主轴单元的制作方法
【专利摘要】本技术提供一种增设了相对于主轴座摆动的套筒，结构巧妙，使用范围广的主轴单元。它包括主轴座、转动设置在主轴座上的主轴；主轴为一端具有锥孔的空心轴；在主轴内设置有拉杆组件；拉杆组件包括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件；拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪，碟簧组件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态；在主轴座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构；它还包括一个与主轴同轴的套筒，主轴转动设置在套筒内，套筒转动设置在主轴座上；在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构；在主轴座上设置有驱动主轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构。
【专利说明】主轴单元
【技术领域】
[0001] 本技术涉及机械加工设备中的主轴单元。
【背景技术】
[0002] 当前，机械加工设备，尤其是数控机械加工设备中，主轴单元包括机座、转动设置 在机座上的主轴；主轴为一端具有锥孔的空心轴；在主轴内设置有拉杆组件；拉杆组件包 括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件；拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪，碟簧组件在常态 时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态；在机座上设置有推动拉杆克服碟簧组件 的弹力而移动的拉杆推动机构；在机座上设置有驱动主轴转动的主轴驱动机构。
[0003] 使用时，拉杆组件中的拉杆在碟簧组件的作用下拉动拉爪，使得拉爪沿主轴轴向 移动，拉爪轴向移动的同时径向收缩而抓紧伸入拉爪内的拉钉，而拉钉是固定在安装有刀 具的刀杆上的，这样，刀杆就轴向移动与主轴上的锥孔配合，实现了刀杆与主轴的固定。通 过主轴驱动机构驱动主轴、刀杆转动，刀具就对工件进行切削作业。
[0004] 现有的主轴单元的主要不足在于：只有主轴能够在主轴驱动机构的带动下回转， 没有其他零部件能够相对于机座摆动，限制了其加工范围。
【发明内容】
[0005] 本技术的目的是提供一种增设了相对于主轴座摆动的套筒，结构巧妙，使用范围 广的主轴单元。
[0006] 本技术的主轴单元，包括主轴座、转动设置在主轴座上的主轴；主轴为一端具有锥 孔的空心轴；在主轴内设置有拉杆组件；拉杆组件包括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件； 拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪，碟簧组件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向 收缩的状态；在主轴座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构；它 还包括一个与主轴同轴的套筒，主轴转动设置在套筒内，套筒转动设置在主轴座上；在主轴 座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构；在主轴座上设置有驱动主轴相对 于主轴座转动的主轴驱动机构。
[0007] 上述的主轴单元，套筒驱动机构包括环绕在套筒上的蜗轮，与蜗轮配合的转动设 置在主轴座上的蜗杆，驱动蜗杆转动的伺服电机。通过伺服电机可以精确控制蜗杆的转动 角度，从而控制蜗轮和套筒的转动角度。另外，蜗轮蜗杆自锁效果好，在伺服电机不转动时， 可以有效防止套筒的转动。
[0008] 上述的主轴单元，主轴驱动机构包括设置在主轴一端的皮带轮、设置在主轴座上 的主轴电机，主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
[0009] 本技术中，拉杆组件、拉爪、拉杆推动机构、拉杆与主轴的连接结构属于现有技术， 通过拉杆组件可以把刀杆与主轴固定，通过主轴带动刀杆转动。当然，通过拉杆推动机构， 可以反向推动拉杆，拉爪在轴向移动的同时径向扩张，松开固定在刀杆上的拉钉，这样就可 更换刀杆。
[0010] 本主轴单元的有益效果：通过套筒驱动机构，可以驱动套筒相对于主轴座摆动。这 样可以通过套筒带动需要加工的工件或者其它需要摆动的零部件摆动，扩大了主轴单元的 功能，使用范围广。由于具有拉杆组件和具有锥孔的主轴，所以本主轴单元能够与不同的 切削单元(如数控机床的刀柄、磨削单元、铣削单元等）进行配合，只要切削单元具有与锥孔 配合的锥柄轴和固定在锥柄轴上的与拉爪配合的拉钉即可，因此本主轴单元可以说的标准 件，与本主轴单元相配的切削单元可以互换，扩大了本主轴单元的应用和加工范围。同时， 本主轴单元结构巧妙，体积小，性能可靠。
[0011] 上述的主轴单元，在主轴座上设置有工件拉动机构，工件拉动机构包括至少两个 用于钩住工件的拉钩，带动拉钩在平行于主轴轴线方向移动的拉钩驱动机构；与套筒端面 上设置有对工件在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位的定位装置；拉钩钩住工 件，拉钩驱动机构通过拉钩带动工件沿主轴轴线移动，使得工件被夹紧在套筒端面上。
[0012] 通过套筒驱动机构，可以驱动套筒相对于主轴座摆动。这样可以通过套筒带动需 要加工的工件或者其它需要摆动的零部件摆动，扩大了主轴单元的功能，使用范围广。由于 具有拉杆组件和具有锥孔的主轴，所以本主轴单元能够与不同的切削单元(如数控机床的 刀柄、如磨削单元、铣削单元等）进行配合，只要切削单元具有与锥孔配合的锥柄轴和固定 在锥柄轴上的与拉爪配合的拉钉即可，因此本主轴单元可以说的标准件，与本主轴单元相 配的切削单元可以互换，扩大了本主轴单元的应用和加工范围。所以本主轴单元通用性强， 可以说是一种标准化组件。本主轴单元，使用范围广，结构巧妙，体积小，性能可靠。需要 卸下或更换切削单元时，通过拉杆推动机构，反向推动拉杆，拉爪在轴向移动的同时径向扩 张，松开固定在锥柄轴上的拉钉，这样就可卸下切削单元。
[0013] 上述的主轴单元，拉钩与拉钩驱动机构铰接，在拉钩与主轴座之间连接有常态时 使得拉钩绕铰接处摆动而使得拉钩脱离工件的弹性元件。在拉钩驱动机构动作，松开拉钩 时，弹性元件能够使得拉钩绕铰接处摆动而脱离工件，这样拉钩不需要钩住工件时，弹性元 件能够自动使得拉钩摆动而松开工件，操作更加方便。
[0014] 作为对上述加工单元的一种改进，常态时弹性元件使得拉钩绕铰接处在主轴的径 向方向向外侧摆动而使得拉钩脱离工件；它还包括一个沿主轴轴线方向移动的拉钩摆动调 节环板；拉钩从拉钩摆动调节环板内穿过；当拉钩钩住工件，工件被夹紧在套筒端面上时， 拉钩与摆动调节环板的内周面接触而防止拉钩脱离工件。拉钩摆动调节环板能够限制拉钩 的摆动，当不需要拉钩向外侧摆动时，拉钩摆动调节环板沿着主轴轴线移动至拉钩钩住工 件位置处，由于拉钩与拉钩摆动调节环板的内侧面接触，拉钩不能向外侧摆动，始终处于钩 住工件的状态，保证了安全性。需要松开拉钩时，需要先移动拉钩摆动调节环板，使得拉钩 摆动调节环板不会妨碍拉钩向外侧转动，这样，在拉钩驱动机构反向移动时，拉钩在弹性元 件的作用下就自动向外摆动，松开工件。也就是说，当拉钩钩住工件，工件被夹紧在套筒端 面上时，拉钩与摆动调节环板的内周面接触而防止拉钩脱离工件；需要松开拉钩时，拉钩摆 动调节环板相对于拉钩移动，摆动调节环板的内周面不会妨碍拉钩在弹性元件的作用下摆 动。
[0015] 为了在松开拉钩时，减小拉钩摆动调节环板的在主轴轴线方向的移动距离，或者 为了在不移动拉钩摆动调节环板的情况下能够松开拉钩，上述加工单元，拉钩通过导向杆 与拉钩驱动机构相连，拉钩和拉钩驱动机构均与导向杆铰接；导向杆滑动设置在位于主轴 座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽中；拉钩驱动机构动作，带动滑杆沿导槽移动，拉钩 在滑杆和弹性元件的带动下在平行于主轴轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的径向方向 摆动。由于具有与主轴轴线成一定角度的导槽，拉钩在拉钩驱动机构的带动下在平行于主 轴轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的径向方向摆动，所以在需要松开拉钩时，拉钩摆动 调节环板只需要相对于拉钩移动很小的距离，甚至不移动也不会妨碍拉钩的摆动。拉钩摆 动调节环板移动时，还能够与拉钩钩住工件的位置相对应，防止拉钩脱离工件。所述的加工 单元，拉钩摆动调节环板与带动其沿主轴轴线方向移动的环板驱动机构相连。
[0016] 作为对上述加工单元另一种改进，常态时弹性元件使得拉钩绕铰接处在主轴的径 向方向向外侧摆动而使得拉钩脱离工件；它还包括拉钩摆动调节环板；拉钩从拉钩摆动调 节环板内穿过；当拉钩钩住工件，工件被夹紧在套筒端面上时，拉钩与摆动调节环板的内周 面接触而防止拉钩脱离工件；拉钩通过导向杆与拉钩驱动机构相连，拉钩和拉钩驱动机构 均与导向杆铰接；导向杆滑动设置在位于主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽中； 拉钩驱动机构动作，带动滑杆沿导槽移动，拉钩在滑杆和弹性元件的带动下在平行于主轴 轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的径向方向摆动。由于具有与主轴轴线成一定角度的 导槽，拉钩在拉钩驱动机构的带动下在平行于主轴轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的 径向方向摆动，所以在需要松开拉钩时，固定在主轴座或工件上的不移动的拉钩摆动调节 环板不会妨碍拉钩的摆动。当然，优选，拉钩摆动调节环板可沿主轴轴线方向移动。拉钩摆 动调节环板移动时，还能够与拉钩钩住工件的位置相对应，防止拉钩脱离工件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是一种主轴单元的示意图。
[0018] 图2是图1的主轴单元的部分立体图。
[0019] 图3是外铣削单元的示意图。
[0020] 图4是内铣削单元的示意图。
[0021] 图5是加工单元(主轴单元+外铣削单元）的示意图。
[0022] 图6是图5中的外铣削单元的局部立体图。
[0023] 图7是主轴单元的示意图。
[0024] 图8是主轴单元的立体图。
[0025] 图9是主轴单元中的拉钩、拉钩驱动油缸等立体示意图。
[0026] 图10是加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元）的示意图。
[0027] 图11是主轴单元和内铣削单元的部分立体图。
[0028] 图12是内铣削单元的部分立体图。
[0029] 图13是支撑单元的示意图。
[0030] 图14是图10中的拉钩、止推轴承等的放大图。
[0031] 图15是图10中的支撑单元与内铣削单元相连的局部放大图。。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步说明。
[0033] 实施例1:主轴单元（动力机构+摆动机构） 参见图1、2所示的主轴单元1，主轴12通过轴承转动设置在与主轴同轴的套筒15内， 套筒通过轴承转动设置在主轴座11上。在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的 套筒驱动机构16和驱动主轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构17。套筒驱动机构16包括 环绕在套筒上的蜗轮161，与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆162,驱动蜗杆转动的 伺服电机163。
[0034] 主轴驱动机构17包括设置在主轴一端的皮带轮171、设置在主轴座上的主轴电机 172,主轴电机与皮带轮之间通过皮带173带传动。
[0035] 主轴为一端具有锥孔121的空心轴。在主轴内设置有拉杆组件13。拉杆组件包括 拉杆131、套装在拉杆外周的碟簧组件132 ;拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪133,碟簧组 件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态。在主轴座上设置有推动拉杆克 服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸）14。
[0036] 本主轴单元的有益效果：通过套筒驱动机构，可以驱动套筒相对于主轴座摆动。这 样可以通过套筒带动需要加工的工件或者其它需要摆动的零部件摆动，扩大了主轴单元的 功能，使用范围广。由于具有拉杆组件和具有锥孔的主轴，所以本主轴单元能够与不同的切 削单元(如数控机床的刀柄、如磨削单元、铣削单元等）进行配合，只要切削单元具有与锥孔 配合的锥柄轴和固定在锥柄轴上的与拉爪配合的拉钉即可，因此本主轴单元可以说的标准 件，与本主轴单元相配的切削单元可以互换，扩大了本主轴单元的应用和加工范围。所以本 主轴单元通用性强，可以说是一种标准化组件。本主轴单元，使用范围广，结构巧妙，体积 小，性能可靠。
[0037] 需要卸下或更换切削单元时，通过拉杆推动机构，反向推动拉杆，拉爪在轴向移动 的同时径向扩张，松开固定在锥柄轴上的拉钉，这样就可卸下切削单元。
[0038] 实施例2:主轴单元（动力机构+摆动机构+拉钩+拉钩限位板)。
[0039] 实施例2所述主轴单元是在实施例1的基础上增加了定位块18、工件拉动机构2 和拉钩摆动调节机构3。参见图7-9,在主轴座上设置有工件拉动机构，工件拉动机构2包 括两个用于钩住工件的拉钩21，拉钩驱动油缸22 ;拉钩驱动油缸2的缸体铰接在主轴座上。
[0040] 拉钩上端和拉钩驱动油缸2的活塞杆均与导向杆24铰接，导向杆滑动设置在位于 主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽25中。在拉钩中上部与主轴座之间连接有常态 时使得拉钩绕与导向杆的铰接处摆动的拉簧26。
[0041] 拉钩摆动调节机构3包括拉钩摆动调节环板31、带动拉钩摆动调节环板31沿主轴 轴线方向移动的两个环板驱动油缸32。环板驱动油缸32的缸体设置在主轴座上，其活塞杆 与拉钩摆动调节环板31相连。拉钩摆动调节环板31的内侧有两个滚轮33,拉钩从拉钩摆 动调节环板内穿过。在拉簧的26的作用下，拉钩的外侧211始终与滚轮保持接触。
[0042] 套筒端面上固定端盖19,端盖19上设置有对工件在以主轴轴线为中心线的周向 方向上进行定位的两个突起的定位块18。
[0043] 工件被两个定位块在主轴轴线为中心线的周向方向上定位后，拉钩驱动油缸动 作，其活塞杆向上移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向上向外移动；同时，环板驱动油 缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向下移动，由于滚轮对拉钩外侧的限位，拉钩的下端 只能向上向内移动。这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉 钩的下端就相互靠拢而钩住工件并带动工件向上移动，使得工件被夹紧在套筒端面上。
[0044] 需要松开工件时，拉钩驱动油缸动作，其活塞杆向下移动，带动滑杆沿导槽移动， 拉钩上端在向下向内移动；同时，环板驱动油缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向上移 动，由于拉簧的作用，拉钩的下端在向下移动的同时向外移动(滚轮始终与拉钩外侧接触)， 这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互远离 而松开工件，工件即可向下移动。
[0045] 通过套筒驱动机构驱动套筒相对于主轴座摆动，套筒就绕主轴轴线转动一定角 度，由于定位块在套筒端面上，定位块即被转动一定角度。这样通过定位块的定位，工件就 相当于绕主轴轴线转动一定角度后再次被定位。工件再次被定位的过程中，主轴依然在拉 杆组件的作用下与锥柄轴固定成一体，而无需把主轴与锥柄轴脱落，操作方便的同时，也无 需再次对刀，保证了加工精度。
[0046] 实施例3 :加工单元(主轴单元+外铣削单元） 参见图3所示，本加工单元主要包括主轴单元1、外统削单元4。
[0047] 参见图7-9,主轴单元1主要包括套筒驱动机构16、主轴驱动机构17、壳体拉动机 构2和拉钩摆动调节机构3。
[0048] 主轴12通过轴承转动设置在与主轴同轴的套筒15内，套筒通过轴承转动设置在 主轴座11上。在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构16和驱动主 轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构17。套筒驱动机构16包括环绕在套筒上的蜗轮161， 与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆162,驱动蜗杆转动的伺服电机163。
[0049] 主轴驱动机构17包括设置在主轴一端的皮带轮171、设置在主轴座上的主轴电机 172,主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
[0050] 主轴为一端具有锥孔121的空心轴。在主轴内设置有拉杆组件13。拉杆组件包括 拉杆131、套装在拉杆外周的碟簧组件132 ;拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪133,碟簧组 件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态。在主轴座上设置有推动拉杆克 服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸）14。
[0051] 在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构2包括两个用于钩住壳体45上的 法兰413的拉钩21，拉钩驱动油缸22 ;拉钩驱动油缸2的缸体铰接在主轴座上。
[0052] 拉钩上端和拉钩驱动油缸的活塞杆均与导向杆24铰接，导向杆滑动设置在位于 主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽25中。在拉钩中上部与主轴座之间连接有常态 时使得拉钩绕与导向杆的铰接处摆动的拉簧26。
[0053] 拉钩摆动调节机构3包括拉钩摆动调节环板31、带动拉钩摆动调节环板31沿主轴 轴线方向移动的两个环板驱动油缸32。环板驱动油缸32的缸体设置在主轴座上，其活塞杆 与拉钩摆动调节环板31相连。拉钩摆动调节环板31的内侧有两个滚轮33,拉钩从拉钩摆 动调节环板内穿过。在拉簧的26的作用下，拉钩的外侧211始终与滚轮保持接触。
[0054] 套筒端面上固定端盖19,端盖19上设置有对壳体在以主轴轴线为中心线的周向 方向上进行定位的两个突起的定位块18。
[0055] 参见图3、6,外铣削单元4中，锥柄轴41、过渡轴42、输出轴43均通过轴承转动设 置在壳体45上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮47啮合传动。 过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮48啮合传动。输出轴的外周上设置多个外铣刀44。壳 体上部具有法兰413。
[0056] 锥柄轴上端具有与锥孔配合锥体411，在锥体上端固定有能够伸入拉爪内的拉钉 46。
[0057] 锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个外铣刀44位于输出轴的一横截面上，该 横截面与锥柄轴轴线共面。在与固定在套筒端面上的端盖19相对的壳体端面上设置有两 个与定位块相应的凹槽451。当定位块18伸入到凹槽451内时，壳体在主轴轴线为中心线 的周向方向上被定位。
[0058] 参见图5、6,在锥孔121两侧的主轴端面上有两个平行于主轴轴线延伸的凸起部 122 ;在锥体411两侧的锥柄轴上开有两个与凸起部122相应的凹入部412。当锥体与锥孔 配合时，凸起部伸入与凹入部并与凹入部配合。主轴通过凸起部对凹入部传递扭矩，使得锥 柄轴转动，以克服主轴通过配合的锥孔121和锥体411传递扭矩较小的不足。
[0059] 使用时，拉钉伸入拉爪，通过拉杆组件拉动拉钉使得锥柄轴的锥体与主轴的锥孔 配合，锥柄轴与主轴形成一体，同时凸起部122相应的凹入部412。定位块18伸入凹槽451 内，壳体被两个定位块在主轴轴线为中心线的周向方向上定位，拉钩驱动油缸动作，其活塞 杆向上移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向上向外移动；同时，环板驱动油缸32动 作，带动拉钩摆动调节环板31向下移动，由于滚轮对拉钩外侧的限位，拉钩的下端只能向 上向内移动。这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉钩的下 端就相互靠拢而钩住壳体并带动壳体向上移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上。通过主轴 驱动机构依次驱动主轴、锥柄轴、输出轴转动，位于输出轴上的外铣刀就回转，实现切削运 动。
[0060] 当需要在以主轴轴线为中心线的周向方向上摆动外铣削单元时，拉钩驱动油缸动 作，其活塞杆向下移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向下向内移动；同时，环板驱动油 缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向上移动，由于拉簧的作用，拉钩的下端在向下移动 的同时向外移动(滚轮始终与拉钩外侧接触)，这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴 的径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互远离而松开壳体。
[0061] 通过套筒驱动机构驱动套筒相对于主轴座摆动，套筒就绕主轴轴线转动一定角 度，由于定位块位于固定在套筒端面上的端盖上，定位块即被转动一定角度。这样通过定位 块的定位，壳体就相当于绕主轴轴线转动一定角度后再次被定位。壳体再次被定位的过程 中，主轴依然在拉杆组件的作用下与锥柄轴固定成一体，而无需把主轴与锥柄轴脱落，操作 方便。壳体转动时，壳体和输出轴一起绕主轴轴线转动，且输出轴轴线始终与主轴轴线保持 垂直，输出轴上的多个外铣刀所在的横截面始终与主轴轴线共面，这样，铣刀回转面的中心 点(输出轴轴线与主轴轴线的交点）位置不变(也可以说，外铣刀相对于被加工工件的高度 不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
[0062] 实施例4 :加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元） 参见图10所示，本加工单元主要包括主轴单元1、内统削单元5、支撑单元6。
[0063] 参见图7-9,11、12,主轴单元1主要包括套筒驱动机构16、主轴驱动机构17、壳体 拉动机构2、拉钩摆动调节机构3。
[0064] 主轴12通过轴承转动设置在与主轴同轴的套筒15内，套筒通过轴承转动设置在 主轴座11上。在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构16和驱动主 轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构17。套筒驱动机构16包括环绕在套筒上的蜗轮161， 与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆162,驱动蜗杆转动的伺服电机163。
[0065] 主轴驱动机构17包括设置在主轴一端的皮带轮171、设置在主轴座上的主轴电机 172,主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
[0066] 主轴为一端具有锥孔121的空心轴。在主轴内设置有拉杆组件13。拉杆组件包括 拉杆131、套装在拉杆外周的碟簧组件132 ;拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪133,碟簧组 件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态。在主轴座上设置有推动拉杆克 服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸）14。
[0067] 在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构2包括两个用于钩住壳体上的法 兰513的拉钩21，拉钩驱动油缸22 ;拉钩驱动油缸2的缸体铰接在主轴座上。
[0068] 拉钩上端和拉钩驱动油缸的活塞杆均与导向杆24铰接，导向杆滑动设置在位于 主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽25中。在拉钩中上部与主轴座之间连接有常态 时使得拉钩绕与导向杆的铰接处摆动的拉簧26。
[0069] 拉钩摆动调节机构3包括拉钩摆动调节环板31、带动拉钩摆动调节环板31沿主轴 轴线方向移动的两个环板驱动油缸32。环板驱动油缸32的缸体设置在主轴座上，其活塞杆 与拉钩摆动调节环板31相连。拉钩摆动调节环板31的内侧有两个滚轮33,拉钩从拉钩摆 动调节环板内穿过。在拉簧的26的作用下，拉钩的外侧211始终与滚轮保持接触。
[0070] 套筒端面上固定端盖19,端盖19上设置有对壳体在以主轴轴线为中心线的周向 方向上进行定位的两个突起的定位块18。
[0071] 参见图4、12,内铣削单元5中，锥柄轴51、过渡轴52、过桥轴58、输出轴53均通过 轴承转动设置在壳体55上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮57 啮合传动。输出轴的外周固定有输出齿轮501，过渡轴的一端固定有过渡齿轮502，过桥轴 58上固定有过桥齿轮503。过桥齿轮503分别与输出齿轮501、过渡齿轮502啮合。输出轴 为空心轴，输出轴的内壁上设置多个内统刀54。
[0072] 锥柄轴上端具有与锥孔配合锥体511，在锥体上端固定有能够伸入拉爪内的拉钉 56 〇
[0073] 锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个内铣刀54位于输出轴的一横截面上，该 横截面与锥柄轴轴线共面。在与固定在套筒端面上的端盖19相对的壳体端面上设置有两 个与定位块相应的凹槽551。当定位块18伸入到凹槽551内时，壳体在主轴轴线为中心线 的周向方向上被定位。
[0074] 在锥孔121两侧的主轴端面上有两个平行于主轴轴线延伸的凸起部122 ;在锥体 511两侧的锥柄轴上开有两个与凸起部122相应的凹入部512。当锥体与锥孔配合时，凸起 部伸入与凹入部并与凹入部配合。主轴通过凸起部对凹入部传递扭矩，使得锥柄轴转动，以 克服主轴通过配合的锥孔121和锥体511传递扭矩较小的不足。
[0075] 参见图13,支撑单元6包括设置在主轴座上的支撑座61、通过轴承转动设置支撑 座上的、一端具有圆锥孔621的支撑套62、设置在支撑套内的拉杆组件63。拉杆组件包括 拉杆631、套装在拉杆外周的碟簧组件632 ;拉杆在靠近圆锥孔的一端连接有拉爪633。在 支撑座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸）64。
[0076] 在壳体上还设置一个具有与圆锥孔621配合的外锥591的支撑柱59,在支撑柱59 上固定有能够伸入拉爪633内的拉钉634。所述支撑柱与锥柄轴同轴。外锥591与锥体511 的锥度相同，但方向相反。
[0077] 拉钉634伸入拉爪633内，通过拉杆组件63的拉爪拉动拉钉634,使得具有圆锥孔 的支撑套与具有外锥的支撑柱配合形成一体。
[0078] 参见图10,在壳体上端与套筒相对的端面处具有一个法兰513。在与套筒端面相 对的法兰背面设置有止推轴承7,当拉钩钩住止推轴承时，壳体通过该止推轴承能够在以主 轴轴线为中心线的周向方向相对于拉钩转动。
[0079] 使用时，固定在锥柄轴上的拉钉56伸入拉爪133,通过拉杆组件13拉动拉钉56使 得锥柄轴的锥体与主轴的锥孔配合，锥柄轴与主轴形成一体，同时凸起部122相应的凹入 部512。定位块18伸入凹槽551内，壳体被两个定位块在主轴轴线为中心线的周向方向上 定位，拉钩驱动油缸动作，其活塞杆向上移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向上向外 移动；同时，环板驱动油缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向下移动，由于滚轮对拉钩外 侧的限位，拉钩的下端只能向上向内移动。这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的 径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互靠拢而钩住法兰背面上的止推轴承并带动壳体向上 移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上。
[0080] 然后，移动支撑单元，使得支撑柱上的拉钉634伸入拉杆组件63的拉爪633内，通 过拉杆组件63的拉爪拉动拉钉634,使得具有圆锥孔的支撑套与具有外锥的支撑柱配合形 成一体。然后把支撑单元固定，支撑座就对内铣削单元的壳体形成可靠的辅助支撑，增强了 内铣削单元在垂直于主轴轴线的方向上的刚度，减小了内铣削单元在垂直于主轴轴线的方 向上的变形，提高了加工精度。由于支撑套转动设置在支撑座上，所以当套筒驱动机构驱动 套筒、壳体等绕主轴轴线摆动时，支撑套就随壳体一起摆动，不会妨碍壳体的摆动。
[0081] 通过主轴驱动机构依次驱动主轴、锥柄轴、输出轴转动，位于输出轴上的内铣刀就 回转，实现切削运动。
[0082] 由于在拉钩与法兰之间具有止推轴承，所以在拉钩钩住止推轴承的情况下，法兰 (和壳体）仍然可以相对于拉钩绕主轴轴线转动。因此，当需要在以主轴轴线为中心线的周 向方向上摆动内铣削单元时，无需松开钩住法兰的拉钩，在壳体被拉钩钩住而与套筒端面 保持接触的情况下，可以直接通过套筒驱动机构驱动套筒相对于主轴座摆动，套筒和壳体 就绕主轴轴线转动一定角度，操作更加方便。套筒和壳体绕主轴摆动的过程中，主轴依然在 拉杆组件的作用下与锥柄轴固定成一体，而无需把主轴与锥柄轴脱落，操作方便。壳体转 动时，壳体和输出轴一起绕主轴轴线转动，且输出轴轴线始终与主轴轴线保持垂直，输出轴 上的多个内铣刀所在的横截面始终与主轴轴线共面，这样，铣刀回转面的中心点（输出轴轴 线与主轴轴线的交点）位置不变(也可以说，内铣刀相对于被加工工件的高度不变)，也就是 说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
【权利要求】
1. 主轴单元，包括主轴座、转动设置在主轴座上的主轴；主轴为一端具有锥孔的空心 轴；在主轴内设置有拉杆组件；拉杆组件包括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件；拉杆在靠 近锥孔的一端连接有拉爪，碟簧组件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状 态；在主轴座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构；其特征是： 它还包括一个与主轴同轴的套筒，主轴转动设置在套筒内，套筒转动设置在主轴座上；在主 轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构；在主轴座上设置有驱动主轴相 对于主轴座转动的主轴驱动机构。
2. 如权利要求1所述的主轴单元，其特征是：套筒驱动机构包括环绕在套筒上的蜗轮， 与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆，驱动蜗杆转动的伺服电机。
3. 如权利要求1所述的主轴单元，其特征是：主轴驱动机构包括设置在主轴一端的皮 带轮、设置在主轴座上的主轴电机，主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
4. 如权利要求1所述的主轴单元，其特征是：在主轴座上设置有工件拉动机构，工件拉 动机构包括至少两个用于钩住工件的拉钩，带动拉钩在平行于主轴轴线方向移动的拉钩驱 动机构；与套筒端面上设置有对工件在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位的定位 装置； 拉钩钩住工件，拉钩驱动机构通过拉钩带动工件沿主轴轴线移动，使得工件被夹紧在 套筒端面上。
5. 如权利要求4所述的主轴单元，其特征是：拉钩与拉钩驱动机构铰接，在拉钩与主轴 座之间连接有常态时使得拉钩绕铰接处摆动而使得拉钩脱离工件的弹性元件。
6. 如权利要求5所述的主轴单元，其特征是：常态时弹性元件使得拉钩绕铰接处在主 轴的径向方向向外侧摆动而使得拉钩脱离工件；它还包括一个沿主轴轴线方向移动的拉钩 摆动调节环板；拉钩从拉钩摆动调节环板内穿过；当拉钩钩住工件，工件被夹紧在套筒端 面上，拉钩与摆动调节环板的内周面接触而防止拉钩脱离工件。
7. 如权利要求6所述的主轴单元，其特征是：拉钩通过导向杆与拉钩驱动机构相连，拉 钩和拉钩驱动机构均与导向杆铰接；导向杆滑动设置在位于主轴座上的、与主轴轴线成一 定角度的导槽中；拉钩驱动机构动作，带动滑杆沿导槽移动，拉钩在滑杆和弹性元件的带动 下在平行于主轴轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的径向方向摆动。
8. 如权利要求7所述的主轴单元，其特征是：拉钩摆动调节环板与带动其沿主轴轴线 方向移动的环板驱动机构相连。
9. 如权利要求5所述的主轴单元，其特征是：常态时弹性元件使得拉钩绕铰接处在主 轴的径向方向向外侧摆动而使得拉钩脱离工件；它还包括拉钩摆动调节环板；拉钩从拉钩 摆动调节环板内穿过；当拉钩钩住工件，工件被夹紧在套筒端面上时，拉钩与摆动调节环板 的内周面接触而防止拉钩脱离工件；拉钩通过导向杆与拉钩驱动机构相连，拉钩和拉钩驱 动机构均与导向杆铰接；导向杆滑动设置在位于主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导 槽中；拉钩驱动机构动作，带动滑杆沿导槽移动，拉钩在滑杆和弹性元件的带动下在平行于 主轴轴线方向移动的同时，绕滑杆在主轴的径向方向摆动。
10. 如权利要求9所述的主轴单元，其特征是：拉钩摆动调节环板可沿主轴轴线方向移 动。
【文档编号】B23B19/02GK104096864SQ201410251205
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月7日 优先权日:2014年6月7日
【发明者】孙秋云 申请人:南京旋风数控机床有限公司