CN204935200U - 一种主轴 - Google Patents

Abstract

一种主轴，包括环状块、拉杆、拉钉、拉爪，拉爪沿主轴的轴线贯穿有拉爪内腔，拉杆底部由拉爪的上端口伸入拉爪内腔且拉杆底部卡接在拉爪内腔，拉杆底部在拉爪内腔沿其自身长度方向来回运动，主轴内腔固定连接有环状块且环状块的轴线与主轴内腔轴线重合，拉爪具有弹性，拉爪的下端口设置有呈分瓣式张开状的爪脚，爪脚与拉钉接触部位设置有爪槽，爪槽固定链接有弹性垫片以和拉钉接触。其特征是：本实用新型结构简单，维护方便，同时，可有效减小拉钉与拉爪的磨损，以延长拉爪和拉钉的使用寿命。

Description

一种主轴

技术领域

本实用新型属于自动化加工技术领域，特别涉及一种主轴。

背景技术

在数控机床主轴的增力机构中，包括用于拉紧拉钉的主轴拉杆、拉钉、用于拉紧刀柄的拉钉及装在拉杆前端径向孔中的钢球组成。但是，由于受单个零配件的尺寸限制，拉爪整体尺寸不能达到很小，无法满足小型电主轴的安装尺寸要求。

有鉴于此，在公告号为CN234134U的专利文献(以下称之为对比文件1)中公开了一种可自动换刀的一体式拉爪。由主轴连接部和其下端的拉爪组成，主轴连接部与拉爪为一体成型结构，常态下，拉爪呈张开状；拉爪的爪脚设置有与拉钉连接的拉钉槽。

但是，对比文件中拉爪呈张开状，拉爪的爪端设置有与拉钉连接的拉钉槽。刀柄与拉钉固定时，拉钉刚开始和拉爪配合时，拉爪的爪部处于张弛状态，

当主轴进行换刀时，拉爪的爪脚端需要屡次进行的松弛和收紧，以便对拉钉进行屡次的挤压和松弛，以便拉杆对拉钉进行挤推作用，致使拉钉和拉爪的磨损，影响其轴向固定精度，渐而影响刀具的安装精度，同时缩短了拉钉和拉爪的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种主轴。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种主轴，包括环状块、拉杆、拉钉、拉爪，所述拉爪沿主轴的轴线贯穿有拉爪内腔，所述拉杆底部由拉爪的上端口伸入所述拉爪内腔且所述拉杆底部卡接在拉爪内腔，所述拉杆底部在拉爪内腔沿其自身长度方向来回运动，所述主轴内腔固定连接有环状块且所述环状块的轴线与主轴内腔轴线重合，所述拉爪具有弹性，所述拉爪的下端口设置有呈分瓣式张开状的爪脚，所述爪脚与拉钉接触部位设置有爪槽，所述爪槽固定链接有弹性垫片以和拉钉接触。

本技术方案所获得的益处为：现有拉爪呈张开状，拉爪爪脚设置有与拉钉连接的拉钉槽。刀柄与拉钉固定时，拉钉刚开始和拉爪配合时，拉爪爪部处于张弛状态，当拉杆拖动拉爪朝向拉钉的相反方向移动时，拉爪会逐渐受到环状块的挤压力，此时，在拉爪与拉钉逐渐紧密连接，拉爪的爪脚会对拉钉具有很大的压力，拉爪与拉钉间会产生剧烈的摩擦，这会增加拉钉与拉爪的磨损，影响其轴向固定精度，渐而影响刀具的安装精度。而本技术方案中，所述爪脚与拉钉接触部位设置有爪槽，所述爪槽设置有弹性垫片，弹性垫片具有很好的弹性，这对拉钉和拉爪之间的压力具有很好的缓冲作用，避免二者在压力的作用下变形；并且，弹性垫片的使用可有效将拉爪与拉钉隔离开，使得拉爪与拉钉不接触，避免拉爪和拉钉产生剧烈的摩擦，造成磨损。

本实用新型进一步提供以下技术方案：所述拉爪外周卡接在环状块的内周间，所述环状块朝向拉杆一端设置为环状块顶部，所述环状块顶部边缘设置有第二锥面，且所述第二锥面朝向拉钉方向的面积逐渐减小，所述拉杆深入拉爪内部的上端口的外边缘设置为第三锥面，且所述第三锥面朝向拉钉的相反方向的面积逐渐减小。

本技术方案所获得的益处为：在机床主轴进行换刀工作时，若进行上刀工作，在打刀机构中的碟簧作用下，拉杆会以朝向拉钉的相反方向移动，而本实用新型可增加拉爪朝向拉钉的相反方向的力；此外，第二锥面的设置使得环状块底部成锥形结构，使得第二锥面与拉爪顶部的接触线为二圆线，这相当于三个止推定位支承，限制了拉爪顶部的三个自由度，运用了锥形定位的原理，使得拉杆推着拉爪朝向刀柄的方向移动时，固定了拉爪顶部进入第二锥面的方向，提高了拉爪的定位精度，

本实用新型进一步提供以下技术方案：环状块朝向刀柄一端设置为环状块底部，环状块底部边缘设置有第一锥面，且第一锥面朝向拉杆方向的面积逐渐减小。

本技术方案所获得的益处为：第一锥面的设置使得环状块底部成锥形结构，使得第一锥面与拉爪底部的接触线为二圆线，这相当于三个止推定位支承，限制了拉爪底部的三个自由度，运用了锥形定位的原理，使得拉杆拉着拉爪朝向刀柄的相反方向移动时，固定了拉爪底部进入第一锥面的方向，提高了拉爪的定位精度。同时，保证了拉杆拉着拉爪朝向刀柄的相反方向移动时，拉爪受力均匀，可有效延长拉爪的使用寿命。

附图说明

图1为对比文件1中拉爪的三维示意图；

图2为传统技术中主轴的夹紧装置的轴向剖视图；

图3为本实用新型的一种主轴中拉爪的轴向剖视图；

图4为图3中G部的放大图；

图5为本实用新型的一种主轴的轴向剖视图；

图6为图5中A部的放大图；

图7为图6中D部的放大图；

图8为图6中B部的放大图；

图9为本实用新型的一种主轴中环状块的轴向剖视图；

图10为图9中E部的放大图；

图11为本实用新型的一种主轴中拉杆的主视图；

图12为图11中F部的放大图；

图13为图6中C部的放大图。

图中：1、爪槽；2、拉爪；3、爪脚；4、钢球；5、上端口；6、下端口；7、拉爪内腔；8、第二锥面；9、刀柄；10、拉钉；11、主轴内腔；12、环状块；13、第三锥面；14、第一锥面；15、拉杆；16、弹性垫片。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本实施例的技术要点为：一种主轴，包括环状块12、拉杆15、拉钉10、拉爪2，拉爪2沿主轴的轴线贯穿有拉爪内腔7，拉杆15底部由拉爪2的上端口5伸入拉爪内腔7且拉杆15底部卡接在拉爪内腔7，拉杆15底部在拉爪内腔7沿其自身长度方向来回运动，主轴内腔11固定连接有环状块12且环状块12的轴线与主轴内腔11轴线重合，拉爪2具有弹性，拉爪2的下端口6设置有呈分瓣式张开状的爪脚3，爪脚3与拉钉10接触部位设置有爪槽1，爪槽1固定链接有弹性垫片16以和拉钉10接触。拉爪2外周卡接在环状块12的内周间，环状块12朝向拉杆15一端设置为环状块12顶部，环状块12顶部边缘设置有第二锥面8，且第二锥面8朝向拉钉10方向的面积逐渐减小。拉杆15深入拉爪2内部的上端口5的外边缘设置为第三锥面13，且第三锥面13朝向拉钉10的相反方向的面积逐渐减小。环状块12朝向刀柄9一端设置为环状块12底部，环状块12底部边缘设置有第一锥面14，且第一锥面14朝向拉杆15方向的面积逐渐减小。

实施例1：

如图5所示，在机床主轴进行换刀时，刀柄9通过其端部的凹槽与拉钉10固定，拉钉10与拉爪2配合，并有拉杆15拉着拉着拉爪2朝向刀柄9的相反方向移动，但是，如图1所示，传统的拉爪2呈张开状，拉爪2爪脚3设置有与拉钉10连接的拉钉10槽。刀柄9与拉钉10固定时，拉钉10刚开始和拉爪2配合时，拉爪2爪部处于张弛状态，

当拉杆15拖动拉爪2朝向拉钉10的相反方向移动时，拉爪2会受到环状块12的挤压力，此时，在拉爪2与拉钉10逐渐紧密连接，拉爪2的爪脚3会对拉钉10具有很大的压力，拉爪2与拉钉10见会产生剧烈的摩擦，这会增加拉钉10与拉爪2的磨损，影响其轴向固定精度，渐而影响刀具的安装精度。

故在本实施例中，一种主轴，包括环状块12、拉杆15、拉钉10、拉爪2，拉爪2沿其主轴的轴线贯穿有拉爪内腔7，拉杆15底部由拉爪2的上端口5伸入拉爪内腔7且拉杆15底部卡接在拉爪内腔7，拉杆15底部在拉爪内腔7沿其自身长度方向来回运动，主轴内腔11固定连接有环状块12且环状块12的轴线与主轴内腔11轴线重合，拉爪2具有弹性，拉爪2的下端口6设置有呈分瓣式张开状的爪脚3，爪脚3与拉钉10接触部位设置有爪槽1，爪槽1固定链接有弹性垫片16以和拉钉10接触。

在上刀刚开始时，拉钉10伸入拉爪2的爪脚3间，然后拉杆15拉着拉爪2朝向拉钉10的相反方向移动，当移动一定距离后，拉爪2的爪脚3会带着拉钉10进入环状快间，爪脚3会受到环状块12的的压力，而拉钉10也会受到的爪脚3的压力，这会造成拉钉10和拉爪2各自的变形及拉钉10与拉爪2之间的磨耗，而弹性垫片16具有很好的弹性，这对拉钉10和拉爪2之间的压力具有很好的缓冲作用，避免二者在压力的作用下变形；并且，弹性垫片16的使用可有效将拉爪2与拉钉10隔离开，使得拉爪2与拉钉10不接触，避免拉爪2和拉钉10产生剧烈的摩擦，造成磨损。

如图5所示，在主轴进行卸刀动作时，通过拉杆15推着拉爪2朝向刀柄9移动，但是，若拉爪2的轴线发生偏移，这会增加拉爪2与主轴内腔11的摩擦力，使得拉杆15推动拉爪2时所需要的力增加，使得主轴换刀所需要的能源，造成能源的浪费，节约了生产成本。故在本实施例中，如图6所示，拉爪2外周卡接在环状块12的内周间，环状块12朝向拉杆15一端设置为环状块12顶部，环状块12顶部边缘设置有第二锥面8，且第二锥面8朝向拉钉10方向的面积逐渐减小。拉杆15深入拉爪2内部的上端口5的外边缘设置为第三锥面13，且第三锥面13朝向拉钉10的相反方向的面积逐渐减小。

第二锥面8的设置使得环状块12底部成锥形结构，使得第二锥面8与拉爪2顶部的接触线为二圆线，这相当于三个止推定位支承，限制了拉爪2顶部的三个自由度，运用了锥形定位的原理，使得拉杆15推着拉爪2朝向刀柄9的方向移动时，固定了拉爪2顶部进入第二锥面8的方向，提高了拉爪2的定位精度。同时，拉爪2的定位精度提高后，会有效比避免拉爪2发生偏移，可有效减小拉爪2与主轴内腔11的摩擦力，减小了主轴换刀时所需要的能源，节约了生产成本。

同时，如图2所示，现有技术中通常利用装在拉杆15前端径向孔中的钢球4以对拉爪2进行夹紧，但是由于钢球4与主轴不是一体化设置，导致钢球4在锁紧拉爪2的过程中产生转动，随着钢球4的转动，导致拉爪2外侧周面上只有依次与钢球4接触的点受到钢球4的压力，这会导致拉爪2受力不均，极易导致拉爪2的损坏，缩短了拉爪2的使用寿命。故在本实施例中，如图6所示，环状块12朝向刀柄9一端设置为环状块12底部，环状块12底部边缘设置有第一锥面14，且第一锥面14朝向拉杆15方向的面积逐渐减小。第一锥面14的设置使得环状块12底部成锥形结构，使得第一锥面14与拉爪2底部的接触线为二圆线，这相当于三个止推定位支承，限制了拉爪2底部的三个自由度，运用了锥形定位的原理，使得拉杆15拉着拉爪27朝向刀柄9的相反方向移动时，固定了拉爪2底部进入第一锥面14的方向，提高了拉爪2的定位精度。同时，保证了拉杆15拉着拉爪2朝向刀柄9的相反方向移动时，拉爪2手里均匀，可有效延长拉爪2的使用寿命。

实施例2：

现有技术中的打刀机构，当主轴松开刀具时，打刀缸伸出，缸杠顶在主轴拉刀杆端面，在打刀缸压力的作用下，打刀缸座向下滑动，打刀缸杆将主轴拉刀杆向下压，松开刀具。换到完成后，打刀缸杆缩回，打刀缸座在碟形弹簧的作用力下将打刀缸座顶回原位置。然而，在现有打刀机构工作时，其所需动力全部由于机床动力提供，其自身无法对打刀机构所需的动力提供帮助，造成其功能单一，适用领域不广。故在本实施例中，拉爪2的两端外径大于环状块12内径，环状块12朝向拉杆15一端设置为环状块12顶部，环状块12顶部边缘设置有第二锥面8，且第二锥面8朝向拉钉10方向的面积逐渐减小。拉杆15深入拉爪2内部的上端口5的外边缘设置为第三锥面13，且第三锥面13朝向拉钉10的相反方向的面积逐渐减小。根据图7所示，设拉杆15受到碟簧的拉力为F0，根据图11和图12所示，设拉杆15的第三锥面13斜角为β，故当拉杆15在碟簧的作用下，以朝向拉钉10的相反方向移动时，拉爪内腔7与第三锥面13抵触，在抵触的地方，拉杆15的第三锥面13受到拉爪2中的第三斜面13的压力，根据图7所示，压力按照力的封闭三角形法则进行分解。其中，拉爪2与第三锥面13交接处的压力被分解成n1和n2，另一侧被分解成f1和f2，故拉杆15受力分析如下所示：

F0＝f1+n1

f1＝n1

f1＝n1＝(1/2)F0

f2＝n2

根据力的分解运算

f2＝n2＝ctgα*f1＝(1/2)F0*ctgα

根据图9和图10所示，环状块12的第二斜面8与水平面的斜角为β，故第二斜面8与环状块12的第二锥面8的受力分析如下所示：

根据图8所示，单个拉爪2受力分析

m2＝n2

F1＝n1+m1

m1＝m2*tgβ＝n2*tgβ＝(1/2)F0*ctgα*tgβ

F1＝(1/2)F0+(1/2)F0*ctgα*tgβ＝(1/2)F0*(1+ctgα*tgβ)

二个拉爪2受力为：

F＝2F1＝F0*(1+ctgα*tgβ)

又因为传统的拉爪2为张开状，其具有四个爪脚3，故四个拉爪2的受力为2F＝2F0*(1+ctgα*tgβ)，即拉刀力为2F0*(1+ctgα*tgβ)，无增力机构时，F＝F0；(1+ctgα*tgβ)大于1的部分即为增加的力，调整α、β的数值，可调整增力的大小。

因为计算时忽略了摩擦力，因此，实际增加的力要小于上述数值。

通过上述技术方案，可以有效增加拉爪2朝向拉杆15的长度方向所受的拉力。

以上仅是本实施例的优选实施方式，本实施例的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实施例思路下的技术方案均属于本实施例的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实施例原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实施例的保护范围。

Claims (3)

1.一种主轴，包括环状块、拉杆、拉钉、拉爪，所述拉爪沿主轴的轴线贯穿有拉爪内腔，所述拉杆底部由拉爪的上端口伸入所述拉爪内腔且所述拉杆底部卡接在拉爪内腔，所述拉杆底部在拉爪内腔沿其自身长度方向来回运动，所述主轴内腔固定连接有环状块且所述环状块的轴线与主轴内腔轴线重合，所述拉爪具有弹性，所述拉爪的下端口设置有呈分瓣式张开状的爪脚，所述爪脚与拉钉接触部位设置有爪槽，其特征为：所述爪槽固定连接有弹性垫片以和拉钉接触。

2.根据权利要求1所述的一种主轴，其特征为：所述拉爪外周卡接在环状块的内周间，所述环状块朝向拉杆一端设置为环状块顶部，所述环状块顶部边缘设置有第二锥面，且所述第二锥面朝向拉钉方向的面积逐渐减小，所述拉杆深入拉爪内部的上端口的外边缘设置为第三锥面，且所述第三锥面朝向拉钉的相反方向的面积逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的一种主轴，其特征为：所述环状块朝向刀柄一端设置为环状块底部，所述环状块底部边缘设置有第一锥面，且所述第一锥面朝向拉杆方向的面积逐渐减小。