CN113118834A - 一种机床主轴换刀机构和机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床主轴换刀机构和机床，包括：活塞缸组件，包括缸体、活塞和顶盖，顶盖或缸体设有第一气路，活塞设有第二气路；轴芯，设有轴芯内孔，轴芯设有第三气路，第三气路延伸至轴芯和刀柄的连接面；拉爪组件，包括拉杆帽、拉杆、弹性复位部件和拉爪座，拉爪组件设有偏离拉爪组件轴线的第四气路；其中，拉刀状态下，第一气路与第二气路错开而不接通，第二气路与第四气路断开，第四气路与第三气路错开而不接通；打刀状态下，第一气路、第二气路、第四气路与第三气路形成依次连接的通路。本发明不占用电主轴特别是拉爪组件的轴线空间，一是节约了主轴的空间，二是可以发挥机床主轴多功能的效果。

Description

一种机床主轴换刀机构和机床

技术领域

本发明用于机床领域，特别是涉及一种机床的附件，具体为一种机床主轴换刀机构和机床。

背景技术

机床主轴的旋转轴芯需要安装刀柄，刀柄上安装刀具，这样才能对零件进行各种切削加工，刀柄与旋转轴芯的连接精度要求很高，除了保证旋转轴芯和刀柄连接面的精度要求，旋转轴芯和刀柄连接面的洁净程度也是影响旋转轴芯和刀柄连接精度的关键因素。

目前有些吹尘结构使用拉杆内孔作为吹尘气路，导致主轴无法实现中心出水功能。

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，提供一种机床主轴换刀机构和机床。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种机床主轴换刀机构，包括：

活塞缸组件，包括缸体、活塞和顶盖，所述缸体和活塞下端面之间限定出复位腔，所述缸体和活塞上端面之间限定出打刀腔，所述顶盖或缸体设有第一气路，所述活塞设有第二气路；

轴芯，设有轴芯内孔，所述轴芯设有第三气路，所述第三气路延伸至轴芯和刀柄的连接面；

拉爪组件，包括拉杆帽、拉杆、弹性复位部件和拉爪座，所述拉杆、弹性复位部件和拉爪座设置于所述轴芯内孔，所述拉爪组件设有偏离所述拉爪组件轴线的第四气路；

其中，拉刀状态下，所述活塞缩回，所述第一气路与所述第二气路错开而不接通，所述第二气路与所述第四气路断开，所述第四气路与所述第三气路错开而不接通；

打刀状态下，所述活塞伸出并与拉杆帽抵接，所述拉爪组件沿所述轴芯内孔向下运动，所述第一气路与所述第二气路对接，所述第二气路与所述第四气路对接，所述第四气路与所述第三气路对接，所述第一气路、所述第二气路、所述第四气路与所述第三气路形成依次连接的通路。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三气路在所述轴芯内孔的孔壁形成进气口，所述轴芯的下端设有刀柄安装锥孔，所述第三气路具有第一支路和第二支路，所述第一支路延伸至所述刀柄安装锥孔的锥面，所述第二支路延伸至所述轴芯的下端面。

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，所述第二支路的末端连接阻尼塞。

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，所述轴芯设有多个所述第三气路，多个所述第三气路沿周向分布，所述轴芯内孔的孔壁设有环槽，多个所述第三气路的进气口均设置于所述环槽。

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，所述拉杆设有第一轴向限位面，所述轴芯内孔设有第二轴向限位面，所述第一轴向限位面和第二轴向限位面之间形成弹性复位部件安装空间，所述弹性复位部件设置于所述弹性复位部件安装空间中，所述弹性复位部件的两端支撑于所述第一轴向限位面和第二轴向限位面。

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，所述第四气路包括第五气路、第六气路、弹性复位部件安装空间和第七气路，所述第五气路设在所述拉杆帽，所述第六气路设在所述拉杆，所述第六气路由所述第五气路延伸至所述第一轴向限位面，所述第七气路设在所述拉爪座，所述第七气路由所述拉爪座的上端面延伸至所述拉爪座的外周面。

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，所述拉杆帽、拉杆和拉爪座开设中心水孔。

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床主轴换刀机构。

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：本发明的换刀机构具备吹尘功能，通过第一气路、第二气路、第四气路与第三气路形成的通路，将气流引导至轴芯和刀柄的连接面，能够保证旋转轴芯和刀柄连接面的洁净程度，提升旋转轴芯和刀柄连接精度。本发明不占用电主轴特别是拉爪组件的轴线空间，同时吹尘结构巧妙地设计在活塞缸组件、拉爪组件、旋转轴芯上，一是节约了主轴的空间，二是可以发挥机床主轴多功能的效果。

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是本发明机床主轴换刀机构一个实施例拉刀状态结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例打刀状态结构示意图。

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和图2给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1和图2所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

本发明的实施例提供了一种机床主轴换刀机构，包括活塞缸组件1、轴芯2和拉爪组件，活塞缸组件1可采用油缸或气缸，用于与拉爪组件配合实现机床主轴的换刀。活塞缸组件1包括缸体11、活塞12和顶盖13，缸体11和活塞12下端面之间限定出复位腔14，缸体11和活塞12上端面之间限定出打刀腔15，顶盖13或缸体11设有第一气路16，活塞12设有第二气路17，第一气路16和第二气路17通过活塞12的往复运动实现接通或断开，并在当活塞12向外伸出顶推拉爪组件时，将第一气路16、第二气路17与拉爪组件的第四气路接通。

轴芯2设有轴芯内孔，形成中空结构，用于与拉爪组件配合。轴芯2设有第三气路21，第三气路21延伸至轴芯2和刀柄3的连接面。

拉爪组件用于将刀柄3连接于轴芯2，拉爪组件包括拉杆帽4、拉杆5、弹性复位部件6和拉爪座7，拉杆5、弹性复位部件6和拉爪座7设置于轴芯内孔，拉爪组件设有偏离拉爪组件轴线的第四气路，第四气路用于将第一气路16、第二气路17进入的气流导通至第三气路21。

其中，参见图1，拉刀状态下，主轴不需要进行吹尘，此时活塞12在复位腔14压力作用下上移，活塞12缩回，第一气路16与第二气路17错开而不接通。活塞12和拉杆帽4不接触，第二气路17与第四气路断开。拉杆5在弹性复位部件6的作用向上拉紧，第四气路与第三气路21错开而不接通。而第一气路16的进气接头处也受机床指令的控制不提供气源。

参见图2，主轴打刀过程中，刀柄3和主轴旋转轴芯2分离，此时刀柄3和主轴旋转轴芯2的连接面就暴露出来，需要进行吹尘动作。打刀状态下，打刀腔15的压力作用在活塞12的上端面，活塞12向下运动，第一气路16与第二气路17对接。同时，活塞12作用在拉杆帽4上，活塞12伸出并与拉杆帽4抵接，第二气路17与第四气路对接。在活塞12力作用下，拉爪组件沿轴芯内孔向下运动一定的距离，第四气路与第三气路21对接，最终第一气路16、第二气路17、第四气路与第三气路21形成依次连接的通路。第一气路16的进气接头处受机床指令的控制提供气源。

本发明的换刀机构具备吹尘功能，通过第一气路16、第二气路17、第四气路与第三气路21形成的通路，将气流引导至轴芯2和刀柄3的连接面，能够保证旋转轴芯2和刀柄3连接面的洁净程度，提升旋转轴芯2和刀柄3连接精度。本发明不占用电主轴特别是拉爪组件的轴线空间，同时吹尘结构巧妙地设计在活塞缸组件1、拉爪组件、旋转轴芯2上，一是节约了主轴的空间，二是可以发挥机床主轴多功能的效果。

在一些实施例中，参见图1、图2，第三气路21在轴芯内孔的孔壁形成进气口，轴芯2的下端设有刀柄安装锥孔22，第三气路21具有第一支路23和第二支路24，第一支路23延伸至刀柄安装锥孔22的锥面，第二支路24延伸至轴芯2的下端面。第一支路23的气流可以对主轴旋转轴芯2锥面进行吹净作用，第二支路24的气流可以对主轴旋转轴芯2端面进行吹净作用。本发明可以同时吹净旋转轴芯2的锥面和端面，大大提高的主轴吹尘的性能。

进一步的，在一些实施例中，参见图1、图2，第二支路24的末端连接阻尼塞25，通过加装阻尼塞25可使得吹尘气路可以设计大孔，大孔加工相对于小孔加工容易很多，阻尼塞25的小孔过渡，可以加大吹尘的气压，提高吹尘的效果。

其中，为了保证吹尘效果，参见图1、图2，轴芯2设有多个第三气路21，多个第三气路21沿周向分布，从而在轴芯2的下端面和锥面形成多个沿周向分布的吹气点。

为了实现第四气路与各第三气路21的导通，参见图1、图2，轴芯内孔的孔壁设有环槽26，多个第三气路21的进气口均设置于环槽26，当拉爪组件沿轴芯内孔运动，使第四气路的出气口与环槽26对接后，第四气路的气流经环槽26导入各第三气路21。

参见图1、图2，拉杆5设有第一轴向限位面51，轴芯内孔设有第二轴向限位面27，第一轴向限位面51和第二轴向限位面27之间形成弹性复位部件安装空间8，弹性复位部件6设置于弹性复位部件安装空间8中，弹性复位部件6的两端直接或间接支撑于第一轴向限位面51和第二轴向限位面27,弹性复位部件6用于在活塞12缩回后，驱动拉杆5上提，自动实现刀柄3锁紧。

进一步的，拉杆帽4的内孔和拉杆5的上端外圆套合在一起，拉杆5的下端外螺纹和拉爪座7的内螺纹配合，三者一起做相同的运动。第四气路采用偏心设计，避开拉爪组件的轴线。在一些实施例中，第四气路包括第五气路41、第六气路52、弹性复位部件安装空间8和第七气路71，第五气路41设在拉杆帽4，第六气路52设在拉杆5，并沿轴向延伸，第六气路52由第五气路41延伸至第一轴向限位面51，第七气路71设在拉爪座7，并沿轴向延伸，第七气路71由拉爪座7的上端面延伸至拉爪座7的外周面。本发明的实施例中，第六气路52由第一轴向限位面51沿轴线钻孔形成，第七气路71由拉爪座7的上端面沿轴线钻孔形成，再结合弹性复位部件安装空间8最终形成偏心的第四气路，结构更加简单，利用拉爪组件的既有结构，大大降低第四气路在拉爪组件的设计和制造难度。

在一些实施例中，参见图1，拉杆帽4、拉杆5和拉爪座7开设中心水孔，中心水孔可用于加工过程中的冷却切削液的引入。

本发明的实施例还提供了一种机床，包括以上任一实施例中的机床主轴换刀机构。

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 (8)

1.一种机床主轴换刀机构，其特征在于，包括：

活塞缸组件，包括缸体、活塞和顶盖，所述缸体和活塞下端面之间限定出复位腔，所述缸体和活塞上端面之间限定出打刀腔，所述顶盖或缸体设有第一气路，所述活塞设有第二气路；

轴芯，设有轴芯内孔，所述轴芯设有第三气路，所述第三气路延伸至轴芯和刀柄的连接面；

拉爪组件，包括拉杆帽、拉杆、弹性复位部件和拉爪座，所述拉杆、弹性复位部件和拉爪座设置于所述轴芯内孔，所述拉爪组件设有偏离所述拉爪组件轴线的第四气路；

其中，拉刀状态下，所述活塞缩回，所述第一气路与所述第二气路错开而不接通，所述第二气路与所述第四气路断开，所述第四气路与所述第三气路错开而不接通；

打刀状态下，所述活塞伸出并与拉杆帽抵接，所述拉爪组件沿所述轴芯内孔向下运动，所述第一气路与所述第二气路对接，所述第二气路与所述第四气路对接，所述第四气路与所述第三气路对接，所述第一气路、所述第二气路、所述第四气路与所述第三气路形成依次连接的通路。

2.根据权利要求1所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述第三气路在所述轴芯内孔的孔壁形成进气口，所述轴芯的下端设有刀柄安装锥孔，所述第三气路具有第一支路和第二支路，所述第一支路延伸至所述刀柄安装锥孔的锥面，所述第二支路延伸至所述轴芯的下端面。

3.根据权利要求2所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述第二支路的末端连接阻尼塞。

4.根据权利要求2所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述轴芯设有多个所述第三气路，多个所述第三气路沿周向分布，所述轴芯内孔的孔壁设有环槽，多个所述第三气路的进气口均设置于所述环槽。

5.根据权利要求1所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述拉杆设有第一轴向限位面，所述轴芯内孔设有第二轴向限位面，所述第一轴向限位面和第二轴向限位面之间形成弹性复位部件安装空间，所述弹性复位部件设置于所述弹性复位部件安装空间中，所述弹性复位部件的两端支撑于所述第一轴向限位面和第二轴向限位面。

6.根据权利要求5所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述第四气路包括第五气路、第六气路、弹性复位部件安装空间和第七气路，所述第五气路设在所述拉杆帽，所述第六气路设在所述拉杆，所述第六气路由所述第五气路延伸至所述第一轴向限位面，所述第七气路设在所述拉爪座，所述第七气路由所述拉爪座的上端面延伸至所述拉爪座的外周面。

7.根据权利要求1所述的机床主轴换刀机构，其特征在于，所述拉杆帽、拉杆和拉爪座开设中心水孔。

8.一种机床，其特征在于，包括权利要求1～7中任一项所述的机床主轴换刀机构。

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