一种电路板加工电主轴的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电路板加工电主轴，包括电机、换刀装置、卡环、碟簧、拉杆和夹头，所述电机的中心轴为中空管，中心轴的头部为一锥形孔，用于安装夹头，中心轴中装有拉杆，拉杆的一端与夹头连接，拉杆的另一端通过卡环与碟簧连接，用于拉紧刀具，所述换刀装置设于电机的上面，用于刀具的装夹，当换刀装置的线圈通电时，顶杆推动拉杆向下运动，夹头伸出即可进行换刀，换刀结束后，第一线圈失电，顶杆松开，通过碟簧拉紧刀具。拉杆的一端通过螺纹与夹头连接。本发明与气动换刀装置相比，其优点是体积小、无需外置气源，适用于电路板加工、微型数控铣床等小型数控系统。
【专利说明】—种电路板加工电主轴【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电路板加工领域,具体地说,涉及一种电路板加工电主轴。
【背景技术】
[0002]印制电路板(PCB)以绝缘板为基材，在基材表面覆盖着一层薄的铜箔，并通过化学腐蚀或者雕刻加工的方式，将部分铜箔去除，形成导电图形，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。目前工业电路板生产主要使用腐蚀法，先在电路板上印刷电路图形，然后通过化学物质将不需要的铜箔去除。然后使用电路板加工机床，在电路板上钻孔。除了腐蚀法外，还有一种小批量电路板生产方法，即雕刻法，就是通过铣刀将不需要的铜箔去除。无论是腐蚀法还是雕刻法,都需要通过电路板加工机床对电路板进行加工。电主轴是电路板加工机床的核心组件，电主轴的速度、精度等性能直接影响到电路板钻孔或铣削的精度和效率。由于电路板加工机床相对于机械加工工业的机床来说，体积相对较小，因此用于机械加工工业机床的电主轴并不适用于电路板加工机床。目前国内外开发了多款用于电路板加工的电主轴，例如专利CN200610124264.3公开了一种气浮高速电主轴，其换刀装置使用的是气动换刀装置，需要使用额外的气源才能进行换刀，同时使用气缸也不利于缩小电主轴的体积。同时在文献《数控铣床气动换刀装置的改进与维护》中提到气动换刀装置出现卸刀动作缓慢，甚至出现“卸不下、装不上”的故障，主要原因是管线多次转弯造成卸刀背压较大以及增压缸油量偏少引起的，同时为了提高换刀的速度，使用快速排气阀，这些无疑都会增加系统的复杂度。气缸的密封圈由于油液污染，容易老化使气缸漏气会造成换刀力下降。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决现有电路板加工电主轴换刀需要辅助气源、体积大、结构复杂以及密封圈老化后气缸漏气造成的换刀力下降问题，提供一种体积小、无需外置气源的电路板加工电主轴。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种电路板加工电主轴，包括电机、换刀装置、卡环、碟簧、拉杆和夹头，所述电机的内部设有拉杆，拉杆的一端与夹头连接，用于拉紧刀具，拉杆的另一端通过卡环与碟簧连接，所述换刀装置设于电机的上面，用于刀具的装夹。
[0005]所述的换刀装置包括第一永磁铁、第二线圈、顶杆、弹簧、端盖和第一壳体，所述第一壳体的上面设有端盖，端盖的下面设有第一永磁铁，第一壳体的底部设有第一线圈，弹簧设于第一永磁铁与第一线圈之间，所述顶杆设于第一壳体的内部。所述的第一线圈通电后产生磁力，与第一永磁铁相互作用，提供换刀力。通过改变第一线圈的电流和电压，可以调节换刀力的大小。第一线圈通电后，瞬时产生换刀力，提高了换刀速度。
[0006]所述电机的内部设有上轴承和下轴承，电机的两端部分别设有上轴承端盖和下轴承端盖，上轴承和下轴承分别通过上轴承端盖和下轴承端盖安装在第二壳体上；所述的电机的中心轴为中空管，中空管的端部为锥形孔，锥形孔内设有夹头，所述拉杆设于中空管的内部；所述中心轴上设有第二永磁铁，第二线圈设于上轴承和下轴承之间，并且固定在第二壳体上。
[0007]所述的拉杆与夹头连接的一端设有螺纹，拉杆的另一端设有两个卡环槽。
[0008]所述卡环的个数是两个，两个卡环分别安装在拉杆的两个卡环槽上，所述碟簧安装在两个卡环之间，所述的碟簧压紧在上轴承内圈顶部。
[0009]所述的夹头的端部设有连接拉杆的内螺纹。
[0010]主轴工作时，换刀装置中的第一线圈失电，弹簧作用在第一永磁铁底部，使第一永磁铁向上运动，第一永磁铁与顶杆螺纹连接，从而带动顶杆向上运动，此时顶杆与碟簧分离，而碟簧在主轴工作过程中随着中心轴一起旋转，在碟簧的作用下，拉杆拉动夹头挤压中心轴锥形孔壁，夹头受挤压力夹紧刀具装置，又因夹头与锥形孔壁相互挤压产生摩擦力，在摩擦力的作用下，夹头随中心轴转动而转动；在需要换刀的情况下，首先中心轴停止旋转，第一线圈得电，第一线圈产生与永磁铁相异的磁性，换刀装置中的第一线圈得电，顶杆在电磁力的作用下向下运动，从而推动碟簧变形使拉杆向下运动，进而夹头松开刀具装置，此时可以手工或者通过自动换刀机构进行换刀。
[0011]有益效果:本发明与气动换刀装置相比，其优点是体积小、无需外置气源、结构简单、可以改变换刀力和实现快速换刀，同时解决了密封圈老化导致的气缸漏气引起的换刀力下降问题。本发明适用于电路板加工、微型数控铣床等小型数控系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的一种电路板加工电主轴的结构示意图 图2是夹头的结构示意图
图中:1.第一永磁铁2.顶杆3.第一线圈4.卡环5.碟簧6.第二壳体7.第二永磁铁
8.第二线圈9.拉杆10.夹头11.端盖12.第一壳体13.弹簧14.换刀装置15.上轴承端盖16.上轴承17.电机18.中心轴19.下轴承20.下轴承端盖21.内螺纹。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
[0014]如图1所示，一种电路板加工电主轴，包括电机17、换刀装置14、卡环4、碟簧5、拉杆9和夹头10，所述电机17的内部设有拉杆9，拉杆9的一端与夹头10连接，用于拉紧刀具，拉杆9的另一端通过卡环4与碟簧5连接，所述换刀装置14设于电机17的上面，用于刀具的装夹。
[0015]所述的换刀装置14包括第一永磁铁1、第一线圈3、顶杆2、弹簧13、端盖11和第一壳体12,所述第一壳体12的上面设有端盖11,端盖11的下面设有第一永磁铁1，第一壳体12的底部设有第一线圈3，弹簧13设于第一永磁铁I与第一线圈3之间，所述顶杆2设于第一壳体12的内部。所述的第一线圈3通电后产生磁力，与第一永磁铁I相互作用，提供换刀力。通过改变第一线圈3的电流和电压，可以调节换刀力的大小。第一线圈3通电后，瞬时产生换刀力，提高了换刀速度。
[0016]所述电机17的内部设有上轴承16和下轴承19，电机17的两端分别设有上轴承端盖15和下轴承端盖20,上轴承16和下轴承19分别通过上轴承端盖15和下轴承端盖20安装在第二壳体6上；所述的电机17的中心轴18为中空管，中空管的端部为锥形孔，锥形孔内设有夹头10，所述拉杆9设于中空管的内部；所述中心轴18上设有第二永磁铁7，第二线圈8设于上轴承16和下轴承19之间，并且固定在第二壳体6上。
[0017]所述的拉杆9与夹头10连接的一端设有螺纹，拉杆9的另一端设有两个卡环槽。
[0018]所述卡环4的个数是两个，所述的两个卡环4分别安装在拉杆9的两个卡环槽上，所述的碟簧5安装在两个卡环4之间，碟簧5压紧在上轴承16内圈顶部。
[0019]所述的夹头10的端部设有连接拉杆9的内螺纹21，如图2所示。
[0020]主轴工作时，换刀装置14中的第一线圈3失电，弹簧13作用在第一永磁铁I底部，使第一永磁铁I向上运动，第一永磁铁I与顶杆2螺纹连接，从而带动顶杆2向上运动，此时顶杆2与碟簧5分离，而碟簧5在主轴工作过程中随着中心轴18 —起旋转，在碟簧5的作用下，拉杆9拉动夹头10挤压中心轴的锥形孔壁，夹头10受挤压力夹紧刀具装置，又因夹头10与锥形孔壁相互挤压产生摩擦力，在摩擦力的作用下，夹头10随中心轴18转动而转动；在需要换刀的情况下，首先中心轴18停止旋转，第一线圈3产生与第一永磁铁I相异的磁性，换刀装置14中的第一线圈3得电，顶杆2在电磁力的作用下向下运动，从而推动碟簧5变形使拉杆9向下运动，进而夹头10松开刀具装置，此时可以手工或者通过自动换刀机构进行换刀。
【权利要求】
1.一种电路板加工电主轴，其特征在于:包括电机(17)、换刀装置(14)、卡环(4)、碟簧(5 )、拉杆(9 )和夹头(10 )，所述电机(17 )的内部设有拉杆(9 )，拉杆(9 )的一端与夹头(10 )连接，拉杆(9)的另一端通过卡环(4)与碟簧(5)连接，所述换刀装置(14)设于电机(17)的上面； 所述的换刀装置(14)包括第一永磁铁(I)、第一线圈(3)、顶杆(2)、弹簧(13)、端盖(11)和第一壳体(12),所述第一壳体(12)的上面设有端盖(11),端盖(11)的下面设有第一永磁铁(1)，第一壳体(12)的底部设有第一线圈(3)，弹簧(13)设于第一永磁铁(I)与第一线圈(3 )之间，所述顶杆(2 )设于第一壳体(12 )的内部。
2.根据权利要求1所述的一种电路板加工电主轴,其特征在于:所述电机(17)的内部设有上轴承(16)和下轴承(19)，电机(17)的两端分别设有上轴承端盖(15)和下轴承端盖(20)，上轴承(16)和下轴承(19)分别通过上轴承端盖(15)和下轴承端盖(20)安装在第二壳体(6 )上； 所述电机(17)的中心轴(18)为中空管，中空管的端部为锥形孔，锥形孔内设有夹头(10)，所述拉杆(9)设于中空管的内部； 所述中心轴(18)上设有第二永磁铁(7)，第二线圈(8)设于上轴承(16)和下轴承(19)之间，并且固定在第二壳体(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种电路板加工电主轴，其特征在于:所述的拉杆(9)与夹头(10)连接的一端设有螺纹，拉杆(9)的另一端设有两个卡环槽。
4.根据权利要求1所述的一种电路板加工电主轴，其特征在于:所述卡环(4)的个数为两个，所述碟簧(5)安装在两个卡环之间。
5.根据权利要求1所述的一种电路板加工电主轴，其特征在于:所述的碟簧(5)压紧上轴承(16)内圈顶部。
6.根据权利要求4所述的一种电路板加工电主轴，其特征在于:所述两个卡环(4)分别安装在拉杆(9)的两个卡环槽上。
7.根据权利要求1所述的一种电路板加工电主轴，其特征在于:所述的夹头(10)的端部设有连接拉杆(9 )的内螺纹(21)。
【文档编号】B23B19/02GK103934479SQ201410140956
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】肖爱民, 方正刚, 张俊伟, 吴东波 申请人:江苏大学