CN206632726U - 一种主轴打刀机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主轴打刀机构，包括主轴、伺服电机、减速箱和电动缸，伺服电机的输出端与减速箱的输入端相连，减速箱的输出端与电动缸的输入端相连，电动缸的输出端连接有拉刀杆，主轴上开设有轴向通孔，拉刀杆贯穿轴向通孔设置，拉刀杆的底端安装有拉刀爪，主轴的下端安装有主轴锥柄，主轴锥柄的上端固定有主轴拉钉，主轴拉钉与拉刀爪相连，主轴锥柄用于安装数控刀具；该主轴打刀机构可完全代替传统液压打刀机构，避免了液压漏油带来的安全隐患，并使主轴结构更精简，便于后期设备维护；该主轴打刀机构由伺服电机输出恒扭力进行拉刀，拉刀力和拉刀量大小可控，可实现对拉刀杆的高精度定位，安全性高。

Description

一种主轴打刀机构

技术领域

本实用新型涉及一种机床配件，具体是一种主轴打刀机构。

背景技术

如今的机床主轴，无论是机械主轴还是电主轴的夹刀，基本都是采用碟簧夹紧配合液压顶开打刀活塞的方式。松刀亦是使用液压克服碟簧弹力，一般需要6MPa左右的油压，且夹刀力越大，松刀油压则越高。

图1为传统主轴结构图，图1中，1为主轴体，2为打刀活塞，3为碟簧，4为拉刀杆，5为受力环及销，6为油缸，7为密封圈组，8为连接套，9为拉刀爪，10为标准刀具。主轴在夹刀时：液压油由油缸6的B口进入，将打刀活塞2顶到最高点，而拉刀杆4在碟簧3的作用力下也向上运动，但最终被受力环及销5限位，此时打刀活塞2与受力环及销5之间保持X mm的间距，这样主轴体1与受力环及销5旋转时不与打刀活塞2接触。主轴在松刀时：液压油由油缸6的A口进入，将打刀活塞2向下压，在移动X mm距离后，通过受力环及销5克服碟簧3的弹力把拉刀杆4压至最低点，完成松刀动作。

由传统主轴的松夹刀原理可知，在夹刀状态下，B口必须持续保持压力来保证打刀活塞2与受力环及销5不接触。而在松刀时，A口必须持续供压，且压力必须大于碟簧3的弹力。这就会产生2个安全隐患：

1、由于打刀活塞2自身不旋转，而主轴体1需要旋转，所以两者必须保证不接触。否则在主轴高速旋转的状态下产生的摩擦生热会瞬间烧坏活塞和受力环，造成主轴损坏。

2、拉刀力是由碟簧形变产生，所以拉刀力较大且固定不变。由于拉刀力较大，导致松刀时油压也必须很高，而油缸的密封只能靠密封圈组7来保证。在使用较长时间后，油缸6会有不同程度的漏油现象。严重时可能会渗入主轴轴承中，导致轴承油脂被破坏直至主轴损坏。另外有些加工件表面不允许有油污，一旦漏油滴到工件上，将会造成不可估量的损失。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构精简、无需液压驱动的高精度主轴打刀机构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种主轴打刀机构，其特征在于包括主轴、伺服电机、减速箱和电动缸，所述的伺服电机的输出端与所述的减速箱的输入端相连，所述的减速箱的输出端与所述的电动缸的输入端相连，所述的电动缸的输出端连接有拉刀杆，所述的主轴上开设有轴向通孔，所述的拉刀杆贯穿所述的轴向通孔设置，所述的拉刀杆的底端安装有拉刀爪，所述的主轴的下端安装有主轴锥柄，所述的主轴锥柄的上端固定有主轴拉钉，所述的主轴拉钉与所述的拉刀爪相连，所述的主轴锥柄用于安装数控刀具。

本实用新型的主轴打刀机构工作时，伺服电机经减速箱增大扭矩后驱动电动缸，由电动缸向拉刀杆传递扭矩，利用伺服电机的正反转完成推拉动作，实现主轴松夹刀。伺服电机输出的恒扭力将数控刀具拉到固定坐标点后停止，完成拉刀动作。拉刀完成后关断伺服电机，即可驱动主轴旋转，完成对工件的数控加工操作。

作为打刀机构，最关键的是拉刀力满足使用要求。本实用新型的主轴打刀机构，伺服电机经减速箱增大扭矩后驱动电动缸旋转。电动缸的工作原理其实就是丝杠驱动，推力和拉力相等，因此可以使用丝杠推力公式计算确定伺服电机扭矩或减速箱速比。比如，当要求主轴拉刀力F≥1800kgf、电动缸导程L＝10mm、伺服电机额定扭矩T＝3.7Nm时，求适当的减速比i：

则速比大于8.44即可。

所述的电动缸与所述的拉刀杆通过传动机构连接，所述的传动机构包括上传动套、下传动套、第一锁紧螺母和单列圆锥滚子轴承，所述的上传动套固定在所述的电动缸的输出端，所述的下传动套固定在所述的上传动套的下端，所述的单列圆锥滚子轴承安装在所述的下传动套与所述的拉刀杆之间，所述的第一锁紧螺母安装在所述的拉刀杆的上端，所述的单列圆锥滚子轴承由所述的第一锁紧螺母锁紧。

所述的电动缸安装在一过渡支架上，所述的过渡支架的下端安装有开口朝下的过渡套，所述的过渡套套设在所述的上传动套上，所述的上传动套螺纹连接在所述的电动缸的输出端，所述的上传动套由第二锁紧螺母锁紧，所述的第二锁紧螺母通过螺钉固定在所述的上传动套上，所述的过渡支架的下端通过螺钉固定有传动箱，所述的传动箱通过螺钉固定在主轴减速箱体的顶端，所述的拉刀杆的上端伸入所述的传动箱内。

所述的上传动套与所述的下传动套之间安装有调整垫。

所述的主轴的下端设置有锥孔，所述的锥孔与所述的主轴锥柄相适配。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型公开的主轴打刀机构可完全代替传统液压打刀机构，避免了液压漏油带来的安全隐患。且由于取消了打刀油缸，主轴装配工作量大大减少，主轴结构更精简，轴向长度大大缩短。以2000转主轴为例，采用传统液压打刀机构时主轴总长为761mm，采用本实用新型的主轴打刀机构后主轴总长缩短到621mm。

2、本实用新型公开的主轴打刀机构，通过电动缸取代传统的液压缸，由于电动缸的取代，可以无需气源或液压源，避免包括泵、管路、电磁阀、压力开关、接头等在内的复杂的成套系统的设计使用，简化设备控制系统，便于后期设备维护。该主轴打刀机构的使用，可避免设备的油污污染，节省了一些特殊零部件的清洁成本。

3、本实用新型公开的主轴打刀机构，由伺服电机输出恒扭力进行拉刀，拉刀力和拉刀量大小可控，且伺服电机的定位速度快、定位准确，同时电机负载、温度实时可监控，安全性高。

4、本实用新型公开的主轴打刀机构，其拉刀力可调，通过改变伺服电机的输出扭矩或电动缸的位移行程可对拉刀力进行调节。

附图说明

图1为传统主轴结构图；

图2为实施例中主轴打刀机构安装后效果图(未安装主轴锥柄)；

图3为图2中A处放大图；

图4为实施例中主轴打刀机构的结构简图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例的主轴打刀机构，如图所示，包括主轴7、伺服电机1、减速箱2和电动缸3，伺服电机1可以选用西门子1FK7060-2AF71-1RH1型电机，电动缸3可以选用苏州丰达瑞的产品(速比25:1，导程10mm，行程20mm)；伺服电机1的输出端与减速箱2的输入端相连，减速箱2的输出端与电动缸3的输入端相连，电动缸3的输出端连接有拉刀杆4，主轴7上开设有轴向通孔71，拉刀杆4贯穿轴向通孔71设置，拉刀杆4的底端安装有拉刀爪51，主轴7的下端设置有锥孔72，锥孔72与主轴锥柄5相适配，主轴锥柄5安装在锥孔72内，主轴锥柄5的上端固定有主轴拉钉52，主轴拉钉52与拉刀爪51相连，主轴锥柄5用于安装数控刀具。

本实施例中，电动缸3与拉刀杆4通过传动机构连接，传动机构包括上传动套61、下传动套62、第一锁紧螺母63和单列圆锥滚子轴承64，上传动套61固定在电动缸3的输出端，下传动套62通过螺钉固定在上传动套61的下端，上传动套61与下传动套62之间安装有调整垫65，单列圆锥滚子轴承64安装在下传动套62与拉刀杆4之间，第一锁紧螺母63安装在拉刀杆4的上端，单列圆锥滚子轴承64由第一锁紧螺母63锁紧。

本实施例中，电动缸3安装在一过渡支架31上，过渡支架31的下端安装有开口朝下的过渡套32，过渡套32套设在上传动套61上，上传动套61螺纹连接在电动缸3的输出端，上传动套61由第二锁紧螺母66锁紧，第二锁紧螺母66通过螺钉固定在上传动套61上，过渡支架31的下端通过螺钉固定有传动箱33，传动箱33通过螺钉固定在主轴减速箱体8的顶端，拉刀杆4的上端伸入传动箱33内。

该主轴打刀机构工作时，伺服电机1经减速箱2增大扭矩后驱动电动缸3，由电动缸3向拉刀杆4传递扭矩，利用伺服电机1的正反转完成推拉动作，实现主轴7松夹刀。伺服电机1输出的恒扭力将数控刀具拉到固定坐标点后停止，完成拉刀动作。拉刀完成后关断伺服电机1，即可驱动主轴7旋转，完成对工件的数控加工操作。

Claims (5)

1.一种主轴打刀机构，其特征在于包括主轴、伺服电机、减速箱和电动缸，所述的伺服电机的输出端与所述的减速箱的输入端相连，所述的减速箱的输出端与所述的电动缸的输入端相连，所述的电动缸的输出端连接有拉刀杆，所述的主轴上开设有轴向通孔，所述的拉刀杆贯穿所述的轴向通孔设置，所述的拉刀杆的底端安装有拉刀爪，所述的主轴的下端安装有主轴锥柄，所述的主轴锥柄的上端固定有主轴拉钉，所述的主轴拉钉与所述的拉刀爪相连，所述的主轴锥柄用于安装数控刀具。

2.根据权利要求1所述的一种主轴打刀机构，其特征在于所述的电动缸与所述的拉刀杆通过传动机构连接，所述的传动机构包括上传动套、下传动套、第一锁紧螺母和单列圆锥滚子轴承，所述的上传动套固定在所述的电动缸的输出端，所述的下传动套固定在所述的上传动套的下端，所述的单列圆锥滚子轴承安装在所述的下传动套与所述的拉刀杆之间，所述的第一锁紧螺母安装在所述的拉刀杆的上端，所述的单列圆锥滚子轴承由所述的第一锁紧螺母锁紧。

3.根据权利要求2所述的一种主轴打刀机构，其特征在于所述的电动缸安装在一过渡支架上，所述的过渡支架的下端安装有开口朝下的过渡套，所述的过渡套套设在所述的上传动套上，所述的上传动套螺纹连接在所述的电动缸的输出端，所述的上传动套由第二锁紧螺母锁紧，所述的第二锁紧螺母通过螺钉固定在所述的上传动套上，所述的过渡支架的下端通过螺钉固定有传动箱，所述的传动箱通过螺钉固定在主轴减速箱体的顶端，所述的拉刀杆的上端伸入所述的传动箱内。

4.根据权利要求2所述的一种主轴打刀机构，其特征在于所述的上传动套与所述的下传动套之间安装有调整垫。

5.根据权利要求1所述的一种主轴打刀机构，其特征在于所述的主轴的下端设置有锥孔，所述的锥孔与所述的主轴锥柄相适配。