专利名称：高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种主轴的部件，具体涉及一种高速中心出水主轴给水松刀卸荷 机构。
技术背景 加工中心是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自 动化机床。目前，在现代化数控装备的制造过程中，机床主轴的精度问题是影响机床精度及 稳定性的关键技术之一，如何提高主轴部件的性能对提高机床综合性能至关重要。主轴自动松拉刀动作是卧式加工中心、立式加工中心、龙门加工中心等现代数控 制造装备必不可少的功能，在其换刀过程中，主轴会因松刀过程产生的轴向力的影响而导 致主轴运动精度保持期及其使用寿命降低；因此，如何在有限的空间内防止轴向力对主轴 的影响，保持主轴的精度，对加工中心主轴尤其是对高速电主轴具有着重要意义。
发明内容本实用新型目的是提供一种高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，以保证主轴的 运动精度，提高其使用寿命。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种高速中心出水主轴给水松 刀卸荷机构，包括卸荷花键螺母、反扣花键法兰、法兰、铰接接头、后接头体、螺塞、后法兰、 打刀活塞、外缸体、活塞缸体、止转销和打刀套，主轴活塞设于主轴轴筒内，主轴活塞的前端面与位于主轴内的主轴碟簧组的后端 面相抵，卸荷花键螺母设于主轴轴筒的后端，外缸体的前端设有法兰，活塞缸体设于外缸体 内，活塞缸体的外径和外缸体的内径配合，后法兰固定设于活塞缸体的后侧，后法兰的后端 面上设有2个铰接接头，反扣花键法兰固定设于活塞缸体的前侧，打刀活塞设于活塞缸体 内，打刀活塞的外径和活塞缸体的内径配合；打刀套设于打刀活塞前端，还包括前接头体、前弹簧组、前密封副、后密封副、中弹簧组、止转销、轴套、前法兰 轴套、后弹簧组、前自动分离盖、挡圈、后自动分离盖、止转销、后弹簧、后法兰轴套和压垫，所述前接头体设于主轴活塞的后端，前密封副设于前接头体的后端，后法兰轴套 设于打刀活塞与打刀套之间，后弹簧组设于打刀活塞与后法兰轴套之间，前法兰轴套与后法兰轴套前端通过螺钉固定连接，前法兰轴套的后端依次设有后 弹簧、后自动分离盖及前自动分离盖，轴套设于前法兰轴套的轴孔内，其与前法兰轴套之间设有中弹簧组和止转销，轴 套的后端设有挡圈，前自动分离盖内端面与挡圈的端面相贴合；轴套前端设有后密封副，前 密封副的后端面与后密封副的前端面平行，且前密封副与后密封副在同一轴线上；后法兰轴套后端设有后接头体，后接头体后端设有直通接头，压垫设于打刀套的 外端面上，前弹簧组设于压垫和反扣花键法兰之间。上文中，外缸体通过螺钉与主轴箱或者主轴外壳相固定；活塞缸体设于外缸体内，活塞缸体的外径和外缸体的内径配合，在固定于法兰上的止转销作用下，可在外缸体的空腔内左右直线滑动。打刀活塞设于活塞缸体内，其外径和活塞缸体的内径配合，可在活塞缸 体的空腔内左右直线滑动。打刀套设于打刀活塞前端，打刀套的前端面与主轴活塞的后端 面保持一定间隙。前自动分离盖内端面与挡圈端面在后弹簧组的作用下相贴合。所述螺塞 设于工艺油孔处。上述技术方案中，所述后弹簧组为圆柱弹簧或碟簧。上述技术方案中，所述后弹簧组的弹簧刚度大于中弹簧组的弹簧刚度。本实用新型的工作原理为后密封副系包括后密封副、轴套、前自动分离盖及挡 圈，后密封副系有两组弹簧，两组弹簧弹力为Fl和F2 ；F3是冷却介质压力；当不通冷却介 质时，后密封副受力为Fl和F2，且Fl < F2，使得后密封副后移，与前密封后端面脱开微小 距离，因此，在不通介质干运转时，两个密封面保持微小间隙，保护密封面不受损伤；当通冷 却介质时，后密封副系受到力为Fl、F2和F3，且F1+F3 > F2，后密封副系被迫使前移，并与 前密封面结合，恢复密封作用，所以在冷却介质通入旋转接头时，两个密封面将会在瞬间 闭合，具体执行动作为冷却介质通入直通接头进入到后接头体中，由于压力的作用后自动 分离盖向前移动并迫使前自动分离盖也向前移动，并将后弹簧组压缩，轴套在受中弹簧组 向前推力的作用下向前移动，其上的后密封副随其一起向前移动并与安装在前接头体上的 前密封副的贴合，冷却介质通过后自动分离盖上的若干个通孔流入到前自动分离盖内部， 并依次通过轴套、后密封副、前密封副、前接头体、主轴活塞流入与主轴内侧的弹簧组和主 轴拉杆结构相连的前接头体内部，进而通过主轴和刀具内部喷到切削作业区域。当机床换刀的时候，主轴处于静止状态，冷却介质停止通入，高压空气介质将被通 入到直通接头中，与冷却介质通入过程相同，后密封副系将随打刀活塞前移，最终两密封副 贴合，高压空气介质通过主轴内部从主轴锥孔吹出，清除主轴锥孔内壁杂质灰尘，与此同 时，液压介质从铰接接头流入并从铰接接头流出，推动打刀活塞在前止转销的作用下沿轴 线方向前移，与打刀活塞固定的打刀套随之前移2mm后与主轴活塞后端面贴合，在反作用 力的作用下，活塞缸体后移并带动卸荷花键螺母的内端面与反扣花键法兰的内端面贴合， 致使打刀套推动主轴活塞后移继续前移7. 5mm(主轴松刀行程)，此过程为主轴松刀；当刀具更换后，液压介质从铰接接头流入并从铰接接头流出，打刀活塞在液压介 质和前弹簧组合力的作用下后移，主轴活塞在主轴内松刀弹簧组的作用下后移，后密封副 系将随打刀活塞前移，分别恢复到原始位置，此过程为主轴拉刀。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是1、本实用新型改善了主轴轴承的工作环境，提高了主轴轴承旋转精度的保持性， 延长了主轴的寿命。2、本实用新型增加了主轴冷却的干运转功能，实际应用证明，采用本实用新型结 构的主轴可以避免因旋转接头的偏摆晃动产生的对主轴动平衡的破坏，不仅提高了加工作 业表面的精度，而且提高了出水主轴的使用寿命。3、采用本实用新型结构的主轴可应用冷却液、液压油或空气，主轴运转转速最高 可达50，000转/分钟，压力最高可达105bar，温度最高达120°C，可适用于卧式、立式、龙门 加工中心等高档数机床上。
附图1为本实用新型实施例一的结构示意图；附图2为图1的A-A剖视图； 附图3为本实用新型实施例一中卸荷花键螺母的立体图；附图4为图3的侧视图；附图5为本实用新型实施例一中反扣花键法兰的立体图；附图6为图5的侧视图。其中1、主轴轴筒；2、主轴碟簧组；3、主轴活塞；4、卸荷花键螺母；5、前接头体； 6、反扣花键法兰；7、法兰；8、前弹簧组；9、前密封副；10、后密封副；11、中弹簧组；12、止转 销；13、轴套；14、前法兰轴套；15、后弹簧组；16、前自动分离盖；17、挡圈；18、后自动分离 盖；19、止转销；20、21、23、交接接头；22、后接头体；23、后弹簧；24、后弹簧；25、螺塞；26、 后法兰；27、打刀活塞；28、外缸体；29、后法兰轴套；30、活塞缸体；31、止转销；32、压垫； 33、打刀套。
具体实施方式
下面结合图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见附图1 6所示，一种高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，包括卸荷花键螺 母4、反扣花键法兰6、法兰7、铰接接头20、21、23、后接头体22、螺塞25、后法兰26、打刀活 塞27、外缸体28、活塞缸体30、止转销31和打刀套33，其中主轴活塞3安装于主轴轴筒1 的内侧，其前端与位于主轴内侧的主轴碟簧组2后端面贴合，卸荷花键螺母4安装于主轴轴 筒1的后端，外缸体28通过螺钉与主轴箱或者主轴外壳相固定，其前端装有法兰7，活塞缸 体30安装于外缸体28的空腔内，其外径和外缸体28的内径配合，在固定于法兰7上的止 转销31作用下，可在外缸体28的空腔内左右直线滑动，后法兰26固定于活塞缸体30的后 侧，后法兰26的后端面安装有两个铰接接头20、23，在工艺油孔处安装有螺塞25，反扣花键 法兰6固定于活塞缸体30的前侧，打刀活塞27安装于活塞缸体30的空腔内，其外径和活 塞缸体30的内径配合，可在活塞缸体30的空腔内左右直线滑动，打刀套33安装于打刀活 塞27的前端面，其前端面与主轴活塞3的后端面保持一定间隙，还包括前接头体5、前弹簧 组8、前密封副9、后密封副10、中弹簧组11、止转销12、轴套13、前法兰轴套14、后弹簧组 15、前自动分离盖16、挡圈17、后自动分离盖18、止转销19、后弹簧24、后法兰轴套29、压垫 32，其中前接头体5安装于主轴活塞3的后端面，前密封副9安装于前接头体5的后端，后 法兰轴套29安装于打刀活塞27与打刀套33之间的内腔内后弹簧组15安装于打刀活塞27 与后法兰轴套29在轴线方向上的内腔内，前法兰轴套14与后法兰轴套29前端通过螺钉固 定，前法兰轴套14的后端依次安装有后弹簧24、后自动分离盖18及前自动分离盖16，轴套 13安装于前法兰轴套14的轴孔内，其与前法兰轴套14之间装有中弹簧组11和止转销12， 轴套13后末端装有挡圈17，前自动分离盖16内端面与挡圈17端面在后弹簧24的作用下 相贴合，轴套13前端装有后密封副10，前密封副9的后端面与后密封副10的前端面平行， 并且前密封副9与后密封副10在同一轴线上，后法兰轴套29后端装有后接头体22，后接 头体22后端装有直通接头21，压垫32安装于打刀套33外端面，前弹簧组8安装于压垫32和反扣花键法兰6之间。 上述技术方案中，所述后弹簧组15为圆柱弹簧。述后弹簧组15的弹簧刚度大于 中弹簧组11的弹簧刚度。在打刀活塞27处于最后端位置的时候，前密封副5与后密封副7的两个密封面保 持一定间隙；在打刀活塞27处于最前端位置的时候，主轴活塞3与打刀套33的两个临近端 面间保持一定间隙。本实用新型的工作原理为后密封副系包括后密封副、轴套、前自动分离盖及挡 圈，后密封副系有两组弹簧，两组弹簧弹力为Fl和F2 ；F3是冷却介质压力；当不通冷却介 质时，后密封副受力为Fl和F2，且Fl < F2，使得后密封副后移，与前密封后端面脱开微小 距离，因此，在不通介质干运转时，两个密封面保持微小间隙，保护密封面不受损伤；当通冷 却介质时，后密封副系受到力为Fl、F2和F3，且F1+F3 > F2，后密封副系被迫使前移，并与 前密封面结合，恢复密封作用，所以在冷却介质通入旋转接头时，两个密封面将会在瞬间闭 合，具体执行动作为冷却介质通入直通接头进入到后接头体中，由于压力的作用后自动 分离盖向前移动并迫使前自动分离盖也向前移动，并将后弹簧组压缩，轴套在受中弹簧组 向前推力的作用下向前移动，其上的后密封副随其一起向前移动并与安装在前接头体上的 前密封副的贴合，冷却介质通过后自动分离盖上的若干个通孔流入到前自动分离盖内部， 并依次通过轴套、后密封副、前密封副、前接头体、主轴活塞流入与主轴内侧的弹簧组和主 轴拉杆结构相连的前接头体内部，进而通过主轴和刀具内部喷到切削作业区域。当机床换刀的时候，主轴处于静止状态，冷却介质停止通入，高压空气介质将被通 入到直通接头中，与冷却介质通入过程相同，后密封副系将随打刀活塞前移，最终两密封副 贴合，高压空气介质通过主轴内部从主轴锥孔吹出，清除主轴锥孔内壁杂质灰尘，与此同 时，液压介质从铰接接头流入并从铰接接头流出，推动打刀活塞在前止转销的作用下沿轴 线方向前移，与打刀活塞固定的打刀套随之前移2mm后与主轴活塞后端面贴合，在反作用 力的作用下，活塞缸体后移并带动卸荷花键螺母的内端面与反扣花键法兰的内端面贴合， 致使打刀套推动主轴活塞后移继续前移7. 5mm(主轴松刀行程)，此过程为主轴松刀；当刀具更换后，液压介质从铰接接头流入并从铰接接头流出，打刀活塞在液压介 质和前弹簧组合力的作用下后移，主轴活塞在主轴内松刀弹簧组的作用下后移，后密封副 系将随打刀活塞前移，分别恢复到原始位置，此过程为主轴拉刀。
权利要求一种高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，包括卸荷花键螺母(4)、反扣花键法兰(6)、法兰(7)、铰接接头(20、21、23)、后接头体(22)、螺塞(25)、后法兰(26)、打刀活塞(27)、外缸体(28)、活塞缸体(30)、止转销(31)和打刀套(33)，主轴活塞(3)设于主轴轴筒(1)内，主轴活塞(3)的前端面与位于主轴内的主轴碟簧组(2)的后端面相抵，卸荷花键螺母(4)设于主轴轴筒(1)的后端，外缸体(28)的前端设有法兰(7)，活塞缸体(30)设于外缸体(28)内，活塞缸体(30)的外径和外缸体(28)的内径配合，后法兰(26)固定设于活塞缸体(30)的后侧，后法兰(26)的后端面上设有2个铰接接头(20、23)，反扣花键法兰(6)固定设于活塞缸体(30)的前侧，打刀活塞(27)设于活塞缸体(30)内，打刀活塞(27)的外径和活塞缸体(30)的内径配合；打刀套(33)设于打刀活塞(27)前端，其特征在于还包括前接头体(5)、前弹簧组(8)、前密封副(9)、后密封副(10)、中弹簧组(11)、止转销(12)、轴套(13)、前法兰轴套(14)、后弹簧组(15)、前自动分离盖(16)、挡圈(17)、后自动分离盖(18)、止转销(19)、后弹簧(24)、后法兰轴套(29)和压垫(32)，所述前接头体(5)设于主轴活塞(3)的后端，前密封副(9)设于前接头体(5)的后端，后法兰轴套(29)设于打刀活塞(27)与打刀套(33)之间，后弹簧组(15)设于打刀活塞(27)与后法兰轴套(29)之间，前法兰轴套(14)与后法兰轴套(29)前端通过螺钉固定连接，前法兰轴套(14)的后端依次设有后弹簧(24)、后自动分离盖(18)及前自动分离盖(16)，轴套(13)设于前法兰轴套(14)的轴孔内，其与前法兰轴套(14)之间设有中弹簧组(11)和止转销(12)，轴套(13)的后端设有挡圈(17)，前自动分离盖(16)内端面与挡圈(17)的端面相贴合；轴套(13)前端设有后密封副(10)，前密封副(9)的后端面与后密封副(10)的前端面平行，且前密封副(9)与后密封副(10)在同一轴线上；后法兰轴套(29)后端设有后接头体(22)，后接头体(22)后端设有直通接头(21)，压垫(32)设于打刀套(33)的外端面上，前弹簧组(8)设于压垫(32)和反扣花键法兰(6)之间。
2.根据权利要求1所述的高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，其特征在于所述后 弹簧组(15)为圆柱弹簧或碟簧。
3.根据权利要求1所述的高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，其特征在于所述后 弹簧组(15)的弹簧刚度大于中弹簧组(11)的弹簧刚度。
专利摘要本实用新型公开了一种高速中心出水主轴给水松刀卸荷机构，包括卸荷花键螺母、反扣花键法兰、法兰、铰接接头、后接头体、螺塞、后法兰、打刀活塞、外缸体、活塞缸体、止转销和打刀套，还包括前接头体、前弹簧组、前密封副、后密封副、中弹簧组、止转销、轴套、前法兰轴套、后弹簧组、前自动分离盖、挡圈、后自动分离盖、止转销、后弹簧、后法兰轴套和压垫。本实用新型改善了主轴轴承的工作环境，提高了主轴轴承旋转精度的保持性，延长了主轴的寿命。
文档编号B23Q3/155GK201720722SQ20102011456
公开日2011年1月26日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者贾德丹 申请人:纽威数控装备(苏州)有限公司