一种主轴拉刀结构和电主轴的制作方法

本发明用于机床领域，特别是涉及一种机床的附件，具体为一种主轴拉刀结构和电主轴。

背景技术：

电主轴的轴向长度对电主轴的性能有如下影响：1.轴向长度限制其需加工内径向孔的工件的最小直径；2.对于单、双叉主轴，主轴轴向越长则其安装刚度越小，整支轴震颤幅度越大；3.主轴轴向越长主轴安装在机架的固有频率越小；4.主轴轴向越长其转动惯量越大，将使其准确定位停止所需的转台功率越大。故有效缩短电主轴的轴向尺寸具有极其重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种主轴拉刀结构和电主轴，其能够有效缩短电主轴的轴向长度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种主轴拉刀结构，包括：

轴芯，设有轴芯内孔；

拉刀组件，包括拉杆、连杆、滑块、弹性复位部件和刀柄连接结构，所述连杆的下端连接所述刀柄连接结构，所述连杆的上端设有拉杆连接孔，所述拉杆的下端伸入所述拉杆连接孔，所述连杆于所述拉杆连接孔的孔壁设有滑块安装孔，所述滑块浮动地设置于所述滑块安装孔中，所述拉杆设有第一斜面，所述轴芯的轴芯内孔设有第二斜面，拉刀时，所述滑块的两端分别与第一斜面和第二斜面抵接，以提供向上拉紧所述连杆的作用力。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述滑块具有与所述第一斜面配合的内斜面，所述滑块具有与所述第二斜面配合的外斜面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述拉刀组件包括多个所述滑块，所述拉杆连接孔的周向设有多个安装所述滑块的滑块安装孔，所述拉杆设有第一锥面，所述第一锥面形成与多个所述滑块配合的第一斜面，所述轴芯的轴芯内孔设有第二锥面，所述第二锥面形成与多个所述滑块配合的第二斜面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述连杆在所述拉杆连接孔的孔壁设有键槽，所述键槽沿轴向延伸，所述拉杆设有与所述键槽配合的键结构。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述拉杆和连杆设有中心水孔，所述拉杆和连杆的中心水孔通过过渡接头连接，所述过渡接头设有过水孔，所述过渡接头的一端与所述连杆固定连接，所述过渡接头的另一端与所述拉杆浮动套接。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述过渡接头与所述拉杆之间设有密封圈。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述拉杆设有第一轴向限位面，所述轴芯内孔设有第二轴向限位面，所述第一轴向限位面和第二轴向限位面之间形成弹性复位部件安装空间，所述弹性复位部件设置于所述弹性复位部件安装空间中，所述弹性复位部件的两端支撑于所述第一轴向限位面和第二轴向限位面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄连接结构包括拉爪座，所述拉爪座下端设有拉钉配合孔，所述拉钉配合孔的孔壁设有浮动限位部件，所述浮动限位部件用于将所述拉钉限定于所述拉钉配合孔中，所述拉钉配合孔的孔壁设有多个浮动导向孔，多个浮动导向孔沿所述拉钉配合孔的周向分布，所述浮动限位部件设置于所述浮动导向孔，所述拉杆和拉爪座在所述弹性复位部件的作用下上提，所述浮动限位部件与所述轴芯内孔抵接，并沿所述浮动导向孔向所述拉钉配合孔运动以将所述拉钉限定于所述拉钉配合孔中。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄连接结构包括拉爪、滑动芯和弹性组件，所述滑动芯连接于所述连杆下端，所述拉爪套装于所述滑动芯外侧，所述弹性组件位于所述拉爪上方。

第二方面，一种电主轴，包括第一方面中任一实现方式所述的主轴拉刀结构。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：卸刀时，拉杆克服弹性复位部件的作用力沿轴芯内孔向下顶推连杆，刀柄连接结构释放刀柄；拉刀时，拉杆在弹性复位部件的作用下沿轴芯内孔向上运动，第一斜面与滑块配合，使滑块沿滑块安装孔向外运动，沿轴芯内孔向上运动，进一步第二斜面与滑块配合，最终使滑块的两端分别与第一斜面和第二斜面抵接，以提供向上拉紧连杆的作用力。拉刀组件通过滑块与第一斜面和第二斜面的配合，放大了弹性复位部件的张紧力，从而有效缩短弹性复位部件长度，进而实现缩短主轴轴向长度的作用。本发明从拉刀组件这一影响主轴长度的关键因素入手，有效缩短了电主轴的轴向长度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明电主轴的一个实施例结构示意图；

图2是图1中a处局部放大图；

图3是图1所示的一个实施例拉杆、连杆连接处爆炸图；

图4是图1中a处在完全卸刀状态示意图；

图5是图1中a处在拉刀开始状态示意图；

图6是图1中a处在拉刀完成状态示意图；

图7是本发明电主轴另一实施例柄连接结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

其中，图1、图2和图7给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1、图2和图7所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

本发明的实施例提供了一种电主轴，能够携带刀具在机床上进行机械加工。

参见图1、图2，电主轴包括机体11、电机12、打刀缸13和主轴拉刀结构，其中，主轴拉刀结构包括轴芯2和拉刀组件，轴芯2设有轴芯内孔21，轴芯内孔21的下端形成刀柄安装孔22。

可以理解的是，主轴拉刀结构同样可以适用于外驱主轴，本发明的实施例仅以电主轴为例进行说明。

拉刀组件包括拉杆3、连杆4、滑块5、弹性复位部件6和刀柄连接结构，连杆4的下端连接刀柄连接结构，连杆4的上端设有拉杆连接孔41，拉杆3的下端伸入拉杆连接孔41，连杆4于拉杆连接孔41的孔壁设有滑块安装孔42，滑块5浮动地设置于滑块安装孔42中，滑块5能够在外力作用下在滑块安装孔42中横向移动，拉杆3设有第一斜面31，轴芯2的轴芯内孔21设有第二斜面22，第一斜面31和第二斜面22形成上端外扩的截面形状，拉刀时，滑块5的两端分别与第一斜面31和第二斜面22抵接，以提供向上拉紧连杆4的作用力，该作用力大于弹性复位部件6对于拉杆3的作用力。刀柄连接结构进一步配合轴芯2端部的刀柄安装孔22，实现刀柄与轴芯2的连接。

结合图4、图5、图6，卸刀时，拉杆3克服弹性复位部件6的作用力沿轴芯内孔21向下顶推连杆4，刀柄连接结构释放刀柄；拉刀时，拉杆3在弹性复位部件6的作用下沿轴芯内孔21向上运动，第一斜面31与滑块5配合，使滑块5沿滑块安装孔42向外运动，沿轴芯内孔21向上运动，进一步第二斜面22与滑块5配合，最终使滑块5的两端分别与第一斜面31和第二斜面22抵接，以提供向上拉紧连杆4的作用力。拉刀组件通过滑块5与第一斜面31和第二斜面22的配合，放大了弹性复位部件6的张紧力，且显著增大放大倍数，从而有效缩短弹性复位部件6长度，进而实现缩短主轴轴向长度的作用。本发明从拉刀组件这一影响主轴长度的关键因素入手，将传统的拉杆3设为两段，并通过滑块5、第一斜面31和第二斜面22的力放大结构连接，有效缩短了电主轴的轴向长度。

在一些实施例中，参见图2，为了使滑块5沿第一斜面31和第二斜面22的贴合滑动更加顺畅，以及能够为连杆4提供更大的张紧力，滑块5具有与第一斜面31配合的内斜面，滑块5具有与第二斜面22配合的外斜面，内斜面和外斜面可通过在滑块5设置倒角等方式形成。

滑块5可以设置一个或多个，例如在图2所示的一些实施例中，拉刀组件包括多个滑块5，对应的，拉杆连接孔41的周向设有多个安装滑块5的滑块安装孔42，沿周向分布的多个滑块5能够为连杆4提供更加充分而均匀的轴向拉力，保证连杆4和刀柄连接结构沿轴芯内孔21运动的稳定性，避免倾斜、卡滞。

为了配合多个滑块5，并降低加工难度，参见图2、图3，拉杆3设有第一锥面，第一锥面形成与多个滑块5配合的、连续延伸的第一斜面31，轴芯2的轴芯内孔21设有第二锥面，第二锥面形成与多个滑块5配合的、连续延伸的第二斜面22。

在一些实施例中，参见图3，连杆4在拉杆连接孔41的孔壁设有键槽43，键槽43沿轴向延伸，拉杆3设有与键槽43配合的键结构32。连杆4和拉杆3可以相对轴向移动，不可以相对转动，以保证配合的准确性。

参见图1、图2，拉杆3和连杆4设有中心水孔33、44，用于刀具加工过程中通入冷却液。为了满足伸缩和过水功能，拉杆3和连杆4的中心水孔通过过渡接头7连接，过渡接头7设有过水孔71，过渡接头7的一端与连杆4固定连接，固定连接方式可采用过盈配合、螺纹连接等，而过渡接头7的另一端与拉杆3浮动套接，过渡接头7与拉杆3间隙配合，拉刀和卸刀切换过程中，过渡接头7与连杆4保持相对静止，拉杆3与过渡接头7相对轴向移动，并通过过水孔71保证中心水孔相贯通。

为了保证过渡接头7与拉杆3的密封性，过渡接头7与拉杆3之间设有密封圈72。

弹性复位部件6用于驱动拉杆3沿轴芯内孔21向上运动，以自动拉紧刀柄。参见图1，拉杆3设有第一轴向限位面34，轴芯内孔21设有第二轴向限位面23，第一轴向限位面34和第二轴向限位面23之间形成弹性复位部件安装空间，弹性复位部件6设置于弹性复位部件安装空间中，弹性复位部件6的两端直接或间接支撑于第一轴向限位面34和第二轴向限位面23。

刀柄连接结构可根据刀柄的类型设置为不同结构，例如在一些实施例中，参见图7，为了满足bt刀柄的装配需要，刀柄连接结构包括拉爪座8，拉爪座8下端设有拉钉配合孔81，拉钉配合孔81的孔壁设有浮动限位部件82，浮动限位部件82用于将拉钉限定于拉钉配合孔81中，拉钉配合孔81的孔壁设有多个浮动导向孔，多个浮动导向孔沿拉钉配合孔81的周向分布，浮动限位部件82设置于浮动导向孔，拉杆3和拉爪座8在弹性复位部件6的作用下上提，轴芯内孔21具有大孔径段和小孔径段，大孔径段和小孔径段之间采用斜面过渡，浮动限位部件82由大孔径段向小孔径段运动，浮动限位部件82与轴芯内孔21抵接，并沿浮动导向孔向拉钉配合孔81运动以将拉钉限定于拉钉配合孔81中。更换刀柄时，拉刀组件在气缸或油缸的驱动下，沿轴芯内孔21向下运动，浮动限位部件82由小孔径段返回大孔径段向运动，拉钉能够从拉钉配合孔81中抽出。

其中，浮动限位部件82包括限位销或限位球等。

再例如，在一些实施例中，参见图1，为了满足hsk刀柄的装配需要，刀柄连接结构包括拉爪91、滑动芯92和弹性组件93，滑动芯92连接于连杆4下端，拉爪91套装于滑动芯92外侧，弹性组件93位于拉爪91上方。换刀的动力通过拉杆3将力传递到拉爪91上，通过拉爪91的张开与收缩，使刀柄与刀柄安装孔22和拉爪91之间产生力的作用，实现刀具的切换。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。