专利名称：刀具可变换式高速主轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种刀具可变换式高速主轴，属于数控铣床、加工中心装备技术
领域。
背景技术：
高速主轴是用于数控铣床、加工中心的标准部件，它具有转速高、结构紧凑、安装 简单的特点。为了使得主轴能够与刀具快换式连接，通常主轴前端需要加工与刀具锥柄相 配合的锥孔，而主轴的内部需要安装有用来拉紧刀具拉钉的拉紧机构，而不同刀具系列的 主轴锥孔与拉钉规格存在区别。目前，高速主轴部件采用的是整体式结构，主轴下部的锥孔 以及安装拉紧机构的安装孔都需要直接加工在主轴上，因此， 一个主轴部件只能安装一种 规定的刀具。当机床需要更换不同系列刀具时，必须将整个主轴部件全面更换，才能保证主 轴与刀具的配合要求，导致了机床的刀具适应性差，使用局限性大。此外，由于主轴内部的 锥孔、卡爪安装孔的加工精度要求高，并位于细长主轴的内部，其加工工艺性差、加工难度 大，以至于机床生产厂家也难以完成主轴的加工与修复，生产、维修成本高。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构合理，制造精度高，维修方便，能与不同系列刀 具相配的刀具可变换式高速主轴。 本实用新型为达到上述的目的技术方案是一种刀具可变换式高速主轴，包括主 轴安装座组件、主轴和刀具拉紧组件，主轴安装座组件包括主轴套、分别密封安装在主轴套 上、下部的后端盖和前端盖，主轴通过前轴承组和后轴承组支承在主轴套上，刀具拉紧组件 包括拉杆、弹簧和卡爪，能轴向移动的拉杆穿在主轴上并由安装在主轴顶部的密封盖轴向 限位，套装在拉杆上的弹簧两端分别顶在密封盖和主轴上沉孔的台面，其特征在于所述主 轴下部具有与上沉孔反向的下沉孔，拉钉变换套安装在主轴的下沉孔内，拉钉变换套后侧 具有安装卡爪连接件的安装孔、前侧具有调节卡爪的径向压縮与松开的卡爪内孔，安装在 拉杆下部的卡爪连接件设置在拉钉变换套内，卡爪铰接在卡爪连接件的下部，位于拉钉变 换套前部、且具有锥柄孔的锥孔变换套通过紧固件安装在主轴底部。 本实用新型将主轴前端安装刀具锥柄的内锥孔和安装刀具拉紧组件的安装孔部
位与主轴分离，形成两个独立的锥孔变换套和拉钉变换套，结构紧凑合理，由此主轴用于
安装刀具锥柄的锥孔变换套的锥孔及用于安装拉紧刀具拉钉的拉钉变换套的卡爪内孔可
根据不同刀具锥柄及拉钉要求设计，通过更换不同锥度的锥孔变换套和不同卡爪内孔的
拉钉变换套，使同一主轴部件能安装不同系列的刀具，诸如安装IS07388/1、 DIN69871-A、
DIN69871-B、 ANSI B 5. 50、 MAS BT等标准的刀具，在高速主轴全部性能与整体结构保持一
致的前提下，将目前专用高速主轴部件变成为通用高速主轴部件，大幅度提高了高速主轴
的通用化与标准化程度，解决数控铣床、加工中心机床的刀具适应性问题。
0006] 本实用新型采用组装式的主轴构成，它将本来位于细长主轴内部的、加工精度要求高、加工难度大、工艺性差的内锥孔和卡爪内孔分解到了两个加工容易、工艺性好的锥孔 变换套和拉钉变换套上，使得零件加工变得十分容易，解决了高速主轴的内锥孔、卡爪安装 孔的高精度加工难题，使主轴的生产制造、维修变得十分容易。 本实用新型的锥孔变换套通过紧固件安装在主轴上，因此可通过常规工具进行拆 装，更换锥孔换变套和拉钉变换套时不需要拆卸主轴，不仅安装更换方便，而且更换后的锥 孔换变套和拉钉变换套无须进行动平衡等方面的试验与调整，因此，本实用新型高速主轴 可以大批量、标准化生产，生产制造成本低、调整维修十分容易。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
图1是本实用新型刀具可变换高速主轴的结构示意图。
图2是本实用新型拉钉变换套的结构示意图。 图3是本实用新型锥孔变换套的结构示意图。 图4是图3的侧视结构示意图。 其中l-键，2-前端盖，3-前轴承组，4-外罩，5-隔套，6-主轴套，7-主轴，8-后轴 承组，9_隔圈，10-后端盖，11-锁紧螺母，12-同步皮带轮，13-密封盖，14-带轮锁紧螺母， 15-固定件，16-调整垫片，17-弹簧，18-弹簧座，19-拉杆，20-卡爪连接件，21-拉钉变换 套，22-卡爪，23-锥孔变换套，24-刀具。
具体实施方式见
图1所示，本实用新型的刀具可变换式高速主轴，包括主轴安装座组件、主轴7 和刀具拉紧组件。本实用新型的主轴安装座组件用于安装主轴7并将整个高速主轴部分固 定到机床上，该主轴安装座组件包括主轴套6、分别安装在主轴套6上、下部的后端盖10和 前端盖2，前端盖2用于防止加工过程中的冷却水、粉尘进入前轴承组3，后端盖10用于后 轴承组8的固定及密封，主轴套6具有与机床连接的法兰盘，将主轴套6安装在机床上，主 轴套6位于法兰盘的上部加工有用于强制冷却的水槽，可对主轴7进行强制水冷却，主轴套 6位于法兰盘下部安装有外罩4，起到美观外形、保护主轴套6的作用，锁紧螺母11安装在 后端盖10上，通过锁紧螺母11调整后轴承组8的间隙。 见
图1所示，主轴7通过前轴承组3和后轴承组8支承在主轴套6上，前轴承组3 由三个或更多个前轴承组成，并通过主轴7前端面定位，后轴承组8由两个或更多个后轴承 及设置在后轴承之间的隔圈9构成，前轴承与后轴承之间还有隔套5，后轴承通过隔套5和 隔圈9定位，轴承的间隙可以通过锁紧螺母11进行调节，通过三只前轴承与两只后轴承的 结构，保证了主轴7的轴向与径向刚性，本实用新型的前、后轴承可以根据主轴7实际所需 要的最高转速、载荷选用。本实用新型主轴7位于锁紧螺母11的上部还安装有调整垫片16、 同步皮带轮12、固定件15和带轮锁紧螺母14，固定件15、同步皮带轮12和调整垫片16通 过键与主轴7连接，同步皮带轮12的上、下位置可以通过改变调整垫片16与固定件15的 厚度进行调整。 见
图1所示，本实用新型的刀具拉紧组件包括拉杆19、弹簧17和卡爪22，该刀具 拉紧机构用于刀具的拉紧，并在主轴7内作前后轴向移动。能轴向移动的拉杆19穿在主轴
47上并由安装在主轴7顶部的密封盖13轴向限位，该拉杆19与主轴7之间具有间距，套装 在拉杆19上的弹簧17两端分别顶在密封盖13和主轴7的上沉孔的台面，弹簧17的前端 安装在弹簧座18上，当外压消除后，通过弹簧17使拉杆19自动复位，该弹簧17采用碟形 弹簧，拉杆19底部装有卡爪22，见
图1所示，主轴7下部具有与上沉孔反向的下沉孔，拉钉 变换套21安装在主轴7的下沉孔内，拉钉变换套21后侧具有安装卡爪连接件20的安装孔、 前侧具有调节卡爪22的径向压縮与松开的卡爪内孔，安装在拉杆19下部的卡爪连接件20 设置在拉钉变换套21内，卡爪22铰接在卡爪连接件20的下部，位于拉钉变换套21前部、 且具有锥柄孔的锥孔变换套23通过紧固件安装在主轴7底部。本实用新型拉杆19内部加 工有气孔，气孔通入压縮空气后可以起到对锥孔变换套23的锥孔清洗与保护的作用。 见
图1、2所示，本实用新型的拉钉变换套21的卡爪内孔可根据不同尺寸的拉钉要 求，设计、加工成不同的尺寸，以实现主轴7的拉钉变换功能，拉钉变换套21的卡爪内孔采 用两个以上不同直径的直孔或/和锥孔，拉钉变换套21的外圆与主轴7的下沉孔的内孔配 合，或拉钉变换套21的上、下端面分别与主轴7下沉孔的沉台和锥孔变换套23后端面相 接，更换时只需要取下锥孔变换套23，便可将拉钉变换套21从主轴7中取出，进行拉钉变换 套21的快速更换。 见
图1、3、4所示，本实用新型锥孔变换套23的锥柄孔可根据不同的刀具系列，设 计、加工成不同的尺寸，以实现主轴7的锥孔变换功能，刀具锥柄通过键1安装在锥孔变换 套23的锥柄孔内。本实用新型的锥孔变换套23具有法兰盘，螺栓和定位销均布安装在对 应法兰盘的台阶孔和销孔及主轴7上的螺孔和销孔内，锥孔变换套23为对称结构，更换后 无须进行动平衡等方面的试验与调整，锥孔变换套23的外圆与主轴7的内孔配合，或锥孔 变换套23的法兰盘与主轴7的前端面相接，在更换锥孔变换套23只需要松开螺栓、取下定 位销便可快速完成。 在夹紧状态下，拉杆19由于弹簧17的作用，通过卡爪连接件20带动卡爪22上移， 这时，卡爪22被拉钉变换套21径向收縮后，在夹紧拉钉的同时带动刀柄上移，使得刀具锥 柄与锥孔变换套23锥孔紧密配合，刀具24被固定于主轴7上。为了松开刀具，可向拉杆19 的上端面施加向下的外力，这时，弹簧17被压縮，拉杆19通过卡爪连接件20带动卡爪22 下移，卡爪22被径向松开，刀具24上的拉钉处于自由状态，利用外部进行机械手等装置，可 将刀具24从主轴7上卸下。 本实用新型根据不同的刀具系列、刀柄与拉钉尺寸，设计、制造不同尺寸的锥孔变 换套23与拉钉变换套21，由于锥孔变换套23和拉钉变换套21可拆卸式安装到主轴7上， 即可以实现高速主轴的刀具变换要求，其结构简单、变换方便、适用面广；而且解决了细长 主轴内部高精度孔加工难题；使得高速主轴的通用性、加工工艺性大大提高，生产制造、维 修变得十分容易。
权利要求一种刀具可变换式高速主轴，包括主轴安装座组件、主轴(7)和刀具拉紧组件，主轴安装座组件包括主轴套(6)、分别密封安装在主轴套(6)上、下部的后端盖(10)和前端盖(2)，主轴(7)通过前轴承组(3)和后轴承组(8)支承在主轴套(6)上，刀具拉紧组件包括拉杆(19)、弹簧(17)和卡爪(22)，能轴向移动的拉杆(19)穿在主轴(7)上并由安装在主轴(7)顶部的密封盖(13)轴向限位，套装在拉杆(19)上的弹簧(17)两端分别顶在密封盖(13)和主轴(7)上沉孔的台面，其特征在于所述主轴(7)下部具有与上沉孔反向的下沉孔，拉钉变换套(21)安装在主轴(7)的下沉孔内，拉钉变换套(21)后侧具有安装卡爪连接件(20)的安装孔、前侧具有调节卡爪(22)径向压缩和松开的卡爪内孔，安装在拉杆(19)下部的卡爪连接件(20)设置在拉钉变换套(21)内，卡爪(22)铰接在卡爪连接件(20)的下部，位于拉钉变换套(21)前部、且具有锥柄孔的锥孔变换套(23)通过紧固件安装在主轴(7)底部。
2. 根据权利要求l所述的刀具可变换式高速主轴，其特征在于所述拉钉变换套(21) 的卡爪内孔由两个以上的直孔或/和锥孔构成，拉钉变换套(21)的外圆与主轴(7)下沉孔 的内孔配合，或拉钉变换套(21)的上、下端面分别与主轴(7)下沉孔的沉台和锥孔变换套 (23)后端面相接。
3. 根据权利要求1所述的刀具可变换式高速主轴，其特征在于所述锥孔变换套(23) 具有法兰盘，螺栓和定位销均布安装在对应法兰盘的台阶孔和销孔及主轴上的螺孔和销孔 内，锥孔变换套(23)的外圆与主轴(7)的内孔配合，或锥孔变换套(23)的法兰盘与主轴 (7)的前端面相接。
专利摘要本实用新型涉及一种刀具可变换式高速主轴，包括主轴安装座组件、主轴和刀具拉紧组件，主轴通过前轴承组和后轴承组支承在主轴套上，主轴下部具有与上沉孔反向的下沉孔，拉钉变换套安装在主轴的下沉孔内，穿过主轴的拉杆下部通过卡爪连接件安装在拉钉变换套内，卡爪铰接在卡爪连接件的下部，具有锥柄孔的锥孔变换套通过紧固件安装在主轴底部。本实用新型高速主轴结构合理，通用化与标准化程度，解决了数控铣床、加工中心机床的刀具适应性问题；本实用新型还同时解决了高速主轴的内锥孔、卡爪安装内孔的高精度加工难题，使主轴的生产制造、维修变得十分容易。
文档编号B23B31/10GK201505731SQ20092023615
公开日2010年6月16日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者刘建功, 宋黎光, 杨红霞, 汤彩萍, 苌晓兵, 许朝山, 龚仲华 申请人:常州机电职业技术学院