CN209021714U - 一种气浮轴承自动换刀主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气浮轴承自动换刀主轴，包括本体组件、转子组件、前培林组件、后培林组件、拉刀机构、气缸座组件及气缸组件；转子组件的轴芯上的轴芯孔的前端为锥形口，该锥形口轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4‑16度；拉刀机构中的刀柄的后端为锥形面，该锥形面轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4‑16度；该锥形面与锥形口相应配合，刀柄的中部还设有刀柄法兰，该刀柄法兰的右端面与轴芯的前端面相抵。本实用新型采用小角度的锥形面与轴芯的锥形口配合，同时刀柄法兰的右端面与轴芯的前端面相抵，实现双面定位；自动换刀及刀柄时，插入取出都很方便，轴向导向效果较好，重复定位方便快捷，增加了生产的安全可靠性，提高工作效率。

Description

一种气浮轴承自动换刀主轴

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，更具体地说，是涉及一种气浮轴承自动换刀主轴。

背景技术

由于手机等技术的发展，人们对生产效率要求越来越高，同时还要提高加工的品质，对手机外壳等产品的外观光洁度要求越来越高，这样就对、高光的电机主轴有了更高的要求，自动化程度也越来越高。包括在转速上要求更高、主轴的运转平稳性能好、主轴在高速运转摆动小等。

目前在行业内的自动换刀主轴上，刀柄与轴芯配合处一般都是采用的圆柱形结构，自动换刀及刀柄时插入取出不够方便，轴向导向效果不好，重复定位不够方便快捷，自动换刀及刀柄的安全性及可靠性较低，工作效率不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是提供一种气浮轴承自动换刀主轴，解决现有技术中自动换刀及刀柄时插入取出不便，轴向导向效果不好，重复定位不够方便快捷的问题，提高自动换刀及刀柄的安全性及可靠性，提高工作效率。

为了实现上述的目的，本实用新型的技术方案是：

1.一种气浮轴承自动换刀主轴，包括本体组件，其包括本体、线圈、前盖及本体外壳，本体组件内设有转子组件、前培林组件及后培林组件，转子组件包括轴芯、刀柄、刀具、鼠笼及刀柄螺帽，轴芯内设有拉刀机构，本体的右端设有气缸座组件及气缸组件，所述轴芯（33）的轴芯孔的前端为锥形口，该锥形口轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4-16度；所述刀柄的后端为锥形面，该锥形面轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4-16度；该锥形面与锥形口相应配合，刀柄的中部还设有刀柄法兰，该刀柄法兰的右端面与轴芯的前端面相抵。

其中，所述前培林组件包括前培林、节流塞以及O型密封圈；前培林外圆有水槽和气槽，前培林的左端设有一个前培林法兰，该前培林法兰的左侧端面上设有两圈沿着其圆周方向分布的多个第一节流孔，该多个第一节流孔分别与靠近前培林法兰右侧端面的径向进气孔连通；所述第一节流孔有二十四个。

其中，所述前轴承的右侧端面上还设有沿着其轴向方向延伸的排气孔，该排气孔与前培林的中心通孔连通，所述排气孔有四个。

其中，所述后培林组件包括后培林、节流塞以及O型密封圈，所述后培林的外圆上设有设有冷却水通道及多个进气孔。

其中，还包括止推组件，其包括止推培林以及挡尘环；止推培林的左侧端面设有水槽和气槽，其与前盖形成一个密闭的型腔；止推培林的右侧端面上还设有两圈共二十四个第二节流孔。

其中，：所述拉刀机构，包括拉爪组件、拉杆螺母感应环、拉杆、拉杆弹簧、拉杆弹簧隔圈以及拉杆铁环；拉爪组件包括拉瓣拉爪和拉爪本体。

其中，所述气缸座组件包括气缸座、感应器组件、气缸复位弹簧以及各种接头。

其中，所述气缸组件包括后盖、气缸外壳、三个气缸推片以及顶杆；后盖的端面上设有气缸换刀气压接头，气缸外壳与三个气缸推片之间以O型密封圈连接，三个气缸推片通过连接螺栓固定在一起。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的刀柄采用小角度锥形面与轴芯的锥形口配合，同时刀柄法兰的右端面与轴芯的前端面相抵，从而实现双面定位；自动换刀及刀柄时，插入取出都很方便，轴向导向效果较好，重复定位方便快捷，增加了生产的安全可靠性，提高了工作效率。

另外，前培林法兰左端面和止推培林的右端面均采用两圈共24个节流孔，使主轴的轴向推、拉力大大增加，主轴不易卡死。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本实用新型的剖面结构示意图。

图2是本实用新型的前培林的一种角度的结构示意图。

图3是本实用新型的前培林的另一种角度的结构示意图。

图4是本实用新型的止推培林的一种角度的结构示意图。

图5是本实用新型的止推培林的另一种角度的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型有关的部分而非全部结构。

如图1-5所示，在本实用新型的一个具体实施例中，提供了一种气浮轴承自动换刀主轴。

该主轴主要包括本体组件、转子组件、前培林组件、后培林组件、止推培林组件、拉刀机构、气缸座组件、气缸组件。

其中，本体组件包括本体（8）、线圈（9）、线圈冷却套（10）、前盖（3）及本体外壳（5）。线圈（9）设在本体（8）内的中部，线圈冷却套（10）在线圈（9）的外侧，对线圈（9）进行冷却，防止其过热损坏，本体外壳（5）在本体（8）的左端外侧，前盖（3）安装在本体（8）的左侧端部。

本体（8）为整个主轴与外部连接的核心部分，同时也是整个主轴核心配件的装配主体。本体（8）通过抱夹与外部连接在一起，线圈（9）通过本体（8）侧面的线圈定位孔进行轴向与径向定位。

其中，转子组件包括轴芯（33）、刀柄（2）、刀具（37）、鼠笼(29)及刀柄螺帽（1），轴芯（33）设在本体（8）内的中部，沿着本体（8）的轴向方向延伸，轴芯（33）设有轴芯通孔，鼠笼（29）设在轴芯（33）的外侧面与线圈（9）之间，轴芯（33）的前端还设有一个飞盘（331）。

刀柄（2）的前端开口内用于安装刀具（37），刀柄（2）安装在轴芯（33）上轴芯孔的前端，轴芯孔的前端设有一锥形口（36），刀柄（2）的后端设有锥形面，该锥形面插入锥形口（36）内，两者配合使用，锥形面和锥形口（36）的

轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4-16度。刀柄（2）的中部锥形面的前端还设有刀柄法兰（201），刀柄法兰（201）的右端面与轴芯（33）的前端面相抵。这样，刀柄（2）与轴芯（33）配合时，就有刀柄（2）锥形面和刀柄法兰（201）的右端面共两个接触面进行定位，方便了刀柄（2）的安装和更换，小角度（A为4-16度）的锥形面和锥形口（36），刀柄（2）安装时的轴向导向效果较好，提高了工作效率，增加了安全可靠性。

其中，前培林组件包括前培林（31）、节流塞以及O型密封圈。前培林（31）外圆有水槽和气槽，前培林的左端设有一个前培林法兰（312），该前培林法兰（312）的左侧端面上设有两圈沿着其圆周方向分布的多个第一节流孔（311），该多个第一节流孔（311）分别与靠近前培林法兰右侧端面的径向进气孔（38）连通；所述第一节流孔（311）有二十四个（参考图2）。

前培林（31）的右侧端面上还设有沿着其轴向方向的延伸的排气孔（314），该排气孔（314）与前培林（31）的中心通孔连通，所述排气孔（314）有四个（参考图3）。

其中，后培林组件包括后培林（11）、节流塞（12）以及O型密封圈。后培林的外圆上设有多个进气孔（13）和冷却水通道。后培林（11）无法兰，在主轴中柔性较好，但侧面有限位保证其在本体中的位置。

其中，止推组件包括止推培林（4）以及挡尘环（34）；止推培林（4）的左侧端面设有水槽（403）和气槽（402），止推培林（4）的右侧端面设有2圈共24个第二节流孔（401）（参考图4-5）；止推培林（4）与前盖（3）形成一个密闭的型腔。在主轴运转时，高压气体通过气体接头（15）及气体通道进入该型腔内，由气槽（402）进入各第二节流孔（401）给主轴提供轴向推力。冷却水由冷却水入口（14）输入，经由水路经过止推培林（4）在主轴中形成循环水路，冷却主轴各配件。冷却水入口（14）的后侧设有冷却水出口。

其中，拉刀机构包括拉爪组件（32）、拉杆螺母感应环（25）、拉杆（28）、拉杆弹簧（26）、拉杆弹簧隔圈（27）以及拉杆铁环（30）。

拉爪组件（32）包括拉瓣拉爪（6）和拉爪本体（7），拉瓣拉爪（6）位于刀柄（2）的右侧，拉瓣拉爪（6）固定在拉爪本体（7）的前端外侧，拉瓣拉爪（6）采用四瓣分离式，在转子内部收放自如，使用灵活。拉爪瓣爪（6）表面使用金刚石涂层，增加了拉爪的硬度和耐磨性。拉爪本体（7）与轴芯（33）采用间隙配合且用两个O型圈进行柔性定位，保证轴向进度的同时也保证了拉爪的灵活度。拉爪本体（7）尾部使用内牙，与拉杆（28）组装方便，互换性强。

拉杆（28）的前端安装在拉爪本体（7）内，拉杆（28）的外侧面上套有2个拉杆弹簧（26），拉杆弹簧（26）的前端设有拉杆铁环，两个拉杆弹簧（26）之间设有拉杆弹簧隔圈（27），拉杆（28）的后端设有拉杆感应环（25）。

本拉刀机构采用弹性元件提供拉刀力，且拉杆（28）末端的拉杆感应环（25）采用不易磁化的材料制作，从而保证了拉杆感应环（25）对刀具感应的灵敏性。

其中，气缸座组件包括气缸座（23）、感应器组件（24）、气缸复位弹簧（39）以及各种接头。

其中，气缸组件包括后盖（19）、气缸外壳（16、17、18）、三个气缸推片（21）以及顶杆（22），后盖（19）的端面上设有气缸换刀气压接头（20）。

3个气缸推片（21）通过连接螺栓40固定在一起。

气缸座（23）结构复杂，在主轴中起连接气缸与本体组件的作用。气缸座（23）靠气缸端具有气缸复位弹簧（39），在主轴工作时，向气缸提供复位力，将气缸推片（21）推向后盖（19）端，主轴在运转时，顶杆（22）不会与拉杆（28）存在接触，从而避免了主轴因顶杆（22）接触拉杆（28）造成主轴卡死的情况。

在主轴需要换刀（刀柄）时，通过该气缸换刀气压接头（20）向气缸注入一定气压的气体，通过3个气缸推片（21）、顶杆（22）将力传递到拉刀机构。气缸外壳（16、17、18）与气缸推片（21）之间以O型密封圈连接，O型密封圈具有良好的密封效果，较低的摩擦系数，使得气缸在工作时损失的功率大大降低。

主轴的本体（8）上有冷却循环水，确保主轴在运转时处于常温状态。主轴在运转时，通过气缸座（23）外接的气流向拉杆（28）、拉爪组件（32）后向主轴前端喷出气流，换刀时使粉屑无法进入主轴，让主轴内部处于无尘状态，极大提升了主轴寿命，最高转速可达到10万转每分钟。

主轴采用一种小锥度双面定位的刀柄（2），自动换刀时（实际上是刀柄和刀具一起从主轴上换下来的），可以保证很高的重复定位精度。主轴在工作时通过刀柄[（2）的外锥面与轴芯（33）的内锥面配合，同时刀柄法兰（201）端面与轴芯（33）的前端面紧贴，从而实现双面定位。

主轴采用的前培林（31）和后培林（11）为空气轴承，与轴芯（33）无直接接触，避免了旋转件与固定件的摩擦，而它使用的介质为空气，经济环保，取之不尽，用之不竭，提高了电机的效率和寿命。前培林法兰（312）端面和止推培林（4）的端面均采用两圈共24个节流孔，使主轴轴向推、拉力大大增加，主轴不易卡死。

止推轴承（4）与轴芯（33）之间有一挡尘环（34），它与轴芯（33）间隙配合，间隙为0.1-0.5mm，这样使止推轴承（4）端面出来的气体在轴芯（33）法兰倒角处形成气腔，使粉尘无法进入主轴内部，从而防止主轴卡死而减短寿命。

主轴的本体（8）采用直管冷却水道，相邻的直管首尾相通，使整个主轴在工作时产生的热量及时被冷却循环水带走。

主轴采用了分解式气缸，可以通过增加气缸数量增大气缸推力，并减小气缸外径的大小，这样大大减小了主轴在整个机器中的体积占比。还有吹尘气路有效的控制粉尘进入主轴，大大降低了主轴在工作时的故障率。

本实用新型实施例提供的上述技术方案及附图，用于对本实用新型的进一步说明而非限制，另外应当说明的是，本领域普通技术人员应当知晓，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种气浮轴承自动换刀主轴，包括本体组件，其包括本体（8）、线圈(9)、前盖（3）及本体外壳(5)，本体组件内设有转子组件、前培林组件及后培林组件，转子组件包括轴芯(33)、刀柄（2）、刀具（37）、鼠笼(29)及刀柄螺帽（1），轴芯(33)内设有拉刀机构，本体（8）的右端设有气缸座组件及气缸组件，其特征在于：所述轴芯（33）的轴芯孔的前端为锥形口（36），该锥形口（36）轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4-16度；所述刀柄（2）的后端为锥形面，该锥形面轴向截面的两个斜边之间的夹角A为4-16度；该锥形面与锥形口（36）相应配合，刀柄（2）的中部还设有刀柄法兰（201），该刀柄法兰（201）的右端面与轴芯（33）的前端面相抵。

2.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述前培林组件包括前培林（31）、节流塞以及O型密封圈；前培林（31）外圆有水槽和气槽，前培林（31）的左端设有一个前培林法兰（312），该前培林法兰（312）的左侧端面上设有两圈沿着其圆周方向分布的多个第一节流孔（311），该多个第一节流孔（311）分别与靠近前培林法兰（312）右侧端面的径向进气孔（38）连通；所述第一节流孔（311）有二十四个。

3.根据权利要求2所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述前培林（31）的右侧端面上还设有沿着其轴向方向的延伸的排气孔（314），该排气孔（314）与前培林（31）的中心通孔连通，所述排气孔（314）有四个。

4.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述后培林组件包括后培林（11）、节流塞以及O型密封圈，所述后培林（11）的外圆上设有冷却水通道及多个进气孔（13）。

5.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：还包括止推组件，其包括止推培林（4）以及挡尘环（34）；止推培林（4）的左侧端面设有水槽和气槽，其与前盖（3）形成一个密闭的型腔；止推培林（4）的右侧端面上还设有两圈共二十四个第二节流孔（401）。

6.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述拉刀机构，包括拉爪组件（32）、拉杆螺母感应环（25）、拉杆（28）、拉杆弹簧（26）、拉杆弹簧隔圈（27）以及拉杆铁环（30）；拉爪组件（32）包括拉瓣拉爪（6）和拉爪本体（7）。

7.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述气缸座组件包括气缸座（23）、感应器组件（24）、气缸复位弹簧（39）以及各种接头。

8.根据权利要求1所述的气浮轴承自动换刀主轴，其特征在于：所述气缸组件包括后盖（19）、气缸外壳（16、17、18）、三个气缸推片（21）以及顶杆（22）；后盖（19）的端面上设有气缸换刀气压接头（20），气缸外壳（16、17、18）与三个气缸推片（21）之间以O型密封圈连接，三个气缸推片（21）通过连接螺栓（40）固定在一起。