CN117943571A - 一种数控自动换刀电主轴及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电主轴技术领域，且公开了一种数控自动换刀电主轴及其方法，解决了弹性元件多安装于主轴芯轴内孔中，安装深度较深，后期维护检修较为不便的问题，其包括电主轴本体，电主轴本体上开设有容纳腔室，容纳腔室内设有转动连接的旋转轴，旋转轴内开设有控制腔室，旋转轴的底部开设有与刀具相配合的容纳槽，且容纳槽的顶部内壁和控制腔室的底部内壁相连通，控制腔室内设有两个第一转轴，第一转轴上固定连接有定位板，定位板与固定安装于刀具上的支撑块相配合，电主轴本体的上方设有活动块；便于对刀具进行拆装，同时将拆卸式弹性单元设置于电主轴本体的上方，便于后期的更换检修。

Description

一种数控自动换刀电主轴及其方法

技术领域

本发明属于电主轴技术领域，具体为一种数控自动换刀电主轴及其方法。

背景技术

目前自动换刀技术是加工中心电主轴的核心技术之一。换刀机构作为电主轴系统的核心组件，是常见的故障源。通用的自动换刀机构是采用弹性元件压缩及压缩复位实现自动换刀，其由中心拉杆与弹性元件构成，通过气缸或油缸中的活塞移动推出拉杆，压缩弹性元件，同时拉爪收缩实现松刀，气缸或油缸卸力后，利用弹性元件的压缩复位实现拉刀，其中，弹性元件多安装于主轴芯轴内孔中，安装深度较深，而弹性元件为易损件，会出现开裂或断裂的现象，需要及时更换且更换频率较高，后期维护检修较为不便。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种数控自动换刀电主轴及其方法，有效的解决了上述背景技术中弹性元件多安装于主轴芯轴内孔中，安装深度较深，后期维护检修较为不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控自动换刀电主轴，包括电主轴本体，所述电主轴本体上开设有容纳腔室，容纳腔室内设有转动连接的旋转轴，旋转轴内开设有控制腔室，旋转轴的底部开设有与刀具相配合的容纳槽，且容纳槽的顶部内壁和控制腔室的底部内壁相连通，控制腔室内设有两个第一转轴，第一转轴上固定连接有定位板，定位板与固定安装于刀具上的支撑块相配合，电主轴本体的上方设有活动块，活动块的顶部设有按压柱，电主轴本体上设有与按压柱相配合的按压旋转机构，控制腔室的顶部内壁开设有第一通孔，第一通孔内设有棱柱，棱柱的顶端贯穿电主轴本体，且棱柱的顶端与活动块通过拆卸式弹性单元连接，棱柱的底端延伸至控制腔室内，且第一转轴和棱柱通过啮合摆动结构连接，旋转轴上设有分别与棱柱和刀具相配合的摩擦同步组件，电主轴本体上设有与旋转轴相配合的驱动机构。

优选的，所述摩擦同步组件包括固定安装于棱柱两侧的摩擦架，且摩擦架位于控制腔室内，控制腔室的底部内壁开设有两个第二通孔，控制腔室内设有两个摩擦柱，摩擦柱和摩擦架相接触，且摩擦柱贯穿第二通孔，摩擦柱上开设有第一凹槽，第一凹槽内设有支撑柱，支撑柱的底端和第一凹槽的底部内壁通过第一压缩弹簧连接，支撑柱的顶端和控制腔室的顶部内壁固定连接，第一凹槽的两侧内壁分别开设有矩形孔，矩形孔内设有限位块，限位块和支撑柱固定连接。

优选的，所述啮合摆动结构包括固定套设于第一转轴外部的第一齿轮，第一转轴的外部套设有转动连接的第一支撑部，第一支撑部和控制腔室的内壁固定连接，第一转轴的一侧设有与第一齿轮相啮合的齿板，齿板和棱柱通过连接架连接，第一支撑部上固定连接有与定位板相配合的止动柱。

优选的，所述齿板上固定连接有第二支撑部，第二支撑部上贯穿有导向柱，导向柱和控制腔室的内壁固定连接。

优选的，所述拆卸式弹性单元包括固定安装于棱柱顶端的固定块，且固定块位于电主轴本体的上方，固定块的顶部开设有第二凹槽，活动块的底端位于第二凹槽内，第二凹槽的底部内壁固定连接有若干第一定位柱，活动块的底部固定连接有若干第二定位柱，第二凹槽内设有若干第二压缩弹簧，且第二定位柱、第一定位柱和第二压缩弹簧设置的数目一致，第二压缩弹簧的两端分别套设于第一定位柱和第二定位柱的外部，且第二压缩弹簧的两端分别与第二凹槽的内壁和活动块的底部相接触。

优选的，所述驱动机构包括固定安装于电主轴本体顶部的电机架，电主轴本体的顶部开设有控制槽，旋转轴的顶部与位于控制槽内的齿圈固定连接，电机架上固定连接有电机，电机的输出端与位于控制槽内的第二齿轮固定连接，且第二齿轮和齿圈相啮合。

优选的，所述按压旋转机构包括固定安装于按压柱顶部的旋转板，旋转板的下方设有支撑板，支撑板和旋转板通过液压伸缩杆连接，支撑板的底部固定连接有第二转轴，第二转轴的底端和电主轴本体的顶部通过轴承连接，支撑板和电主轴本体通过锁死件连接。

优选的，所述锁死件包括设置于第二转轴一侧的螺栓，螺栓贯穿支撑板，电主轴本体的顶部开设有与螺栓相配合的螺纹槽，且螺栓的底端位于螺纹槽内。

优选的，所述电主轴本体的顶部固定连接有螺纹环，螺纹环的外部套设有防护壳，且防护壳的内壁上设有与螺纹环相配合的螺纹。

本发明还提供了一种数控自动换刀电主轴的使用方法，用于使用所述的数控自动换刀电主轴，包括以下步骤：

步骤一：需要将刀具安装于旋转轴上时，工作人员拿起刀具，工作人员驱动刀具插入容纳槽内，且支撑块通过容纳槽插入控制腔室内，同时摩擦同步组件驱动棱柱上移，棱柱通过啮合摆动结构驱动第一转轴旋转，以使定位板旋转至第一转轴的下方；

步骤二：当支撑块移动到预设位置后，通过按压旋转机构驱动按压柱下移，按压柱按压活动块，活动块通过拆卸式弹性单元驱动棱柱同步下移，棱柱通过啮合摆动结构驱动第一转轴反向旋转，当定位板远离第一转轴的一端旋转至支撑块的底部时，随着活动块的持续下移，活动块通过拆卸式弹性单元对棱柱施加的弹力增加；

步骤三：当棱柱受到的弹力达到预设值时，按压旋转机构停止驱动活动块下移，此时棱柱通过啮合摆动结构、第一转轴和定位板对支撑块的底部施加的压力达到预设值，使得支撑块相对定位板和第一转轴固定，以使刀具相对旋转轴固定；

步骤四：通过驱动机构驱动旋转轴相对电主轴本体旋转，旋转轴即可驱动刀具同步旋转，同时活动块在按压柱的底部旋转，当需要对刀具进行拆除时，通过按压旋转机构驱动按压柱上移，以使按压柱不再按压活动块的顶部，解除对活动块和棱柱位置的限定；

步骤五：工作人员驱动刀具下移，刀具通过支撑块驱动定位板旋转，以使定位板旋转至第一转轴的下方，刀具脱离容纳槽，且支撑块通过容纳槽从控制腔室内脱离出来，即可完成刀具的拆除；

步骤六：当需要对拆卸式弹性单元进行检修更换时，通过按压旋转机构驱动按压柱旋转，以使按压柱不再位于活动块的上方，工作人员即可对位于棱柱顶端的拆卸式弹性单元进行检修。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

工作人员拿起刀具，工作人员驱动刀具插入容纳槽内，且支撑块通过容纳槽插入控制腔室内，容纳槽插入控制腔室内的过程中，同时摩擦同步组件驱动棱柱上移，棱柱通过啮合摆动结构驱动第一转轴旋转，以使定位板旋转至第一转轴的下方，避免定位板干涉支撑块插入控制腔室内，当支撑块移动到预设位置后，通过按压旋转机构驱动按压柱下移，按压柱按压活动块，活动块通过拆卸式弹性单元驱动棱柱同步下移，棱柱通过啮合摆动结构驱动第一转轴反向旋转，当定位板远离第一转轴的一端旋转至支撑块的底部时，随着活动块的持续下移，活动块通过拆卸式弹性单元对棱柱施加的弹力增加，当棱柱受到的弹力达到预设值时，按压旋转机构停止驱动活动块下移，此时棱柱通过啮合摆动结构、第一转轴和定位板对支撑块的底部施加的压力达到预设值，使得支撑块相对定位板和第一转轴固定，以使刀具相对旋转轴固定，通过驱动机构驱动旋转轴相对电主轴本体旋转，旋转轴即可驱动刀具同步旋转，便于对刀具进行拆装，同时将拆卸式弹性单元设置于电主轴本体的上方，便于后期的更换检修。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明电主轴本体剖切的结构示意图；

图3为本发明按压旋转机构的结构示意图；

图4为本发明旋转轴剖切的结构示意图；

图5为本发明图4中A处的局部放大示意图；

图6为本发明拆卸式弹性单元拆分的结构示意图；

图7为本发明摩擦柱剖切的结构示意图；

图8为本发明第一转轴的结构示意图。

图中：1、电主轴本体；2、容纳腔室；3、旋转轴；4、控制腔室；5、刀具；6、第一转轴；7、定位板；8、支撑块；9、棱柱；10、第一通孔；11、控制槽；12、活动块；13、按压柱；14、摩擦架；15、第二通孔；16、摩擦柱；17、第一凹槽；18、支撑柱；19、第一压缩弹簧；20、矩形孔；21、限位块；22、第一齿轮；23、齿板；24、连接架；25、第一支撑部；26、止动柱；27、导向柱；28、第二支撑部；29、固定块；30、第二凹槽；31、第一定位柱；32、第二定位柱；33、第二压缩弹簧；34、齿圈；35、第二齿轮；36、电机架；37、电机；38、旋转板；39、支撑板；40、液压伸缩杆；41、第二转轴；42、螺栓；43、螺纹槽；44、螺纹环；45、防护壳；46、容纳槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一，由图1至图8给出，本发明的数控自动换刀电主轴包括电主轴本体1，电主轴本体1上开设有容纳腔室2，容纳腔室2内设有转动连接的旋转轴3，旋转轴3内开设有控制腔室4，旋转轴3的底部开设有与刀具5相配合的容纳槽46，且容纳槽46的顶部内壁和控制腔室4的底部内壁相连通，控制腔室4内设有两个第一转轴6，第一转轴6上固定连接有定位板7，定位板7与固定安装于刀具5上的支撑块8相配合，电主轴本体1的上方设有活动块12，活动块12的顶部设有按压柱13，电主轴本体1上设有与按压柱13相配合的按压旋转机构，控制腔室4的顶部内壁开设有第一通孔10，第一通孔10内设有棱柱9，棱柱9的顶端贯穿电主轴本体1，且棱柱9的顶端与活动块12通过拆卸式弹性单元连接，棱柱9的底端延伸至控制腔室4内，且第一转轴6和棱柱9通过啮合摆动结构连接，旋转轴3上设有分别与棱柱9和刀具5相配合的摩擦同步组件，电主轴本体1上设有与旋转轴3相配合的驱动机构，便于对刀具5进行拆装，同时将拆卸式弹性单元设置于电主轴本体1的上方，便于后期的更换检修。

实施例二，在实施例一的基础上，由图4、图6和图7给出，摩擦同步组件包括固定安装于棱柱9两侧的摩擦架14，且摩擦架14位于控制腔室4内，控制腔室4的底部内壁开设有两个第二通孔15，控制腔室4内设有两个摩擦柱16，摩擦柱16和摩擦架14相接触，且摩擦柱16贯穿第二通孔15，摩擦柱16上开设有第一凹槽17，第一凹槽17内设有支撑柱18，支撑柱18的底端和第一凹槽17的底部内壁通过第一压缩弹簧19连接，支撑柱18的顶端和控制腔室4的顶部内壁固定连接，第一凹槽17的两侧内壁分别开设有矩形孔20，矩形孔20内设有限位块21，限位块21和支撑柱18固定连接；

对刀具5进行拆除的过程中，当刀具5脱离容纳槽46，且支撑块8脱离控制腔室4时，刀具5不再与摩擦柱16的底部相接触，第一压缩弹簧19驱动摩擦柱16下移，以使摩擦柱16的底端从第二通孔15内伸出，同时摩擦柱16通过摩擦力驱动摩擦架14和棱柱9同步下移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7从第一转轴6的下方旋出，当第一转轴6和定位板7旋转至预设位置后，定位板7停止旋转，当限位块21的顶部和矩形孔20的顶部内壁相接触时，摩擦柱16停止下移，当需要安装刀具5时，刀具5插入容纳槽46内，且刀具5推动摩擦柱16同步上移，摩擦柱16通过摩擦力驱动摩擦架14和棱柱9上移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方，避免定位板7干涉支撑块8插入控制腔室4内。

实施例三，在实施例一的基础上，由图4、图5和图8给出，啮合摆动结构包括固定套设于第一转轴6外部的第一齿轮22，第一转轴6的外部套设有转动连接的第一支撑部25，第一支撑部25和控制腔室4的内壁固定连接，第一转轴6的一侧设有与第一齿轮22相啮合的齿板23，齿板23和棱柱9通过连接架24连接，第一支撑部25上固定连接有与定位板7相配合的止动柱26，齿板23上固定连接有第二支撑部28，第二支撑部28上贯穿有导向柱27，导向柱27和控制腔室4的内壁固定连接；

当棱柱9竖直方向移动时，棱柱9通过连接架24驱动齿板23竖直方向移动，齿板23通过第一齿轮22驱动第一转轴6旋转，可以使得定位板7按压支撑块8的底部，通过导向柱27和第二支撑部28的设计，以使齿板23在控制腔室4内竖直方向平稳的移动，当摩擦同步组件驱动棱柱9上移时，第一转轴6同步驱动定位板7旋转，当定位板7和止动柱26相接触时，定位板7和第一转轴6停止旋转，第一转轴6旋转至预设位置后停止。

实施例四，在实施例一的基础上，由图2、图3和图6给出，拆卸式弹性单元包括固定安装于棱柱9顶端的固定块29，且固定块29位于电主轴本体1的上方，固定块29的顶部开设有第二凹槽30，活动块12的底端位于第二凹槽30内，第二凹槽30的底部内壁固定连接有若干第一定位柱31，活动块12的底部固定连接有若干第二定位柱32，第二凹槽30内设有若干第二压缩弹簧33，且第二定位柱32、第一定位柱31和第二压缩弹簧33设置的数目一致，第二压缩弹簧33的两端分别套设于第一定位柱31和第二定位柱32的外部，且第二压缩弹簧33的两端分别与第二凹槽30的内壁和活动块12的底部相接触，驱动机构包括固定安装于电主轴本体1顶部的电机架36，电主轴本体1的顶部开设有控制槽11，旋转轴3的顶部与位于控制槽11内的齿圈34固定连接，电机架36上固定连接有电机37，电机37的输出端与位于控制槽11内的第二齿轮35固定连接，且第二齿轮35和齿圈34相啮合，按压旋转机构包括固定安装于按压柱13顶部的旋转板38，旋转板38的下方设有支撑板39，支撑板39和旋转板38通过液压伸缩杆40连接，支撑板39的底部固定连接有第二转轴41，第二转轴41的底端和电主轴本体1的顶部通过轴承连接，支撑板39和电主轴本体1通过锁死件连接，锁死件包括设置于第二转轴41一侧的螺栓42，螺栓42贯穿支撑板39，电主轴本体1的顶部开设有与螺栓42相配合的螺纹槽43，且螺栓42的底端位于螺纹槽43内，电主轴本体1的顶部固定连接有螺纹环44，螺纹环44的外部套设有防护壳45，且防护壳45的内壁上设有与螺纹环44相配合的螺纹；

通过液压伸缩杆40驱动旋转板38下移，旋转板38驱动按压柱13下移，按压柱13即可按压活动块12，当活动块12相对固定块29下移时，第二压缩弹簧33处于压缩状态，通过改变活动块12下移的距离，即可改变第二压缩弹簧33的形变程度，进而可以调节对棱柱9施加的弹力，即可改变定位板7按压支撑块8的力度，通过电机37驱动第二齿轮35旋转，第二齿轮35即可通过齿圈34驱动旋转轴3旋转，通过防护壳45的设计，对位于电主轴本体1顶部的结构进行防护，当需要对拆卸式弹性单元进行检修时，工作人员驱动防护壳45旋转，以使防护壳45脱离螺纹环44，完成防护壳45的拆除，工作人员驱动螺栓42旋转，以使螺栓42的底端脱离螺纹槽43，解除对支撑板39位置的固定，工作人员驱动支撑板39和第二转轴41转动，支撑板39驱动液压伸缩杆40和旋转板38旋转，当按压柱13不再位于活动块12的上方，工作人员驱动活动块12上移，第二定位柱32脱离第二压缩弹簧33的顶端，工作人员驱动位于第二凹槽30内的第二压缩弹簧33上移，以使第二压缩弹簧33的底端脱离第一定位柱31，即可完成第二压缩弹簧33的拆除，便于对第二压缩弹簧33进行更换检修。

本实施例的一种数控自动换刀电主轴的使用方法，用于使用上述的数控自动换刀电主轴，包括以下步骤：

步骤一：需要将刀具5安装于旋转轴3上时，工作人员拿起刀具5，工作人员驱动刀具5插入容纳槽46内，且支撑块8通过容纳槽46插入控制腔室4内，同时摩擦同步组件驱动棱柱9上移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方；

步骤二：当支撑块8移动到预设位置后，通过按压旋转机构驱动按压柱13下移，按压柱13按压活动块12，活动块12通过拆卸式弹性单元驱动棱柱9同步下移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6反向旋转，当定位板7远离第一转轴6的一端旋转至支撑块8的底部时，随着活动块12的持续下移，活动块12通过拆卸式弹性单元对棱柱9施加的弹力增加；

步骤三：当棱柱9受到的弹力达到预设值时，按压旋转机构停止驱动活动块12下移，此时棱柱9通过啮合摆动结构、第一转轴6和定位板7对支撑块8的底部施加的压力达到预设值，使得支撑块8相对定位板7和第一转轴6固定，以使刀具5相对旋转轴3固定；

步骤四：通过驱动机构驱动旋转轴3相对电主轴本体1旋转，旋转轴3即可驱动刀具5同步旋转，同时活动块12在按压柱13的底部旋转，当需要对刀具5进行拆除时，通过按压旋转机构驱动按压柱13上移，以使按压柱13不再按压活动块12的顶部，解除对活动块12和棱柱9位置的限定；

步骤五：工作人员驱动刀具5下移，刀具5通过支撑块8驱动定位板7旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方，刀具5脱离容纳槽46，且支撑块8通过容纳槽46从控制腔室4内脱离出来，即可完成刀具5的拆除；

步骤六：当需要对拆卸式弹性单元进行检修更换时，通过按压旋转机构驱动按压柱13旋转，以使按压柱13不再位于活动块12的上方，工作人员即可对位于棱柱9顶端的拆卸式弹性单元进行检修。

工作原理：支撑块8固定安装于刀具5上，需要将刀具5安装于旋转轴3上时，工作人员拿起刀具5，工作人员驱动刀具5插入容纳槽46内，且支撑块8通过容纳槽46插入控制腔室4内，容纳槽46插入控制腔室4内的过程中，同时摩擦同步组件驱动棱柱9上移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方，避免定位板7干涉支撑块8插入控制腔室4内，当支撑块8移动到预设位置后，通过按压旋转机构驱动按压柱13下移，按压柱13按压活动块12，活动块12通过拆卸式弹性单元驱动棱柱9同步下移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6反向旋转，当定位板7远离第一转轴6的一端旋转至支撑块8的底部时，随着活动块12的持续下移，活动块12通过拆卸式弹性单元对棱柱9施加的弹力增加，当棱柱9受到的弹力达到预设值时，按压旋转机构停止驱动活动块12下移，此时棱柱9通过啮合摆动结构、第一转轴6和定位板7对支撑块8的底部施加的压力达到预设值，使得支撑块8相对定位板7和第一转轴6固定，以使刀具5相对旋转轴3固定，通过驱动机构驱动旋转轴3相对电主轴本体1旋转，旋转轴3即可驱动刀具5同步旋转，同时活动块12在按压柱13的底部旋转，当需要对刀具5进行拆除时，通过按压旋转机构驱动按压柱13上移，以使按压柱13不再按压活动块12的顶部，解除对活动块12和棱柱9位置的限定，工作人员驱动刀具5下移，刀具5通过支撑块8驱动定位板7旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方，刀具5脱离容纳槽46，且支撑块8通过容纳槽46从控制腔室4内脱离出来，即可完成刀具5的拆除，当需要对拆卸式弹性单元进行检修更换时，通过按压旋转机构驱动按压柱13旋转，以使按压柱13不再位于活动块12的上方，工作人员即可对位于棱柱9顶端的拆卸式弹性单元进行检修，便于对刀具5进行拆装，同时将拆卸式弹性单元设置于电主轴本体1的上方，便于后期的更换检修；

对刀具5进行拆除的过程中，当刀具5脱离容纳槽46，且支撑块8脱离控制腔室4时，刀具5不再与摩擦柱16的底部相接触，第一压缩弹簧19驱动摩擦柱16下移，以使摩擦柱16的底端从第二通孔15内伸出，同时摩擦柱16通过摩擦力驱动摩擦架14和棱柱9同步下移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7从第一转轴6的下方旋出，当第一转轴6和定位板7旋转至预设位置后，定位板7停止旋转，当限位块21的顶部和矩形孔20的顶部内壁相接触时，摩擦柱16停止下移，当需要安装刀具5时，刀具5插入容纳槽46内，且刀具5推动摩擦柱16同步上移，摩擦柱16通过摩擦力驱动摩擦架14和棱柱9上移，棱柱9通过啮合摆动结构驱动第一转轴6旋转，以使定位板7旋转至第一转轴6的下方，避免定位板7干涉支撑块8插入控制腔室4内；

当棱柱9竖直方向移动时，棱柱9通过连接架24驱动齿板23竖直方向移动，齿板23通过第一齿轮22驱动第一转轴6旋转，可以使得定位板7按压支撑块8的底部，通过导向柱27和第二支撑部28的设计，以使齿板23在控制腔室4内竖直方向平稳的移动，当摩擦同步组件驱动棱柱9上移时，第一转轴6同步驱动定位板7旋转，当定位板7和止动柱26相接触时，定位板7和第一转轴6停止旋转，第一转轴6旋转至预设位置后停止；

通过液压伸缩杆40驱动旋转板38下移，旋转板38驱动按压柱13下移，按压柱13即可按压活动块12，当活动块12相对固定块29下移时，第二压缩弹簧33处于压缩状态，通过改变活动块12下移的距离，即可改变第二压缩弹簧33的形变程度，进而可以调节对棱柱9施加的弹力，即可改变定位板7按压支撑块8的力度，通过电机37驱动第二齿轮35旋转，第二齿轮35即可通过齿圈34驱动旋转轴3旋转，通过防护壳45的设计，对位于电主轴本体1顶部的结构进行防护，当需要对拆卸式弹性单元进行检修时，工作人员驱动防护壳45旋转，以使防护壳45脱离螺纹环44，完成防护壳45的拆除，工作人员驱动螺栓42旋转，以使螺栓42的底端脱离螺纹槽43，解除对支撑板39位置的固定，工作人员驱动支撑板39和第二转轴41转动，支撑板39驱动液压伸缩杆40和旋转板38旋转，当按压柱13不再位于活动块12的上方，工作人员驱动活动块12上移，第二定位柱32脱离第二压缩弹簧33的顶端，工作人员驱动位于第二凹槽30内的第二压缩弹簧33上移，以使第二压缩弹簧33的底端脱离第一定位柱31，即可完成第二压缩弹簧33的拆除，便于对第二压缩弹簧33进行更换检修。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种数控自动换刀电主轴，包括电主轴本体（1），其特征在于：所述电主轴本体（1）上开设有容纳腔室（2），容纳腔室（2）内设有转动连接的旋转轴（3），旋转轴（3）内开设有控制腔室（4），旋转轴（3）的底部开设有与刀具（5）相配合的容纳槽（46），且容纳槽（46）的顶部内壁和控制腔室（4）的底部内壁相连通，控制腔室（4）内设有两个第一转轴（6），第一转轴（6）上固定连接有定位板（7），定位板（7）与固定安装于刀具（5）上的支撑块（8）相配合，电主轴本体（1）的上方设有活动块（12），活动块（12）的顶部设有按压柱（13），电主轴本体（1）上设有与按压柱（13）相配合的按压旋转机构，控制腔室（4）的顶部内壁开设有第一通孔（10），第一通孔（10）内设有棱柱（9），棱柱（9）的顶端贯穿电主轴本体（1），且棱柱（9）的顶端与活动块（12）通过拆卸式弹性单元连接，棱柱（9）的底端延伸至控制腔室（4）内，且第一转轴（6）和棱柱（9）通过啮合摆动结构连接，旋转轴（3）上设有分别与棱柱（9）和刀具（5）相配合的摩擦同步组件，电主轴本体（1）上设有与旋转轴（3）相配合的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述摩擦同步组件包括固定安装于棱柱（9）两侧的摩擦架（14），且摩擦架（14）位于控制腔室（4）内，控制腔室（4）的底部内壁开设有两个第二通孔（15），控制腔室（4）内设有两个摩擦柱（16），摩擦柱（16）和摩擦架（14）相接触，且摩擦柱（16）贯穿第二通孔（15），摩擦柱（16）上开设有第一凹槽（17），第一凹槽（17）内设有支撑柱（18），支撑柱（18）的底端和第一凹槽（17）的底部内壁通过第一压缩弹簧（19）连接，支撑柱（18）的顶端和控制腔室（4）的顶部内壁固定连接，第一凹槽（17）的两侧内壁分别开设有矩形孔（20），矩形孔（20）内设有限位块（21），限位块（21）和支撑柱（18）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述啮合摆动结构包括固定套设于第一转轴（6）外部的第一齿轮（22），第一转轴（6）的外部套设有转动连接的第一支撑部（25），第一支撑部（25）和控制腔室（4）的内壁固定连接，第一转轴（6）的一侧设有与第一齿轮（22）相啮合的齿板（23），齿板（23）和棱柱（9）通过连接架（24）连接，第一支撑部（25）上固定连接有与定位板（7）相配合的止动柱（26）。

4.根据权利要求3所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述齿板（23）上固定连接有第二支撑部（28），第二支撑部（28）上贯穿有导向柱（27），导向柱（27）和控制腔室（4）的内壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述拆卸式弹性单元包括固定安装于棱柱（9）顶端的固定块（29），且固定块（29）位于电主轴本体（1）的上方，固定块（29）的顶部开设有第二凹槽（30），活动块（12）的底端位于第二凹槽（30）内，第二凹槽（30）的底部内壁固定连接有若干第一定位柱（31），活动块（12）的底部固定连接有若干第二定位柱（32），第二凹槽（30）内设有若干第二压缩弹簧（33），且第二定位柱（32）、第一定位柱（31）和第二压缩弹簧（33）设置的数目一致，第二压缩弹簧（33）的两端分别套设于第一定位柱（31）和第二定位柱（32）的外部，且第二压缩弹簧（33）的两端分别与第二凹槽（30）的内壁和活动块（12）的底部相接触。

6.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述驱动机构包括固定安装于电主轴本体（1）顶部的电机架（36），电主轴本体（1）的顶部开设有控制槽（11），旋转轴（3）的顶部与位于控制槽（11）内的齿圈（34）固定连接，电机架（36）上固定连接有电机（37），电机（37）的输出端与位于控制槽（11）内的第二齿轮（35）固定连接，且第二齿轮（35）和齿圈（34）相啮合。

7.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述按压旋转机构包括固定安装于按压柱（13）顶部的旋转板（38），旋转板（38）的下方设有支撑板（39），支撑板（39）和旋转板（38）通过液压伸缩杆（40）连接，支撑板（39）的底部固定连接有第二转轴（41），第二转轴（41）的底端和电主轴本体（1）的顶部通过轴承连接，支撑板（39）和电主轴本体（1）通过锁死件连接。

8.根据权利要求7所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述锁死件包括设置于第二转轴（41）一侧的螺栓（42），螺栓（42）贯穿支撑板（39），电主轴本体（1）的顶部开设有与螺栓（42）相配合的螺纹槽（43），且螺栓（42）的底端位于螺纹槽（43）内。

9.根据权利要求1所述的一种数控自动换刀电主轴，其特征在于：所述电主轴本体（1）的顶部固定连接有螺纹环（44），螺纹环（44）的外部套设有防护壳（45），且防护壳（45）的内壁上设有与螺纹环（44）相配合的螺纹。

10.一种数控自动换刀电主轴的使用方法，用于使用如权利要求1所述的数控自动换刀电主轴，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：需要将刀具（5）安装于旋转轴（3）上时，工作人员拿起刀具（5），工作人员驱动刀具（5）插入容纳槽（46）内，且支撑块（8）通过容纳槽（46）插入控制腔室（4）内，同时摩擦同步组件驱动棱柱（9）上移，棱柱（9）通过啮合摆动结构驱动第一转轴（6）旋转，以使定位板（7）旋转至第一转轴（6）的下方；

步骤二：当支撑块（8）移动到预设位置后，通过按压旋转机构驱动按压柱（13）下移，按压柱（13）按压活动块（12），活动块（12）通过拆卸式弹性单元驱动棱柱（9）同步下移，棱柱（9）通过啮合摆动结构驱动第一转轴（6）反向旋转，当定位板（7）远离第一转轴（6）的一端旋转至支撑块（8）的底部时，随着活动块（12）的持续下移，活动块（12）通过拆卸式弹性单元对棱柱（9）施加的弹力增加；

步骤三：当棱柱（9）受到的弹力达到预设值时，按压旋转机构停止驱动活动块（12）下移，此时棱柱（9）通过啮合摆动结构、第一转轴（6）和定位板（7）对支撑块（8）的底部施加的压力达到预设值，使得支撑块（8）相对定位板（7）和第一转轴（6）固定，以使刀具（5）相对旋转轴（3）固定；

步骤四：通过驱动机构驱动旋转轴（3）相对电主轴本体（1）旋转，旋转轴（3）即可驱动刀具（5）同步旋转，同时活动块（12）在按压柱（13）的底部旋转，当需要对刀具（5）进行拆除时，通过按压旋转机构驱动按压柱（13）上移，以使按压柱（13）不再按压活动块（12）的顶部，解除对活动块（12）和棱柱（9）位置的限定；

步骤五：工作人员驱动刀具（5）下移，刀具（5）通过支撑块（8）驱动定位板（7）旋转，以使定位板（7）旋转至第一转轴（6）的下方，刀具（5）脱离容纳槽（46），且支撑块（8）通过容纳槽（46）从控制腔室（4）内脱离出来，即可完成刀具（5）的拆除；

步骤六：当需要对拆卸式弹性单元进行检修更换时，通过按压旋转机构驱动按压柱（13）旋转，以使按压柱（13）不再位于活动块（12）的上方，工作人员即可对位于棱柱（9）顶端的拆卸式弹性单元进行检修。