车铣复合机床用的主轴锁紧装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种车铣复合机床用的主轴锁紧装置。

背景技术：

随着航空航天(铝合金、钛合金)、汽车、精密模具(石墨电极、紫铜电极)、重工业(大型铸件、钢件)、3C(铝合金、塑料)等代表性行业对加工效率(加工成本)和加工精度的要求，以车铣复合加工中心为代表的多轴联动机床，因能在单次装夹中完成车、铣、钻、镗、攻丝等多种工序，近年得到长足发展，车铣复合加工中心的出现为提供零件的加工精度及效率提供了一种有效的解决方案。相对与以往车床与加工中心(或雕铣机、钻攻机)将车与铣、钻、镗、攻丝工序分别加工，车铣复合加工中心同一机台满足各种加工需求，效率高、精度高、设备综合采购费用低。市面现存车铣复合加工中心多为传统加工中心加载转台组合而成，车铣复合加工中心的车刀和铣刀共用一个主轴。根据加工情况不同，主轴需随时切换车铣加工状态，主轴车削加工时：主轴需保持静止状态，主轴铣削加工时：主轴需处于旋转状态。

现阶段市面出现各种类型的主轴锁紧结构：以下列三种为代表：1、采用了弹簧碟片的变形特性和锥度锁紧结构。缺点：通过主轴内部的弹簧碟片作刹车片及锥度摩擦锁紧，调试装配过程复杂，因气压动力不足多采用油压制动，易产生泄露等污染；2、端面齿锁紧装置互相咬合且锥面锁紧装置实现锁紧。缺点：主轴内部布置有上下配套的端面齿，导致主轴轴距过长，且齿形高速产生较大风阻和噪声无法进行高速高精加工。3、利用刀柄定位锁紧锁紧结构。缺点：利用刀柄简单连接主轴或机床主轴箱上的静止位置，锁紧效果不佳，刚性不足。市面现存典型主轴锁紧结构的种种不足，与车铣复合加工中心高速化、高精化、通用化、模块化的飞跃发展相悖，这些缺陷已成为车铣复合加工中心用主轴锁紧结构的发展方向。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种车铣复合机床用的主轴锁紧装置，能有效提高刀柄与主轴箱连接刚性，降低刀柄零部件加工及安装调试难度；其车刀能够牢固锁定在刀柄上，进而提高加工效果。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

车铣复合机床用的主轴锁紧装置，包括，

用于枢接外部主轴的主轴箱；

设于主轴箱下方的刀柄，该刀柄的上端用于与所述主轴的下端固接；刀设于主轴箱下方的刀柄，该刀柄的上端用于与所述主轴的下端固接；刀柄的下端开设有用于安装外部车刀的第一安装孔，第一安装孔沿刀柄的轴向延伸；刀柄的下端开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔均由刀柄的外壁沿刀柄的径向延伸至第一安装孔的内壁；第一螺纹孔的中心轴线和第二螺纹孔的中心轴线呈夹角设置，第一螺纹孔内螺接有用于抵接于车刀上的第一螺钉；第二螺纹孔内螺接有用于抵接于车刀上的第二螺钉；

位于刀柄一侧的限位销钉，固设主轴箱的下方，限位销钉的下端形成固定头；

限位块，固定在刀柄的一侧，限位块的上端设有第一定位孔，该第一定位孔用于在刀柄与所述主轴固接时与固定头定位配合，限位块的内部还设有两个导向孔和分别安装在两个导向孔中的两个导向组件，两个导向孔均位于第一定位孔的一侧并均沿第一定位孔的径向方向延伸，导向孔靠近第一定位孔的一端设有与第一定位孔连通的开口，导向组件包括弹性件和钢珠，钢珠卡设在开口上并外露于第一定位孔中，弹性件用于提供一使钢珠往靠近第一定位孔方向运动的弹性力，两个导向孔之间的距离从靠近第一定位孔的一端至远离第一定位孔的一端逐渐增大，两个导向孔的中心线的交点位于第一定位孔的中心线上。

优选的，两个导向孔的中心线位于同一平面上。

优选的，固定头的外侧形成相互衔接的第一锥形面和第二锥形面，第二锥形面位于第一锥形面的下方，该第一锥形面和第二锥形面的外径均从下至上逐渐增大，并且第一锥形面的锥度小于第二锥形面的锥度，该第一定位孔为直孔，第二锥形面用于在固定头插装在第一定位孔时起导向作用，该第一锥形面的下端用于插装在第一定位孔中并与第一定位孔过盈配合。

优选的，主轴箱的下端面设有一第三螺纹孔，限位销钉的上端设有用于与螺接在该第三螺纹孔中的连接部，连接部的外侧设有定位肩台，定位肩台与该下端面之间夹设有调节垫片。

优选的，第一定位孔的上端设有倒圆角或倒角。

优选的，限位块通过法兰连接盘与刀柄固定连接，法兰连接盘的一侧与刀柄的下端固定，限位块固设在法兰连接盘另一侧的上方。

优选的，刀柄的上端开设有第二安装孔，所述主轴的下端安装于该第二安装孔内；第二安装孔与第一安装孔之间形成有一阻隔部，该阻隔部用于阻隔第一安装孔和第二安装孔的连通。

优选的，阻隔部上开设有第一排气孔，该第一排气孔的一端与第一安装孔连通，第一排气孔的另一端与第二安装孔连通；且第一安装孔的孔径和第二安装孔的孔径均大于第一排气孔的孔径。

优选的，刀柄上还开设有第二排气孔，该第二排气孔的一端与第二安装孔连通，第二排气孔的另一端连通至刀柄外壁。

优选的，所述第一螺纹孔的中心轴线和第二螺纹孔的中心轴线呈的夹角为60度-170度。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：当车铣复合加工中心需由铣削状态切换为车削状态时，使刀柄的上端与主轴的下端固接，与此同时限位销钉的固定头与限位块的第一定位孔插装固定，这样锁紧主轴；而且，固定头在插装时，会与导向机构的钢珠接触，由于两个导向孔的距离从靠近第一定位孔的一端至远离第一定位孔的一端逐渐增大，两个导向孔的中心线的交点位于第一定位孔的中心线上，两个导向机构与沉孔共同组成三点定位结构对限位销钉起到导向作用，将限位销钉往第一定位孔的中心处顶压，这样可以减少限位销钉与第一定位孔的侧壁之间的摩擦力，使主轴定位机构切换过程更顺畅，进而减少换刀过程噪声，因有效减小摩擦和具有导向的作用可杜绝换刀过程限位销钉卡滞的可能，故能延长机构使用寿命、可靠性高。另外，在安装时车刀时，将车刀安装在刀柄的第一安装孔内，同时在车刀的第一螺纹孔和第二螺纹孔内的第一螺钉和第二螺钉从径向锁定车刀，如此第一螺钉和第二螺钉分别与该轴向面接触可形成的两接触点，从而使得车刀能够由一个轴向面和两接触点进行锁定，如此锁紧结构更加稳固。

附图说明

图1为本实用新型主轴锁紧结构的使用状态示意图；

图2为本实用新型刀柄的结构示意图；

图3为图2的A-A向剖面示意图；

图4为图2的B向视角图；

图5为图1的D向视角图；

图6为图5的C-C向剖面示意图.

图中：100、主轴箱；10、刀柄；11、第一螺纹孔；12、第二螺纹孔；13、第一安装孔；14、第二安装孔；15、第一排气孔；16、阻隔部；17、第二排气孔；18、第三螺纹孔；20、第一螺钉；30、第二螺钉；40、限位块；41、第一定位孔；42、钢珠；43、弹簧；44、堵头；45、导向孔；50、限位销钉；51、第一锥形面；52、第二锥形面；60、调节垫片；70、法兰连接盘。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1至图6所示的车铣复合机床用的主轴锁紧装置，包括主轴箱100、刀柄10、限位销钉50和限位块40，主轴箱100内枢接有主轴(图中未示出)，在车铣复合机床处于车削状态时，刀柄10的上端与所述主轴的下端固接。

具体在刀柄10下端开设第一安装孔13，该第一安装孔13沿刀柄10的轴向延伸，上述车刀可沿刀柄10的轴向装入第一安装孔13内；与此同时，刀柄10的下端开设有第一螺纹孔11和第二螺纹孔12，第一螺纹孔11的中心轴线和第二螺纹孔12的中心轴线呈夹角设置，且第一螺纹孔11和第二螺纹孔12均由刀柄10的外壁沿刀柄10的径向延伸至第一安装孔13的内壁，同时在第一螺纹孔11和第二螺纹孔12内分别螺接有第一螺钉20和第二螺钉30，如此从刀柄10外部螺接至第一安装孔13内的第一螺钉20和第二螺钉30可分别从刀柄10的径向抵接在车刀上，即是说第一螺钉20和第二螺钉30分别与车刀所在轴向面接触可形成的两接触点，从而使得车刀能够由一个轴向面和两接触点进行锁定，如此锁紧结构更加稳固。当然，上述第一螺纹孔11的中心轴线和第二螺纹孔12的中心轴线所呈的夹角具体可为60度-170度。而采用第一螺钉20和第二螺钉30锁定车刀也能方便车刀的拆装。

另外，上述限位销钉50固设在主轴箱100的下方，限位销钉50的下端形成固定头；限位块40固定在刀柄10的一侧，限位块40的上端设有第一定位孔41，该第一定位孔41用于在刀柄10固设在所述主轴上时与固定头定位配合，限位块40的内部还设有两个导向孔45和分别安装在两个导向孔45中的两个导向组件，两个导向孔45均位于第一定位孔41的一侧并均沿第一定位孔41的径向方向延伸，导向孔45靠近第一定位孔41的一端设有与第一定位孔41连通的开口，导向组件包括弹性件和钢珠42，钢珠42卡设在开口上并外露于第一定位孔41中，弹性件用于提供一使钢珠42往靠近第一定位孔41方向运动的弹性力，两个导向孔45之间的距离从靠近第一定位孔41的一端至远离第一定位孔41的一端逐渐增大。

本实用的主轴锁紧装置具体可应用于车铣复合机床的加工中心，当车铣复合机床的加工中心需由铣削状态切换为车削状态时，使上述刀柄10的上端与所述主轴的下端固定，与此使限位销钉50的固定头与限位块40的第一定位孔41插装固定，这样便可锁紧了主轴，从而通过刀柄10下端固定的刀具对外部旋转的工件进行加工。而且，固定头在插装时，会与导向机构的钢珠42接触，由于两个导向孔45的距离从靠近第一定位孔41的一端至远离第一定位孔41的一端逐渐增大，两个导向孔45的中心线的交点位于第一定位孔41的中心线上，两个导向机构与沉孔共同组成三点定位结构对限位销钉50起到导向作用，将限位销钉50往第一定位孔41的中心处顶压，这样可以减少限位销钉50与第一定位孔41的侧壁之间的摩擦力，使轴芯定位机构切换过程更顺畅，进而减少换刀过程噪声，因有效减小摩擦和具有导向的作用可杜绝换刀过程限位销钉50卡滞的可能，故能延长机构使用寿命、可靠性高。

具体地，导向孔45的外侧固定有堵头44，弹簧43的两端分别抵设在堵头44和钢珠42上。

优选地，两个导向孔45的中心线位于同一平面上。

优选地，固定头的外侧形成相互衔接的第一锥形面51和第二锥形面52，第二锥形面52位于第一锥形面51的下方，也就是说，第二锥形面52上端的外径与第一锥形面51下端的外径相等；该第一锥形面51和第二锥形面52的外径均从下至上逐渐增大，并且第一锥形面51的锥度小于第二锥形面52的锥度；该第一定位孔41为直孔，第二锥形面52用于在固定头插装在第一定位孔41时起导向作用，该第一锥形面51的下端用于插装在第一定位孔41中并与第一定位孔41过盈配合。

再优选地，主轴箱100的下端面设有一第三螺纹孔18，限位销钉50的上端设有用于与螺接在该第三螺纹孔18中的连接部，连接部的外侧设有定位肩台，定位肩台与该下端面之间夹设有调节垫片60，这样，通过替换不同厚度的调节垫片60，可以调节第一锥形面51插入第一定位孔41中的深度，从而调节固定头与第一定位孔41的过盈配合的程度。

优选地，为了进一步导向，第一定位孔41的上端设有倒圆角或倒角。

优选地，限位块40通过法兰连接盘70与刀柄10固定连接，法兰连接盘70的一侧与刀柄10的下端固定，限位块40固设在法兰连接盘70另一侧的上方。

优选的，在本实施例中，在刀柄10的上端还可开设第二安装孔14，具体车铣机床上主轴的下端该枢接该第二安装孔14内。当然，第二安装孔14与第一安装孔13之间会形成有一阻隔部16，该阻隔部16用于阻隔第一安装孔13和第二安装孔14的连通，如此在车刀安装至第一安装孔13内时，可防止因车刀穿接至第二安装孔14内从而出现松动。另外，第二安装孔14具体可为HSK标准孔，而在实际应用中刀柄的第二安装孔也可应用BBT、BT、ISO等一切刀柄接口形式，方便与各种标准规格的主轴匹配。进一步的，在阻隔部16上还开设有第一排气孔15，该第一排气孔15的一端与第一安装孔13连通，第一排气孔15的另一端与第二安装孔14连通，如此在车刀安装至第一安装孔13内时及时将第一安装孔13内的气排出，使得车刀能够更加顺利的安装至第一安装孔13内，提高安装效率。

且第一安装孔13的孔径和第二安装孔14的孔径均大于第一排气孔15的孔径，如此在先安装车刀的情况下，车刀安装至第一安装孔13内时其内部的气体可经第一排气孔15由第二安装孔14直接排出。而在上述结构的基础上，刀柄10上还开设有第二排气孔17，该第二排气孔17的一端与第二安装孔14连通，第二排气孔17的另一端连通至刀柄10外壁，如此在先安装机床主轴的情况下，一方面第二安装孔14内的气体可由第二排气孔17排出，另一方面，经第一排气孔15排至第二安装孔14内的气体也可经第二排气孔17排出，使得机床主轴和车刀均能顺畅安装。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。