CN112959024B - 一种夹头后拉式主轴 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种夹头后拉式主轴，其包括主轴架、转动连接于主轴架内部的心轴、置于心轴内的夹紧机构，所述夹紧机构包括弹簧夹头和沿心轴轴向滑动连接于心轴内的押管，所述押管沿心轴轴向与弹簧夹头呈固定，还包括带动押管沿心轴轴向移动且使弹簧夹头夹紧工件的肘节机构，所述肘节机构包括沿心轴中心轴向滑动连接于主轴架的驱动盘、带动驱动盘移动的动力件、连接于心轴且受驱动盘作用而推动押管移动的肘节组件。本申请具有能够提升押管移动稳定性并且提升夹紧力的效果。

Description

一种夹头后拉式主轴

技术领域

本申请涉及机床部件的领域，尤其是涉及一种夹头后拉式主轴。

背景技术

主轴一般是机床上用于装夹工件的部件，能够带动所夹持的部件做回转运动，并由刀具对工件进行相应的加工。

主轴一般包括固定于机架的主轴架、转动连接于主轴架内部的心轴、驱动心轴做回转动作的驱动机构、在心轴的内部设置有用于装夹工件的夹紧机构，夹紧机构能够随心轴做同步的回转动作。现有的夹紧机构一般包括弹簧夹头和沿心轴中心轴向滑动连接于心轴内壁的押管，押管沿心轴轴向固定连接于弹簧夹头的尾端，弹簧夹头具有沿心轴周向均匀设置的三个夹紧瓣，在心轴端部的内壁设置有斜面，则当弹簧夹头和心轴之间产生相对的轴向位移后，弹簧夹头的夹紧瓣在心轴端部倾斜内壁的抵触力下能够使三个夹紧瓣朝向中心靠拢，从而对工件起到夹紧作用。押管沿其轴向滑动连接于心轴内壁，同时押管和心轴内壁沿心轴周向呈固定，则心轴在旋转过程中能够带动押管同步转动。为了能够对押管进行拉动，一般的设置方式则在押管背离夹紧瓣的一端面和油缸活塞杆直接连接进行拉动。

针对上述中的相关技术，发明人认为直接将油缸活塞杆和押管相连接容易产生不稳定的问题。

发明内容

为了能够提升押管移动过程中的稳定性，本申请提供一种夹头后拉式主轴。

本申请提供的一种夹头后拉式主轴，采用如下的技术方案：

一种夹头后拉式主轴，包括主轴架、转动连接于主轴架内部的心轴、置于心轴内的夹紧机构，所述夹紧机构包括弹簧夹头和沿心轴轴向滑动连接于心轴内的押管，述押管的外侧壁同轴固定连接于弹簧夹头，还包括带动押管沿心轴轴向移动且使弹簧夹头夹紧工件的肘节机构，所述肘节机构包括沿心轴中心轴向滑动连接于主轴架的驱动盘、带动驱动盘移动的动力件、连接于心轴且受驱动盘作用而推动押管移动的肘节组件。

通过采用上述技术方案，动力件施力于驱动盘，因为驱动盘与押管保持呈同轴，则在受力于动力件的过程中能够保持受力均匀，并且通过肘节组件将驱动盘所受的力传递至押管，使押管在心轴内部移动，区别于油缸活塞杆直接连接于押管的末端容易使押管在移动过程中发生偏移，该技术方案能够提升押管移动过程中的稳定性，同时由押管直接带动弹簧夹头向内收缩，可以提升弹簧夹头对于工件的夹紧力，从而就能提升对于工件的加工精度。

可选的，所述肘节组件包括同轴固定连接于心轴外壁的支架、沿支架周向均匀设置且转动连接于支架的肘节，所述肘节的一端抵接于押管的外壁，所述肘节在驱动盘的推动下发生转动且抵接押管侧壁使押管沿其轴向发生移动。

通过采用上述技术方案，在驱动盘的作用下能够同步带动多个肘节进行转动一定角度，并在肘节的转动过程中将会对于押管的侧壁施加一个推力，从而使押管在心轴内壁沿着其轴向发生移动，在该过程中由驱动盘将动力件的推力通过多个肘节的转动进行传递至押管，能够使押管在被推动过程中受力稳定，从而提升其移动过程中的稳定性。

可选的，所述支架沿其周向均匀开设有多个安装槽，所述安装槽与肘节一一对应设置，所述肘节置于安装槽内且一端与驱动盘相抵接。

通过采用上述技术方案，使肘节能够稳定的置于安装槽内，保持肘节在受力于驱动盘的过程中的稳定性，从而对押管所施加的力也能保持稳定，提升对工件的夹紧力。

可选的，所述支架开设有转槽，所述肘节一体成型有支点架，所述支点架嵌设且转动连接于转槽内，所述支点架位于肘节与驱动盘抵触的位置和所述肘节与推动槽抵触的位置之间。

通过采用上述技术方案，使肘节在转动过程中具备一个支点，当肘节受力于驱动盘时，肘节能够绕着支点架在转槽内的接触点进行转动，从而利用肘节形成的杠杆可以延长力臂，减小动力件的推力，起到一定省力的作用。

可选的，所述驱动盘包括连接于动力件的环形连接盘、与连接盘呈同轴转动连接的推动环，所述推动环与连接盘沿押管轴向相对固定，所述推动环施力于肘节组件使押管在心轴内移动。

通过采用上述技术方案，当心轴带动押管和工件开始转动后，因为推动环和连接盘呈相对转动，则推动环可以随着押管同步转动，而连接盘可以保持不动，从而保持了连接盘的稳定，也避免动力件和连接盘需要做复杂的连接关系，并且在连接盘受力于动力件时，能够带着推动环一起移动，从而施力于肘节组件，使押管能够沿其轴向移动。

可选的，所述连接盘与推动环之间设置有轴承，所述轴承的外壁嵌设于连接盘并与连接盘沿其轴向呈固定，所述轴承的内壁嵌设于推动环外壁且沿推动环轴向呈固定。

通过采用上述技术方案，使连接盘和推动环之间能在工件加工过程中保持相对转动，避免连接盘随着推动环一起转动，另外也能在推动连接盘移动过程中能够带着推动环同步移动。

可选的，所述推动环与肘节抵触的一端开设有倾斜面，所述倾斜面抵触于肘节远离其与推动槽相抵接的一端。

通过采用上述技术方案，在推动环的移动过程中，依靠斜面能够对于肘节的端部逐步起到下压作用，从而使肘节能够逐步发生转动来推动押管移动，避免在推动环的移动过程中和肘节端部发生卡死的情况。

可选的，所述押管伸出于心轴且远离工件的一端与支架之间设置有限位组件，所述限位组件包括同轴固定连接于押管的限位盘、固定连接于限位盘且沿押管轴向滑动连接于支架的限位销。

通过采用上述技术方案，使伸出在心轴外部的押管末端能够保持与心轴呈同轴，利用限位盘和支架在径向上的相对固定，能够在押管的转动过程中减小押管末端的甩动。

可选的，所述押管远离弹簧夹头且伸出于心轴的一端外部设置有动平衡调节机构，所述动平衡调节机构包括螺纹连接于押管外壁的调整盘、沿调整盘圆周方向均匀设置的多个调整螺栓，所述调整螺栓螺纹连接于调整盘。

通过采用上述技术方案，改变调整盘上不同位置的调整螺栓，以及改变不同调整螺栓的材质，能够去调整心轴在转动过程中的动平衡。

可选的，所述心轴远离肘节机构的一端外壁连接有扶持组件，所述扶持组件包括与心轴呈同轴且螺纹连接于心轴外壁的连接件、可拆卸连接于连接件且与心轴呈同轴的导套、转动连接于导套外壁且可拆卸连接于主轴架的固定套。

通过采用上述技术方案，依靠可拆卸连接于心轴外壁的导套，能够在装夹长轴类工件的时候，利用导套和固定套能够对长轴类工件伸出于弹簧夹头的部分起到扶持作用，减小工件在被心轴带动旋转过程中的甩动程度，从而提升工件在加工过程中的稳定性，提升工件加工的精度，也能够根据不同轴类工件对导套进行更换。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用和押管同轴的驱动盘，以及受力于驱动盘来推动押管移动的肘节组件，能够提升押管移动过程中的稳定性，同时提升弹簧夹头对工件的夹紧力；

2.利用心轴外壁可拆装的导套，能够对伸出心轴的长轴类工件的外壁起到扶持作用，提升工件加工过程中的稳定性，从而提升对工件的加工精度。

附图说明

图1是本实施例1一种夹头后拉式主轴的剖视图。

图2是本实施例1一种夹头后拉式主轴主要用于展示肘节机构的局部示意图。

图3是本实施例2一种夹头后拉式主轴用于展示导套的示意图。

图4是图3的I部放大图。

附图标记说明：1、主轴架；2、心轴；3、夹紧机构；31、弹簧夹头；311、夹头体；312、夹紧瓣；32、押管；4、肘节机构；41、驱动盘；411、连接盘；412、推动环；42、动力件；421、油缸；422、联动盘；43、肘节组件；431、支架；432、肘节；433、圆柱架；434、圆环架；6、转槽；7、支点架；8、轴承；9、倾斜面；10、限位组件；101、限位盘；102、限位销；11、动平衡调节机构；111、调整盘；112、调整螺栓；12、扶持组件；121、连接件；122、导套；123、固定套；13、驱动机构；131、定子线圈；132、转子线圈；14、斜面；15、安装槽；16、抵接部；17、推动部；18、推动槽；19、嵌槽；20、卡槽；21、限位环；22、环槽；221、抵紧螺栓；23、导向盘；24、第一调整孔；25、第二调整孔；26、安装盘；27、对接盘；28、连接孔；29、固定螺栓；291、安装孔；30、转动轴承；33、安装支架；34、压紧螺栓；35、导向孔。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种夹头后拉式主轴。参照图1，夹头后拉式主轴包括主轴架1，主轴架1内穿设且转动连接有一根心轴2，在主轴架1内安装有驱动心轴2绕其自身轴向转动的驱动机构13，在心轴2的内部设置有用于装夹工件的夹紧机构3，夹紧机构3能够随心轴2做同步的回转动作，夹紧机构3包括弹簧夹头31和沿心轴2中心轴向滑动连接于心轴2内壁的押管32，将心轴2设置弹簧夹头31的一端定义为前端，将远离弹簧夹头31的一端定位为末端。弹簧夹头31包括和押管32同轴固定连接的夹头体311、一体成型于夹头体311远离押管32一端且沿夹头体311周向均匀设置的三个夹紧瓣312。在心轴2靠近弹簧夹头31一端的内壁设置有斜面14，该斜面14内壁所在的直径从远离押管32到靠近押管32的方向逐渐减小，并且夹紧瓣312外壁也呈倾斜并与斜面14相抵触，在主轴架1位于心轴2远离弹簧夹头31的一端设置有用于带动押管32移动的肘节机构4，则当押管32和心轴2之间产生相对的轴向位移后，弹簧夹头31的夹紧瓣312在心轴2端部斜面14的抵触力下能够使三个夹紧瓣312朝向中心靠拢，从而对工件起到夹紧作用。

肘节机构4包括固定于主轴架1的动力件42，该动力件42包括油缸421，油缸421的输出轴方向与押管32中心轴向呈平行，在油缸421的输出轴上固定安装有呈环形的联动盘422，联动盘422通过螺栓固定连接有沿心轴2中心轴向滑动连接于心轴2外壁的驱动盘41，在心轴2和押管32之间设置有受力于驱动盘41而能够推动押管32移动的肘节组件43。

参照图2所示，肘节组件43包括固定连接于心轴2外壁的支架431，支架431与心轴2同轴设置，支架431包括套设于心轴2外壁且呈圆柱状的圆柱架433、一体成型于圆柱架433末端且呈圆盘状的圆环架434，圆环架434的直径大于圆柱架433的直径，圆柱架433可通过螺纹的方式旋接在心轴2的外壁，也可通过穿设沉头螺栓将其拧紧在心轴2的外壁。在支架431上沿其周向均匀开设有三个安装槽15，安装槽15贯穿于圆环架434的端面且贯穿于圆柱架433的外壁，每条安装槽15沿押管32的轴向设置，在每条安装槽15内均穿设有一个用于推动押管32移动的肘节432。

肘节432包括伸出于圆柱架433且靠近押管32前端的抵接部16、伸出于圆环架434且靠近押管32末端的推动部17，并且在肘节432穿出圆环架434的部分往背离押管32中心的方向一体成型有支点架7，支点架7位于抵接部16和推动部17之间，并在圆环架434朝向押管32末端的一侧端面上开设有与肘节432一一对应的转槽6，转槽6底面为弧面，支点架7背离肘节432的一端呈半球体状且转动连接于转槽6内。推动部17的底角呈直角设置，在押管32的外壁沿其周向开设有与肘节432一一对应的推动槽18，推动槽18沿押管32的轴向设置，推动部17的底角抵接于推动槽18靠近押管32末端的一侧底角。在圆柱架433的外壁滑动连接有一个驱动盘41，驱动盘41抵触于抵接部16，并且在驱动盘41的移动过程中能够使肘节432绕着其支点架7位于转槽6内的一端进行转动，则抵接部16被下压时，推动部17则对押管32施加一个朝向其末端的推力，从而能够将押管32向后推动，来使押管32前端的夹紧瓣312对工件进行夹紧。

驱动盘41包括通过螺栓固定连接于联动盘422且呈环形的连接盘411，连接盘411与心轴2同轴设置，连接盘411的内壁转动连接有一个推动环412，推动环412与心轴2呈同轴，推动环412沿押管32轴向滑动连接于圆柱架433的外壁。为了使推动环412和连接盘411呈相对转动并沿押管32轴向呈相对固定，在连接盘411的内壁开设有嵌槽19，在嵌槽19内嵌设有轴承8，轴承8的内圈嵌设于推动环412的外壁，在推动环412的外壁开设有贯穿其朝向押管32末端侧壁的卡槽20，则轴承8的内圈端面抵接在卡槽20的侧壁，为了对轴承8进行限位，在推动环412的外壁套设有限位环21，限位环21将轴承8内圈抵紧在卡槽20侧壁，并且在限位环21上穿设且螺纹连接有可抵紧于推动环412外壁的螺栓。则在外部油缸421的作用下，连接盘411和推动环412能够同步沿押管32的轴向移动，并在心轴2转动过程中能够单带动推动环412进行转动而不会带动连接盘411。

为了更好的施力于肘节432的抵接部16，在推动环412朝向押管32前端的端面且位于其内壁的位置开设有用于抵触抵接部16的倾斜面9，该倾斜面9的直径沿押管32的前端至末端的方向逐渐减小，并且该倾斜面9抵触于抵接部16。

因为押管32伸出于心轴2的末端，为了对押管32末端进行轴向限位，在押管32靠近末端的外壁套设有一个与押管32呈同轴设置的限位盘101，在押管32靠近末端的外壁靠设有环槽22，在限位盘101上穿设且螺纹连接有抵紧于环槽22底壁的抵紧螺栓221。在限位盘101朝向押管32前端的端面一体成型有导向盘23，导向盘23朝向押管32前端的端面沿其周向固定有多根限位销102，限位销102穿设且滑动连接于圆环架434，限位销102过盈配合于导向盘23的端面开孔内。

在押管32伸出心轴2末端的外壁设置有动平衡调节机构11，动平衡调节机构11包括螺纹连接于押管32外壁的调整盘111，调整盘111与押管32同轴设置，在调整盘111的端面沿其圆周方向开设有多个第一调整孔24，第一调整孔24的轴向与押管32的轴向呈平行，在第一调整孔24内均穿设且螺纹连接有沉头式调整螺栓112，则在做动平衡测试过程中，可根据实际动平衡测试结果选择在不同位置的第一调整孔24螺纹连接不同材质重量的调整螺栓112。为了能够更好的调整动平衡，在调整盘111的周向外壁沿其周向均匀开设有多个第二调整孔25，第二调整孔25的中心轴向与调整盘111的径向平行，并且第二调整孔25内也能螺纹连接不同材质重量的调整螺栓112。

参照图1所示，驱动心轴2绕其自身轴向转动的驱动机构13与电主轴的驱动机构13相同，该驱动机构13包括同轴固定连接于心轴2外壁的转子线圈132，在主轴架1的内部固定有用于产生一个固定磁场的定子线圈131，定子线圈131包围于转子线圈132的外缘，转子线圈132的端部电连接有电刷，当给电刷和定子线圈131都通电时，能够使转子线圈132带着心轴2绕其自身轴向转动。

本申请实施例一种夹头后拉式主轴的实施原理为：将工件置于押管32前端的三个夹紧瓣312之间，由动力件42推动连接盘411和推动环412朝向押管32的前端方向移动，由倾斜面9将肘节432的抵接部16向下压动，使肘节432绕着支点架7在转槽6内的部分发生一定角度的转动，使推动部17抵着推动槽18的底角将押管32沿着其轴向向后推动，从而利用心轴2前端的斜面14能够对多个夹紧瓣312施加一个朝向中心的力，将工件进行夹紧。而当工件加工完成后需要下料时，反向拉动连接盘411和推动环412，使肘节432的抵接部16失去一个压力，并且在肘节432自身重力的作用下能够使其整体绕着支点架7在转槽6内的点朝向押管32前端的方向转动，在外部机械手或者人工拉动工件沿着押管32轴向向前移动过程中，能够使夹紧瓣312依靠其自身弹性复位，从而使工件从夹紧瓣312内下料。而为了使复位更加顺畅，当弹簧夹头31呈夹紧工件的状态时，心轴2前端内壁的斜面14角度和夹紧瓣312外壁的倾斜角度不一致，则心轴2内壁的斜面14角度为16°，而夹紧瓣312外壁的倾斜角度为15°，则在恢复过程中，能够减小斜面14和夹紧瓣312外壁之间的接触面积，从而便于复位。

实施例2

本申请实施例公开一种夹头后拉式主轴，与实施例1的区别在于，参照图3所示，为了对工件伸出于弹簧夹头31的部分能够起到扶持稳定作用，在心轴2外壁和主轴架1之间安装有扶持组件12，使伸出于弹簧夹头31的工件能够穿设于扶持组件12由刀具进行加工。扶持组件12包括同轴可拆卸连接于心轴2外壁的连接件121，为了便于对连接件121进行拆卸或安装，在心轴2靠近扶持组件12一端的外壁设置有与连接件121螺纹连接的外螺纹，连接件121可拆卸连接有导套122，导套122的外壁转动连接有固定连接于主轴架1的固定套123。

参照图3和图4所示，连接件121包括呈圆盘状且可套设螺纹连接于心轴2外壁的安装盘26，安装盘26和外螺纹螺纹配合，安装盘26的外壁一体成型有直径大于其外径的对接盘27，对接盘27呈圆盘状，安装盘26与心轴2呈同轴设置。在对接盘27的端面沿其周向开设有6个连接孔28，连接孔28的中心轴向与心轴2的中心轴向相平行，每个连接孔28内均穿设有一根用于螺纹连接于导套122的固定螺栓29。

参照图3和图4所示，，导套122靠近心轴2的一端面沿其周向开设有与连接孔28一一对应的安装孔291，在连接过程中，将固定螺栓29穿设于连接孔28并和安装孔291螺纹连接，从而能够将导套122和对接盘27相固定，同时保持导套122和对接盘27呈同轴设置。为了提升对工件的扶持稳定性，在导套122远离心轴2一端的外壁转动连接有与导套122呈同轴设置的固定套123，固定套123内壁与导套122外壁之间设置有转动轴承30，转动轴承30的外圈固定连接于固定套123的内壁，转动轴承30的内圈固定连接于导套122的外壁。在主轴架1上固定安装有一截面呈环形的安装支架33，当导套122和对接盘27相固定后，固定套123朝向心轴2的一侧端面抵接于安装支架33，在固定套123上沿其周向均匀穿设有多个螺纹连接于安装支架33的压紧螺栓34，使固定套123能够固定于安装支架33。在导套122的中心开设有用于穿设轴类工件且与心轴2和弹簧夹头31呈同轴的导向孔35，导向孔35连通于弹簧夹头31的中心且贯穿于导套122的两端面。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种夹头后拉式主轴，包括主轴架（1）、转动连接于主轴架（1）内部的心轴（2）、置于心轴（2）内的夹紧机构（3），所述夹紧机构（3）包括弹簧夹头（31）和沿心轴（2）轴向滑动连接于心轴（2）内的押管（32），所述押管（32）的外侧壁同轴固定连接于弹簧夹头（31），其特征在于：还包括带动押管（32）沿心轴（2）轴向移动且使弹簧夹头（31）夹紧工件的肘节机构（4），所述肘节机构（4）包括沿心轴（2）中心轴向滑动连接于主轴架（1）的驱动盘（41）、带动驱动盘（41）移动的动力件（42）、连接于心轴（2）且受驱动盘（41）作用而推动押管（32）移动的肘节组件（43）；所述肘节组件（43）包括同轴固定连接于心轴（2）外壁的支架（431）、沿支架（431）周向均匀设置且转动连接于支架（431）的肘节（432），所述肘节（432）的一端抵接于押管（32）的外壁，所述肘节（432）在驱动盘（41）的推动下发生转动且抵接押管（32）侧壁使押管（32）沿其轴向发生移动；所述支架（431）沿其周向均匀开设有多个安装槽（15），所述安装槽（15）与肘节（432）一一对应设置，所述肘节（432）置于安装槽（15）内且一端与驱动盘（41）相抵接；所述支架（431）开设有转槽（6），所述肘节（432）一体成型有支点架（7），所述支点架（7）嵌设且转动连接于转槽（6）内，所述支点架（7）位于肘节（432）与驱动盘（41）抵触的位置和所述肘节（432）与推动槽（18）抵触的位置之间；所述驱动盘（41）包括连接于动力件（42）的环形连接盘（411）、与连接盘（411）呈同轴转动连接的推动环（412），所述推动环（412）与连接盘（411）沿押管（32）轴向相对固定，所述推动环（412）施力于肘节组件（43）使押管（32）在心轴（2）内移动；所述推动环（412）与肘节（432）抵触的一端开设有倾斜面（9），所述倾斜面（9）抵触于肘节（432）远离其与推动槽（18）相抵接的一端。

2.根据权利要求1所述的一种夹头后拉式主轴，其特征在于：所述连接盘（411）与推动环（412）之间设置有轴承（8），所述轴承（8）的外壁嵌设于连接盘（411）并与连接盘（411）沿其轴向呈固定，所述轴承（8）的内壁嵌设于推动环（412）外壁且沿推动环（412）轴向呈固定。

3.根据权利要求1所述的一种夹头后拉式主轴，其特征在于：所述押管（32）伸出于心轴（2）且远离工件的一端与支架（431）之间设置有限位组件（10），所述限位组件（10）包括同轴固定连接于押管（32）的限位盘（101）、固定连接于限位盘（101）且沿押管（32）轴向滑动连接于支架（431）的限位销（102）。

4.根据权利要求3所述的一种夹头后拉式主轴，其特征在于：所述押管（32）远离弹簧夹头（31）且伸出于心轴（2）的一端外部设置有动平衡调节机构（11），所述动平衡调节机构（11）包括螺纹连接于押管（32）外壁的调整盘（111）、沿调整盘（111）圆周方向均匀设置的多个调整螺栓（112），所述调整螺栓（112）螺纹连接于调整盘（111）。

5.根据权利要求1所述的一种夹头后拉式主轴，其特征在于：所述心轴（2）远离肘节机构（4）的一端外壁连接有扶持组件（12），所述扶持组件（12）包括与心轴（2）呈同轴且螺纹连接于心轴（2）外壁的连接件（121）、可拆卸连接于连接件（121）且与心轴（2）呈同轴的导套（122）、转动连接于导套（122）外壁且可拆卸连接于主轴架（1）的固定套（123）。

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