机加工用刀具快速切换传动设备的制作方法

本发明属于机床加工设备技术领域，特别是涉及一种机加工用刀具快速切换传动设备。

背景技术：

随着数控技术在机械加工领域内的不断发展，越来越多的机械制造设备都在不断地向高精度、高效、高速、高智能化领域发展，同时也对机床主轴系统提出了更高的要求。

数控机床的主轴部件是数控机床的重要组成部分之一，主要包括主轴的支撑和安装在主轴上的传动零件。由于主轴的自动变速、准停和自动换刀都影响机床的自动化程度，故而要求数控铣床加工中心的主轴系统具有良好的刚度、热稳定性、抗震性和精度保持性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机加工用刀具快速切换传动设备，用以提高主轴系统的刚度、热稳定性、抗震性和精度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种机加工用刀具快速切换传动设备，包括：

箱体，所述箱体的的内下方设置有主轴套；

主轴，所述主轴通过第一轴承组和第二轴承组转动设置在所述主轴套内，主轴为空心轴，主轴的一端通过电机驱动，所述电机固定在所述箱体的侧下方，主轴内滑动设置拉刀杆，所述拉杆刀的一端连接有刀柄，拉刀杆的另一端安装有压动棒，拉杆刀的中部设置有碟簧垫，所述压动棒两端分别从主轴上的一对滑槽中伸出，压动棒外设置有活塞，所述活塞滑动设置在主轴套内，所述主轴套外设置有推动活塞运动的第一进油口和第二进油口；

本发明的技术方案，还具有以下特点：

所述电机为步进电机。

所述第一轴承组包含一个双列短圆柱滚子轴承和60°角接处双列向心推力球轴承。

所述第二轴承组包含一对向心推力轴承。

所述主轴的一端设置有联轴器，所述联轴器通过旋转接头与所述电机的转轴连接。

所述旋转接头的一端与联轴器键槽连接，旋转接头的另一端与电机的转轴螺纹连接。

所述联轴器的侧部连接有联轴器膜片。

所述拉杆刀由第一拉杆刀和第二拉杆刀连接而成。

所述刀柄的侧部包含锥形面，所述主轴的一端设置有与所述锥形面相匹配的锥形孔。

所述刀柄上设置有键槽，所述主轴内设置有与所述键槽配合的键。

本发明的有益效果是：(1)可实现设计加工自动化，提高加工精度和质量，缩短产品研制周期；(2)结构简单、控制容易、换刀可靠，通用bt40刀柄；(3)采用液压系统，可以改变油缸的进出油腔，能够满足较大夹紧力的要求，实现刀具的松开和夹紧动作。结构紧凑，动作灵敏，传动平稳，容易实现自动化；(4)定位精确度高，满足高精度加工要求；(5)主轴传动系统优点:该主轴选择的轴承类型和配置形式，能满足主轴高转速和承受较大的轴向载荷要求，主轴受热变形后，不影响加工精度；(6)工作时竖直放置，占用空间少。

附图说明

图1是本发明的一种机加工用刀具快速切换传动设备的立体图；

图2是图1去掉箱体后的剖视图；

图3是图1中刀柄与拉杆刀之间的结构示意图。

图中，1.刀柄，2.第一压盖，3.主轴套，4.第一轴承组，5.外隔套，6.内隔套，7.第二轴承组，8.活塞，9.第二压盖，10.压动棒，11.定位环，12.主轴，13.第一隔套，14.拉钉，15.夹头，16.拉体，17.碟簧垫，18.第一拉杆刀，19.第二隔套，20.锁紧螺母，21.第一进油口，22.第二进油口，23.第二拉杆刀，24.联轴器，25.联轴器膜片，26.旋转接头，27.电机，28.箱体，29.键槽。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明的技术方案作进一步地详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种机加工用刀具快速切换传动设备，包括箱体28，箱体28的内下方设置有主轴套3，箱体28的侧下方设置有电机27。

主轴套3内设置有第一轴承组4和第二轴承组7，第一轴承组4的内圈和第二轴承组7的内圈中设置有主轴12。主轴12为空心轴，即主轴12的内部为中空结构，电机27的转轴与主轴12的一端连接，主轴12内滑动设置拉刀杆，拉杆刀由第一拉杆刀18和第二拉杆刀23连接而成，拉刀杆的另一端连接有刀柄1，刀柄1中设置有刀孔，刀具可安装于刀孔中，拉杆刀的上海设置有碟簧垫17和压动棒10，主轴12上设置有一对滑槽，压动棒10两端分别从主轴12上的该对滑槽中伸出，压动棒10外设置有活塞8，活塞8可滑动地设置在主轴套3内，主轴套3外设置有推动活塞8运动用的第一进油口21和第二进油口22，第一进油口21和第二进油口分别位于活塞8的两侧。

如图2所示，第一拉杆刀18的一端连接有拉体16，刀柄1的一端设置有拉钉14，拉体16与拉钉14通过夹头15连接在一起。

如图2所示，优选地，第一轴承组4包含一个双列短圆柱滚子轴承和60°角接处双列向心推力球轴承；同样优选地，第二轴承组7包含一对向心推力轴承。

第一轴承组4和第二轴承组7的这种优选配置，可使主轴12的综合刚度大幅度提高，满足强力切削的要求。

如图2所示，还可在第一轴承组4与第二轴承组7之间设置外隔套5和内隔套6，内隔套6位于外隔套5内，轴承套3的一端设置有第一压盖2，第一压盖2与第一轴承组4的外侧之间设置有第一隔套13，主轴12上设置有锁紧螺母20，锁紧螺母20与第二轴承组7的外侧之间设置有第二隔套19，轴承套3的另一端设置有第二压盖9，活塞8的外部设置有定位环11。第二轴承组7的预紧力，由锁紧螺母20的自锁实现，用锁紧螺母20通过第二隔套19压紧，锁定各轴承与主轴12的轴向位置，并对轴承产生预紧力，同时通过锁紧螺母20的调整，使主轴12产生预拉伸，以提高主轴12的刚度和热变形。第一轴承组4与第二轴承组7之间的隙靠外隔套5、内隔套6和第一隔套13来调整，从而产生预紧力。

如图2所示，主轴12的一端设置有联轴器24，联轴器24通过旋转接头26与电机27的转轴连接，具体来说旋转接头26的一端与联轴器24键槽连接，旋转接头26的另一端与电机27的转轴螺纹连接。联轴器24主要确保主轴12和电机27的转轴传递运动过程中一同回转，确保两者在正常情况下不会脱开。

如图2所示，联轴器24的侧部连接有联轴器膜片25，可实现无旋转间隙，进而不受温度和油污影响。

如图3所示，刀柄1的侧部包含锥形面，主轴12的一端设置有与锥形面相匹配的锥形孔，一方面可确保刀柄1能够顺利进入主轴12内，另一方面可确保主轴12将刀柄1夹紧在其内。

如图2和图3所示，刀柄1上设置有键槽29，主轴12内设置有键。为了实现自动换刀，使机械手准确地将刀具装入主轴12内，刀柄1上的键槽29必须与主轴12的键对准插入。

如图2所示，当刀具需要要夹紧时，压力油从第二进油口22进入，此时活塞8在液压油的作用下右移，压动棒10也随之右移，进而通过带动拉刀杆，此时拉刀杆通过夹头15将刀柄1拉入主轴12的内，使刀柄1的锥形面与主轴12的锥形孔的内锥面相互压紧并紧密配合，刀柄1被定位夹紧在主轴12上，从而确保在机床切削过程中刀柄1中的刀具不会从主轴12中掉落下来。

如图2所示，当换需要松开刀具时，压力油从第一进油口21进入，推动活塞8使拉刀杆左移，此时拉体16随拉刀杆一起左移进入主轴12的较大孔径处，拉刀杆会顶动夹头23，夹头23将松开刀柄1上的拉钉14，并将刀柄1的前端顶出主轴12，进而可以用机械手将刀柄1中的刀具取出，进行更换或者其他作业。

因此本发明的机加工用刀具快速切换传动设备具有以下优点：(1)可实现设计加工自动化，提高加工精度和质量，缩短产品研制周期；(2)结构简单、控制容易、换刀可靠，通用bt40刀柄；(3)采用液压系统，可以改变油缸的进出油腔，能够满足较大夹紧力的要求，实现刀具的松开和夹紧动作。结构紧凑，动作灵敏，传动平稳，容易实现自动化；(4)定位精确度高，满足高精度加工要求；(5)主轴传动系统优点:该主轴选择的轴承类型和配置形式，能满足主轴高转速和承受较大的轴向载荷要求，主轴受热变形后，不影响加工精度；(6)工作时竖直放置，占用空间少。