一种主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床的制作方法

本发明涉及机床领域，具体而言，涉及一种主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床。

背景技术：

随着经济的发展，社会的进步，提高功效、优化加工时间已经成为必然的行业共识。各种机床设备越来越朝向安全高效、节省能源、使用方便、节约空间、一机多能等特点的方向发展。数控铣床作为加工行业当中重要的一员也不例外。

目前炮塔式数控铣床的主轴锁紧刀具的方式是由一端带螺纹的顶杆穿过主轴中心孔与刀炳上的螺纹口通过机械旋紧完成。1：由人工用扳手完成旋紧工作；2：用外置气动旋转锁刀装置，使顶杆产生旋转来达成锁刀的目的。

由于是靠螺纹的旋紧来完成锁刀，由于个人使用的力气的大小，以及气动锁刀装置的外部气压大小等原因，容易产生每次锁刀的拉紧程度不同，造成每次刀具与主轴的接触应力不同，故而刀具的机床坐标z值也出现偏差。同时长时间螺纹也易损坏，造成机床加工产品精度的不稳定性。通俗说，主轴锁刀就是刀柄与顶杆由螺牙锁紧，通过顶杆拉紧刀柄，使刀柄与主轴的内孔锥度贴合，达到锁紧刀具的结构；由于机床采用的是手动锁刀主轴，加工产品需要多把刀具，而传统的方式属于人工或不规则力锁紧，产生效果不同，造成刀具锁紧位置出现误差；造成每次换刀都必须进行对刀，影响效率，及人员的操作强度。气动锁紧机构，由于气压的不同及操作不同，也会产生以上现象，若长时间使用，也易损坏螺纹顶杆。而加工产品多数需要好几把刀具，造成每次换刀后，刀具所在的机床坐标不稳定。要达到精度，必须每次对刀，影响了加工效率，同时增加了人工的操作强度。而具备自动换刀的机床，价格昂贵。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主轴拉刀装置，其锁刀方便，锁刀速度快、精度高。

本发明的另一目的在于提供一种炮塔式数控铣床，其能够提高机床在多把刀具加工成品时的精度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种主轴拉刀装置，包括主轴、顶杆、弹性件和拉爪，主轴内设置有内容腔，内容腔具有相对的第一端和第二端，顶杆沿第二端至第一端的方向可滑动的设置于内容腔内。

拉爪连接于顶杆的靠近第一端的端部，顶杆的靠近第二端的端部用于连接动力装置以驱动顶杆从第二端向第一端滑动，弹性件设置于内容腔内并用于推动顶杆从第一端向第二端滑动，拉刀包括相互连接的刀柄和拉丁，拉爪在顶杆从第一端向第二端滑动过程中抓紧拉丁，在顶杆从第二端向第一端滑动过程中释放拉丁。

在本发明较佳的实施例中，上述内容腔的第一端包括与刀柄相配合的刀柄容纳腔、内腔及与拉爪相配合的拉爪容纳腔，内腔的横截面积大于拉爪容纳腔的横截面积，拉爪为钢球拉爪，钢球拉爪包括连接部、横壁和侧壁，连接部与顶杆连接，横壁设置于连接部远离顶杆的一侧，侧壁形成拉爪内腔，侧壁沿内容腔的径向开设有至少两个贯穿侧壁的滑槽，滑槽内滑动设置有钢球。

在本发明较佳的实施例中，上述内腔与拉爪容纳腔之间形成过渡腔，过渡腔靠近拉爪容纳腔的一端横截面积至过渡腔远离拉爪容纳腔一端的横截面积逐渐增大。

在本发明较佳的实施例中，上述内容腔内设置有支撑台，支撑台连接于主轴，顶杆上设置有推进装置，弹性件套设于顶杆外且位于支撑台和推进装置之间。

在本发明较佳的实施例中，上述弹性件的一端抵住支撑台。

在本发明较佳的实施例中，上述推进装置包括顶圈与锁紧装置，顶圈套设于顶杆外，锁紧装置设置于顶杆上。

在本发明较佳的实施例中，上述锁紧装置为内牙螺母。

在本发明较佳的实施例中，上述弹性件为弹簧。

在本发明较佳的实施例中，上述弹簧为碟形弹簧。

一种炮塔式数控铣床，其包括上述主轴拉刀装置。

本发明实施例提供的主轴拉刀装置及炮塔式数控铣床的有益效果是：结构简单，通过拉爪、顶杆、弹性件的配合实现快速锁刀，锁刀非常方便，通过改变主轴的内部结构，由传统螺纹紧刀变成拉爪锁刀的方式，使机床主轴换刀精度及速度显著提升的效果，同时大幅度提高了机床在多把刀具加工成品时的精度，同时换刀非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的主轴拉刀装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的主轴的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的弹性件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的拉刀的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的钢球拉爪的结构示意图。

图标：100-主轴拉刀装置；200-主轴；210-内容腔；211-第一端；212-第二端；220-锥孔；230-内腔；240-拉爪容纳腔；250-过渡腔；300-顶杆；400-拉爪；410-钢球拉爪；420-连接部；430-横壁；431-拉爪内腔；440-侧壁；441-第一侧壁；442-第二侧壁；450-第一钢球；460-第二钢球；471-第一滑槽；472-第二滑槽；500-弹性件；510-支撑台；520-顶圈；530-锁紧装置；600-拉丁；700-刀柄；800-拉刀；900-推进装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

一种炮塔式数控铣床(图未示)，其上安装有铣床底座、铣床床身、工作台、铣床立柱、铣头和主轴拉刀装置100(图1示)，铣床床身设置于铣床底座上，工作台设置于铣床床身，立柱的下端与铣床床身连接，立柱的上端与铣头连接，主轴拉刀装置100设置于铣头，其中，铣床底座、铣床床身、工作台、铣床立柱、铣头并不是本发明的核心，本领域技术人员参照现有技术即可实现，在此不再赘述。

请参照图1，本实施例提供一种主轴拉刀装置100，其包括主轴200、顶杆300、拉爪400、弹性件500。

结合图1及图2，主轴200内设置有内容腔210，内容腔210具有相对的第一端211和第二端212，顶杆300沿第二端212至第一端211的方向可滑动的设置于内容腔210内。

顶杆300靠近第一端211的端部与拉爪400连接，顶杆300远离第一端211的端部用于连接动力装置(图未示)，目的是为了通过动力装置驱动顶杆300从第二端212向第一端211滑动，优选的，动力装置为气缸。

结合图1及图3，弹性件500设置于内容腔210内。目的是为了当气缸从第二端212向第一端211压顶杆300时，弹性件500储蓄一定的能量，当气缸从第一端211向第二端212退回时，利用弹性件500储蓄的能量，带动顶杆300从第一端211向第二端212滑动。

内容腔210内设置有支撑台510，目的是为了在气缸从第二端212向第一端211压顶杆300时，起支撑弹性件500的作用，使弹性件500储蓄能量。

支撑台510设置有与顶杆300相配合的第一通孔(图未示)，顶杆300靠近第一端211的一端部穿过第一通孔与拉爪400相连。支撑台510连接于主轴200，顶杆300上设置有推进装置900，弹性件500套设于顶杆300外且位于支撑台510和推进装置900之间，优选地，弹性件500的一端抵住支撑台510。

弹性件500优选为弹簧，推进装置900包括顶圈520与锁紧装置530，顶圈520套设于顶杆300外，位于弹簧靠近第二端212的一侧，锁紧装置530设置于顶杆300上。

本实施例中锁紧装置530为与顶杆300相配合的内牙螺母，设置于顶杆300上，目的是为了当气缸从第二端212向第一端211压顶杆300时，通过内牙螺母作用在弹簧上，可通过内牙螺母向弹簧施加力，使弹簧通过支撑台510收缩储蓄一定的能量。

本发明实施例中，弹簧优选为碟形弹簧，并用螺母(图未示)对碟形弹簧进行固定。碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧，在承受负载变形后，储蓄一定的势能，当螺母出现松弛时，碟形弹簧释放部分势能。

由于碟形弹簧的力矩恒定，每次通过顶杆300带动拉爪400拉拉丁600的力量是一致，即每次拉刀具的力量是一致的，保证每次刀具的机床坐标不变，保证了每次换刀后的刀具位置精度。

需要说明的是，本发明实施例中碟形弹簧为36对，但是不限于此，碟形弹簧还可以为其他，例如1对、2对、3对等，具体的根据实际的生产及应用进行设置。

请参照图4，拉刀800包括相互连接的刀柄700和拉丁600，刀柄700与拉丁600通过螺纹进行连接固定，拉丁600优选为45度拉丁，其中，在刀柄700可选用nt30或nt40或r8型刀柄，在对应刀柄700上旋上相应的45度的拉丁600，即变成bt30、bt40及新r8刀柄。

请参照图5，拉爪400为钢球拉爪410，钢球拉爪410包括连接部420、横壁430、侧壁440。

侧壁440包括第一侧壁441和第二侧壁442，第一侧壁441和第二侧壁442对称设置于横壁430两端，与其一体成型，形成拉爪内腔431，横壁430远离侧壁440的一端与连接部420固定连接。具体的，钢球拉爪410的连接部420与顶杆300靠近第一端211的端部通过螺纹连接。

侧壁440沿内容腔210的径向开设有两个贯穿侧壁440的滑槽，滑槽内滑动设置有钢球，具体的，第一侧壁441和第二侧壁442均沿内容腔210的径向分别开设有贯穿第一侧壁441的第一滑槽471和贯穿第二侧壁442的第二滑槽472，第一滑槽471和第二滑槽472内分别滑动设置有第一钢球450和第二钢球460。

结合图1、图2、图3及图4，拉爪400在顶杆300从第一端211向第二端212滑动过程中抓紧拉丁600，从而锁紧刀柄700，在顶杆300从第二端212向第一端211滑动过程中释放拉丁600，从而释放刀柄700。

具体的，内容腔210的第一端211设置有与刀柄700相配合的锥孔220，目的是为了与刀柄700的形状相配合，便于与刀柄700配合定心。

锥孔220远离第一端211的一侧依次设置有内腔230及与拉爪400相配合的拉爪容纳腔240。拉爪容纳腔240与拉爪400的形状相配合，其中，内腔230与拉爪容纳腔240之前形成过渡腔250，过渡腔250靠近拉爪容纳腔240的横截面积至过渡腔250远离拉爪容纳腔240的横截面积逐渐增大，即内腔230大于拉爪容纳腔240。目的是为了，当顶杆300带动拉爪400从第二端212向第一端211滑动时，钢球通过拉丁600的挤压通过过渡腔250慢慢滑入内腔230，释放拉丁600，从而释放刀柄700。

其中，内腔230与锥孔220的连接面为弧形，目的是为了在刀柄700退出时起缓冲的作用。

其中，在使用钢球拉爪410时，具体说明如下：松刀时，顶杆300在动力装置的作用下，从第二端212向第一端211运动，通过锁紧装置530作用于弹性件500，弹性件500通过支撑台510储蓄一定能量，顶杆300从第二端212向第一端211运动时带动拉爪400从第二端212向第一端211运动，当拉爪400移动到主轴200的内腔230时，钢球在拉丁600的挤压作用下回退到内腔230中，刀柄700顺利脱出；紧刀时，弹性件500开始释放能量，钢球拉爪410在弹性件500的作用下通过顶杆300从第一端211向第二端212提升钢球拉爪410，钢球受外壁的挤压向主轴200的中心运动，并与45度的拉丁600接触并从第一端211向第二端212拉紧拉丁600，从而拉紧刀柄700。

本发明中拉爪400还可以为多瓣拉爪(图未示)，与拉丁600配合使用，具体的，可以为三瓣拉爪或四瓣拉爪，其夹持稳定、不断裂、不易变形。

主轴拉刀装置100的工作原理是：利用外部动力装置(例如气缸)从第二端212向第一端211压顶杆300，通过内牙螺母压下弹性件500，使其收缩，通过顶杆300使拉爪400慢慢的滑向内腔230，即使拉爪400放松，释放拉丁600，从而释放刀柄700；气缸回退时，弹性件500开始释放能量，顶杆300在弹性件500的作用下从第一端211向第二端212运动，从而带动顶杆300从第一端211向第二端212运动，顶杆300带动拉爪400从第一端211向第二端212收紧，通过拉爪400拉紧刀柄700上的拉丁600，从而达到紧刀的目的。

需要说明的是，本发明中的主轴拉刀装置100还可以设置于其他机床，例如镗床、钻床、车床及其他铣床等。

综上所述，本发明实施例提供的主轴拉刀装置100的有益效果是：结构简单，通过拉爪400、顶杆300、弹性件500的配合实现快速锁刀，锁刀非常方便，通过改变主轴200的内部结构，由传统螺纹紧刀变成拉爪400锁刀的方式，使机床主轴200换刀精度及速度显著提升的效果，同时大幅度提高了机床在多把刀具加工成品时的精度，同时换刀非常方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。