CN117718503B - 一种机床主轴 - Google Patents

Abstract

一种机床主轴，它包括主轴本体、拉杆、拉爪、拉杆弹力组件和油缸；主轴本体内开设有贯穿主轴本体前端和后端的主轴孔；拉杆设置在主轴孔内；拉杆的前端与拉爪相连，拉杆的后端固定设置有拉杆套；拉杆弹力组件套设在拉杆后端；拉杆弹力组件设置在主轴孔内，拉杆弹力组件的前端相对于主轴孔固定不动；拉杆弹力组件的后端抵在拉杆套前端，用于推动拉杆向后移动，使拉爪在主轴孔内壁的挤压下夹紧；油缸位于主轴本体后端，油缸缸体与主轴本体相互断开，当活塞杆伸出时，活塞杆推动拉杆向前移动，使拉爪松开，当活塞杆收缩时，活塞杆断开与拉杆的接触，拉杆弹力组件推动拉杆向后移动。本发明的主轴旋转时，能避免油缸与油路间的密封件磨损。

Description

一种机床主轴

技术领域

本发明涉及数控机床领域，特别是一种机床主轴。

背景技术

现有的数控机床主轴包括主轴本体、拉杆、拉爪和油缸；主轴本体内开设有贯穿主轴本体前端和后端的主轴孔；所述拉杆设置在主轴孔内，并可在主轴孔内前后移动；所述拉杆的前端与拉爪相连，拉杆的后端与油缸相连，油缸的缸体与主轴后端相连；油缸的活塞伸缩时，用于带动拉杆前后移动，当拉杆向前移动时，拉爪伸出主轴孔，拉爪处于松开状态，当拉杆向后移动时，主轴孔内壁挤压拉爪，使拉爪处于夹紧状态。

在现有的主轴结构中，由于油缸是固定安装在主轴上的，当主轴旋转时，油缸缸体会跟随主轴一起转动。油缸缸体需要与油路连接，若油缸缸体旋转，则油缸缸体与油路间的密封件为旋转密封件，由于旋转密封件是接触式密封，则油缸旋转时，密封件容易磨损。因此需要经常更换密封件。更换时，操作麻烦，并且影响机床、主轴及刀具的稳定性和可靠性。

因此，针对上述问题，需要提供一种新的主轴结构，来避免主轴旋转时导致密封件磨损。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种机床主轴，本发明的主轴旋转时，能避免油缸与油路间的密封件磨损。

本发明采用的技术方案如下：

一种机床主轴，它包括主轴本体、拉杆、拉爪、拉杆弹力组件和油缸；

所述主轴本体内开设有贯穿主轴本体前端和后端的主轴孔；

所述拉杆设置在主轴孔内，并可在主轴孔内前后移动；所述拉杆的前端与拉爪相连，拉杆的后端固定设置有拉杆套；

所述拉杆弹力组件套设在拉杆后端；所述拉杆弹力组件的前端为固定端，后端为活动端，所述拉杆弹力组件设置在主轴孔内，拉杆弹力组件的前端相对于主轴孔固定不动；所述拉杆弹力组件的后端抵在拉杆套前端，用于推动拉杆向后移动，使拉爪在主轴孔内壁的挤压下夹紧；

所述油缸位于主轴本体后端，油缸缸体与主轴本体相互断开，当活塞杆伸出油缸缸体时，所述活塞杆推动拉杆向前移动，使拉爪松开，当活塞杆收缩进油缸缸体时，活塞杆断开与拉杆的接触，拉杆弹力组件推动拉杆向后移动。

进一步的，所述主轴孔为阶梯孔，主轴孔从前至后依次包括拉爪安装孔、拉杆导向孔和拉杆弹力组件安装孔；所述拉爪安装孔和拉杆弹力组件安装孔的直径均大于拉杆导向孔的直径。

进一步的，所述拉杆弹力组件位于拉杆弹力组件安装孔内；所述拉杆弹力组件的前端抵靠在拉杆导向孔和拉杆弹力组件安装孔的台阶面上。

进一步的，所述拉爪位于拉爪安装孔内；所述拉爪安装孔包括刀具安装孔和夹紧孔；所述刀具安装孔位于夹紧孔的前端，所述刀具安装孔为前大后小的锥孔，所述刀具安装孔后端的直径与夹紧孔的直径相等，所述夹紧孔的直径大于拉杆导向孔的直径；

当拉爪位于刀具安装孔内时，拉爪处于松开状态；当拉爪位于夹紧孔内时，夹紧孔内壁挤压拉爪，使拉爪处于夹紧状态。

进一步的，所述拉杆弹力组件后端与拉杆套之间设置有增力机构，所述拉杆弹力组件通过增力机构推动拉杆向后移动。

进一步的，所述增力机构为斜楔增力机构；所述增力机构包括滑套、钢球和连接套；所述滑套活动套设在拉杆后端，所述滑套的前端用于和拉杆弹力组件的后端接触，所述滑套的后端用于抵接拉杆套的前端；所述滑套外侧壁上开设有滑套斜面，所述滑套斜面位于滑套后端，所述滑套斜面使滑套后端呈前大后小的锥状；

所述连接套套设在滑套外侧，所述连接套的前端固定设置在主轴本体后端，所述连接套的内侧壁上开设有连接套斜面，所述连接套斜面位于连接套后端，所述连接套斜面使连接套后端从呈前小后大的锥孔；

所述钢球设置在滑套斜面上，位于滑套斜面、连接套斜面和拉杆套前端面之间。

进一步的，所述滑套斜面与水平方向的夹角为∠A，所述连接套斜面与竖直方向的夹角为∠B，∠A=∠B。

进一步的，所述滑套斜面靠近滑套后端面处开设有凹槽，所述凹槽与滑套斜面平滑过渡，使钢球能够进入或退出凹槽。

进一步的，所述拉杆套上开设有贯穿拉杆套前端和后端的销孔；所述销孔内滑动设置有销轴；所述销轴的长度大于销孔的长度，所述销轴的前端用于和滑套的后端接触，所述销轴的后端用于和油缸的活塞杆接触。

进一步的，所述滑套后端面上开设有盲孔，所述盲孔内设置有销轴弹力组件，所述销轴弹力组件的前端与盲孔接触，所述销轴弹力组件的后端用于和销轴的前端接触；所述销轴前端固定设置有限位套，限位套的直径大于销孔的直径。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，由于油缸和主轴本体间是断开的，即油缸缸体没有固定在主轴上，因此，当主轴旋转时，不会带动油缸缸体转动；由于油缸缸体不转动，则油缸缸体与油路间则不会存在旋转密封的问题，进而不会存在密封件磨损的问题。

2、由于增力机构的存在，则不需要将碟形弹簧预压到最大的压缩量，就可以提供足够的弹力将拉爪拉紧，这样能够延长蝶形弹簧的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为增力机构的结构图；

图3为增力机构放大图；

图4为滑套斜面与水平方向的夹角∠A和连接套斜面与竖直方向的夹角∠B的几何关系图；

图中，1-刀具安装孔，2-拉爪，3-夹紧孔，4-拉杆，5-拉杆导向孔，6-拉杆弹力组件，7-拉杆弹力组件安装孔，8-拉杆套，9-油缸，10-连接套，11-钢球，12-活塞杆，13-滑套，14-销轴，15-凹槽，16-销轴弹力组件。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~图4所示，本发明公开了一种机床主轴，它包括主轴本体、拉杆4、拉爪2、拉杆弹力组件6和油缸9；所述主轴本体内开设有贯穿主轴本体前端和后端的主轴孔；所述拉杆4设置在主轴孔内，并可在主轴孔内前后移动；所述拉杆4的前端与拉爪2相连，拉杆4的后端固定设置有拉杆套8；所述拉杆弹力组件6套设在拉杆4后端；所述拉杆弹力组件6的前端为固定端，后端为活动端，所述拉杆弹力组件6设置在主轴孔内，拉杆弹力组件6的前端相对于主轴孔固定不动；所述拉杆弹力组件6的后端抵在拉杆套8前端，用于推动拉杆4向后移动，使拉爪2在主轴孔内壁的挤压下夹紧；所述油缸9位于主轴本体后端，油缸缸体与主轴本体相互断开，当活塞杆12伸出油缸缸体时，所述活塞杆12推动拉杆4向前移动，使拉爪2松开，当活塞杆12收缩进油缸缸体时，活塞杆12断开与拉杆4的接触，拉杆弹力组件6推动拉杆4向后移动。

由于上述结构，当要使拉爪2处于夹紧状态时，拉杆弹力组件6通过弹力推动拉杆4向后移动；使拉爪2处于夹紧状态，当要使拉爪2处于松开状态时，活塞杆12伸出气缸缸体，使活塞杆12推动拉杆4向前移动，使拉爪2处于松开状态。

在上述结构中，油缸9和主轴本体间是断开的，即油缸缸体没有固定在主轴上，因此，当主轴旋转时，不会带动油缸缸体转动；由于油缸缸体不转动，则油缸缸体与油路间则不会存在旋转密封的问题，进而不会存在密封件磨损的问题。

进一步的，在本发明中，所述主轴孔为阶梯孔，主轴孔从前至后依次包括拉爪安装孔、拉杆导向孔5和拉杆弹力组件安装孔7；所述拉爪安装孔和拉杆弹力组件安装孔7的直径均大于拉杆导向孔5的直径。拉爪安装孔、拉杆导向孔5和拉杆弹力组件安装孔7的中心轴线均重合。

所述拉杆弹力组件6位于拉杆弹力组件安装孔7内；所述拉杆弹力组件6的前端抵靠在拉杆导向孔5和拉杆弹力组件安装孔7的台阶面上，这样便能够限制拉杆弹力组件6前端移动，保证拉杆弹力组件6后端在弹力作用下能够向后伸长，推动拉杆4向后移动。在本发明中，所述拉杆弹力组件6为碟形弹簧。

所述拉爪2位于拉爪安装孔内；所述拉爪安装孔包括刀具安装孔1和夹紧孔3；所述刀具安装孔1位于夹紧孔3的前端，所述刀具安装孔1为前大后小的锥孔，所述刀具安装孔1后端的直径与夹紧孔3的直径相等，所述夹紧孔3的直径大于拉杆导向孔5的直径；

当拉爪2位于刀具安装孔1内时，由于锥孔的空间较大，拉爪2没有被挤压，则拉爪2处于松开状态；当拉爪2位于夹紧孔3内时，夹紧孔3内壁挤压拉爪2，则使拉爪2处于夹紧状态。

进一步的，所述拉杆弹力组件6后端与拉杆套8之间设置有增力机构，所述拉杆弹力组件6通过增力机构推动拉杆4向后移动。

由于增力机构的存在，则不需要将碟形弹簧预压到最大的压缩量，就可以提供足够的弹力将拉爪2拉紧，这样能够延长蝶形弹簧的使用寿命。

在本发明中，所述增力机构为斜楔增力机构；如图2和图3所示，所述增力机构包括滑套13、钢球11和连接套10；所述滑套13活动套设在拉杆4后端，所述滑套13的前端用于和拉杆弹力组件6的后端接触，所述滑套13的后端用于抵接拉杆套8的前端；所述滑套13外侧壁上开设有滑套斜面，所述滑套斜面位于滑套13后端，所述滑套斜面使滑套13后端呈前大后小的锥状；

所述连接套10套设在滑套13外侧，所述连接套10的前端固定设置在主轴本体后端，所述连接套10的内侧壁上开设有连接套斜面，所述连接套斜面位于连接套10后端，所述连接套斜面使连接套10后端从呈前小后大的锥孔；

所述钢球11设置在滑套斜面上，位于滑套斜面、连接套斜面和拉杆套8前端面之间。

由于上述结构，当要使拉爪2处于夹紧状态时，拉杆弹力组件6后端推动滑套13向后移动，滑套13后端的滑套斜面推动钢球11移动，使钢球11顶在连接套斜面和拉杆套8前端面上，进而带动拉杆4向后移动，使拉爪2处于夹紧状态。滑套斜面、钢球11和连接套斜面相互配合，构成了一个斜楔增力结构，能够使拉杆弹力组件6采用更小的弹力来推动拉杆4先后移动。

如图4所示，在本发明中，所述滑套斜面与水平方向的夹角为∠A，所述连接套斜面与竖直方向的夹角为∠B，∠A=∠B。

由于∠A=∠B，则能够避免钢球11在工作过程中卡死。具体实施，∠A与∠B的角度在30~45°，在本发明中，优选30°。

进一步的，所述滑套斜面靠近滑套13后端面处开设有凹槽15，所述凹槽15与滑套斜面平滑过渡，使钢球11能够进入或退出凹槽15。

由于凹槽15的存在，当弹力不足或滑套13未处于拉杆4后端时，钢球11能够落入凹槽15内，避免钢球11掉落，导致整个增力机构卡死。

所述拉杆套8上开设有贯穿拉杆套8前端和后端的销孔；所述销孔内滑动设置有销轴14；所述销轴14的长度大于销孔的长度，所述销轴14的前端用于和滑套13的后端接触，所述销轴14的后端用于和油缸9的活塞杆12接触。

由于上述结构，当要使拉爪2松开时，活塞杆12伸出，活塞杆12前端顶在拉杆套8后端，能够推动销轴14向前移动，进而使滑套13向前移动，使钢球11落入凹槽15内，避免钢球11一直与连接套斜面、拉杆套8前端面一直接触。避免连接套斜面、拉杆套8前端面和长球长期点接触而被压坏。当拉爪2要夹紧时，活塞杆12后退，滑套13在弹力作用下后移，推动销轴14在销孔内后移。

所述滑套13后端面上开设有盲孔，所述盲孔内设置有销轴弹力组件16，所述销轴弹力组件16的前端与盲孔接触，所述销轴弹力组件16的后端用于和销轴14的前端接触；所述销轴14前端固定设置有限位套，限位套的直径大于销孔的直径。

由于销轴弹力组件16的存在，当滑套13处于最右端，即拉爪2夹紧时，弹力组件能够推动销轴14向后移动，使限位套始终顶在拉杆套上，避免销轴14移动。保证主轴在工作中销轴14不会出现移动或抖动。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机床主轴，其特征在于：它包括主轴本体、拉杆（4）、拉爪（2）、拉杆弹力组件（6）和油缸（9）；

所述主轴本体内开设有贯穿主轴本体前端和后端的主轴孔；

所述拉杆（4）设置在主轴孔内，并可在主轴孔内前后移动；所述拉杆（4）的前端与拉爪（2）相连，拉杆（4）的后端固定设置有拉杆套（8）；

所述拉杆弹力组件（6）套设在拉杆（4）后端；所述拉杆弹力组件（6）的前端为固定端，后端为活动端，所述拉杆弹力组件（6）设置在主轴孔内，拉杆弹力组件（6）的前端相对于主轴孔固定不动；所述拉杆弹力组件（6）的后端抵在拉杆套（8）前端，用于推动拉杆（4）向后移动，使拉爪（2）在主轴孔内壁的挤压下夹紧；

所述油缸（9）位于主轴本体后端，油缸缸体与主轴本体相互断开，当活塞杆（12）伸出油缸缸体时，所述活塞杆（12）推动拉杆（4）向前移动，使拉爪（2）松开，当活塞杆（12）收缩进油缸缸体时，活塞杆（12）断开与拉杆（4）的接触，拉杆弹力组件（6）推动拉杆（4）向后移动；

所述拉杆弹力组件（6）后端与拉杆套（8）之间设置有增力机构，所述拉杆弹力组件（6）通过增力机构推动拉杆（4）向后移动；

所述增力机构为斜楔增力机构；所述增力机构包括滑套（13）、钢球（11）和连接套（10）；所述滑套（13）活动套设在拉杆（4）后端，所述滑套（13）的前端用于和拉杆弹力组件（6）的后端接触，所述滑套（13）的后端用于抵接拉杆套（8）的前端；所述滑套（13）外侧壁上开设有滑套斜面，所述滑套斜面位于滑套（13）后端，所述滑套斜面使滑套（13）后端呈前大后小的锥状；

所述连接套（10）套设在滑套（13）外侧，所述连接套（10）的前端固定设置在主轴本体后端，所述连接套（10）的内侧壁上开设有连接套斜面，所述连接套斜面位于连接套（10）后端，所述连接套斜面使连接套（10）后端从呈前小后大的锥孔；

所述钢球（11）设置在滑套斜面上，位于滑套斜面、连接套斜面和拉杆套（8）前端面之间。

2.根据权利要求1所述的机床主轴，其特征在于：所述主轴孔为阶梯孔，主轴孔从前至后依次包括拉爪安装孔、拉杆导向孔（5）和拉杆弹力组件安装孔（7）；所述拉爪安装孔和拉杆弹力组件安装孔（7）的直径均大于拉杆导向孔（5）的直径。

3.根据权利要求2所述的机床主轴，其特征在于：所述拉杆弹力组件（6）位于拉杆弹力组件安装孔（7）内；所述拉杆弹力组件（6）的前端抵靠在拉杆导向孔（5）和拉杆弹力组件安装孔（7）的台阶面上。

4.根据权利要求2所述的机床主轴，其特征在于：所述拉爪（2）位于拉爪安装孔内；所述拉爪安装孔包括刀具安装孔（1）和夹紧孔（3）；所述刀具安装孔（1）位于夹紧孔（3）的前端，所述刀具安装孔（1）为前大后小的锥孔，所述刀具安装孔（1）后端的直径与夹紧孔（3）的直径相等，所述夹紧孔（3）的直径大于拉杆导向孔（5）的直径；

当拉爪（2）位于刀具安装孔（1）内时，拉爪（2）处于松开状态；当拉爪（2）位于夹紧孔（3）内时，夹紧孔（3）内壁挤压拉爪（2），使拉爪（2）处于夹紧状态。

5.根据权利要求1所述的机床主轴，其特征在于：所述滑套斜面与水平方向的夹角为∠A，所述连接套斜面与竖直方向的夹角为∠B，∠A=∠B。

6.根据权利要求1所述的机床主轴，其特征在于：所述滑套斜面靠近滑套（13）后端面处开设有凹槽（15），所述凹槽（15）与滑套斜面平滑过渡，使钢球（11）能够进入或退出凹槽（15）。

7.根据权利要求1所述的机床主轴，其特征在于：所述拉杆套（8）上开设有贯穿拉杆套（8）前端和后端的销孔；所述销孔内滑动设置有销轴（14）；所述销轴（14）的长度大于销孔的长度，所述销轴（14）的前端用于和滑套（13）的后端接触，所述销轴（14）的后端用于和油缸（9）的活塞杆（12）接触。

8.根据权利要求7所述的机床主轴，其特征在于：所述滑套（13）后端面上开设有盲孔，所述盲孔内设置有销轴弹力组件（16），所述销轴弹力组件（16）的前端与盲孔接触，所述销轴弹力组件（16）的后端用于和销轴（14）的前端接触；所述销轴（14）前端固定设置有限位套，限位套的直径大于销孔的直径。