一种油缸打刀中心出水电主轴的制作方法

本发明涉及加工领域，尤其涉及一种油缸打刀中心出水电主轴。

背景技术：

目前市面上的电主轴打刀方式一般采用气缸打刀，相同的缸体体积下，气缸打刀产生的推力远远小于油缸打刀，因此对于打刀力要求大的电主轴使用气缸打刀时，气缸打刀产生的推力不足，无法完成打刀动作。或者需要很大的气缸体积才能达到电主轴所要求的打刀力，气缸体积过大，其气缸结构复杂，加工成本高，影响电主轴在机台抱夹上的安装。

由于现有的电主轴油缸打刀技术尚未成熟，目前市面上配备油缸打刀功能的电主轴，其油缸结构无法兼容中心出水组件。

由于电主轴的中心出水技术尚未成熟，目前市面上的电主轴基本没有配备中心出水功能，主轴在高速运转铣削工件时，会产生大量的切削热，过量的切削热会增加刀具的损耗，影响切削效率。在主轴加工一些易于产生粉尘微粒的工件时，工件表产生的微粒会四处飞溅，残留在工件表面的微粒会影响加工面的表面精度，四处飞溅的微粒容易进入电主轴内部，影响电主轴寿命和加工精度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油缸打刀中心出水电主轴。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种油缸打刀中心出水电主轴，包括压缸顶盖、钢水套、活塞、缸体、轴芯组件和拉杆组件，所述钢水套设置在压缸顶盖和缸体之间，所述压缸顶盖和钢水套之间形成容纳腔，所述活塞可在轴向往复运动的设置在所述容纳腔内，所述拉杆组件贯穿设置于所述活塞和压缸顶盖的轴线中心设置的通孔中，所述拉杆组件的下段穿过所述轴芯组件的中心孔内，并且所述拉杆组件内包括复位用的蝶形弹簧，所述轴芯组件设置在所述缸体轴向孔内；在所述压缸顶盖上设有媒介接头，并在所述压缸顶盖的上方还设置有中心出水组件用于向待加工件表面喷射冷却液。

优选的，在所述拉杆组件的下端设置拉爪组件和滑动芯组件，所述滑动芯组件的下端与刀柄组件连接，所述拉爪组件和滑动芯组件用于刀柄组件的拆合与更换。

优选的，在所述拉杆组件上和活塞底端之间还设置有拉杆螺母，所述活塞与所述拉杆螺母配合的运动而驱使拉杆组件的往复移动。

优选的，所述压缸顶盖上的媒介接头为液压接头和气源接头，在所述压缸顶盖上相应的设置与所述液压接头连通的进油通道和与所述气源接头连通的复位气体通道。

优选的，所述活塞的上端面与所述压缸顶盖的下端面之间的容纳腔部分为储油腔，液压油经所述进油通道流入所述储油腔以此推动拉杆组件向下移动。

优选的，所述活塞的下端面与所钢水套之间的容纳腔部分为储气腔，高压空气从所述复位气体通道进入所述储气腔以此推动拉杆组件向上移动完成复位动作。

优选的，在所述中心出水组件上设置水源接头和溢流水接头，所述水源接头与高压冷却液连接。

优选的，所述拉杆组件的拉杆中心开设轴向贯通的冷却液通道，所述冷却液通道的上端与所述中心出水组件流通连接，所述冷却液通道的下端与连接的刀柄组件的通孔流体连通。

优选的，所述压缸顶盖的下端中心向下凸出一体的形成活塞导向筒，所述活塞的下端中心向下凸出一体的形成拉杆导向筒。

优选的，在所述活塞与所述压缸顶盖的活塞导向筒之间设置密封环槽和置于所述密封环槽内的密封圈。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：以液压油作为媒介驱动活塞提供了更大且稳定的打刀力，中心出水的功能更好的实现了冷却途径，简化了整体结构。

附图说明

图1为现有技术中采用压缩气体推动的电主轴的示意图；

图2为本发明一种油缸打刀中心出水电主轴的结构示意图；

图3为现有技术不带冷却的油缸电主轴示意图；

图4为本发明的电主轴的进油通道和复位气体通道的结构示意图。

图中：

1.1.1、气缸顶盖；1.1.2、气缸缸体一；1.1.3、气缸缸体二；1.1.4、气缸缸体三；1.1.5、气缸缸体四；1.1.6、气缸活塞一；1.1.7、气缸活塞二；1.1.8、气缸活塞三；1.1.9、气缸活塞四；1.2.1、拉杆组件；

2.1、中心出水组件；2.2、压缸顶盖；2.3、钢水套；2.4、拉爪组件；2.5、活塞；2.6、拉杆螺母；2.7、轴芯组件；2.8、滑动芯组件；2.9、拉杆组件；2.10、缸体；

a、进油通道；b、复位气体通道；

3.1、油缸顶盖；3.2、油缸缸体；3.3、油缸活塞。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一、设计原理

(1)现有的电主轴推动的媒介源一般采用气压驱动，参见图1，气缸打刀缸结构包括带气源接头的气缸顶盖1.1.1，所述气缸顶盖1.1.1下方设有气缸缸体一1.1.2，气缸缸体二1.1.3，气缸缸体三1.1.4，气缸缸体四1.1.5，气缸活塞一1.1.6，气缸活塞二1.1.7，气缸活塞三1.1.8，气缸活塞四1.1.9。有拉杆组件1.2.1安装在气缸打刀缸下方。所述的气缸活塞一1.1.6，气缸活塞二1.1.7，气缸活塞三1.1.8，气缸活塞四1.1.9内部均设有通气通道。气缸打刀缸开始运作时，压缩气体充入气缸顶盖1.1.1上方设有的气源接头，进入气缸顶盖1.1.1与气缸缸体一1.1.2所构成的第一层腔体，压缩气体充满第一腔体的同时，迫使气缸活塞一1.1.6往下运动。气缸活塞一1.1.6往下运动的同时，压缩气体也通过气缸活塞一1.1.6的通气通道进入气缸缸体一1.1.2和气缸缸体二1.1.3所构成的第二层腔体，在充盈的压缩气体和气缸活塞一1.1.6的共同作用下迫使气缸活塞二1.1.7往下运动，同理气缸活塞三1.1.8在充盈的压缩气体和气缸活塞二1.1.7的共同作用下往下运动，同理气缸活塞四1.1.9在充盈的压缩气体和气缸活塞三1.1.8的共同作用下往下运动，随后气缸活塞四1.1.9为拉杆组件1.2.1提供足够的推力，使得拉杆组件1.2.1完成打刀动作。气压是利用压缩气体，以大的空气压力，牺牲压力来换取气缸行程，气体需要获得高压缩比，则需要更多的气体。其动作稳定性差、易泄露、工作压力低，因此单层缸体所能产生的推力不足，气缸打刀缸往往需要多层缸体才能提供足够的打刀力，使得气缸打刀缸结构复杂，加工成本更高。或者需要采用更大的气缸缸体才能达到足够的打刀力，过大的气缸缸体体积，会使得电主轴无法安装在机台上。

基于气缸的气源不稳定性，在设计时寻找气体的替代媒介，考虑到液压技术的广泛应用和技术成熟度，以及液压油的稳定性、可忽略的压缩性，因此采用液压缸和液压油替代原先的高压气体和气缸。活塞也无需采用多个活塞，以此简化结构。

(2)可兼容中心出水组件的油缸打刀缸，目前市面上配有油缸打刀的电主轴，其油缸打刀缸结构如图3所示。其结构包括：带有液压油接头的油缸顶盖3.1，所述的油缸顶盖3.1下方设有油缸活塞3.3和油缸缸体3.2。如图所示，现有的油缸打刀缸结构上没有多余的空间兼容中心出水组件，需另外配置冷却组件，增大了整体空间。

基于上述考虑，在简化结构降低空间的基础上配置冷却系统。

二、结构及连接关系

参见图2和图4，结构包括油缸打刀缸部件和冷却系统。

(1)油缸打刀缸部件，包括带液压油接头和气源接头的压缸顶盖2.2、钢水套2.3、拉爪组件2.4、活塞2.5、拉杆螺母2.6、轴芯组件2.7、滑动芯组件2.8、拉杆组件2.9和缸体2.10。

压缸顶盖2.2内部设有液压油通道，所述的压缸顶盖2.2下方设有钢水套2.3。活塞2.5安装在压缸顶盖2.2与钢水套2.3之间，所述的活塞2.5和压缸顶盖2.2设有密封圈槽及安装于槽内的密封圈。拉杆组件2.9贯穿于活塞2.5和压缸顶盖2.2的通孔中。

拉杆组件2.9上端设有拉杆螺母2.6，下端设有拉爪组件2.4和滑动芯组件2.8。拉杆组件2.9内部设有弹簧，所述弹簧优选为蝶形弹簧。

电主轴内部的打刀用的进油通道a和复位气体通道b，如图4中的虚线框所示，它们开设在所述压缸顶盖2.2上，通过他们分别向电主轴供应高压液压油和复位用的高压气体。

(2)冷却系统，包括带有水源接头和溢流水接头的中心出水组件2.1，所述的中心出水组件2.1安装在压缸顶盖2.2上方。所述的中心出水组件2.1与拉杆组件2.9相连，所述的拉杆组件2.9内部设有通水通道。

三、工作原理

(1)换刀操作

当电主轴拆卸刀具时，需要进行油缸打刀动作。此时必须先停止电主轴的运转，从压缸顶盖2.2上方的液压接头充入的具有高流速的液压油，液压油经过压缸顶盖设有的打刀进油通道进入压缸顶盖与钢水套2.3所构成的密封腔体(储油腔)，液压油迅速充满密封腔体的同时，推动活塞2.5往下运动，密封腔内原有的气体从压缸顶盖2.2和钢水套2.3设有的复位气体通道排出。活塞2.5与拉杆螺母2.6相结合，并推动拉杆螺母2.6往下运动，拉杆螺母2.6经过在拉杆组件2.9上端，迫使拉杆组件2.9下移，拉杆组件2.9内部设有的蝶形弹簧被压缩，与拉杆组件2.9下端相连的滑动芯组件2.8被推出，拉爪组件2.4向内收缩，同时滑动芯组件2.8将刀柄组件推出，完成卸刀动作。

当电主轴需要安装刀具时。停止液压接头的液压油供应，此时拉杆组件2.9内部被压缩后的蝶形弹簧复位，拉杆组件2.9上移，与拉杆组件2.9相连的滑动芯组件2.8也随之上移，拉爪组件2.4进入刀柄内孔并向外扩张拉紧刀柄，拉杆上移的同时，锁紧在拉杆组件2.9上方的拉杆螺母2.6也随之上移，拉杆螺母2.6推动活塞2.5往上运动。与此同时，从压缸顶盖2.2上方的气源接头充入压缩空气，充盈的压缩空气经过压缸顶盖2.2和钢水套2.3设有的复位气体通道进入并迅速充满压缸顶盖2.2与钢水套2.3所构成的密封腔体(储气腔)。在拉杆螺母2.6与压缩气体的共同作用下，活塞2.5往上运动至原位。密封腔内原有的液压油也随之从压缸顶盖设有的打刀的进油通道排出。油缸打刀缸的打刀和复位动作完成。

(2)系统冷却

电主轴安装上中心出水专用刀柄并开始运作时，电主轴中心出水功能开始启动，具有高流速的冷却水通入中心出水组件2.1上方的水源接头，并经过中心出水组件2.1内部设有的通水通道进入高速旋转的拉杆组件2.9，中心出水组件2.1内部与拉杆组件2.9存在动静结合的部位，此部位泄露出来的冷却水，从中心出水组件2.1设有的溢流水接头排出至主轴外部。随后冷却水从拉杆组件2.9设有的通水通道通入滑动芯组件2.8，流进滑动芯组件2.8的冷却水随后进入与滑动芯组件2.8相连的刀柄组件，最后冷却水从刀柄组件中喷出，喷射到工件表面。对刀具后加工表面进行冷却，带走切削热量，带走加工件表面产生的粉尘微粒，达到减少刀具损耗，延长主轴寿命的效果。同时避免了残留的粉尘微粒破坏工件表面，影响加工面的表面精度。

四、具体方案

一种油缸打刀中心出水电主轴，包括压缸顶盖2.2、钢水套2.3、活塞2.5、缸体2.10、轴芯组件2.7和拉杆组件2.9，钢水套2.3设置在压缸顶盖2.2和缸体2.10之间，压缸顶盖2.2和钢水套2.3之间形成容纳腔，活塞2.5可在轴向往复运动的设置在容纳腔内，拉杆组件2.9贯穿设置于活塞2.5和压缸顶盖2.2的轴线中心设置的通孔中，拉杆组件2.9的下段穿过轴芯组件2.7的中心孔内，并且拉杆组件2.9内包括复位用的蝶形弹簧，轴芯组件2.7设置在缸体2.10轴向孔内；在压缸顶盖2.2上设有媒介接头，并在压缸顶盖2.2的上方还设置有中心出水组件2.1用于向待加工件表面喷射冷却液。

进一步的，在拉杆组件2.9的下端设置拉爪组件2.4和滑动芯组件2.8，滑动芯组件2.8的下端与刀柄组件连接，拉爪组件2.4和滑动芯组件2.8用于刀柄组件的拆合与更换。

进一步的，在拉杆组件2.9上和活塞2.5底端之间还设置有拉杆螺母2.6，活塞2.5与拉杆螺母2.6配合的运动而驱使拉杆组件2.9的往复移动。

进一步的，压缸顶盖2.2上的媒介接头为液压接头和气源接头，在压缸顶盖2.2上相应的设置与液压接头连通的进油通道和与气源接头连通的复位气体通道。

进一步的，活塞2.5的上端面与压缸顶盖2.2的下端面之间的容纳腔部分为储油腔，液压油经进油通道流入储油腔以此推动拉杆组件2.9向下移动。

进一步的，活塞2.5的下端面与所钢水套2.3之间的容纳腔部分为储气腔，高压空气从复位气体通道进入储气腔以此推动拉杆组件2.9向上移动完成复位动作。

进一步的，在中心出水组件2.1上设置水源接头和溢流水接头，水源接头与高压冷却液连接。

进一步的，拉杆组件2.9的拉杆中心开设轴向贯通的冷却液通道，冷却液通道的上端与中心出水组件流通连接，冷却液通道的下端与连接的刀柄组件的通孔流体连通。

进一步的，压缸顶盖2.2的下端中心向下凸出一体的形成活塞导向筒，活塞2.5的下端中心向下凸出一体的形成拉杆导向筒。

进一步的，在活塞2.5与压缸顶盖2.2的活塞导向筒之间设置密封环槽和置于密封环槽内的密封圈。

五、技术创新优势

(1)可提供更大的打刀力。本发明采用油缸打刀缸，相比现有市面上的电主轴一般采用的气缸打刀可提供更大的打刀力。现有的气缸打刀缸是利用压缩气体，以大的空气压力，牺牲压力来换取气缸行程，气体需要获得高压缩比，则需要更多的气体，其动作稳定性差、易泄露、工作压力低，因此单个气缸打刀缸所能产生的推力不足，气缸打刀缸往往需要多层缸体才能提供足够的打刀力，使得气缸打刀缸结构复杂，加工成本更高。或者需要采用更大的气缸缸体才能达到足够的打刀力，过大的气缸缸体体积，会使得电主轴无法安装在机台上。而本发明采用的油缸打刀缸是以大的液压油流量来换取油缸的推力，可以到达很高的工作压力，反应速度相比气压更快。油缸打刀缸提供的打刀力与液压油的流速有关，与液压油的体积无关，因此油缸打刀只需要小的油缸体积，就可提供更大的打刀力。

(2)带有中心出水功能。由于电主轴的中心出水技术，零件加工精度要求高，装配难度大，目前市面上的电主轴基本没有配备中心出水功能。本发明提供具有中心出水功能，其具体实施方式如上文所述。采用中心出水，可以带走加工件表面大量的切削热，并带走加工件表面产生的粉尘微粒，达到减少刀具损耗，延长主轴寿命的效果。同时避免了残留的粉尘微粒破坏工件表面，影响加工面的表面精度。

(3)可兼容中心出水组件的油缸打刀缸。相比目前市面上配有油缸打刀的电主轴，本发明采用的油缸打刀缸可兼容中心出水组件，解决了中心出水功能与油缸打刀功能无法同时共存的问题。

本发明将油缸打刀技术和中心出水技术应用到电主轴领域。本电主轴良好的解决现有电主轴使用气缸打刀，打刀力不足或气缸体积过大和加工时切削热和工件产生的粉尘微粒影响主轴寿命和加工精度的技术问题。因此本电主轴具有很高应用性和市场推广性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上诉教导，可以进行很多改边及变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变，即根据以上描述的技术方案以及构思，本领域的技术人员能够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发明权利要求的保护范围之内。