专利名称：直联主轴打刀吹气机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控机床龙门加工中心的部件，特别是一种直联主轴打刀吹气机 构。
背景技术：
龙门加工中心的主轴是整个机床的核心之一，配上电机及传动装置后可以对工件 进行铣、镗、钻、攻等各种工序，主轴的精度往往决定了工件的加工精度。主轴的传动方式有 多种，其中，直联式主轴由联轴器31与电机或直联传动轴总成直接相联，没有齿轮、皮带轮 等中间传动环节，转速快，加工效率高，精度好。目前的直联主轴打刀吹气机构，见图4，包括主轴1、前后轴承组合28、25、套筒23、 拉杆18、连接杆15、压盖39、挡环40、碟型弹簧27、拉爪20、刀具22、打刀油缸、联轴器31 等。打刀油缸由油缸后盖37、油缸筒38和活塞33构成。通气密封旋转接头34和通气管35 组成吹气机构，设置在直联传动轴总成36的后端。主轴1上安装前后轴承组合28、25并使 用锁紧螺母26、24锁紧，前后轴承组合28、25安装在主轴箱体30孔中的套筒23内，主轴1 可以在其中进行旋转运动。主轴1中心的孔中，连接杆15与拉杆18通过挡环40、压盖39 联接在一起，两侧各安装一个推块41，拉杆18外安装多个碟型弹簧27，两个推块41穿过主 轴1两侧的长槽伸出主轴1外圆，将拉杆18限制在主轴1内部轴向运动。拉杆18前端设 有拉爪20，拉杆18、拉爪20将刀具22拉紧在主轴1锥孔中固定。打刀时，见图4中右半部 所示，主轴1停止运转，油缸后部环形油腔中通压力油，推动活塞33向前运动，活塞33内端 面推动两个推块41，连同连接杆15向前压缩碟型弹簧27，带动拉杆18向前运动，使得拉杆 18上的拉爪20松开，刀具22即可以从主轴1中拿出，完成打刀动作；同时，气路开通，来自 气源的压缩空气经通气密封旋转接头34、通气管35、压盖39进入拉杆18孔中，再从主轴1 锥孔中吹出，对锥面进行清洁。抓刀时，见图4中左半部所示，油缸前部环形油腔中通压力 油，活塞33向后退回脱离推块41，碟型弹簧27向后伸长，带动连接杆15及拉杆18向后退 回，带动拉爪20收缩，抓紧刀具，完成抓刀运作，主轴1可以运转。所述的打刀即为拉爪20 松开刀具22的拉钉21，可卸下或更换刀具22 ；抓刀即为拉爪20抓紧刀具22的拉钉21，并 可随主轴1一起运行工作。上述现有的打刀机构具有下列不足1、打刀时，油缸的打刀力通过41、连接杆15、碟型弹簧27作用在主轴1上，再经过 前轴承组合28和端盖组合29向前传递到套筒23及主轴箱体30上，这样，轴承在加工工件 时受到主要是向后的切削力，而打刀时又受到向前的打刀力，轴承不断地受到这样很大的 交变力的作用，精度和寿命会受到很大的影响，严重时还会造成其损坏。2、打刀结束吹气时，空气通过通气密封旋转接头34、通气管35穿过直联传动轴总 成36中的传动轴，再进入主轴1，结构复杂，制造难度大，通气密封旋转接头34要承受每分 钟近万转的高转速，可靠性差，价格也高，而且很长的传动轴需要在中心制作出通孔，加工 工艺相对复杂，综合成本较高。
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3、吹气气路的压缩空气只能在打刀的短时间内用于主轴1锥孔吹气清洁，无法兼 用于套筒23内部的通气密封，利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是，为克服上述不足，提供一种直联主轴打刀吹气机 构，以保证打刀时主轴轴承不会直接受到打刀力的作用，简化吹气机构，并可对主轴套筒内 部进行通气密封。本发明的技术解决方案是，包括主轴1、前后轴承组合28、25、套筒23、拉杆18、连 接杆15、碟型弹簧27、拉爪20和打刀油缸，主轴的尾部可通过联轴器外接电机或直联传动 轴总成；主轴1由前后轴承组合28、25和套筒23支撑于主轴箱体30中，主轴1的中心孔中 设有拉杆18和连接杆15，拉杆18和连接杆15相联接，连接杆15上设有推块12，推块12穿 过主轴1上的长槽伸出主轴1外圆并可相对主轴1轴向运动，拉杆18上设有碟型弹簧27 ； 拉杆18的前端设有可将刀具22拉紧固定在主轴1锥孔中的拉爪20 ；打刀油缸由油缸连接 盖17、油缸前盖16、油缸后盖7、油缸筒8和活塞构成，其特征在于所述的活塞包括内活塞 10和外活塞9，外活塞9套装在内活塞10的外侧。内、外两个活塞10、9构成具有E、F、G三个油腔的套式打刀油缸，内活塞10和外活 塞9上的打刀油压作用面积A、B相等。油缸筒8的内侧设有可对两活塞10、9进行限位的凸台K，内外活塞10、9分别设于 凸台K的两侧。外活塞9上设有外挡铁4，外挡铁4与设于油缸后盖7上的开关支架6上的槽相配 合；内活塞10上设有内挡铁3，内挡铁3与外活塞9上的长槽相配合且穿过。内活塞10上设有一个环形内端面H，此内端面H可与连接环11和推块12相碰； 位于主轴1尾部的主轴1上联接有反拉板2，外活塞9可向后运动与反拉板2相碰。油缸筒8上设有油路a和油路b，其中油路a与打刀油腔G相通；油路b与抓刀油 腔E、F相通；内活塞10内设有气路c，气路c的出口设于内活塞10的环形内端面上，连接 环11、推块12、连接杆15和拉杆18中设有相通的气路d，气路d与拉杆18的内孔相通，气 路c可与气路d相通。油缸后盖7上设有电气开关5，内挡铁3和外挡铁4可对电气开关5发出位置控制信号。联轴器31可外接直联传动轴总成32，其直联传动轴总成32的传动轴可为实心轴。其油路b中可以通入压缩空气来替代压力油。本发明与现有技术相比所具备的优点1、由于内外两活塞的环形打刀油压作用面积A和B完全相等，当进行打刀动作时， 内活塞10通过连接环11、推块12、连接杆15作用在主轴1上的向前的打刀力和内活塞9通 过反拉板2作用在主轴1上的向后的反拉力相等，即主轴1同时受到内活塞10和外活塞9 的大小相等、方向相反的一对力的同时作用，其合力为零，因而主轴1不会有力传递到前轴 承组合28上，轴承不受任何打刀力的作用，保证其精度和寿命不受影响。该打刀油缸为卸 荷式打刀缸，外形规整，密闭性好，体积小。2、气路取消了通气密封旋转接头和通气管，压缩空气直接经软管接到内挡铁3进入气路c，结构简单，可靠性高，价格低，而且直联传动轴不需要在中心制作出通孔，加工工 艺简化，综合成本较低。3、当打刀以及抓刀动作进行中的时候，气路c中的压缩空气用于清洁主轴1锥孔， 而当抓刀动作完成后主轴1开始运转时，主轴锥孔已不再需要吹气清洁。此时内活塞10和 连接环11脱离接触，气路C中的压缩空气进入套筒23内部空间中，再从轴承端盖迷宫处及 别的缝隙中逸出，保持内部对外部的空气正压，防止主轴1运转时灰尘及水气进入，起到一 定的密封作用，有利于保持内部的清洁。该气路兼作主轴1锥孔吹气清洁和主轴1通气密 封，利用率高。
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A-A剖面图；图3为内活塞10、外活塞9的结构放大示意图；图4为现有技术的结构示意图。图中标号1-主轴，2-反拉板，3-内挡铁，4-外挡铁，5-电气开关，6_开关支架， 7-油缸后盖，8-油缸筒，9-外活塞，10-内活塞，11-连接环，12-推块，13-压盖，14挡环， 15-连接杆，16-油缸前盖，17-连接盖，18-拉杆，19-挡圈，20-拉爪，21-拉钉，22-刀具， 23-套筒，24-锁紧螺母，25-后轴承组合，26-锁紧螺母，27-碟型弹簧，28-前轴承组合， 29-端盖，30-主轴箱体，31-联轴器，32-直联传动轴总成，33-活塞，34-通气密封旋转接 头，35-通气管，36-直联传动轴总成，37-油缸后盖，38-油缸筒，39-压盖，40-挡环，41-推 块，A-打刀油压作用面积，B-打刀油压作用面积，E-抓刀油腔，F-抓刀油腔，G-打刀油腔， H-内端面，K-凸台。a-油路，b-油路，C-气路，d-气路。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的详细描述本发明主要包括主轴1、前后轴承组合28、25、套筒23、拉杆18、连接杆15、碟型弹 簧27、拉爪20和打刀油缸。主轴1的尾部可通过联轴器31联接电机或直联传动轴总成32。 本实施例为联接直联传动轴总成。见图1。主轴1由前后轴承组合28、25和套筒23支撑于主轴箱体30中，前后轴承组合28、 25分别由锁紧螺母26、24轴向固定，主轴1的端部设有端盖29，套筒23和端盖29与主轴 箱体30固定联接。主轴1可相对套筒23和主轴箱体30转动。主轴1的中心孔中设有拉杆18，拉杆18的后端设有连接杆15，连接杆15与拉杆 18通过挡环14、压盖13相联接。连接杆15两侧各联接一个推块12，推块12上联接有连接 环11。推块12穿过主轴1两侧的长槽伸出外圆并可相对主轴1轴向运动，将套装在拉杆 18上的碟型弹簧27与挡圈19压缩在主轴1的孔中，同时推动拉杆18向前运动，完成打动 作。拉杆18的前端设有拉爪20，可抓紧拉钉21将刀具22拉紧在主轴锥孔中固定。打刀油缸由油缸连接盖17、油缸前盖16、油缸后盖7、油缸筒8、内活塞10和外活 塞9组成，外活塞9套装在内活塞10的外侧。内、外两个活塞10、9与油缸筒8以及油缸前 盖16、油缸后盖7构成具有E、F、G三个油腔的环形套式打刀油缸，其中E、F为抓刀油腔，G
5为打刀油腔。内活塞10和外活塞9上的环形打刀油压作用面积A、B相等。见图3。油缸 筒8的内侧中部设有可对两活塞10、9进行限位的凸台K，内外活塞10、9分别设于凸台K的 两侧。内活塞10的内圆壁上设有一个环形内端面H，此内端面H可与连接环11和推块 12相触碰，以推动推块12带动连接杆15和拉杆18向前运动，完成打刀动作，同时将打刀 力通过碟型弹簧27作用于主轴1上。位于主轴1尾部的主轴1上联接有反拉板2，外活塞 9可向后运动与反拉板2相触碰，对主轴1施加向后的反拉力，此外活塞9作用于主轴1上 的反拉力与内活塞10作用于主轴1上的打刀力大小相等、方向相反，两个力相互抵消，合力 为零，使主轴1不会有力传递到前轴承组合28上，轴承不受任何打刀力的作用，从而保证其 主轴1的精度和寿命不受打刀的影响。外活塞9上设有外挡铁4并与开关支架6上的槽相配合，内活塞10上设有内挡铁 3并与外活塞9上的长槽相配合且穿过，以防止外活塞9和内活塞10产生转动，见图2。油缸后盖7上通过开关支架6固定有电气开关5，内挡铁3和外挡铁4可对电气开 关5发出位置控制信号。联轴器外联直联传动轴总成时，其直联传动轴总成的传动轴可为 实心轴。油缸筒8上设有油路a和油路b，其中油路a与打刀油腔G相通，油路b与抓刀油 腔E、F相通。内活塞10内设有气路c，气路c的出口设于内活塞10的内端面H上，连接环 11、推块12、连接杆15和拉杆18中设有相通的气路d，气路d与拉杆18的内孔相通。内端 面H与连接环11和推块12相触碰时，气路c与气路d相通，否则两气路不通。其油路b中可以通入压缩空气来替代压力油，以简化油路结构，减低成本。打刀时，见图1中的右半部所示。压力油经油路a进入油缸中部的环形打刀油腔G， 使得内活塞10向前、外活塞9向后同时进行反向运动，内活塞10的中间内端面H带动连接 环11向前再经推块12带动连接15压缩碟型弹簧27，连接杆15带动拉杆18向前伸出，使 得拉爪20松开，拉钉21及刀具22可以从主轴1中取出。内活塞10向前运动直至顶到油缸 前盖16方才停在油缸前部的终点位置，此时内挡铁3感应终点开关一发出终点信号一；同 时，外活塞9向后压到反拉板2停在油缸后部的终点位置，并将反拉力作用在反拉板2上， 外挡铁4感应终点开关二发出终点信号二，两个终点信号都发出即表明打刀动作完成。压 缩空气由内挡铁3上面的接头接入气路c，当内活塞10压到连接环11后，油缸筒8内端面H 上的气孔与连接环11上的环槽接通，空气进入气路d，再经拉杆18的内孔对主轴1的锥孔 进行吹气清洁，以防切屑、灰尘及冷却液污染锥孔，保证装刀时刀柄与锥孔联接准确牢固。抓刀时，见图1中的左半部所示。压力油经油路b同时进入环形的抓刀空腔E和 F，使得内活塞10向后、外活塞9向前同时进行相向运动。当内活塞10直至顶到油缸筒8 中部的凸台K前端才停在原位，此时碟型弹簧27向后伸展，顶紧连接杆15带动拉杆18向 后收缩，使得拉爪20抓紧刀具22的拉钉21，此时连接杆15不再向后收缩，使得其上的连 接环11和推块12与内活塞10脱离，内挡铁3感应原位开关一发出原位信号一；同时，外活 塞9向前脱离反拉板2，直至顶到油筒8中部的凸台K后端才停在原位，外挡铁4感应原位 开关二发出原位信号二，两个原位信号都发出即表明抓刀动作完成。当内活塞10脱离连接 环11后，油缸筒8内端面H上的气孔与连接环11上的环槽不再连通，吹气结束，压缩空气 由气路c进入套筒23内部空间中，从轴承端盖迷宫处及别的缝隙中逸出，以保持内部对外部的空气正压，防止主轴1运转时灰尘及水气进入，起到一定的密封作用，有利于保持主轴 1内部的清洁。该气路兼作主轴1锥孔吹气清洁和主轴1通气密封，利用率高。
抓刀时，油路b中也可以通压缩空气来代替压力油，同样可以完成抓刀动作，这样 可以简化油路结构，减低成本。
权利要求
一种直联主轴打刀吹气机构，主要包括主轴1、前后轴承组合28、25、套筒23、拉杆18、连接杆15、碟型弹簧27、拉爪20和打刀油缸，主轴的尾部可通过联轴器外接电机或直联传动轴总成；主轴1由前后轴承组合28、25和套筒23支撑于主轴箱体30中，主轴1的中心孔中设有拉杆18和连接杆15，拉杆18和连接杆15相联接，连接杆15上设有推块12，推块12穿过主轴1上的长槽伸出主轴1外圆并可相对主轴1轴向运动，拉杆18上设有碟型弹簧27；拉杆18的前端设有可将刀具22拉紧固定在主轴1锥孔中的拉爪20；打刀油缸由油缸连接盖17、油缸前盖16、油缸后盖7、油缸筒8和活塞构成，其特征在于所述的活塞包括内活塞10和外活塞9，外活塞9套装在内活塞10的外侧。
2.如权利要求1所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于内、外两个活塞10、 9构成具有E、F、G三个油腔的套式打刀油缸，内活塞10和外活塞9上的打刀油压作用面积 A、B相等。
3.如权利要求1所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于油缸筒8的内侧设 有可对两活塞10、9进行限位的凸台K，内外活塞10、9分别设于凸台K的两侧。
4.如权利要求1或2所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于外活塞9上设 有外挡铁4，外挡铁4与设于油缸后盖7上的开关支架6上的槽相配合；内活塞10上设有 内挡铁3，内挡铁3与外活塞9上的长槽相配合且穿过。
5.如权利要求1或2所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于内活塞10上设 有一个环形内端面H，此内端面H可与连接环11和推块12相碰；位于主轴1尾部的主轴1 上联接有反拉板2，外活塞9可向后运动与反拉板2相碰。
6.如权利要求1或2所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于油缸筒8上设 有油路a和油路b，其中油路a与打刀油腔G相通；油路b与抓刀油腔E、F相通；内活塞10 内设有气路c，气路c的出口设于内活塞10的环形内端面上，连接环11、推块12、连接杆15 和拉杆18中设有相通的气路d，气路d与拉杆18的内孔相通，气路c可与气路d相通。
7.如权利要求1或2所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于油缸后盖7上 设有电气开关5，内挡铁3和外挡铁4可对电气开关5发出位置控制信号。
8.如权利要求1或2所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于联轴器31可外 接直联传动轴总成32，其直联传动轴总成32的传动轴可为实心轴。
9.如权利要求6所述的一种直联主轴打刀吹气机构，其特征在于其油路b中可以通 入压缩空气来替代压力油。
全文摘要
本发明涉及一种直联主轴打刀吹气机构，主要包括主轴1、前后轴承组合28、25、套筒23、拉杆18、连接杆15、碟型弹簧27、拉爪20和打刀油缸，其特征在于所述打刀油缸中的活塞由内活塞10和外活塞9套装而成，且内外活塞10、9上的打刀油压作用面积A、B相等。本发明的优点是，其打刀油缸为卸荷式油缸，轴承不承受打刀力，保证了主轴精度和寿命。外形规整，密闭性好，体积小。气路设于零件之间，结构简单，可靠性高，价格低，而且直联传动轴不需要在中心制作出通孔，结构简单。抓刀完成后，压缩空气可从轴承、端盖迷宫处及别的缝隙中逸出，保持内部对外部的空气正压，对主轴1起到清洁密封作用。
文档编号B23Q3/157GK101947739SQ20101029106
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者孙德洲, 葛东升, 蔡国保 申请人:江苏恒力组合机床有限公司