加工单元的制作方法
【专利摘要】本技术提供一种能够带动切削刀具整体相对于主轴座摆动，扩大加工单元的加工范围的加工单元，它包括主轴单元和切削单元；主轴单元中，主轴转动设置在套筒内，套筒转动设置在主轴座上；主轴为有锥孔的空心轴；主轴内有拉杆组件；在主轴座上设置套筒驱动机构和主轴驱动机构；切削单元中，通过传动机构相连的锥柄轴和输出轴均转动设置在壳体上；输出轴上设置切削刀具；锥柄轴一端具有锥体，在锥体上有拉钉；在主轴座上设置有由拉钩、拉钩驱动机构组成的壳体拉动机构，拉杆组件通过拉爪拉动伸入拉爪内的拉钉，使锥体与锥孔配合；拉钩钩住壳体，拉钩驱动机构通过拉钩带动壳体移动，壳体被夹紧在套筒端面上；套筒端面上设置有对壳体进行定位的定位装置。
【专利说明】
加工单元
【技术领域】
[0001]本技术涉及机械加工设备中的加工单元。
【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]本技术提供了一种能够带动切削刀具整体相对于主轴座摆动，扩大加工单元的加工范围的加工单元。
[0006]本它包括主轴单元和切削单元；
[0007]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；
[0008]切削单元包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置切削刀具；
[0009]锥柄轴一端具有与锥孔配合的锥体，在锥体上固定有能够伸入到拉爪内的拉钉；
[0010]在主轴座上设置有壳体拉动机构,壳体拉动机构包括至少两个用于钩住壳体的拉钩，带动拉钩在平行于主轴轴线方向移动的拉钩驱动机构；
[0011]拉钉伸入拉爪，拉杆组件通过拉爪拉动拉钉，使得锥体与锥孔配合；拉钩钩住壳体，拉钩驱动机构通过拉钩带动壳体沿主轴轴线移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上；
[0012]与壳体相对的套筒端面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定位装置。
[0013]本加工单元的有益效果: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。
[0014]使用时，通过拉杆组件拉动拉钉使得锥柄轴与主轴固定成一体，之后通过套筒对壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位，再以拉钩钩住壳体，通过拉钩驱动机构驱动拉钩，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，位于输出轴上的切削刀具就回转，实现切削运动。当需要在以主轴轴线为中心线的周向方向上摆动整个切削刀具时，拉钩驱动机构反向驱动拉钩，拉钩松开壳体，在套筒对壳体定位的前提下，通过套筒驱动机构驱动套筒(和被套装定位的壳体)相对于主轴座摆动，主轴和切削单元就一起相对于主轴座绕主轴轴线摆动，就实现了整个切削刀具的摆动。在切削刀具摆动时，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。需要卸下或更换切削单元时,拉钩驱动机构反向动作,使得拉钩松开壳体(不再钩住壳体),再通过拉杆推动机构，可以反向推动拉杆，拉爪在轴向移动的同时径向扩张，松开固定在锥柄轴上的拉钉，这样就可卸下切削单元。另外，本加工单元可以更换不同的切削单元，应用和加工范围大，各种不同的切削单元(如磨削单元、铣削单元)只要具有与主轴的锥孔配合的锥柄轴、固定在锥柄轴上的与拉爪配合的拉钉即可。本加工单元，使用范围广，结构巧妙，体积小，性能可靠。
[0015]上述的加工单元，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壳体的弹性元件。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壳体，这样拉钩不需要钩住壳体时，弹性元件能够自动使得拉钩摆动而松开壳体，操作更加方便。
[0016]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壳体；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；当拉钩钩住壳体，壳体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壳体。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壳体位置处，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，始终处于钩住壳体的状态，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，松开壳体。也就是说，当拉钩钩住壳体，壳体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壳体；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。
[0017]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，还能够与拉钩钩住壳体的位置相对应，防止拉钩脱离壳体。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。
[0018]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壳体；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；当拉钩钩住壳体，壳体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壳体；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，固定在主轴座或壳体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，还能够与拉钩钩住壳体的位置相对应，防止拉钩脱离壳体。
[0019]上述的加工单元，主轴轴线与输出轴轴线垂直相交，切削刀具位于输出轴的一横截面上，所述横截面与主轴轴线共面。这样，即可通过套筒驱动机构带动主轴和切削单元绕主轴轴线摆动，来调整切削刀具的螺旋升角。由于输出轴和切削刀具在垂直于主轴的平面内摆动，切削刀具相对于被加工工件的高度不变(也可以说，切削刀具回转面的中心点(主轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变)，无需再重新调整切削刀具的高度。作为改进，切削单元还包括一根转动设置壳体上的、与输出轴平行的过渡轴，过渡轴与主轴之间通过一对锥齿轮啮合传动；过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮啮合传动或者通过皮带传动。作为另一种改进，所述切削刀具为内铣刀，输出轴为空心轴，内铣刀设置在输出轴的内壁上。这样，即可通过套筒驱动机构带动主轴和切削单元绕主轴轴线摆动，来调整内铣刀的螺旋升角。由于输出轴和内铣刀在垂直于主轴的平面内摆动，内铣刀相对于被加工工件的高度不变(也可以说，内铣刀回转面的中心点(主轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变)，无需再重新调整内铣刀的高度。作为第三种改进，所述切削刀具为外铣刀，外铣刀设置在输出轴的外周。这样，即可通过套筒驱动机构带动主轴和切削单元绕主轴轴线摆动，来调整外铣刀的螺旋升角。由于输出轴和外铣刀在垂直于主轴的平面内摆动，外铣刀相对于被加工工件的高度不变(也可以说，外铣刀回转面的中心点(主轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变)，无需再重新调整外铣刀的高度。
[0020]上述的加工单元，在壳体上还设置一个具有外锥的支撑柱，所述支撑柱与主轴同轴。由于在壳体上具有支撑柱，可以通过一个固定在主轴座的支撑部件与支撑柱的外锥配合，支撑柱可以相对于支撑部件绕主轴轴线转动，不会对壳体的摆动造成妨碍；同时通过支撑柱对壳体形成辅助支撑，增强了加工单元的刚度，尤其是防止了壳体在主轴径向上的振动，提高了加工精度。作为改进，上述的加工单元，还包括支撑单元；支撑单元包括设置在主轴座上的支撑座、转动设置支撑座上的、一端具有圆锥孔的支撑套、设置在支撑套内的拉杆组件；拉杆组件包括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件；拉杆在靠近圆锥孔的一端连接有拉爪；在支撑柱上固定有伸入拉爪内的拉钉；拉钉伸入拉爪，拉杆组件通过拉爪拉住拉钉，使得外锥与圆锥孔配合；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。通过拉杆组件拉动拉钉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，而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、壳体等摆动时，支撑套就随壳体一起摆动，不会妨碍壳体的摆动，同时支撑座可以对壳体形成可靠的辅助支撑。
[0021]上述的加工单元，在拉钩与壳体之间设置有止推轴承，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。拉钩驱动机构可以驱动拉钩沿主轴轴线移动，在主轴轴线方向上把壳体、拉钩驱动机构、主轴座固定成一体。由于设置止推轴承，在需要驱动套筒和壳体绕主轴轴线摆动时，可以无需松开拉钩，也就是说，可以在拉钩把壳体、拉钩驱动机构、主轴座在主轴轴线方向上固定成一体的情形下,驱动套筒、壳体绕主轴轴线摆动。
[0022]上述的加工单元，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。优选，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。
[0023]上述的加工单元，在主轴与锥柄轴上分别设置有相配合的、平行于主轴轴线延伸的凸起部和凹入部；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。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和锥体传递扭矩较小的不足。
[0024]本技术同时提供了一种能够带动切削刀具整体相对于主轴座摆动，扩大加工单元的加工范围的加工单元中切削刀具的摆动方法。
[0025]加工单元中切削刀具的摆动方法，加工单元包括主轴单元和切削单元；主轴单元包括一端具有锥孔的主轴、套筒、主轴座、拉杆组件；其特征是:主轴转动设置在套筒内，套筒转动设置在主轴座上，主轴和套筒同轴；在主轴内设置有拉杆组件；切削单元包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置切削刀具；锥柄轴一端具有与锥孔配合的锥体，在锥体上固定有能够伸入到拉爪内的拉钉；通过拉杆组件拉动拉钉使得锥柄轴与主轴配合；在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构包括至少两个用于钩住壳体的拉钩，带动拉钩在平行于主轴轴线方向移动的拉钩驱动机构；
[0026]所述加工单元中切削刀具的摆动方法是:通过拉钩驱动机构驱动拉钩，使得壳体被夹紧在套筒端面上，通过套筒对壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位；通过在主轴座上设置套筒驱动机构驱动套筒和在套筒定位下的壳体绕主轴轴线摆动，从而使得切削刀具的摆动。
[0027]本加工单元中切削刀具的摆动方法的有益效果:使用时，通过拉杆组件拉动拉钉使得锥柄轴与主轴固定成一体，之后通过套筒对壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位，再以拉钩钩住壳体，通过拉钩驱动机构驱动拉钩，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,位于输出轴上的切削刀具就回转，实现切削运动。当需要在以主轴轴线为中心线的周向方向上摆动整个切削刀具时，拉钩驱动机构反向驱动拉钩，拉钩松开壳体，在套筒对壳体的定位下，通过套筒驱动机构驱动套筒(和被套装定位的壳体)相对于主轴座摆动，主轴和切削单元就一起相对于主轴座绕主轴轴线摆动，就实现了整个切削刀具的摆动。在切削刀具摆动时，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。需要卸下或更换切削单元时，拉钩驱动机构反向动作，使得拉钩松开壳体(不再钩住壳体)，再通过拉杆推动机构，可以反向推动拉杆，拉爪在轴向移动的同时径向扩张，松开固定在锥柄轴上的拉钉，这样就可卸下切削单元。该方法实现了切削刀具在不与主轴脱离的情形下进行绕主轴轴线的摆动，扩大了加工单元的使用范围。
[0028]上述加工单元中切削刀具的摆动方法，通过在拉钩与壳体之间设置止推轴承，使得壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向能够相对于拉钩转动。由于设置止推轴承，在需要驱动套筒和壳体绕主轴轴线摆动时，可以无需松开拉钩，也就是说，可以在拉钩把壳体、拉钩驱动机构、主轴座在主轴轴线方向上固定成一体的情形下,驱动套筒、壳体绕主轴轴线摆动，操作更加方便快捷。
[0029]上述加工单元中切削刀具的摆动方法，拉钩与拉钩驱动机构铰接，在拉钩与主轴座之间连接有弹性元件；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壳体。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壳体，这样拉钩不需要钩住壳体时，弹性元件能够自动使得拉钩摆动而松开壳体，操作更加方便。优选，在主轴座或者壳体上设置一个沿主轴轴线方向移动的拉钩摆动调节环板；当拉钩钩住壳体，壳体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壳体；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。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壳体位置处，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，始终处于钩住壳体的状态，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，松开壳体。也就是说，当拉钩钩住壳体，壳体被夹紧在套筒端面上相连时，拉钩与摆动调节环板的内周面接触而防止拉钩脱离壳体；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。最好，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，还能够与拉钩钩住壳体的位置相对应，防止拉钩脱离壳体。
[0030]上述加工单元中切削刀具的摆动方法，主轴轴线与输出轴轴线垂直相交，切削刀具位于输出轴的一横截面上，所述横截面与主轴轴线共面。这样，在切刀刀具在套筒驱动机构的带动下带动套筒、壳体绕主轴轴线摆动时，切削刀具相对于主轴在主轴轴线上的位置不变，而被加工工件的位置一般是不变的，所以就保证了切削刀具的高度在摆动前后的一致性。
[0031]上述加工单元中切削刀具的摆动方法，在壳体上设置一个与主轴同轴的、具有外锥的支撑柱；由设置在主轴座上的支撑座、转动设置支撑座上的、一端具有圆锥孔的支撑套组成支撑单元；支撑套与外锥配合，支撑单元与壳体起到支撑作用。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、壳体等摆动时，支撑套就随壳体一起摆动，不会妨碍壳体的摆动，同时支撑座可以对壳体形成可靠的辅助支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是外铣削单元的示意图。
[0033]图2是内铣削单元的示意图。
[0034]图3是加工单元(主轴单元+外铣削单元)的示意图。
[0035]图4是图3中的外铣削单元的局部立体图。
[0036]图5是主轴单元的示意图。
[0037]图6是主轴单元的立体图。
[0038]图7是主轴单元中的拉钩、拉钩驱动油缸等立体示意图。
[0039]图8是加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元)的示意图。
[0040]图9是主轴单元和内铣削单元的部分立体图。
[0041]图10是内铣削单元的部分立体图。
[0042]图11是支撑单元的示意图。
[0043]图12是图8中的拉钩、止推轴承等的放大图。
[0044]图13是图8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】
[0045]下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步说明。
[0046]实施例1:加工单元(主轴单元+外铣削单元)
[0047]参见图3所示，本加工单元主要包括主轴单元1、外铣削单元4。
[0048]参见图5-7，主轴单元I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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]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。
[0054]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。
[0055]套筒端面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。
[0056]参见图1所示的外铣削单元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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]参见图3、4，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。
[0060]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。
[0061]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。
[0062]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(锥柄轴轴线与主轴轴线的交点)位置不变，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。
[0063]实施例2:加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元)
[0064]参见图8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。
[0065]参见图5-7，9、10，主轴单元I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。
[0066]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。
[0067]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。
[0068]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。
[0069]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。
[0070]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。
[0071 ] 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。
[0072]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。
[0073]参见图2、10，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。
[0074]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。
[0075]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。
[0076]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。
[0077]参见图11，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。
[0078]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。
[0079]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。
[0080]参见图8，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。
[0081]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。
[0082]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。
[0083]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。
[0084]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(锥柄轴轴线与主轴轴线的交点)位置不变，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.加工单元，其特征是:它包括主轴单元和切削单元； 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； 切削单元包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置切削刀具； 锥柄轴一端具有与锥孔配合的锥体，在锥体上固定有能够伸入到拉爪内的拉钉； 在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构包括至少两个用于钩住壳体的拉钩，带动拉钩在平行于主轴轴线方向移动的拉钩驱动机构； 拉钉伸入拉爪，拉杆组件通过拉爪拉动拉钉，使得锥体与锥孔配合；拉钩钩住壳体，拉钩驱动机构通过拉钩带动壳体沿主轴轴线移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上； 与壳体相对的套筒端面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定位装置。
2.如权利要求1所述的加工单元，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壳体的弹性元件。
3.如权利要求2所述的加工单元，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壳体；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；当拉钩钩住壳体，壳体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壳体。
4.如权利要求3所述的加工单元，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。
5.如权利要求2所述的加工单元，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壳体；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；当拉钩钩住壳体，壳体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壳体；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。
6.如权利要求1所述的加工单元,其特征是:主轴轴线与输出轴轴线垂直相交,切削刀具位于输出轴的一横截面上，所述横截面与主轴轴线共面。
7.如权利要求1所述的加工单元，其特征是:在壳体上还设置一个具有外锥的支撑柱，所述支撑柱与主轴同轴。
8.如权利要求7所述的加工单元，其特征是:它还包括支撑单元；支撑单元包括设置在主轴座上的支撑座、转动设置支撑座上的、一端具有圆锥孔的支撑套、设置在支撑套内的拉杆组件；拉杆组件包括拉杆、套装在拉杆外周的碟簧组件；拉杆在靠近圆锥孔的一端连接有拉爪；在支撑柱上固定有伸入拉爪内的拉钉；拉钉伸入拉爪，拉杆组件通过拉爪拉住拉钉，使得外锥与圆锥孔配合；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。
9.如权利要求1所述的加工单元，其特征是:在拉钩与壳体之间设置有止推轴承，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。
10.如权利要求1所述的加工单元，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。
11.如权利要求1所述的加工单元，其特征是:在主轴与锥柄轴上分别设置有相配合的、平行于主轴轴线延伸的凸起部和凹入部；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。
【文档编号】B23B19/02GK204052934SQ201420301447
【公开日】2014年12月31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