CN113977343B - 一种中心主轴自给出水结构 - Google Patents

Abstract

一种中心主轴自给出水结构，安装在加工中心上，包括主轴箱组件、动力组件、主轴刀柄组件、中空打刀装置、挡块稳定支架和注水管，主轴箱组件内安装有动力组件，动力组件套设在主轴刀柄组件上，且动力组件与主轴刀柄组件传动连接，主轴刀柄组件上端与中空打刀装置连通，中空打刀装置与注水管连通，注水管固定设置在挡块稳定支架上，挡块稳定支架与中空打刀装置相抵，挡块稳定支架竖直设置在主轴箱组件上。其使用时，冷却液混合压缩空气自上而下经过中空打刀装置和主轴刀柄组件，中空打刀装置形成负压并固定刀柄，并且挡块稳定支架固定打刀缸，利用压缩空气喷射的方式，避免旋转接头与限位块发生挤压或撞击的问题，从而有效提高了旋转接头的耐用性。

Description

一种中心主轴自给出水结构

技术领域

本发明实施例涉及加工中心机床配件技术领域，具体涉及一种中心主轴自给出水结构。

背景技术

加工中心主轴中心出水结构，是指CNC机床主轴中间有冷却液通道，刀具和刀柄上都带有孔，这样冷却液(一般是高压)可以从刀具前端喷出，直接作用于刀具切削，解决钻头在钻孔时(特别是深孔)切削液难以进入孔内以及切削速度和进给量降低的还有刀具工件发热的问题。虽然这种技术目前已经实现在产业上的应用，但在实际生产中也存在一定的问题，其中最主要的就是在机床的旋转接头及其相关结构上，由于需要实现主轴中心供水，因此冷却液必须经过旋转接头，同时还要向旋转接头侧面注入压缩空气以保证通过冷却液的流量足够大，因此致使旋转接头在外力的冲击下极易报废，耐用性不高，极大的影响了此类机床的连续使用性能，为此，我方技术人员提出了一种新的技术方案，通过对旋转接头进行改良并采用新的方式固定旋转接头解决此类问题。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种中心主轴自给出水结构，通过对旋转接头的结构进行改良并采用新的方式固定旋转接头，以解决现有技术中旋转接头报废率高，耐用性低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种中心主轴自给出水结构，安装在加工中心上，包括主轴箱组件、动力组件、主轴刀柄组件、中空打刀装置、挡块稳定支架和注水管，所述主轴箱组件内安装有动力组件，所述动力组件套设在主轴刀柄组件上，且所述动力组件与主轴刀柄组件传动连接，所述主轴刀柄组件上端与中空打刀装置连通，所述中空打刀装置与注水管连通，所述注水管固定设置在挡块稳定支架上，所述挡块稳定支架与中空打刀装置相抵，所述挡块稳定支架竖直设置在主轴箱组件上。

进一步的，所述中空打刀装置包括注气管、旋转接头、打刀缸装置和支撑架，所述注水管与注气管连通，所述注气管与旋转接头的顶部连通，所述旋转接头底部插设在打刀缸装置中心处，所述打刀缸装置螺接固定在支撑架上。

进一步的，所述旋转接头包括通水孔、限位凹槽、平槽和连接头，所述注气管与通水孔连通，所述通水孔位于连接头的轴线处，所述连接头端部对称设置有一对平槽，一对所述平槽内对称设置有限位凹槽。

进一步的，所述挡块稳定支架包括竖直支架、分流块、安装板、限位吹气块和横向支架，所述支撑架两侧对称设置有两个竖直支架，两个所述竖直支架顶部通过横向支架连接，两个所述竖直支架上对称设置有两个安装板，两个所述安装板上分别螺接固定有一个限位吹气块，所述限位吹气块与平槽相抵。

进一步的，所述限位吹气块包括限位块、吹气通道、吹气孔、限位凸起和吹气阀，所述安装板与限位块螺接固定，所述限位块内设置有吹气通道，所述限位块侧面设置有两个吹气孔，两个所述吹气孔与吹气通道连通，任意一个所述吹气孔内均设置有一个所述吹气阀。

进一步的，所述吹气阀包括球头、导向杆、活塞、阀体和排气孔，所述吹气孔内固定设置有阀体，所述阀体的轴心处活动插设有导向杆，所述导向杆的一端设置有球头，所述导向杆的另一端安装有活塞，所述活塞滑动设置在阀体的内腔，所述阀体端部设置有排气孔，所述排气孔与吹气孔连通。

进一步的，所述打刀缸装置包括进液管、打刀缸、中空活塞和底孔，所述支撑架与打刀缸螺接固定，所述打刀缸的内腔滑动设置有中空活塞，所述中空活塞顶部与通水孔连通，所述打刀缸底部设置有底孔。

进一步的，所述动力组件包括主动齿轮、花键孔、传动齿轮和伺服电机，所述主轴箱组件内固定设置有伺服电机，所述伺服电机与主动齿轮同轴传动连接，所述主动齿轮与传动齿轮啮合传动连接，所述传动齿轮轴心处设置有花键孔，所述花键孔套设有主轴刀柄组件。

进一步的，所述主轴刀柄组件包括旋转主轴、散热套筒、中空刀具、出水通道和中空刀柄，所述主轴箱组件内设置有散热套筒，所述散热套筒内插设有旋转主轴，所述旋转主轴内设置有出水通道，所述出水通道的一端与中空刀柄连通，所述中空刀柄与中空刀具连通，所述出水通道的另一端与中空活塞的底部连通，所述底孔也与出水通道连通。

进一步的，所述主轴箱组件包括安装架、电机安装槽、主轴安装孔和主轴箱，所述散热套筒固定设置在主轴安装孔内，所述主轴安装孔与电机安装槽连通，所述主轴安装孔与电机安装槽均设置在主轴箱内，所述主轴箱与安装架固定连接。

本发明实施例具有如下优点：

本发明通过在旋转接头的结构上进行改良，将传统由侧面进水进气的方式，改为从而顶部进水进气，从而避免给旋转接头侧面施加力而形成旋转力矩，造成旋转接头出现不规律颤动，继而使得旋转接头报废的问题，其次，本技术方案还采用了新的固定方式，通过将压缩空气注入吹气通道，并利用吹气阀与连接头相抵的方式，一旦旋转接头出现偏转吹气阀就会喷射压缩空气，修正旋转接头的位置，由此避免旋转接头与限位块直接接触，因而对旋转接头的外表面起到有效的保护作用，防止其由于与限位块挤压或碰撞而出现变形的问题，解决了现有技术中旋转接头报废率高，耐用性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的立体图；

图2为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的主轴刀柄组件剖视图；

图3为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的打刀缸装置立体图；

图4为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的旋转接头立体图；

图5为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的中空打刀装置立体图；

图6为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的动力组件立体图；

图7为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的吹气阀立体图；

图8为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的限位吹气块立体图；

图9为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的挡块稳定支架立体图；

图10为本发明提供的一种中心主轴自给出水结构的主轴箱组件立体图；

图中：1主轴箱组件；11安装架；12电机安装槽；13主轴安装孔；14主轴箱；2动力组件；21主动齿轮；22花键孔；23传动齿轮；24伺服电机；3主轴刀柄组件；31旋转主轴；32散热套筒；33中空刀具；34出水通道；35中空刀柄；4中空打刀装置；41注气管；42旋转接头；421通水孔；422限位凹槽；423平槽；424连接头；43打刀缸装置；431进液管；432打刀缸；433中空活塞；434底孔；44支撑架；5挡块稳定支架；51竖直支架；52分流块；53安装板；54限位吹气块；541限位块；542吹气通道；543吹气孔；544限位凸起；545吹气阀；5451球头；5452导向杆；5453活塞；5454阀体；5455排气孔；55横向支架；6注水管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-10，本发明实施例公开了一种中心主轴自给出水结构，安装在加工中心上，包括主轴箱组件1、动力组件2、主轴刀柄组件3、中空打刀装置4、挡块稳定支架5和注水管6，所述主轴箱组件1内安装有动力组件2，动力组件2通过齿轮传动的方式向外输出转矩，所述动力组件2套设在主轴刀柄组件3上，且所述动力组件2与主轴刀柄组件3传动连接，从而带动主轴转动。所述主轴刀柄组件3上端与中空打刀装置4连通，中空打刀装置4向外排气在出水通道内产生负压，从而将中空刀柄35固定在旋转主轴31上。所述中空打刀装置4与注水管6连通，以便将冷却液注入到旋转主轴31内。所述挡块稳定支架5与中空打刀装置4相抵，从而对旋转接头产生限位作用。所述挡块稳定支架5竖直设置在主轴箱组件1上，所述注水管6固定设置在挡块稳定支架5上，由此起到固定注水管6的作用。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述中空打刀装置4包括注气管41、旋转接头42、打刀缸装置43和支撑架44，所述注水管6与注气管41连通，压缩空气从注气管41注入并与冷却液混合，从而提高冷却液流动的速度。所述注气管41与旋转接头42的顶部连通，所述旋转接头42底部插设在打刀缸装置43中心处，所述打刀缸装置43螺接固定在支撑架44上由此使得冷却液和压缩空气沿竖直方向向下注入，相比较现有技术，本实施例在旋转接头42的结构上进行改良，使得液体自上而下流动，避免高压高速的水流从横向进入到旋转接头42，而在旋转接头42上产生旋转力矩，导致旋转接头42内部受力载荷分布不均而报废的问题。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述旋转接头42包括通水孔421、限位凹槽422、平槽423和连接头424，所述注气管41与通水孔421连通，所述通水孔421位于连接头424的轴线处，所述连接头424端部对称设置有一对平槽423，平槽423内的平面与吹气阀545相抵，以便利用气流对连接头424起到缓冲作用，一对所述平槽423内对称设置有限位凹槽422，限位凹槽422与限位凸起544相配合，避免出现由于连接头424摆动的幅度过大导致连接头424损坏的问题。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述挡块稳定支架5包括竖直支架51、分流块52、安装板53、限位吹气块54和横向支架55，所述支撑架44两侧对称设置有两个竖直支架51，两个所述竖直支架51顶部通过横向支架55连接，形成一个稳定的结构，两个所述竖直支架51上对称设置有两个安装板53，两个所述安装板53上分别螺接固定有一个限位吹气块54，所述限位吹气块54与平槽423相抵，当旋转接头42出现转动的时候，限位吹气块54会向旋转接头42发出压缩空气，从而使得旋转接头42摆正位置，由此可以避免旋转接头与连接头424硬性接触，导致旋转接头42外部变形损坏的问题。并且还可以有效吸收冷却液作用在旋转接头42上的震动载荷，提高旋转接头42的耐用性。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述限位吹气块54包括限位块541、吹气通道542、吹气孔543、限位凸起544和吹气阀545，所述安装板53与限位块541螺接固定，所述限位块541内设置有吹气通道542，吹气通道542外接压缩机或者高压气罐，使得压缩空气进入到吹气通道542内。两个所述吹气孔543与吹气通道542连通，任意一个所述吹气孔543内均设置有一个所述吹气阀545，由此当连接头424发生摆动与吹气阀545接触时，吹气阀545就会打开，由此使得压缩空气喷射在连接头424上，并且由于限位吹气块54对称布置，每个所述限位块541侧面均设置有两个吹气孔543，总计四个吹气孔543，布置在连接头424两侧，由此就可以实现力学上的平衡。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述吹气阀545包括球头5451、导向杆5452、活塞5453、阀体5454和排气孔5455，所述吹气孔543内固定设置有阀体5454，阀体5454一端与吹气孔543连通，所述阀体5454的轴心处活动插设有导向杆5452，所述导向杆5452的一端设置有球头5451，球头5451与平槽423相抵，以减少摩擦阻力。所述导向杆5452的另一端安装有活塞5453，所述活塞5453滑动设置在阀体5454的内腔，并与内腔接触，所述阀体5454端部设置有排气孔5455，所述排气孔5455与吹气孔543连通，由此防止压缩空气涌出。而当平槽423推动导向杆5452时，活塞5453沿阀体5454向内移动，最终与阀体5454分离，由此压缩空气就可以沿排气孔5455涌出，喷射在平槽423上，由此使得摆动的连接头424恢复原有的位置，避免连接头424与限位块541硬性接触，导致连接头424表面缺陷而损坏，从而在不改变连接头424材质的情况下，显著提高其耐用性。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述打刀缸装置43包括进液管431、打刀缸432、中空活塞433和底孔434，所述支撑架44与打刀缸432螺接固定，所述打刀缸432的内腔滑动设置有中空活塞433，所述中空活塞433顶部与通水孔421连通，所述打刀缸432底部设置有底孔434。在实际工作中，冷却液会经过中空活塞433进入主轴，而打刀缸432与中空活塞433配合，进液管431用于输入液压油从而形成油压驱动中空活塞433移动，中空活塞433在打刀缸432内形成负压，而由于底孔434与主轴的出水通道34连通，从而吸附刀柄上的拉钉与主轴的拉爪配合，由此起到固定刀柄的作用。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述动力组件2包括主动齿轮21、花键孔22、传动齿轮23和伺服电机24，所述主轴箱组件1内固定设置有伺服电机24，所述伺服电机24与主动齿轮21同轴传动连接，所述主动齿轮21与传动齿轮23啮合传动连接，所述传动齿轮23轴心处设置有花键孔22，所述花键孔22套设有主轴刀柄组件3，由此就可以带动旋转主轴31转动，并可以形成较大的转矩输出，从而便于对工件进行铣削。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述主轴刀柄组件3包括旋转主轴31、散热套筒32、中空刀具33、出水通道34和中空刀柄35，所述主轴箱组件1内设置有散热套筒32，所述散热套筒32内插设有旋转主轴31，所述旋转主轴31内设置有出水通道34，所述出水通道34的一端与中空刀柄35连通，所述中空刀柄35与中空刀具33连通，所述出水通道34的另一端与中空活塞433的底部连通，所述底孔434也与出水通道34连通。在实际运行过程中，散热套筒32内设置有冷却流道，由于旋转主轴31在高速转动的过程中会产生大量的热量，那么通过在冷却流道内注入冷却液就可以带走大量的热量，从而避免旋转主轴31过热而出现软化的问题。其次由于出水通道34同时与底孔434和中空活塞433连通，出水通道34既可以释放冷却液或者形成负压，由此就可以使得中空刀柄35与旋转主轴31紧密结合，如图2，并在中空刀柄35以及中空刀具33端部喷射冷却液。

根据本发明提出的一个具体实施例，所述主轴箱组件1包括安装架11、电机安装槽12、主轴安装孔13和主轴箱14，所述散热套筒32固定设置在主轴安装孔13内，以便高效转移旋转主轴的热量。所述主轴安装孔13与电机安装槽12连通，由此便于主动齿轮21与传动齿轮23传递扭矩，所述主轴安装孔13与电机安装槽12均设置在主轴箱14内，所述主轴箱14与安装架11固定连接，安装架11在加工中心内上下移动，由此实现中空刀具33的上下位移。

本发明实施例的使用过程如下：

本发明公开了一种中心主轴自给出水结构，应用在加工中心机床上，其具体使用时，首先，中空活塞433向上抬升，在打刀缸432内形成负压，使得中空刀柄35与旋转主轴31紧密集合，然后冷却液经过注水管6进入到注气管41内，使得冷却液与压缩空气混合，并从旋转接头42顶部注入，继而通过中空活塞433进入出水通道34和中空刀柄35，最后冷却液从中空刀柄35流进中空刀具33，并同时通过中空刀具33对工件进行铣削加工。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种中心主轴自给出水结构，安装在加工中心上，其特征在于，包括主轴箱组件(1)、动力组件(2)、主轴刀柄组件(3)、中空打刀装置(4)、挡块稳定支架(5)和注水管(6)，所述主轴箱组件(1)内安装有动力组件(2)，所述动力组件(2)套设在主轴刀柄组件(3)上，且所述动力组件(2)与主轴刀柄组件(3)传动连接，所述主轴刀柄组件(3)上端与中空打刀装置(4)连通，所述中空打刀装置(4)与注水管(6)连通，所述注水管(6)固定设置在挡块稳定支架(5)上，所述挡块稳定支架(5)与中空打刀装置(4)相抵，所述挡块稳定支架(5)竖直设置在主轴箱组件(1)上；

所述中空打刀装置(4)包括注气管(41)、旋转接头(42)、打刀缸装置(43)和支撑架(44)，所述注水管(6)与注气管(41)连通，所述注气管(41)与旋转接头(42)的顶部连通，所述旋转接头(42)底部插设在打刀缸装置(43)中心处，所述打刀缸装置(43)螺接固定在支撑架(44)上；

所述旋转接头(42)包括通水孔(421)、限位凹槽(422)、平槽(423)和连接头(424)，所述注气管(41)与通水孔(421)连通，所述通水孔(421)位于连接头(424)的轴线处，所述连接头(424)端部对称设置有一对平槽(423)，一对所述平槽(423)内对称设置有限位凹槽(422)；

所述挡块稳定支架(5)包括竖直支架(51)、分流块(52)、安装板(53)、限位吹气块(54)和横向支架(55)，所述支撑架(44)两侧对称设置有两个竖直支架(51)，两个所述竖直支架(51)顶部通过横向支架(55)连接，两个所述竖直支架(51)上对称设置有两个安装板(53)，两个所述安装板(53)上分别螺接固定有一个限位吹气块(54)，所述限位吹气块(54)与平槽(423)相抵；

所述限位吹气块(54)包括限位块(541)、吹气通道(542)、吹气孔(543)、限位凸起(544)和吹气阀(545)，所述安装板(53)与限位块(541)螺接固定，所述限位块(541)内设置有吹气通道(542)，所述限位块(541)侧面设置有两个吹气孔(543)，两个所述吹气孔(543)与吹气通道(542)连通，任意一个所述吹气孔(543)内均设置有一个所述吹气阀(545)。

2.如权利要求1所述的一种中心主轴自给出水结构，其特征在于，所述吹气阀(545)包括球头(5451)、导向杆(5452)、活塞(5453)、阀体(5454)和排气孔(5455)，所述吹气孔(543)内固定设置有阀体(5454)，所述阀体(5454)的轴心处活动插设有导向杆(5452)，所述导向杆(5452)的一端设置有球头(5451)，所述导向杆(5452)的另一端安装有活塞(5453)，所述活塞(5453)滑动设置在阀体(5454)的内腔，所述阀体(5454)端部设置有排气孔(5455)，所述排气孔(5455)与吹气孔(543)连通。

3.如权利要求2所述的一种中心主轴自给出水结构，其特征在于，所述打刀缸装置(43)包括进液管(431)、打刀缸(432)、中空活塞(433)和底孔(434)，所述支撑架(44)与打刀缸(432)螺接固定，所述打刀缸(432)的内腔滑动设置有中空活塞(433)，所述中空活塞(433)顶部与通水孔(421)连通，所述打刀缸(432)底部设置有底孔(434)。

4.如权利要求3所述的一种中心主轴自给出水结构，其特征在于，所述动力组件(2)包括主动齿轮(21)、花键孔(22)、传动齿轮(23)和伺服电机(24)，所述主轴箱组件(1)内固定设置有伺服电机(24)，所述伺服电机(24)与主动齿轮(21)同轴传动连接，所述主动齿轮(21)与传动齿轮(23)啮合传动连接，所述传动齿轮(23)轴心处设置有花键孔(22)，所述花键孔(22)套设有主轴刀柄组件(3)。

5.如权利要求4所述的一种中心主轴自给出水结构，其特征在于，所述主轴刀柄组件(3)包括旋转主轴(31)、散热套筒(32)、中空刀具(33)、出水通道(34)和中空刀柄(35)，所述主轴箱组件(1)内设置有散热套筒(32)，所述散热套筒(32)内插设有旋转主轴(31)，所述旋转主轴(31)内设置有出水通道(34)，所述出水通道(34)的一端与中空刀柄(35)连通，所述中空刀柄(35)与中空刀具(33)连通，所述出水通道(34)的另一端与中空活塞(433)的底部连通，所述底孔(434)也与出水通道(34)连通。

6.如权利要求5所述的一种中心主轴自给出水结构，其特征在于，所述主轴箱组件(1)包括安装架(11)、电机安装槽(12)、主轴安装孔(13)和主轴箱(14)，所述散热套筒(32)固定设置在主轴安装孔(13)内，所述主轴安装孔(13)与电机安装槽(12)连通，所述主轴安装孔(13)与电机安装槽(12)均设置在主轴箱(14)内，所述主轴箱(14)与安装架(11)固定连接。

Images