角位，既保证拉杆组件3能够与旋转轴芯52一起旋转，又能够保证拉杆组件3能够与旋转轴芯52沿轴向相对运动。

为了避免中心出水在对接处泄漏，拉杆组件3与旋转轴芯52之间设有密封圈。

本发明将机械换刀与中心出水完美结合。中心出水能够良好的解决了精密零件加工中因主轴发热引起的热伸长，刀具升温，排屑不良等因素引起的产品加工不良。机械换刀能够使换刀效率提高40％以上，换刀稳定性提高30％，在换刀频繁的使用场合尤其具有明显优势。因此本发明具有很高的经济效益。

本发明的实施例提供了一种机床，包括以上任一实施例的机械换刀中心出水电主轴，机床上设有与打刀缸41配合的凸轮机构，利用机床上的凸轮机构实现机械式换刀，可提高机床加工效率、产品加工精度及稳定性，并有效的简化了机床结构，降低机床成本，提高了机床的加工水平。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，包括：

机体组件；

轴芯组件；

拉杆组件，设置于所述轴芯组件的轴向内孔中，所述拉杆组件设有轴向过水孔；

机械换刀机构，包括打刀缸和打刀部件，所述打刀缸底部设有支脚，所述支脚穿过机体组件的槽与所述打刀部件连接，所述打刀部件设在所述机体组件内部以用于顶推所述拉杆组件，所述打刀缸通过第一弹性部件支撑以浮动地安装于所述机体组件，所述打刀缸的顶部设有与凸轮配合的受力面，所述打刀缸的侧面开设避让槽；

中心出水机构，包括中心出水安装座和旋转轴芯，所述中心出水安装座设置于所述打刀缸的缸孔内部，并与所述机体组件连接，所述中心出水安装座在对应所述避让槽的位置设有侧向进水口，所述旋转轴芯通过轴承支承于所述机体组件，所述旋转轴芯和所述中心出水安装座通过旋转密封结构对接，所述拉杆组件与所述旋转轴芯套接。

2.根据权利要求1所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述机体组件的顶部设有凸台，所述中心出水安装座安装于所述凸台顶部，所述打刀缸套设于所述凸台，所述打刀缸与所述凸台、中心出水安装座之间设有密封圈。

3.根据权利要求2所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，还包括防护罩，所述防护罩套设于所述打刀缸外侧，并与所述机体组件连接，所述打刀缸与防护罩之间设有密封圈。

4.根据权利要求2所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述凸台与所述中心出水安装座之间于所述旋转密封结构外侧设有集水腔，所述机体组件设有与所述集水腔连通的排水孔。

5.根据权利要求1所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述打刀缸设有轴向螺钉孔，所述打刀缸通过设置于所述轴向螺钉孔中的螺钉限定于所述机体组件。

6.根据权利要求5所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述打刀缸在所述轴向螺钉孔的顶端设有沉槽，所述螺钉在所述打刀缸打刀时隐藏于所述沉槽中。

7.根据权利要求6所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述螺钉与所述沉槽之间设有第二弹性部件。

8.根据权利要求1所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述打刀缸下端设有孔位，所述第一弹性部件设置于所述孔位中，所述第一弹性部件内设有用于导正所述第一弹性部件的定位销。

9.根据权利要求1所述的机械换刀中心出水电主轴，其特征在于，所述打刀部件包括打刀板，所述拉杆组件设有与所述打刀板配合的拉杆螺母，所述拉杆组件与所述旋转轴芯通过扁位配合，所述拉杆组件与所述旋转轴芯之间设有密封圈。

10.一种机床，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的机械换刀中心出水电主轴。