一種主軸浮動打刀結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主軸浮動打刀結構，其打刀機構包括油缸體、活塞和油缸體端蓋，支撐座的內(nèi)壁一體設置有內(nèi)伸的擋環(huán)，擋環(huán)設置在油缸體的前方，油缸體端蓋同軸安裝固定在油缸體的后端，活塞的后端穿過油缸體端蓋，活塞的前端穿過油缸體，活塞的中部一體設置有第一徑向凸環(huán)，第一徑向凸環(huán)的外側與油缸體的內(nèi)壁相貼合，第一徑向凸環(huán)將油缸體的內(nèi)腔前后分隔為第一密封腔體和第二密封腔體，油缸體上設置連接有主軸鎖定機構，油缸體在支撐座內(nèi)向后滑動一定距離時，主軸鎖定機構鎖緊主軸，對主軸施以向后的拉力。本發(fā)明在實現(xiàn)浮動打刀功能的同時，可消除主軸向下運動的趨勢，改善主軸軸承的受力情況，提高其使用壽命。
【專利說明】一種主軸浮動打刀結構

【技術領域】
[0001〕 本發(fā)明涉及高速切削加工領域中主軸的打刀結構，具體是一種主軸浮動打刀結構。

【背景技術】
[0002]主軸的旋轉速度較高，尤其是電主軸的轉速一般可達20000轉/秒，因此其軸承更傾向于高速性，而在承受載荷能力方面相對不足。打刀油缸在液壓油注入情況下往前推主軸內(nèi)部的拉刀桿；拉刀桿和主軸之間有碟形彈簧存在，當拉刀桿往前伸，主軸不動的情況下，碟形彈簧受到壓縮，產(chǎn)生彈簧力；該彈簧力將使得主軸具有往前運動的趨勢，但是主軸由主軸軸承固定不動，該彈簧力最終作用到主軸軸承上，因此在主軸換刀過程中打刀油缸對主軸的作用力將影響主軸軸承的使用情況，而該作用力遠大于主軸的切削力，會對軸承造成損壞，影響軸承使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種可改善軸承受力情況的主軸浮動打刀結構。
[0004]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種主軸浮動打刀結構，包括打刀機構，所述的打刀機構安裝在一兩端開口的筒狀的支撐座內(nèi)，所述的支撐座的后端固定于主軸單元后端，主軸和拉刀桿的后端伸入所述的支撐座內(nèi)，所述的主軸和所述的拉刀桿之間安裝有蝶形彈簧，所述的支撐座的前端安裝有支撐座端蓋，所述的打刀機構包括油缸體、活塞和油缸體端蓋，所述的油缸體可在所述的支撐座內(nèi)滑動，所述的支撐座的內(nèi)壁一體設置有內(nèi)伸的擋環(huán)，所述的擋環(huán)設置在所述的油缸體的前方，所述的油缸體端蓋同軸安裝固定在所述的油缸體的后端，所述的活塞的后端穿過所述的油缸體端蓋，所述的活塞的前端穿過所述的油缸體，所述的活塞可在所述的油缸體內(nèi)前后滑動，所述的活塞的中部一體設置有第一徑向凸環(huán)，所述的第一徑向凸環(huán)的外側與所述的油缸體的內(nèi)壁相貼合，所述的第一徑向凸環(huán)將所述的油缸體的內(nèi)腔前后分隔為第一密封腔體和第二密封腔體，所述的第一密封腔體與設置在所述的油缸體側壁上的回油口相連通，所述的第二密封腔體與設置在所述的油缸體側壁上的進油口相連通，所述的油缸體上設置連接有主軸鎖定機構，油缸體在支撐座內(nèi)向后滑動一定距離時，主軸鎖定機構鎖緊主軸，對主軸施以向后的拉力。
[0005]工作過程中，液壓油經(jīng)進油口進入第二密封腔體時，活塞和油缸體端蓋均受到油壓的作用力，同時活塞向前運動并推動拉刀桿往前運動，從而實現(xiàn)拉爪的松開狀態(tài)，與此同時，主軸也受到一個向前的推力；而活塞向前運動的同時，油缸體端蓋會向后運動，帶動油缸體和主軸鎖定機構一起向后滑動，直到主軸鎖定機構鎖緊主軸并對主軸施以向后的拉力，主軸所受到的該向后的拉力與其所受到的向前的推力方向相反，并且通過預先的設計，可使上述拉力和推力大小相近，因此能夠實現(xiàn)作用在主軸上的這兩個方向相反的作用力幾乎相抵消，這樣作為剛性零件的主軸將不存在向下運動的趨勢，相應地用于固定主軸的主軸軸承也不會受到該作用力的影響，從而在實現(xiàn)浮動打刀功能的同時，可改善主軸軸承的受力情況，提高其使用壽命。與上述過程相反，通過回油口向第一密封腔體內(nèi)注油時，油壓的作用力將使活塞向后運動和使油缸體向前運動并復位，擋環(huán)用于限制油缸體的向前運動的位移，避免因油缸體向前運動過度而損壞拉刀桿。
[0006]所述的主軸鎖定機構包括反扣爪、反扣環(huán)和若干復位彈簧，所述的反扣爪安裝在所述的油缸體的前端，所述的反扣爪由所述的擋環(huán)限位，所述的反扣爪上一體設置有內(nèi)伸的第二徑向凸環(huán)，所述的反扣環(huán)緊固在所述的主軸的后端，所述的反扣環(huán)上一體設置有外伸的第三徑向凸環(huán)，所述的第二徑向凸環(huán)位于所述的第三徑向凸環(huán)的正上方，所述的第二徑向凸環(huán)與所述的第三徑向凸環(huán)之間具有第一間隙，所述的若干復位彈簧安裝在所述的支撐座端蓋與所述的油缸體端蓋之間，所述的若干復位彈簧處于壓縮狀態(tài)，所述的支撐座端蓋與所述的油缸體端蓋之間具有第二間隙，當所述的反扣爪貼靠在所述的擋環(huán)上時，所述的第二間隙大于所述的第一間隙。采用上述結構的主軸鎖定機構后，向第二密封腔體內(nèi)不斷注油，當?shù)诙芊馇惑w內(nèi)的油壓的作用力超過復位彈簧的預緊力時，油缸體端蓋才開始向后運動，并帶動反扣爪一起隨油缸體向后運動，而反扣環(huán)固定不動，因此第一間隙將逐漸縮小，同時第二間隙也會逐漸縮小，由于第二間隙的初始大小比第一間隙的初始大小大，因此反扣環(huán)和反扣爪先接觸；在反扣環(huán)和反扣爪接觸后，第二密封腔體內(nèi)的油壓一直存在，因此反扣環(huán)上的第三徑向凸環(huán)將向后拉反扣爪上的第二徑向凸環(huán)，而反扣環(huán)與主軸緊固連接，因此主軸將受到一個向后的拉力，該拉力與上述推力均作用在主軸上，大小相近、方向相反，兩個作用力抵消后，主軸不再具有向下運動的趨勢。
[0007]上述打刀結構還包括導向機構，所述的導向機構包括若干導向桿、第一耐磨環(huán)和第二耐磨環(huán)，每根所述的導向桿通過第一鎖緊螺母固定在所述的支撐座端蓋上，每根所述的導向桿穿過所述的支撐座端蓋伸到所述的油缸體端蓋內(nèi)，每根所述的導向桿上套設有一個所述的復位彈簧，所述的第一耐磨環(huán)安裝在所述的油缸體端蓋與所述的活塞的后端的接觸部，所述的第二耐磨環(huán)安裝在所述的油缸體與所述的活塞的前端的接觸處。導向機構對油缸體沿支撐座的上下滑動起到導向和支撐作用，提高機構動作的可靠性。
[0008]所述的支撐座的側壁上設置有用于檢測所述的拉刀桿的位置狀態(tài)的位置檢測機構，以提高打刀過程的可控性。
[0009]所述的位置檢測機構包括若干位置檢測單元，每個所述的位置檢測單元包括位置傳感器、延長桿和調整塊，所述的調整塊上設置有V型孔，所述的若干第二鎖緊螺母穿過所述的V型孔將所述的調整塊固定在所述的支撐座的側壁上，所述的延長桿的一端安裝在所述的調整塊上，另一端安裝有一個所述的位置傳感器，所述的拉刀桿上設置有與所述的位置傳感器位置相應的感應凸環(huán)』型孔的設計便于上下調節(jié)調整塊的位置，根據(jù)調整塊的位置選擇相應的第二鎖緊螺母鎖緊調整塊，使位置傳感器調整至最佳位置，保證檢測結果的準確性。
[0010]所述的位置檢測單元的數(shù)量為三個。通過三個位置檢測單元上的位置傳感器的不同信號，可檢測拉刀桿的位置狀態(tài)，從而對主軸拉刀的狀態(tài)做出準確判斷。
[0011]所述的支撐座端蓋上安裝有用于檢測所述的第二間隙的大小的復位傳感器。復位傳感器的設計可進一步提尚打刀過程的可控性，有利于提尚打刀精度。
[0012]所述的油缸體端蓋與所述的活塞的后端之間設置有第一密封件，所述的油缸體與所述的活塞的前端之間設置有第二密封件，所述的油缸體與所述的第一徑向凸環(huán)之間設置有第三密封件，所述的油缸體端蓋與所述的油缸體之間設置有密封圈。第一密封件、第二密封件、第三密封件和密封圈可提高打刀結構的密封性，防止液壓油泄漏。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明公開的主軸浮動打刀結構工作過程中，液壓油經(jīng)進油口進入第二密封腔體時，活塞和油缸體端蓋均受到油壓的作用力，同時活塞向前運動并推動拉刀桿往前運動，從而實現(xiàn)拉爪的松開狀態(tài)，與此同時，主軸也受到一個向前的推力；而活塞向前運動的同時，油缸體端蓋會向后運動，帶動油缸體和主軸鎖定機構一起向后滑動，直到主軸鎖定機構鎖緊主軸并對主軸施以向后的拉力，主軸所受到的該向后的拉力與其所受到的向前的推力方向相反，并且通過預先的設計，可使上述拉力和推力大小相近，因此能夠實現(xiàn)作用在主軸上的這兩個方向相反的作用力幾乎相抵消，這樣作為剛性零件的主軸將不存在向下運動的趨勢，相應地用于固定主軸的主軸軸承也不會受到該作用力的影響，從而在實現(xiàn)浮動打刀功能的同時，可消除主軸向下運動的趨勢，改善主軸軸承的受力情況，提尚其使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為實施例主軸打刀油缸的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0016]如圖所示的主軸浮動打刀結構，包括打刀機構、導向機構和位置檢測機構，打刀機構安裝在一兩端開口的筒狀的支撐座1內(nèi)，支撐座1的后端固定于主軸單元后端，主軸61和拉刀桿62的后端伸入支撐座1內(nèi)，主軸61和拉刀桿62之間安裝有蝶形彈簧(圖中未示出),支撐座1的前端安裝有支撐座端蓋11，打刀機構包括油缸體21、活塞22和油缸體端蓋23，油缸體21可在支撐座1內(nèi)滑動，支撐座1的內(nèi)壁一體設置有內(nèi)伸的擋環(huán)12，擋環(huán)12設置在油缸體21的前方，油缸體端蓋23同軸安裝固定在油缸體21的后端，油缸體端蓋23與油缸體21之間設置有密封圈231，活塞22的后端穿過油缸體端蓋23，活塞的22前端穿過油缸體21，活塞22可在油缸體21內(nèi)前后滑動，油缸體端蓋23與活塞22的后端之間設置有第一密封件232，油缸體21與活塞22的前端之間設置有第二密封件211，活塞22的中部一體設置有第一徑向凸環(huán)221，第一徑向凸環(huán)221的外側與油缸體21的內(nèi)壁相貼合，油缸體21與第一徑向凸環(huán)221之間設置有第三密封件212，第一徑向凸環(huán)221將油缸體21的內(nèi)腔前后分隔為第一密封腔體24和第二密封腔體25，第一密封腔體24與設置在油缸體21側壁上的回油口 241相連通，第二密封腔體25與設置在油缸體21側壁上的進油口 251相連通，油缸體21上設置連接有主軸鎖定機構，油缸體21在支撐座1內(nèi)向后滑動一定距離時，主軸鎖定機構鎖緊主軸61，對主軸61施以向后的拉力。
[0017]主軸鎖定機構包括反扣爪31、反扣環(huán)32和若干復位彈簧33，反扣爪31安裝在油缸體21的前端，反扣爪31由擋環(huán)12限位，反扣爪31上一體設置有內(nèi)伸的第二徑向凸環(huán)311，反扣環(huán)32緊固在主軸61的后端，反扣環(huán)32上一體設置有外伸的第三徑向凸環(huán)321，第二徑向凸環(huán)311位于第三徑向凸環(huán)321的正上方，第二徑向凸環(huán)311與第三徑向凸環(huán)321之間具有第一間隙34，若干復位彈簧33安裝在支撐座端蓋11與油缸體端蓋23之間，若干復位彈簧33處于壓縮狀態(tài)，支撐座端蓋11與油缸體端蓋23之間具有第二間隙26，當反扣爪31貼靠在擋環(huán)12上時，第二間隙26大于第一間隙34，支撐座端蓋11上安裝有用于檢測第二間隙26的大小的復位傳感器13。
[0018]導向機構包括若干導向桿43、第一耐磨環(huán)41和第二耐磨環(huán)42，每根導向桿43通過第一鎖緊螺母44固定在支撐座端蓋11上，每根導向桿43穿過支撐座端蓋11伸到油缸體端蓋23內(nèi)，每根導向桿43上套設有一個復位彈簧33，第一耐磨環(huán)41安裝在油缸體端蓋23與活塞22的后端的接觸部，第二耐磨環(huán)42安裝在油缸體21與活塞22的前端的接觸處。
[0019]位置檢測機構用于檢測拉刀桿62的位置狀態(tài)，位置檢測機構包括若干位置檢測單元，每個位置檢測單元包括位置傳感器55、延長桿54和調整塊51，調整塊51上設置有V型孔53，若干第二鎖緊螺母52穿過V型孔53將調整塊51固定在支撐座1的側壁上，延長桿54的一端安裝在調整塊51上，另一端安裝有一個位置傳感器55，拉刀桿62上設置有與位置傳感器55位置相應的感應凸環(huán)621。
[0020]工作過程中，向第二密封腔體25內(nèi)不斷注油，活塞22和油缸體端蓋23均受到油壓的作用力，活塞22向前運動并推動拉刀桿62往前運動，從而實現(xiàn)拉爪(圖中未示出)的松開狀態(tài)，與此同時，主軸61也受到一個向前的推力；當?shù)诙芊馇惑w25內(nèi)的油壓的作用力超過復位彈簧33的預緊力時，油缸體端蓋23才開始向后運動，并帶動反扣爪31 —起隨油缸體21向后運動，而反扣環(huán)32固定不動，因此第一間隙34將逐漸縮小，同時第二間隙26也會逐漸縮小，由于第二間隙26的初始大小比第一間隙34的初始大小大，因此反扣環(huán)32和反扣爪31先接觸；在反扣環(huán)32和反扣爪31接觸后，第二密封腔體25內(nèi)的油壓一直存在，因此反扣環(huán)32上的第三徑向凸環(huán)321將向后拉反扣爪31上的第二徑向凸環(huán)311，而反扣環(huán)32與主軸61緊固連接，因此主軸61將受到一個向后的拉力，該拉力與上述推力均作用在主軸61上，大小相近、方向相反，兩個作用力抵消后，主軸61不再具有向下運動的趨勢，相應地用于固定主軸61的主軸軸承(圖中未示出)也不會受到該作用力的影響，從而在實現(xiàn)浮動打刀功能的同時，可改善主軸軸承的受力情況，提高其使用壽命。與上述過程相反，通過回油口 241向第一密封腔體24內(nèi)注油時，油壓的作用力將使活塞22向后運動和使油缸體21向前運動并復位，擋環(huán)12用于限制油缸體21的向前運動的位移，避免因油缸體21向前運動過度而損壞拉刀桿62。
【權利要求】
1.一種主軸浮動打刀結構，包括打刀機構，所述的打刀機構安裝在一兩端開口的筒狀的支撐座內(nèi)，所述的支撐座的后端固定于主軸單元后端，主軸和拉刀桿的后端伸入所述的支撐座內(nèi)，所述的主軸和所述的拉刀桿之間安裝有蝶形彈簧，所述的支撐座的前端安裝有支撐座端蓋，其特征在于所述的打刀機構包括油缸體、活塞和油缸體端蓋，所述的油缸體可在所述的支撐座內(nèi)滑動，所述的支撐座的內(nèi)壁一體設置有內(nèi)伸的擋環(huán)，所述的擋環(huán)設置在所述的油缸體的前方，所述的油缸體端蓋同軸安裝固定在所述的油缸體的后端，所述的活塞的后端穿過所述的油缸體端蓋，所述的活塞的前端穿過所述的油缸體，所述的活塞可在所述的油缸體內(nèi)前后滑動，所述的活塞的中部一體設置有第一徑向凸環(huán)，所述的第一徑向凸環(huán)的外側與所述的油缸體的內(nèi)壁相貼合，所述的第一徑向凸環(huán)將所述的油缸體的內(nèi)腔前后分隔為第一密封腔體和第二密封腔體，所述的第一密封腔體與設置在所述的油缸體側壁上的回油口相連通，所述的第二密封腔體與設置在所述的油缸體側壁上的進油口相連通，所述的油缸體上設置連接有主軸鎖定機構，油缸體在支撐座內(nèi)向后滑動一定距離時，主軸鎖定機構鎖緊主軸，對主軸施以向后的拉力。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的主軸鎖定機構包括反扣爪、反扣環(huán)和若干復位彈簧，所述的反扣爪安裝在所述的油缸體的前端，所述的反扣爪由所述的擋環(huán)限位，所述的反扣爪上一體設置有內(nèi)伸的第二徑向凸環(huán)，所述的反扣環(huán)緊固在所述的主軸的后端，所述的反扣環(huán)上一體設置有外伸的第三徑向凸環(huán)，所述的第二徑向凸環(huán)位于所述的第三徑向凸環(huán)的正上方，所述的第二徑向凸環(huán)與所述的第三徑向凸環(huán)之間具有第一間隙，所述的若干復位彈簧安裝在所述的支撐座端蓋與所述的油缸體端蓋之間，所述的若干復位彈簧處于壓縮狀態(tài)，所述的支撐座端蓋與所述的油缸體端蓋之間具有第二間隙，當所述的反扣爪貼靠在所述的擋環(huán)上時，所述的第二間隙大于所述的第一間隙。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于還包括導向機構，所述的導向機構包括若干導向桿、第一耐磨環(huán)和第二耐磨環(huán)，每根所述的導向桿通過第一鎖緊螺母固定在所述的支撐座端蓋上，每根所述的導向桿穿過所述的支撐座端蓋伸到所述的油缸體端蓋內(nèi)，每根所述的導向桿上套設有一個所述的復位彈簧，所述的第一耐磨環(huán)安裝在所述的油缸體端蓋與所述的活塞的后端的接觸部，所述的第二耐磨環(huán)安裝在所述的油缸體與所述的活塞的前端的接觸處。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的支撐座的側壁上設置有用于檢測所述的拉刀桿的位置狀態(tài)的位置檢測機構。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的位置檢測機構包括若干位置檢測單元，每個所述的位置檢測單元包括位置傳感器、延長桿和調整塊，所述的調整塊上設置有U型孔，所述的若干第二鎖緊螺母穿過所述的U型孔將所述的調整塊固定在所述的支撐座的側壁上，所述的延長桿的一端安裝在所述的調整塊上，另一端安裝有一個所述的位置傳感器，所述的拉刀桿上設置有與所述的位置傳感器位置相應的感應凸環(huán)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的位置檢測單元的數(shù)量為三個。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的支撐座端蓋上安裝有用于檢測所述的第二間隙的大小的復位傳感器。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種主軸浮動打刀結構，其特征在于所述的油缸體端蓋與所述的活塞的后端之間設置有第一密封件，所述的油缸體與所述的活塞的前端之間設置有第二密封件，所述的油缸體與所述的第一徑向凸環(huán)之間設置有第三密封件，所述的油缸體端蓋與所述的油缸體之間設置有密封圈。
【文檔編號】B23Q3/155GK104493603SQ201410763340
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】謝瑞木, 汪旭光, 饒磊, 宣文魁, 唐科平, 孫剛 申請人:寧波海天精工股份有限公司