主軸單元的制作方法
【專利摘要】本技術(shù)提供一種增設(shè)了相對于主軸座擺動的套筒，結(jié)構(gòu)巧妙，使用范圍廣的主軸單元。它包括主軸座、轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的主軸；主軸為一端具有錐孔的空心軸；在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件；拉桿組件包括拉桿、套裝在拉桿外周的碟簧組件；拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪，碟簧組件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀態(tài)；在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)；它還包括一個(gè)與主軸同軸的套筒，主軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在套筒內(nèi)，套筒轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上；在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動主軸相對于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
【專利說明】主軸單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)涉及機(jī)械加工設(shè)備中的主軸單元。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，機(jī)械加工設(shè)備，尤其是數(shù)控機(jī)械加工設(shè)備中，主軸單元包括機(jī)座、轉(zhuǎn)動設(shè)置 在機(jī)座上的主軸；主軸為一端具有錐孔的空心軸；在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件；拉桿組件包 括拉桿、套裝在拉桿外周的碟簧組件；拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪，碟簧組件在常態(tài) 時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀態(tài)；在機(jī)座上設(shè)置有推動拉桿克服碟簧組件 的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)；在機(jī)座上設(shè)置有驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0003] 使用時(shí)，拉桿組件中的拉桿在碟簧組件的作用下拉動拉爪，使得拉爪沿主軸軸向 移動，拉爪軸向移動的同時(shí)徑向收縮而抓緊伸入拉爪內(nèi)的拉釘，而拉釘是固定在安裝有刀 具的刀桿上的，這樣，刀桿就軸向移動與主軸上的錐孔配合，實(shí)現(xiàn)了刀桿與主軸的固定。通 過主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動主軸、刀桿轉(zhuǎn)動，刀具就對工件進(jìn)行切削作業(yè)。
[0004] 現(xiàn)有的主軸單元的主要不足在于：只有主軸能夠在主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下回轉(zhuǎn)， 沒有其他零部件能夠相對于機(jī)座擺動，限制了其加工范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本技術(shù)的目的是提供一種增設(shè)了相對于主軸座擺動的套筒，結(jié)構(gòu)巧妙，使用范圍 廣的主軸單元。
[0006] 本技術(shù)的主軸單元，包括主軸座、轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的主軸；主軸為一端具有錐 孔的空心軸；在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件；拉桿組件包括拉桿、套裝在拉桿外周的碟簧組件； 拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪，碟簧組件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向 收縮的狀態(tài)；在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)；它 還包括一個(gè)與主軸同軸的套筒，主軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在套筒內(nèi)，套筒轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上；在主軸 座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動主軸相對 于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0007] 上述的主軸單元，套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括環(huán)繞在套筒上的蝸輪，與蝸輪配合的轉(zhuǎn)動設(shè) 置在主軸座上的蝸桿，驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)。通過伺服電機(jī)可以精確控制蝸桿的轉(zhuǎn)動 角度，從而控制蝸輪和套筒的轉(zhuǎn)動角度。另外，蝸輪蝸桿自鎖效果好，在伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)動時(shí)， 可以有效防止套筒的轉(zhuǎn)動。
[0008] 上述的主軸單元，主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在主軸一端的皮帶輪、設(shè)置在主軸座上 的主軸電機(jī)，主軸電機(jī)與皮帶輪之間通過帶傳動。
[0009] 本技術(shù)中，拉桿組件、拉爪、拉桿推動機(jī)構(gòu)、拉桿與主軸的連接結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)， 通過拉桿組件可以把刀桿與主軸固定，通過主軸帶動刀桿轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，通過拉桿推動機(jī)構(gòu)， 可以反向推動拉桿，拉爪在軸向移動的同時(shí)徑向擴(kuò)張，松開固定在刀桿上的拉釘，這樣就可 更換刀桿。
[0010] 本主軸單元的有益效果：通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動。這 樣可以通過套筒帶動需要加工的工件或者其它需要擺動的零部件擺動，擴(kuò)大了主軸單元的 功能，使用范圍廣。由于具有拉桿組件和具有錐孔的主軸，所以本主軸單元能夠與不同的 切削單元(如數(shù)控機(jī)床的刀柄、磨削單元、銑削單元等）進(jìn)行配合，只要切削單元具有與錐孔 配合的錐柄軸和固定在錐柄軸上的與拉爪配合的拉釘即可，因此本主軸單元可以說的標(biāo)準(zhǔn) 件，與本主軸單元相配的切削單元可以互換，擴(kuò)大了本主軸單元的應(yīng)用和加工范圍。同時(shí)， 本主軸單元結(jié)構(gòu)巧妙，體積小，性能可靠。
[0011] 上述的主軸單元，在主軸座上設(shè)置有工件拉動機(jī)構(gòu)，工件拉動機(jī)構(gòu)包括至少兩個(gè) 用于鉤住工件的拉鉤，帶動拉鉤在平行于主軸軸線方向移動的拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)；與套筒端面 上設(shè)置有對工件在以主軸軸線為中心線的周向方向上進(jìn)行定位的定位裝置；拉鉤鉤住工 件，拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過拉鉤帶動工件沿主軸軸線移動，使得工件被夾緊在套筒端面上。
[0012] 通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動。這樣可以通過套筒帶動需 要加工的工件或者其它需要擺動的零部件擺動，擴(kuò)大了主軸單元的功能，使用范圍廣。由于 具有拉桿組件和具有錐孔的主軸，所以本主軸單元能夠與不同的切削單元(如數(shù)控機(jī)床的 刀柄、如磨削單元、銑削單元等）進(jìn)行配合，只要切削單元具有與錐孔配合的錐柄軸和固定 在錐柄軸上的與拉爪配合的拉釘即可，因此本主軸單元可以說的標(biāo)準(zhǔn)件，與本主軸單元相 配的切削單元可以互換，擴(kuò)大了本主軸單元的應(yīng)用和加工范圍。所以本主軸單元通用性強(qiáng)， 可以說是一種標(biāo)準(zhǔn)化組件。本主軸單元，使用范圍廣，結(jié)構(gòu)巧妙，體積小，性能可靠。需要 卸下或更換切削單元時(shí)，通過拉桿推動機(jī)構(gòu)，反向推動拉桿，拉爪在軸向移動的同時(shí)徑向擴(kuò) 張，松開固定在錐柄軸上的拉釘，這樣就可卸下切削單元。
[0013] 上述的主軸單元，拉鉤與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)鉸接，在拉鉤與主軸座之間連接有常態(tài)時(shí) 使得拉鉤繞鉸接處擺動而使得拉鉤脫離工件的彈性元件。在拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，松開拉鉤 時(shí)，彈性元件能夠使得拉鉤繞鉸接處擺動而脫離工件，這樣拉鉤不需要鉤住工件時(shí)，彈性元 件能夠自動使得拉鉤擺動而松開工件，操作更加方便。
[0014] 作為對上述加工單元的一種改進(jìn)，常態(tài)時(shí)彈性元件使得拉鉤繞鉸接處在主軸的徑 向方向向外側(cè)擺動而使得拉鉤脫離工件；它還包括一個(gè)沿主軸軸線方向移動的拉鉤擺動調(diào) 節(jié)環(huán)板；拉鉤從拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過；當(dāng)拉鉤鉤住工件，工件被夾緊在套筒端面上時(shí)， 拉鉤與擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)周面接觸而防止拉鉤脫離工件。拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板能夠限制拉鉤 的擺動，當(dāng)不需要拉鉤向外側(cè)擺動時(shí)，拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板沿著主軸軸線移動至拉鉤鉤住工 件位置處，由于拉鉤與拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)側(cè)面接觸，拉鉤不能向外側(cè)擺動，始終處于鉤 住工件的狀態(tài)，保證了安全性。需要松開拉鉤時(shí)，需要先移動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板，使得拉鉤 擺動調(diào)節(jié)環(huán)板不會妨礙拉鉤向外側(cè)轉(zhuǎn)動，這樣，在拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)反向移動時(shí)，拉鉤在彈性元 件的作用下就自動向外擺動，松開工件。也就是說，當(dāng)拉鉤鉤住工件，工件被夾緊在套筒端 面上時(shí)，拉鉤與擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)周面接觸而防止拉鉤脫離工件；需要松開拉鉤時(shí)，拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板相對于拉鉤移動，擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)周面不會妨礙拉鉤在彈性元件的作用下擺 動。
[0015] 為了在松開拉鉤時(shí)，減小拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的在主軸軸線方向的移動距離，或者 為了在不移動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的情況下能夠松開拉鉤，上述加工單元，拉鉤通過導(dǎo)向桿 與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，拉鉤和拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)均與導(dǎo)向桿鉸接；導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于主軸 座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽中；拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤 在滑桿和彈性元件的帶動下在平行于主軸軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的徑向方向 擺動。由于具有與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽，拉鉤在拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下在平行于主 軸軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的徑向方向擺動，所以在需要松開拉鉤時(shí)，拉鉤擺動 調(diào)節(jié)環(huán)板只需要相對于拉鉤移動很小的距離，甚至不移動也不會妨礙拉鉤的擺動。拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板移動時(shí)，還能夠與拉鉤鉤住工件的位置相對應(yīng)，防止拉鉤脫離工件。所述的加工 單元，拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板與帶動其沿主軸軸線方向移動的環(huán)板驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連。
[0016] 作為對上述加工單元另一種改進(jìn)，常態(tài)時(shí)彈性元件使得拉鉤繞鉸接處在主軸的徑 向方向向外側(cè)擺動而使得拉鉤脫離工件；它還包括拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板；拉鉤從拉鉤擺動調(diào) 節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過；當(dāng)拉鉤鉤住工件，工件被夾緊在套筒端面上時(shí)，拉鉤與擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)周 面接觸而防止拉鉤脫離工件；拉鉤通過導(dǎo)向桿與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，拉鉤和拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu) 均與導(dǎo)向桿鉸接；導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于主軸座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽中； 拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤在滑桿和彈性元件的帶動下在平行于主軸 軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的徑向方向擺動。由于具有與主軸軸線成一定角度的 導(dǎo)槽，拉鉤在拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下在平行于主軸軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的 徑向方向擺動，所以在需要松開拉鉤時(shí)，固定在主軸座或工件上的不移動的拉鉤擺動調(diào)節(jié) 環(huán)板不會妨礙拉鉤的擺動。當(dāng)然，優(yōu)選，拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板可沿主軸軸線方向移動。拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板移動時(shí)，還能夠與拉鉤鉤住工件的位置相對應(yīng)，防止拉鉤脫離工件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是一種主軸單元的示意圖。
[0018] 圖2是圖1的主軸單元的部分立體圖。
[0019] 圖3是外銑削單元的示意圖。
[0020] 圖4是內(nèi)銑削單元的示意圖。
[0021] 圖5是加工單元(主軸單元+外銑削單元）的示意圖。
[0022] 圖6是圖5中的外銑削單元的局部立體圖。
[0023] 圖7是主軸單元的示意圖。
[0024] 圖8是主軸單元的立體圖。
[0025] 圖9是主軸單元中的拉鉤、拉鉤驅(qū)動油缸等立體示意圖。
[0026] 圖10是加工單元(主軸單元+內(nèi)銑削單元+支撐單元）的示意圖。
[0027] 圖11是主軸單元和內(nèi)銑削單元的部分立體圖。
[0028] 圖12是內(nèi)銑削單元的部分立體圖。
[0029] 圖13是支撐單元的示意圖。
[0030] 圖14是圖10中的拉鉤、止推軸承等的放大圖。
[0031] 圖15是圖10中的支撐單元與內(nèi)銑削單元相連的局部放大圖。。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本技術(shù)作進(jìn)一步說明。
[0033] 實(shí)施例1:主軸單元（動力機(jī)構(gòu)+擺動機(jī)構(gòu)） 參見圖1、2所示的主軸單元1，主軸12通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在與主軸同軸的套筒15內(nèi)， 套筒通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座11上。在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的 套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16和驅(qū)動主軸相對于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17。套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16包括 環(huán)繞在套筒上的蝸輪161，與蝸輪配合的轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的蝸桿162,驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動的 伺服電機(jī)163。
[0034] 主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17包括設(shè)置在主軸一端的皮帶輪171、設(shè)置在主軸座上的主軸電機(jī) 172,主軸電機(jī)與皮帶輪之間通過皮帶173帶傳動。
[0035] 主軸為一端具有錐孔121的空心軸。在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件13。拉桿組件包括 拉桿131、套裝在拉桿外周的碟簧組件132 ;拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪133,碟簧組 件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀態(tài)。在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克 服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)(如氣缸）14。
[0036] 本主軸單元的有益效果：通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動。這 樣可以通過套筒帶動需要加工的工件或者其它需要擺動的零部件擺動，擴(kuò)大了主軸單元的 功能，使用范圍廣。由于具有拉桿組件和具有錐孔的主軸，所以本主軸單元能夠與不同的切 削單元(如數(shù)控機(jī)床的刀柄、如磨削單元、銑削單元等）進(jìn)行配合，只要切削單元具有與錐孔 配合的錐柄軸和固定在錐柄軸上的與拉爪配合的拉釘即可，因此本主軸單元可以說的標(biāo)準(zhǔn) 件，與本主軸單元相配的切削單元可以互換，擴(kuò)大了本主軸單元的應(yīng)用和加工范圍。所以本 主軸單元通用性強(qiáng)，可以說是一種標(biāo)準(zhǔn)化組件。本主軸單元，使用范圍廣，結(jié)構(gòu)巧妙，體積 小，性能可靠。
[0037] 需要卸下或更換切削單元時(shí)，通過拉桿推動機(jī)構(gòu)，反向推動拉桿，拉爪在軸向移動 的同時(shí)徑向擴(kuò)張，松開固定在錐柄軸上的拉釘，這樣就可卸下切削單元。
[0038] 實(shí)施例2:主軸單元（動力機(jī)構(gòu)+擺動機(jī)構(gòu)+拉鉤+拉鉤限位板)。
[0039] 實(shí)施例2所述主軸單元是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了定位塊18、工件拉動機(jī)構(gòu)2 和拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3。參見圖7-9,在主軸座上設(shè)置有工件拉動機(jī)構(gòu)，工件拉動機(jī)構(gòu)2包 括兩個(gè)用于鉤住工件的拉鉤21，拉鉤驅(qū)動油缸22 ;拉鉤驅(qū)動油缸2的缸體鉸接在主軸座上。
[0040] 拉鉤上端和拉鉤驅(qū)動油缸2的活塞桿均與導(dǎo)向桿24鉸接，導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于 主軸座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽25中。在拉鉤中上部與主軸座之間連接有常態(tài) 時(shí)使得拉鉤繞與導(dǎo)向桿的鉸接處擺動的拉簧26。
[0041] 拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31、帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31沿主軸 軸線方向移動的兩個(gè)環(huán)板驅(qū)動油缸32。環(huán)板驅(qū)動油缸32的缸體設(shè)置在主軸座上，其活塞桿 與拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31相連。拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)滾輪33,拉鉤從拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過。在拉簧的26的作用下，拉鉤的外側(cè)211始終與滾輪保持接觸。
[0042] 套筒端面上固定端蓋19,端蓋19上設(shè)置有對工件在以主軸軸線為中心線的周向 方向上進(jìn)行定位的兩個(gè)突起的定位塊18。
[0043] 工件被兩個(gè)定位塊在主軸軸線為中心線的周向方向上定位后，拉鉤驅(qū)動油缸動 作，其活塞桿向上移動，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤上端在向上向外移動；同時(shí)，環(huán)板驅(qū)動油 缸32動作，帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31向下移動，由于滾輪對拉鉤外側(cè)的限位，拉鉤的下端 只能向上向內(nèi)移動。這樣，拉鉤在沿主軸軸向移動的同時(shí)，在主軸的徑向方向擺動，兩個(gè)拉 鉤的下端就相互靠攏而鉤住工件并帶動工件向上移動，使得工件被夾緊在套筒端面上。
[0044] 需要松開工件時(shí)，拉鉤驅(qū)動油缸動作，其活塞桿向下移動，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動， 拉鉤上端在向下向內(nèi)移動；同時(shí)，環(huán)板驅(qū)動油缸32動作，帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31向上移 動，由于拉簧的作用，拉鉤的下端在向下移動的同時(shí)向外移動(滾輪始終與拉鉤外側(cè)接觸)， 這樣，拉鉤在沿主軸軸向移動的同時(shí)，在主軸的徑向方向擺動，兩個(gè)拉鉤的下端就相互遠(yuǎn)離 而松開工件，工件即可向下移動。
[0045] 通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動，套筒就繞主軸軸線轉(zhuǎn)動一定角 度，由于定位塊在套筒端面上，定位塊即被轉(zhuǎn)動一定角度。這樣通過定位塊的定位，工件就 相當(dāng)于繞主軸軸線轉(zhuǎn)動一定角度后再次被定位。工件再次被定位的過程中，主軸依然在拉 桿組件的作用下與錐柄軸固定成一體，而無需把主軸與錐柄軸脫落，操作方便的同時(shí)，也無 需再次對刀，保證了加工精度。
[0046] 實(shí)施例3 :加工單元(主軸單元+外銑削單元） 參見圖3所示，本加工單元主要包括主軸單元1、外統(tǒng)削單元4。
[0047] 參見圖7-9,主軸單元1主要包括套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16、主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17、殼體拉動機(jī) 構(gòu)2和拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3。
[0048] 主軸12通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在與主軸同軸的套筒15內(nèi)，套筒通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在 主軸座11上。在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16和驅(qū)動主 軸相對于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17。套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16包括環(huán)繞在套筒上的蝸輪161， 與蝸輪配合的轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的蝸桿162,驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)163。
[0049] 主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17包括設(shè)置在主軸一端的皮帶輪171、設(shè)置在主軸座上的主軸電機(jī) 172,主軸電機(jī)與皮帶輪之間通過帶傳動。
[0050] 主軸為一端具有錐孔121的空心軸。在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件13。拉桿組件包括 拉桿131、套裝在拉桿外周的碟簧組件132 ;拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪133,碟簧組 件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀態(tài)。在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克 服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)(如氣缸）14。
[0051] 在主軸座上設(shè)置有殼體拉動機(jī)構(gòu)，殼體拉動機(jī)構(gòu)2包括兩個(gè)用于鉤住殼體45上的 法蘭413的拉鉤21，拉鉤驅(qū)動油缸22 ;拉鉤驅(qū)動油缸2的缸體鉸接在主軸座上。
[0052] 拉鉤上端和拉鉤驅(qū)動油缸的活塞桿均與導(dǎo)向桿24鉸接，導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于 主軸座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽25中。在拉鉤中上部與主軸座之間連接有常態(tài) 時(shí)使得拉鉤繞與導(dǎo)向桿的鉸接處擺動的拉簧26。
[0053] 拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31、帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31沿主軸 軸線方向移動的兩個(gè)環(huán)板驅(qū)動油缸32。環(huán)板驅(qū)動油缸32的缸體設(shè)置在主軸座上，其活塞桿 與拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31相連。拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)滾輪33,拉鉤從拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過。在拉簧的26的作用下，拉鉤的外側(cè)211始終與滾輪保持接觸。
[0054] 套筒端面上固定端蓋19,端蓋19上設(shè)置有對殼體在以主軸軸線為中心線的周向 方向上進(jìn)行定位的兩個(gè)突起的定位塊18。
[0055] 參見圖3、6,外銑削單元4中，錐柄軸41、過渡軸42、輸出軸43均通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè) 置在殼體45上，過渡軸和輸出軸平行。過渡軸與錐柄軸之間通過一對錐齒輪47嚙合傳動。 過渡軸與輸出軸之間通過一對齒輪48嚙合傳動。輸出軸的外周上設(shè)置多個(gè)外銑刀44。殼 體上部具有法蘭413。
[0056] 錐柄軸上端具有與錐孔配合錐體411，在錐體上端固定有能夠伸入拉爪內(nèi)的拉釘 46。
[0057] 錐柄軸軸線與輸出軸軸線垂直相交，多個(gè)外銑刀44位于輸出軸的一橫截面上，該 橫截面與錐柄軸軸線共面。在與固定在套筒端面上的端蓋19相對的殼體端面上設(shè)置有兩 個(gè)與定位塊相應(yīng)的凹槽451。當(dāng)定位塊18伸入到凹槽451內(nèi)時(shí)，殼體在主軸軸線為中心線 的周向方向上被定位。
[0058] 參見圖5、6,在錐孔121兩側(cè)的主軸端面上有兩個(gè)平行于主軸軸線延伸的凸起部 122 ;在錐體411兩側(cè)的錐柄軸上開有兩個(gè)與凸起部122相應(yīng)的凹入部412。當(dāng)錐體與錐孔 配合時(shí)，凸起部伸入與凹入部并與凹入部配合。主軸通過凸起部對凹入部傳遞扭矩，使得錐 柄軸轉(zhuǎn)動，以克服主軸通過配合的錐孔121和錐體411傳遞扭矩較小的不足。
[0059] 使用時(shí)，拉釘伸入拉爪，通過拉桿組件拉動拉釘使得錐柄軸的錐體與主軸的錐孔 配合，錐柄軸與主軸形成一體，同時(shí)凸起部122相應(yīng)的凹入部412。定位塊18伸入凹槽451 內(nèi)，殼體被兩個(gè)定位塊在主軸軸線為中心線的周向方向上定位，拉鉤驅(qū)動油缸動作，其活塞 桿向上移動，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤上端在向上向外移動；同時(shí)，環(huán)板驅(qū)動油缸32動 作，帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31向下移動，由于滾輪對拉鉤外側(cè)的限位，拉鉤的下端只能向 上向內(nèi)移動。這樣，拉鉤在沿主軸軸向移動的同時(shí)，在主軸的徑向方向擺動，兩個(gè)拉鉤的下 端就相互靠攏而鉤住殼體并帶動殼體向上移動，使得殼體被夾緊在套筒端面上。通過主軸 驅(qū)動機(jī)構(gòu)依次驅(qū)動主軸、錐柄軸、輸出軸轉(zhuǎn)動，位于輸出軸上的外銑刀就回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削運(yùn) 動。
[0060] 當(dāng)需要在以主軸軸線為中心線的周向方向上擺動外銑削單元時(shí)，拉鉤驅(qū)動油缸動 作，其活塞桿向下移動，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤上端在向下向內(nèi)移動；同時(shí)，環(huán)板驅(qū)動油 缸32動作，帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31向上移動，由于拉簧的作用，拉鉤的下端在向下移動 的同時(shí)向外移動(滾輪始終與拉鉤外側(cè)接觸)，這樣，拉鉤在沿主軸軸向移動的同時(shí)，在主軸 的徑向方向擺動，兩個(gè)拉鉤的下端就相互遠(yuǎn)離而松開殼體。
[0061] 通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動，套筒就繞主軸軸線轉(zhuǎn)動一定角 度，由于定位塊位于固定在套筒端面上的端蓋上，定位塊即被轉(zhuǎn)動一定角度。這樣通過定位 塊的定位，殼體就相當(dāng)于繞主軸軸線轉(zhuǎn)動一定角度后再次被定位。殼體再次被定位的過程 中，主軸依然在拉桿組件的作用下與錐柄軸固定成一體，而無需把主軸與錐柄軸脫落，操作 方便。殼體轉(zhuǎn)動時(shí)，殼體和輸出軸一起繞主軸軸線轉(zhuǎn)動，且輸出軸軸線始終與主軸軸線保持 垂直，輸出軸上的多個(gè)外銑刀所在的橫截面始終與主軸軸線共面，這樣，銑刀回轉(zhuǎn)面的中心 點(diǎn)(輸出軸軸線與主軸軸線的交點(diǎn)）位置不變(也可以說，外銑刀相對于被加工工件的高度 不變)，也就是說，殼體和輸出軸轉(zhuǎn)動后無需再次對刀即可進(jìn)行加工，保證了加工精度。
[0062] 實(shí)施例4 :加工單元(主軸單元+內(nèi)銑削單元+支撐單元） 參見圖10所示，本加工單元主要包括主軸單元1、內(nèi)統(tǒng)削單元5、支撐單元6。
[0063] 參見圖7-9,11、12,主軸單元1主要包括套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16、主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17、殼體 拉動機(jī)構(gòu)2、拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3。
[0064] 主軸12通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在與主軸同軸的套筒15內(nèi)，套筒通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在 主軸座11上。在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16和驅(qū)動主 軸相對于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17。套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)16包括環(huán)繞在套筒上的蝸輪161， 與蝸輪配合的轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的蝸桿162,驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)163。
[0065] 主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)17包括設(shè)置在主軸一端的皮帶輪171、設(shè)置在主軸座上的主軸電機(jī) 172,主軸電機(jī)與皮帶輪之間通過帶傳動。
[0066] 主軸為一端具有錐孔121的空心軸。在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件13。拉桿組件包括 拉桿131、套裝在拉桿外周的碟簧組件132 ;拉桿在靠近錐孔的一端連接有拉爪133,碟簧組 件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀態(tài)。在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克 服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)(如氣缸）14。
[0067] 在主軸座上設(shè)置有殼體拉動機(jī)構(gòu)，殼體拉動機(jī)構(gòu)2包括兩個(gè)用于鉤住殼體上的法 蘭513的拉鉤21，拉鉤驅(qū)動油缸22 ;拉鉤驅(qū)動油缸2的缸體鉸接在主軸座上。
[0068] 拉鉤上端和拉鉤驅(qū)動油缸的活塞桿均與導(dǎo)向桿24鉸接，導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于 主軸座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo)槽25中。在拉鉤中上部與主軸座之間連接有常態(tài) 時(shí)使得拉鉤繞與導(dǎo)向桿的鉸接處擺動的拉簧26。
[0069] 拉鉤擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31、帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31沿主軸 軸線方向移動的兩個(gè)環(huán)板驅(qū)動油缸32。環(huán)板驅(qū)動油缸32的缸體設(shè)置在主軸座上，其活塞桿 與拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31相連。拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)滾輪33,拉鉤從拉鉤擺 動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過。在拉簧的26的作用下，拉鉤的外側(cè)211始終與滾輪保持接觸。
[0070] 套筒端面上固定端蓋19,端蓋19上設(shè)置有對殼體在以主軸軸線為中心線的周向 方向上進(jìn)行定位的兩個(gè)突起的定位塊18。
[0071] 參見圖4、12,內(nèi)銑削單元5中，錐柄軸51、過渡軸52、過橋軸58、輸出軸53均通過 軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置在殼體55上，過渡軸和輸出軸平行。過渡軸與錐柄軸之間通過一對錐齒輪57 嚙合傳動。輸出軸的外周固定有輸出齒輪501，過渡軸的一端固定有過渡齒輪502，過橋軸 58上固定有過橋齒輪503。過橋齒輪503分別與輸出齒輪501、過渡齒輪502嚙合。輸出軸 為空心軸，輸出軸的內(nèi)壁上設(shè)置多個(gè)內(nèi)統(tǒng)刀54。
[0072] 錐柄軸上端具有與錐孔配合錐體511，在錐體上端固定有能夠伸入拉爪內(nèi)的拉釘 56 〇
[0073] 錐柄軸軸線與輸出軸軸線垂直相交，多個(gè)內(nèi)銑刀54位于輸出軸的一橫截面上，該 橫截面與錐柄軸軸線共面。在與固定在套筒端面上的端蓋19相對的殼體端面上設(shè)置有兩 個(gè)與定位塊相應(yīng)的凹槽551。當(dāng)定位塊18伸入到凹槽551內(nèi)時(shí)，殼體在主軸軸線為中心線 的周向方向上被定位。
[0074] 在錐孔121兩側(cè)的主軸端面上有兩個(gè)平行于主軸軸線延伸的凸起部122 ;在錐體 511兩側(cè)的錐柄軸上開有兩個(gè)與凸起部122相應(yīng)的凹入部512。當(dāng)錐體與錐孔配合時(shí)，凸起 部伸入與凹入部并與凹入部配合。主軸通過凸起部對凹入部傳遞扭矩，使得錐柄軸轉(zhuǎn)動，以 克服主軸通過配合的錐孔121和錐體511傳遞扭矩較小的不足。
[0075] 參見圖13,支撐單元6包括設(shè)置在主軸座上的支撐座61、通過軸承轉(zhuǎn)動設(shè)置支撐 座上的、一端具有圓錐孔621的支撐套62、設(shè)置在支撐套內(nèi)的拉桿組件63。拉桿組件包括 拉桿631、套裝在拉桿外周的碟簧組件632 ;拉桿在靠近圓錐孔的一端連接有拉爪633。在 支撐座上設(shè)置有推動拉桿克服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)(如氣缸）64。
[0076] 在殼體上還設(shè)置一個(gè)具有與圓錐孔621配合的外錐591的支撐柱59,在支撐柱59 上固定有能夠伸入拉爪633內(nèi)的拉釘634。所述支撐柱與錐柄軸同軸。外錐591與錐體511 的錐度相同，但方向相反。
[0077] 拉釘634伸入拉爪633內(nèi)，通過拉桿組件63的拉爪拉動拉釘634,使得具有圓錐孔 的支撐套與具有外錐的支撐柱配合形成一體。
[0078] 參見圖10,在殼體上端與套筒相對的端面處具有一個(gè)法蘭513。在與套筒端面相 對的法蘭背面設(shè)置有止推軸承7,當(dāng)拉鉤鉤住止推軸承時(shí)，殼體通過該止推軸承能夠在以主 軸軸線為中心線的周向方向相對于拉鉤轉(zhuǎn)動。
[0079] 使用時(shí)，固定在錐柄軸上的拉釘56伸入拉爪133,通過拉桿組件13拉動拉釘56使 得錐柄軸的錐體與主軸的錐孔配合，錐柄軸與主軸形成一體，同時(shí)凸起部122相應(yīng)的凹入 部512。定位塊18伸入凹槽551內(nèi)，殼體被兩個(gè)定位塊在主軸軸線為中心線的周向方向上 定位，拉鉤驅(qū)動油缸動作，其活塞桿向上移動，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤上端在向上向外 移動；同時(shí)，環(huán)板驅(qū)動油缸32動作，帶動拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板31向下移動，由于滾輪對拉鉤外 側(cè)的限位，拉鉤的下端只能向上向內(nèi)移動。這樣，拉鉤在沿主軸軸向移動的同時(shí)，在主軸的 徑向方向擺動，兩個(gè)拉鉤的下端就相互靠攏而鉤住法蘭背面上的止推軸承并帶動殼體向上 移動，使得殼體被夾緊在套筒端面上。
[0080] 然后，移動支撐單元，使得支撐柱上的拉釘634伸入拉桿組件63的拉爪633內(nèi)，通 過拉桿組件63的拉爪拉動拉釘634,使得具有圓錐孔的支撐套與具有外錐的支撐柱配合形 成一體。然后把支撐單元固定，支撐座就對內(nèi)銑削單元的殼體形成可靠的輔助支撐，增強(qiáng)了 內(nèi)銑削單元在垂直于主軸軸線的方向上的剛度，減小了內(nèi)銑削單元在垂直于主軸軸線的方 向上的變形，提高了加工精度。由于支撐套轉(zhuǎn)動設(shè)置在支撐座上，所以當(dāng)套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動 套筒、殼體等繞主軸軸線擺動時(shí)，支撐套就隨殼體一起擺動，不會妨礙殼體的擺動。
[0081] 通過主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)依次驅(qū)動主軸、錐柄軸、輸出軸轉(zhuǎn)動，位于輸出軸上的內(nèi)銑刀就 回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動。
[0082] 由于在拉鉤與法蘭之間具有止推軸承，所以在拉鉤鉤住止推軸承的情況下，法蘭 (和殼體）仍然可以相對于拉鉤繞主軸軸線轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)需要在以主軸軸線為中心線的周 向方向上擺動內(nèi)銑削單元時(shí)，無需松開鉤住法蘭的拉鉤，在殼體被拉鉤鉤住而與套筒端面 保持接觸的情況下，可以直接通過套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動套筒相對于主軸座擺動，套筒和殼體 就繞主軸軸線轉(zhuǎn)動一定角度，操作更加方便。套筒和殼體繞主軸擺動的過程中，主軸依然在 拉桿組件的作用下與錐柄軸固定成一體，而無需把主軸與錐柄軸脫落，操作方便。殼體轉(zhuǎn) 動時(shí)，殼體和輸出軸一起繞主軸軸線轉(zhuǎn)動，且輸出軸軸線始終與主軸軸線保持垂直，輸出軸 上的多個(gè)內(nèi)銑刀所在的橫截面始終與主軸軸線共面，這樣，銑刀回轉(zhuǎn)面的中心點(diǎn)（輸出軸軸 線與主軸軸線的交點(diǎn)）位置不變(也可以說，內(nèi)銑刀相對于被加工工件的高度不變)，也就是 說，殼體和輸出軸轉(zhuǎn)動后無需再次對刀即可進(jìn)行加工，保證了加工精度。
【權(quán)利要求】
1. 主軸單元，包括主軸座、轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的主軸；主軸為一端具有錐孔的空心 軸；在主軸內(nèi)設(shè)置有拉桿組件；拉桿組件包括拉桿、套裝在拉桿外周的碟簧組件；拉桿在靠 近錐孔的一端連接有拉爪，碟簧組件在常態(tài)時(shí)，拉桿拉動拉爪使得拉爪處于徑向收縮的狀 態(tài)；在主軸座上設(shè)置有推動拉桿克服碟簧組件的彈力而移動的拉桿推動機(jī)構(gòu)；其特征是： 它還包括一個(gè)與主軸同軸的套筒，主軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在套筒內(nèi)，套筒轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上；在主 軸座上設(shè)置有驅(qū)動套筒相對于主軸座轉(zhuǎn)動的套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在主軸座上設(shè)置有驅(qū)動主軸相 對于主軸座轉(zhuǎn)動的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的主軸單元，其特征是：套筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括環(huán)繞在套筒上的蝸輪， 與蝸輪配合的轉(zhuǎn)動設(shè)置在主軸座上的蝸桿，驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的主軸單元，其特征是：主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在主軸一端的皮 帶輪、設(shè)置在主軸座上的主軸電機(jī)，主軸電機(jī)與皮帶輪之間通過帶傳動。
4. 如權(quán)利要求1所述的主軸單元，其特征是：在主軸座上設(shè)置有工件拉動機(jī)構(gòu)，工件拉 動機(jī)構(gòu)包括至少兩個(gè)用于鉤住工件的拉鉤，帶動拉鉤在平行于主軸軸線方向移動的拉鉤驅(qū) 動機(jī)構(gòu)；與套筒端面上設(shè)置有對工件在以主軸軸線為中心線的周向方向上進(jìn)行定位的定位 裝置； 拉鉤鉤住工件，拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過拉鉤帶動工件沿主軸軸線移動，使得工件被夾緊在 套筒端面上。
5. 如權(quán)利要求4所述的主軸單元，其特征是：拉鉤與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)鉸接，在拉鉤與主軸 座之間連接有常態(tài)時(shí)使得拉鉤繞鉸接處擺動而使得拉鉤脫離工件的彈性元件。
6. 如權(quán)利要求5所述的主軸單元，其特征是：常態(tài)時(shí)彈性元件使得拉鉤繞鉸接處在主 軸的徑向方向向外側(cè)擺動而使得拉鉤脫離工件；它還包括一個(gè)沿主軸軸線方向移動的拉鉤 擺動調(diào)節(jié)環(huán)板；拉鉤從拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過；當(dāng)拉鉤鉤住工件，工件被夾緊在套筒端 面上，拉鉤與擺動調(diào)節(jié)環(huán)板的內(nèi)周面接觸而防止拉鉤脫離工件。
7. 如權(quán)利要求6所述的主軸單元，其特征是：拉鉤通過導(dǎo)向桿與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，拉 鉤和拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)均與導(dǎo)向桿鉸接；導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于主軸座上的、與主軸軸線成一 定角度的導(dǎo)槽中；拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤在滑桿和彈性元件的帶動 下在平行于主軸軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的徑向方向擺動。
8. 如權(quán)利要求7所述的主軸單元，其特征是：拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板與帶動其沿主軸軸線 方向移動的環(huán)板驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連。
9. 如權(quán)利要求5所述的主軸單元，其特征是：常態(tài)時(shí)彈性元件使得拉鉤繞鉸接處在主 軸的徑向方向向外側(cè)擺動而使得拉鉤脫離工件；它還包括拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板；拉鉤從拉鉤 擺動調(diào)節(jié)環(huán)板內(nèi)穿過；當(dāng)拉鉤鉤住工件，工件被夾緊在套筒端面上時(shí)，拉鉤與擺動調(diào)節(jié)環(huán)板 的內(nèi)周面接觸而防止拉鉤脫離工件；拉鉤通過導(dǎo)向桿與拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，拉鉤和拉鉤驅(qū) 動機(jī)構(gòu)均與導(dǎo)向桿鉸接；導(dǎo)向桿滑動設(shè)置在位于主軸座上的、與主軸軸線成一定角度的導(dǎo) 槽中；拉鉤驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，帶動滑桿沿導(dǎo)槽移動，拉鉤在滑桿和彈性元件的帶動下在平行于 主軸軸線方向移動的同時(shí)，繞滑桿在主軸的徑向方向擺動。
10. 如權(quán)利要求9所述的主軸單元，其特征是：拉鉤擺動調(diào)節(jié)環(huán)板可沿主軸軸線方向移 動。
【文檔編號】B23B19/02GK104096864SQ201410251205
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