CN206898464U - 一种炮塔式铣床主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种炮塔式铣床主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床，涉及机床领域。主轴拉刀装置包括主轴、顶杆、弹性件、弹性件固定件和拉爪，主轴内设置有内容腔，内容腔具有第一端和第二端，弹性件固定件与第二端连接，弹性件设置有与内容腔连通的通孔，通孔具有第三端和第四端，顶杆穿过通孔沿第二端至第一端的方向可滑动的设置于内容腔，拉爪连接于顶杆的靠近第一端的端部，顶杆的端部连接动力装置以驱动顶杆滑动，弹性件设置于通孔内，拉爪在顶杆从第一端向第四端滑动过程中抓紧拉丁，在顶杆从第四端向第一端滑动过程中释放拉丁。结构简单，能够快速锁刀，将弹性件设置于主轴外部，设置方便，提高了锁刀的精度。炮塔式数控铣床加工精度高。

Description

一种炮塔式铣床主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床

技术领域

本实用新型涉及机床领域，具体而言，涉及一种炮塔式铣床主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床。

背景技术

随着经济的发展，社会的进步，提高功效、优化加工时间已经成为必然的行业共识。各种机床设备越来越朝向安全高效、节省能源、使用方便、节约空间、一机多能等特点的方向发展。数控铣床作为加工行业当中重要的一员也不例外。

由于炮塔式数控铣床的主轴(R8、NT30、NT40)的特殊性，目前锁紧刀具的方式是由一端带螺纹的顶杆穿过主轴中心孔与刀炳上的螺纹口通过机械旋紧完成。1：由人工用扳手完成旋紧工作；2：用外置气动旋转锁刀装置，使顶杆产生旋转来达成锁刀的目的。

由于是靠螺纹的旋紧来完成锁刀，由于个人使用的力气的大小，以及气动锁刀装置的外部气压大小等原因，容易产生每次锁刀的拉紧程度不同，造成每次刀具与主轴的接触应力不同，故而刀具的机床坐标Z值也会出现偏差。同时长时间螺纹也易损坏，造成机床加工产品精度的不稳定性。通俗说，主轴锁刀就是刀柄与顶杆由螺牙锁紧，通过顶杆拉紧刀柄，使刀柄与主轴的内孔锥度贴合，达到锁紧刀具的结构；由于机床采用的是手动锁刀主轴，加工产品需要多把刀具，而传统的方式属于人工或不规则力锁紧，产生效果不同，造成刀具锁紧位置出现误差；造成每次换刀都必须进行对刀，极大影响效率，及人员的操作强度。气动锁紧机构，由于气压的不同及操作不同，也会产生以上现象，若长时间使用，也极易损坏螺纹顶杆。而加工产品多数需要好几把刀具，造成每次换刀后，刀具所在的机床坐标不稳定。要达到精度，必须每次对刀，影响了加工效率，同时增加了人工的操作强度及换刀时间。而具备自动换刀的机床，价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种炮塔式铣床主轴拉刀装置，结构简单，能够快速锁刀，将弹性件通过弹性件固定件设置于主轴外部，设置方便，便于更换，提高了锁刀的精度。

本实用新型的另一目的在于提供一种炮塔式数控铣床，其能够提高机床在多把刀具加工成品时的精度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种主轴拉刀装置，包括主轴、顶杆、弹性件、弹性件固定件和拉爪，主轴内设置有内容腔，内容腔具有相对的第一端和第二端，弹性件固定件的一端与第二端可拆卸连接，另一端朝远离第二端的方向延伸，弹性件固定件设置有与内容腔连通的通孔，通孔具有相对设置的第三端和第四端，顶杆穿过通孔沿第二端至第一端的方向可滑动的设置于内容腔。

拉爪连接于顶杆的靠近第一端的端部，顶杆的远离第一端的端部用于连接动力装置以驱动顶杆从第四端向第一端滑动，弹性件设置于通孔内并用于推动顶杆从第四端向第一端滑动，拉刀包括相互连接的刀柄和拉丁，拉爪在顶杆从第一端向第四端滑动过程中抓紧拉丁，在顶杆从第四端向第一端滑动过程中释放拉丁。

在本实用新型较佳的实施例中，上述弹性件固定件包括第一连接部和容纳部，第一连接部的一端与主轴可拆卸连接，另一端与容纳部固定连接，弹性件设置于容纳部并用于推动顶杆从第三端向第二端滑动。

在本实用新型较佳的实施例中，上述容纳部靠近第一连接部的一端设置有台阶，顶杆上设置有推进装置，弹性件套设于顶杆外且位于台阶和推进装置之间。

在本实用新型较佳的实施例中，上述弹性件的一端抵住台阶。

在本实用新型较佳的实施例中，上述容纳部远离第一连接部的一端设置有盖帽。

在本实用新型较佳的实施例中，上述内容腔的第二端包括与刀柄相配合的刀柄容纳腔、内腔及与拉爪相配合的拉爪容纳腔，内腔的横截面积大于拉爪容纳腔的横截面积，拉爪为钢球拉爪，钢球拉爪包括第二连接部、横壁和侧壁，第二连接部与顶杆连接，横壁设置于第二连接部远离顶杆的一侧，侧壁形成拉爪内腔，侧壁沿内容腔的径向开设有至少两个贯穿侧壁的滑槽，滑槽内滑动设置有钢球。

在本实用新型较佳的实施例中，上述内腔与拉爪容纳腔之间形成过渡腔，过渡腔靠近拉爪容纳腔的一端横截面积至过渡腔远离拉爪容纳腔一端的横截面积逐渐增大。

在本实用新型较佳的实施例中，上述弹性件为弹簧。

在本实用新型较佳的实施例中，上述弹簧为碟形弹簧。

一种炮塔式数控铣床，其包括上述主轴拉刀装置。

本实用新型实施例提供的炮塔式铣床主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床的有益效果是：结构简单，通过拉爪、顶杆、弹性件的配合实现快速锁刀，锁刀非常方便，使机床主轴换刀精度及速度显著提升的效果，同时将弹性件通过弹性件固定件设置于主轴外部，不需要设置在主轴内部，设置非常方便，便于更换与调整，进一步提高了锁刀的精度，同时使炮塔式主轴保持了较好的刚性。炮塔式数控铣床大幅度提高了机床在多把刀具加工成品时的精度，同时换刀非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的主轴拉刀装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的主轴的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的弹性件固定件的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的主轴靠近第一端的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的盖帽的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的拉刀的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的钢球拉爪的结构示意图。

图标：100-炮塔式铣床主轴拉刀装置；200-主轴；210-内容腔；211-第一端；212-第二端；220-锥孔；230-内腔；240-拉爪容纳腔；250-过渡腔；300-顶杆；400-拉爪；410-钢球拉爪；420-第二连接部；430-横壁；431-拉爪内腔；440-侧壁；441-第一侧壁；442-第二侧壁；450-第一钢球；460-第二钢球；471-第一滑槽；472-第二滑槽；500-弹性件；600-拉丁；700-刀柄；800-拉刀；900-弹性件固定件；910-通孔；911-第三端；912-第四端；920-第一连接部；921-螺母；930-容纳部；931-台阶；932-推进装置；940-盖帽；941-凸起；942-帽檐；943-螺钉。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

实施例

一种炮塔式数控铣床(图未示)，其上安装有铣床底座、铣床床身、工作台、铣床立柱、铣头和主轴拉刀装置100(图1示)，铣床床身设置于铣床底座上，工作台设置于铣床床身，立柱的下端与铣床床身连接，立柱的上端与铣头连接，主轴拉刀装置100设置于铣头，其中，铣床底座、铣床床身、工作台、铣床立柱、铣头并不是本实用新型的核心，本领域技术人员参照现有技术即可实现，在此不再赘述。

由于炮塔式铣床的主轴结构比较特殊，工作中，整体主轴根据加工工件的要求，必须上上下下移动，主轴后部的外花键与铣头的内花键配合着主轴上下移动，同时主轴的旋转也是靠它们传递完成。炮塔式铣床的主轴例如R8、NT30或NT40都是这样工作的，与CNC机床的主轴及其他主轴都不同，有着特殊性，其换刀形式比较落后，因此本实用新型通过设置炮塔式铣床主轴拉刀装置100改变其换刀形式，达到高效快速。

请参照图1，本实施例提供一种炮塔式铣床主轴拉刀装置100，其包括主轴200、顶杆300、拉爪400、弹性件固定件900、弹性件500。

结合图1、图2及图3，主轴200内设置有内容腔210，内容腔210具有相对的第一端211和第二端212，弹性件固定件900的一端与第二端212可拆卸连接，另一端朝远离第二端212的方向延伸，弹性件固定件900设置有与内容腔210连通的通孔910，通孔910具有相对设置的第三端911和第四端912，顶杆300穿过通孔910沿第二端212至第一端211的方向可滑动的设置于内容腔210。

具体的，弹性件固定件900包括第一连接部920和容纳部930，第一连接部920的一端与主轴200的第二端212可拆卸连接，本实施例中，第一连接部920的一端从内容腔210的第二端212伸入，第一连接部920的大小与内容腔210相配合，然后通过螺母921将第一连接部920固定连接于第二端212，这样设置不需要对主轴200进行改变，同时便于拆卸弹性件固定件900，也可以通过其他方式例如卡扣装置进行连接。第一连接部920另一端与容纳部930固定连接，优选地，第一连接部920和容纳部930一体成型，便于制作。

弹性件500设置于容纳部930并用于推动顶杆300从第四端912向第一端211滑动。其中，顶杆300靠近第一端211的端部与拉爪400连接，顶杆300远离第一端211的端部用于连接动力装置(图未示)，目的是为了通过动力装置驱动顶杆300从第四端912向第一端211滑动，优选的，动力装置为气缸。当气缸从第四端912向第一端211压顶杆300时，弹性件500储蓄一定的能量，当气缸从第一端211向第四端912退回时，利用弹性件500储蓄的能量，带动顶杆300从第一端211向第四端912滑动。

容纳部930靠近第一连接部920的一端设置有台阶931，目的是为了在气缸从第四端912向第一端211压顶杆300时，起支撑弹性件500的作用，使弹性件500储蓄能量，优选地，弹性件500的一端抵住台阶931。如图所示，通孔910是贯穿了整个台阶931，便于顶杆300的运动。

顶杆300上设置有推进装置932，弹性件500套设于顶杆300外且位于台阶931和推进装置932之间，具体的，推进装置932可为内牙螺母，与顶杆300通过螺纹连接，推进装置932为目的是为了当气缸从第四端912向第一端211压顶杆300时，压顶杆300带动推进装置932从第四端912向第一端211的方向压紧弹性件500，使弹性件500通过台阶931收缩储蓄一定的能量。

弹性件500优选为弹簧，本实用新型实施例中，弹簧优选为碟形弹簧，由于碟形弹簧的力矩恒定，每次通过顶杆300带动拉爪400拉拉丁600的力量是一致，即每次拉刀具的力量是一致的，保证每次刀具的机床坐标不变，保证了每次换刀后的刀具位置精度。需要说明的是，由于拉刀的力较大，为了减少碟形弹簧的组合长度，通常选用比较大的碟形弹簧来组合以达到较佳的效果。

需要说明的是，本实用新型实施例中对碟形弹簧数量不作限制，具体的根据实际的生产及应用进行设置。

本实施例中通过弹性件固定件900将弹性件500设置于主轴200外部，与主轴200可拆卸连接，这样设置主要有以下两个目的：一是便于根据实际情况及时的更换调整弹性件500，提高装置的精度，同时便于对弹性件500等进行维修；二是不需要在主轴200的内部设置一些部件来支撑弹性件500，降低了安装的难度，使弹性件500的安装更加方便，同时由于炮塔式主轴比较特殊，如果大范围的改变主轴本体的内部结构会影响主轴刚性，因此将弹性件500设置在了主轴200的外部，使主轴200保持了较好的刚性。

进一步的，结合图4及图5，容纳部930远离第一连接部920的一端设置有盖帽940，盖帽940包括凸起941及帽檐942，优选地，凸起941及帽檐942一体成型。凸起941嵌设于通孔910的第四端912，帽檐942通过螺钉943固定于容纳部930远离第一连接部920的一端，目的是为了当顶杆300从第一端211向第四端912滑动时，防止推进装置932等脱出弹性件固定件900，造成意外。

请参照图6，拉刀800包括相互连接的刀柄700和拉丁600，刀柄700与拉丁600通过螺纹进行连接固定，拉丁600优选为45度拉丁，其中，在刀柄700可选用NT30或NT40或R8型刀柄。

请参照图7，拉爪400为钢球拉爪410，钢球拉爪410包括第二连接部420、横壁430、侧壁440。

侧壁440包括第一侧壁441和第二侧壁442，第一侧壁441和第二侧壁442对称设置于横壁430两端，与其一体成型，形成拉爪内腔431，横壁430远离侧壁440的一端与第二连接部420固定连接。具体的，钢球拉爪410的第二连接部420与顶杆300靠近第一端211的端部通过螺纹连接。

侧壁440沿内容腔210的径向开设有两个贯穿侧壁440的滑槽，滑槽内滑动设置有钢球，具体的，第一侧壁441和第二侧壁442均沿内容腔210的径向分别开设有贯穿第一侧壁441的第一滑槽471和贯穿第二侧壁442的第二滑槽472，第一滑槽471和第二滑槽472内分别滑动设置有第一钢球450和第二钢球460。

结合图1、图4、图6及图7，拉爪400在顶杆300从第一端211向第四端912滑动过程中抓紧拉丁600，从而锁紧刀柄700，在顶杆300从第四端912向第一端211滑动过程中释放拉丁600，从而释放刀柄700。

具体的，内容腔210的第一端211设置有与刀柄700相配合的锥孔220，目的是为了与刀柄700的形状相配合，便于与刀柄700配合定心。

锥孔220远离第一端211的一侧依次设置有内腔230及与拉爪400相配合的拉爪容纳腔240。拉爪容纳腔240与拉爪400的形状相配合，其中，内腔230与拉爪容纳腔240之前形成过渡腔250，过渡腔250靠近拉爪容纳腔240的横截面积至过渡腔250远离拉爪容纳腔240的横截面积逐渐增大，即内腔230大于拉爪容纳腔240。目的是为了，当顶杆300带动拉爪400从第四端912向第一端211滑动时，钢球通过拉丁600的挤压通过过渡腔250慢慢滑入内腔230，释放拉丁600，从而释放刀柄700。

其中，内腔230与锥孔220的连接面为弧形，目的是为了在刀柄700退出时起缓冲的作用。

其中，在使用钢球拉爪410时，具体说明如下：松刀时，顶杆300在动力装置的作用下，从第四端912向第一端211运动，通过推进装置932作用于弹性件500，弹性件500通过台阶931储蓄一定能量，顶杆300从第四端912向第一端211运动时带动拉爪400从第四端912向第一端211运动，当拉爪400移动到主轴200的内腔230时，钢球在拉丁600的挤压作用下回退到内腔230中，刀柄700顺利脱出；紧刀时，弹性件500开始释放能量，钢球拉爪410在弹性件500的作用下通过顶杆300从第一端211向第四端912提升钢球拉爪410，钢球受外壁的挤压向主轴200的中心运动，并与45度的拉丁600接触并从第一端211向第四端912拉紧拉丁600，从而拉紧刀柄700。

本实用新型中拉爪400还可以为多瓣拉爪(图未示)，与拉丁600配合使用，具体的，可以为市场上已有的三瓣拉爪或四瓣拉爪，其夹持稳定、不断裂、不易变形。

炮塔式铣床主轴拉刀装置100的工作原理是：利用外部动力装置(例如气缸)从第四端912向第一端211压顶杆300，通过推进装置932压下弹性件500，使其收缩，通过顶杆300使拉爪400慢慢的滑向内腔230，即使拉爪400放松，释放拉丁600，从而释放刀柄700；气缸回退时，弹性件500开始释放能量，顶杆300在弹性件500的作用下从第一端211向第四端912运动，从而带动顶杆300从第一端211向第四端912运动，顶杆300带动拉爪400从第一端211向第四端912收紧，通过拉爪400拉紧刀柄700上的拉丁600，从而达到紧刀的目的。

需要说明的是，本实用新型中的主轴拉刀装置100还可以设置于其他类似于炮塔式铣床这类主轴的其他机床。

综上所述，本实用新型实施例提供的炮塔式铣床主轴拉刀装置100的有益效果是：结构简单，通过拉爪400、顶杆300、弹性件500的配合实现快速锁刀，锁刀非常方便，使机床主轴200换刀精度及速度显著提升的效果，同时将弹性件500通过弹性件固定件900设置于主轴200的外部，不需要设置在主轴200的内部，设置非常方便，便于更换与调整，进一步提高了锁刀的精度，同时使炮塔式主轴保持了较好的刚性。同时大幅度提高了机床在多把刀具加工成品时的精度，同时换刀非常方便，是炮塔式铣床及炮塔式数控铣床传统换刀的一次重大创新。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，包括主轴、顶杆、弹性件、弹性件固定件和拉爪，所述主轴内设置有内容腔，所述内容腔具有相对的第一端和第二端，所述弹性件固定件的一端与所述第二端可拆卸连接，所述弹性件固定件设置有与所述内容腔连通的通孔，所述通孔具有相对设置的第三端和第四端，所述顶杆穿过所述通孔沿所述第二端至所述第一端的方向可滑动的设置于所述内容腔；

所述拉爪连接于所述顶杆的靠近所述第一端的端部，所述顶杆的远离所述第一端的端部用于连接动力装置以驱动所述顶杆从所述第四端向所述第一端滑动，所述弹性件设置于所述通孔内并用于推动所述顶杆从所述第四端向所述第一端滑动，所述拉刀包括相互连接的刀柄和拉丁，所述拉爪在所述顶杆从所述第一端向所述第四端滑动过程中抓紧所述拉丁，在所述顶杆从所述第四端向所述第一端滑动过程中释放所述拉丁。

2.根据权利要求1所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述弹性件固定件包括第一连接部和容纳部，所述第一连接部的一端与所述主轴可拆卸连接，另一端与所述容纳部固定连接，所述弹性件设置于所述容纳部并用于推动所述顶杆从所述第四端向所述第一端滑动。

3.根据权利要求2所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述容纳部靠近所述第一连接部的一端设置有台阶，所述顶杆上设置有推进装置，所述弹性件套设于所述顶杆外且位于所述台阶和所述推进装置之间。

4.根据权利要求2所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述容纳部远离所述第一连接部的一端设置有盖帽。

5.根据权利要求3所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述弹性件的一端抵住所述台阶。

6.根据权利要求1所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述内容腔的所述第一端包括与所述刀柄相配合的刀柄容纳腔、内腔及与所述拉爪相配合的拉爪容纳腔，所述内腔的横截面积大于所述拉爪容纳腔的横截面积，所述拉爪为钢球拉爪，所述钢球拉爪包括第二连接部、横壁和侧壁，所述第二连接部与所述顶杆连接，所述横壁设置于所述第二连接部远离所述顶杆的一侧，所述侧壁形成拉爪内腔，所述侧壁沿所述内容腔的径向开设有至少两个贯穿所述侧壁的滑槽，所述滑槽内滑动设置有钢球。

7.根据权利要求6所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述内腔与所述拉爪容纳腔之间形成过渡腔，所述过渡腔靠近所述拉爪容纳腔的一端横截面积至所述过渡腔远离所述拉爪容纳腔一端的横截面积逐渐增大。

8.根据权利要求2所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

9.根据权利要求8所述的炮塔式铣床主轴拉刀装置，其特征在于，所述弹簧为碟形弹簧。

10.一种炮塔式数控铣床，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的主轴拉刀装置。