角度头连接用快速稳固机构的制作方法

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种角度头连接用快速稳固机构。

背景技术：

角度头是数控加工中心上大量使用的配件，在数控加工中心工作过程中，经常需要进行多种角度头的更换，以方便配合完成不同的加工工作。角度头的更换通常由旋转换刀刀臂来完成，目前角度头连接多采用锥形筒与主轴配合进行中心定位、定位销与主轴外壳上销槽配合进行周向定位的方式。因角度头本身重量较大，加之定位销与销槽之间存在配合间隙，角度头在使用时，特别是在卧式加工中心上使用时，极易发生晃动，这会严重影响精密加工。现也有采取转角缸对角度头进行压靠稳固的方式来减少晃动发生，但转角缸的伸出压靠以及退回解除压靠，都存在明显的动作过程，这会显著降低角度头的更换效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种方便角度头更换，角度头更换效率高且稳固可靠的角度头连接用快速稳固机构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：角度头连接用快速稳固机构，包括设置在主轴壳体上的连接安装孔和设置在角度头壳体上并与所述连接安装孔对应的连接钩挂孔，所述连接钩挂孔的内壁上设有挡钩台阶；所述连接安装孔内安装有钩挂筒且所述钩挂筒与所述连接安装孔密封滑动连接，所述钩挂筒的外端上周向设有至少两个端部可伸入至所述挡钩台阶内侧的钩挂爪，所述钩挂爪的端部设有可抵靠在所述挡钩台阶上的钩爪钩挂面、以及方便卡入所述连接钩挂孔的进爪导向斜面，所述挡钩台阶和/或所述钩爪钩挂面呈方便解除钩挂的倾斜面设置，所述连接安装孔内设有钩爪外伸限位装置和钩爪外伸施力装置；所述钩挂筒内安装有钩挂施力杆且所述钩挂施力杆与所述钩挂筒密封滑动连接，所述钩挂施力杆的外端高于所述钩挂爪设置，所述钩挂施力杆上设有方便所述钩挂爪靠入的钩爪避让槽；所述钩挂施力杆上设有钩爪稳固挤靠台阶，所述钩挂爪的端部设有与所述钩爪稳固挤靠台阶对应的稳固挤靠面，所述钩爪稳固挤靠台阶和/或所述稳固挤靠面呈方便所述钩挂爪端部远离所述钩爪避让槽的斜面设置；所述钩挂施力杆与所述连接安装孔之间设有可使所述钩爪稳固挤靠台阶挤靠所述钩挂爪的钩挂稳固施力装置。

作为优选的技术方案，所述钩挂稳固施力装置包括在所述钩挂施力杆伸出所述钩挂筒的内端上固定连接的钩挂施力活塞，所述钩挂施力活塞与所述连接安装孔密封滑动连接，所述连接安装孔的内壁上位于所述钩挂施力活塞的外侧和内侧分别设有上腔流体接口和底腔流体接口，所述钩挂筒和所述钩挂施力杆上设有上腔连通装置。

作为优选的技术方案，所述上腔连通装置包括设置在所述钩挂筒上的上腔连通过口，所述钩挂施力杆上设有可连通所述上腔连通过口的流体连通槽。

作为优选的技术方案，所述钩爪避让槽远离所述钩挂筒的侧面兼作所述钩爪稳固挤靠台阶。

作为优选的技术方案，所述钩爪外伸限位装置包括设置在所述连接安装孔内壁上且与所述钩挂筒的外端面对应的钩爪外伸限位台阶。

作为优选的技术方案，所述钩爪外伸施力装置包括设置在所述连接安装孔内壁上的钩爪外伸抵靠台阶，所述钩挂筒上设有钩爪外伸施力台阶，所述钩爪外伸施力台阶与所述钩爪外伸抵靠台阶之间设有钩爪外伸施力弹簧。

作为优选的技术方案，所述主轴壳体上设有稳固抵靠端面，所述角度头壳体上设有与所述稳固抵靠端面对应的稳固压靠端面。

作为优选的技术方案，所述主轴壳体上位于所述连接安装孔的孔口外设有钩挂密封环面，所述角度头壳体上位于所述连接钩挂孔外设有压靠密封环面；所述钩挂密封环面兼作所述稳固抵靠端面，所述压靠密封环面兼作所述稳固压靠端面。

作为优选的技术方案，所述连接钩挂孔的内壁上设有挡钩环槽，所述挡钩环槽靠近所述主轴壳体的侧面兼作所述挡钩台阶，所述连接钩挂孔内滑动安装有防尘堵，所述防尘堵与所述连接钩挂孔之间设有堵外伸保持装置。

作为优选的技术方案，所述堵外伸保持装置包括设置在所述防尘堵和所述连接钩挂孔之间的堵外伸施力弹簧，所述防尘堵的内端设有堵外伸限位凸起，所述连接安装孔的内壁上设有与所述堵外伸限位凸起对应的凸起滑槽，所述凸起滑槽的外侧面兼作与所述堵外伸限位凸起对应的堵外伸限位端面。

由于采用了上述技术方案，本发明在安装角度头时，直接将钩挂施力杆和钩挂爪伸入所述连接钩挂孔内，然后利用所述钩挂稳固施力装置对所述钩挂施力杆向外施力，所述钩爪稳固挤靠台阶可挤靠所述钩挂爪的端部并与所述挡钩台阶共同夹持住所述钩挂爪的端部，所述钩挂爪的钩挂作用变得非常稳固，在所述钩挂稳固施力装置继续施力下，角度头壳体可向主轴壳体靠近并迅速形成稳固连接；本发明角度头更换效率高且稳固可靠。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的钩挂爪伸入至挡钩台阶内侧时的结构示意图；

图2是图1的I处结构示意图；

图3是本发明实施例稳固钩挂时的结构示意图；

图4是本发明实施例角度头退钩时的结构示意图；

图5是本发明实施例角度头安装时的结构示意图；

图6是本发明实施例角度头不安装时连接钩挂孔处的结构示意图。

图中：1-主轴壳体；11-连接安装孔；12-钩挂导向套；13-钩爪外伸限位台阶；14-钩爪外伸抵靠台阶；15-上腔流体接口；16-底腔流体接口；17-钩挂密封环面；2-钩挂筒；21-钩爪外伸施力台阶；22-钩爪外伸施力弹簧；23-上腔连通过口；3-钩挂爪；31-进爪导向斜面；32-钩爪钩挂面；33-稳固挤靠面；4-钩挂施力杆；41-钩爪避让槽；42-钩爪稳固挤靠台阶；43-流体连通槽；5-钩挂施力活塞；6-角度头壳体；61-连接钩挂孔；62-钩挂支撑套；63-挡钩环槽；64-挡钩台阶；65-堵外伸限位端面；66-压靠密封环面；7-防尘堵；71-堵外伸限位凸起；72-堵外伸施力弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图6共同所示，角度头连接用快速稳固机构，包括设置在主轴壳体1上的连接安装孔11和设置在角度头壳体6上并与所述连接安装孔11对应的连接钩挂孔61，即所述连接安装孔11与所述连接钩挂孔61成组使用，在实际应用时，可设计为三组或者更多，以方便相关结构均匀施力。当然所述连接钩挂孔61和所述连接安装孔11的轴线是与主轴轴线平行设置的。

所述连接钩挂孔61的内壁上设有挡钩台阶64，本实施例在所述角度头壳体6上加工所述连接钩挂孔61后，在连接钩挂孔61内螺纹安装一钩挂支撑套62，所述钩挂支撑套62的内孔作为本实施例所述连接钩挂孔61进行钩挂的一部分。所述连接钩挂孔61的内壁上设有挡钩环槽63，即本实施例所述钩挂支撑套62上设置所述挡钩环槽63，所述挡钩环槽63靠近所述主轴壳体1的侧面兼作所述挡钩台阶64。

如图6所示，所述连接钩挂孔61内滑动安装有防尘堵7，所述防尘堵7与所述连接钩挂孔61之间设有堵外伸保持装置。所述防尘堵7可在所述连接钩挂孔61不使用时对其孔口处进行封堵，防止杂质进入影响钩挂连接。

所述堵外伸保持装置包括设置在所述防尘堵7和所述连接钩挂孔61之间的堵外伸施力弹簧72，所述防尘堵7的内端设有堵外伸限位凸起71，所述连接安装孔11的内壁上设有与所述堵外伸限位凸起71对应的凸起滑槽，所述凸起滑槽的外侧面兼作与所述堵外伸限位凸起71对应的堵外伸限位端面65。本实施例所述钩挂导向套12的内孔直径小于所述角度头壳体6上原连接钩挂孔61的直径，这样原连接钩挂孔61未安装所述钩挂导向套12的部分作为所述凸起滑槽，所述钩挂导向套12的内端面即为所述堵外伸限位端面65。

所述连接安装孔11内安装有钩挂筒2且所述钩挂筒2与所述连接安装孔11密封滑动连接，所述钩挂筒2与所述连接安装孔11的密封滑动连接为在所述钩挂筒2外周面上设置密封圈及导向环等方式，是本领域技术人员根据现有技术很容易理解的，在此不再赘述且在图中未详细示意。

所述钩挂筒2的外端上周向设有至少两个端部可伸入至所述挡钩台阶64内侧的钩挂爪3，本实施例所述钩挂爪3设为四个且在所述钩挂筒2的外端面上周向均布设置。本实施例示意所述钩挂爪3整体采用弹簧钢制作而成且固定设置在所述钩挂筒2的外端面上，弹簧钢的材料和制作工艺属于公知技术，在此不再赘述。当然本实施例所述钩挂爪3也可采用与现有角度头拉爪相似的结构安装在所述钩挂筒2上，其结构大致为：所述钩挂筒2的外端外周面上设有钩爪安装槽，所述钩挂爪3上设有安装在钩爪安装槽内的钩爪安装凸起，所述钩挂爪3位于所述钩爪安装凸起处内共同连接有一钩爪弹簧，所述钩爪弹簧对所述钩爪安装凸起沿径向向轴心施力，提供给所述钩挂爪3保持向外侧倾斜的弹簧力。

所述钩挂爪3的端部设有可抵靠在所述挡钩台阶64上的钩爪钩挂面32、以及方便卡入所述连接钩挂孔61的进爪导向斜面31，如图4和图5所示，所述进爪导向斜面31用以在所述钩挂爪3向所述连接钩挂孔61运动时，将连接钩挂孔61施加的反作用力分出一个垂直于所述进爪导向斜面31的分力，使所述钩挂爪3弯曲并可进入所述连接钩挂孔61。所述挡钩台阶64和所述钩爪钩挂面32呈方便解除钩挂的倾斜面设置，即所述挡钩台阶64呈由内向外逐渐缩口的锥面，所述挡钩台阶64呈与该锥面对应的斜面，这样当所述钩挂爪3受外力向外运动时，该外力可分出垂直于所述钩爪钩挂面32的分力使所述钩挂爪3弯曲，方便其解除钩挂。当然所述挡钩台阶64和所述钩爪钩挂面32仅一个呈斜面设置也可以达到该效果。

所述连接安装孔11内设有钩爪外伸限位装置和钩爪外伸施力装置。所述钩爪外伸限位装置用于所述钩挂筒2不至于滑出所述连接安装孔11，所述钩爪外伸限位装置包括设置在所述连接安装孔11内壁上且与所述钩挂筒2的外端面对应的钩爪外伸限位台阶13。本实施例在所述主轴壳体1上加工所述连接安装孔11，并在连接安装孔11内螺纹安装钩挂导向套12，所述钩挂导向套12的内孔作为连接安装孔11与所述钩挂筒2密封滑动连接的那一部分。所述钩爪外伸施力装置用以所述钩挂爪3可时刻保持外伸状态，并在受到外力后可为其提供一定的内伸行程，保证所述钩挂爪3的正常工作。所述钩爪外伸施力装置包括设置在所述连接安装孔11内壁上的钩爪外伸抵靠台阶14，所述钩挂筒2上设有钩爪外伸施力台阶21，所述钩爪外伸施力台阶21与所述钩爪外伸抵靠台阶14之间设有钩爪外伸施力弹簧22。所述钩爪外伸施力弹簧22可以为螺旋弹簧，也可为若干碟片弹簧。

所述钩挂筒2内安装有钩挂施力杆4且所述钩挂施力杆4与所述钩挂筒2密封滑动连接，此处所述密封滑动连接与前文所述密封滑动连接相同，在此不再赘述。所述钩挂施力杆4的外端高于所述钩挂爪3设置，所述钩挂施力杆4上设有方便所述钩挂爪3靠入的钩爪避让槽41。所述钩爪避让槽41可让所述钩挂爪3弯曲靠入，可方便所述钩挂爪3的卡入和退出。

所述钩挂施力杆4上设有钩爪稳固挤靠台阶42，所述钩挂爪3的端部设有与所述钩爪稳固挤靠台阶42对应的稳固挤靠面33，所述钩爪稳固挤靠台阶42和所述稳固挤靠面33呈方便所述钩挂爪3端部远离所述钩爪避让槽41的斜面设置。如图3所示，通过斜面设置，当所述钩挂施力杆4被驱使挤靠向所述钩挂爪3的端部时，该斜面可使得所述钩挂施力杆4的施力分为一个垂直于斜面的分力，使所述钩挂爪3的端部趋向于所述挡钩台阶64活动，方便所述钩爪稳固挤靠台阶42可与所述挡钩台阶64稳固地夹持住所述钩挂爪3的端部。当然所述钩爪稳固挤靠台阶42和所述稳固挤靠面33仅设置一个为斜面也可达到同样的效果。

所述钩挂施力杆4与所述连接安装孔11之间设有可使所述钩爪稳固挤靠台阶42挤靠所述钩挂爪3的钩挂稳固施力装置。所述钩挂稳固施力装置用于施加给所述钩挂施力杆4以朝向所述主轴壳体1的力，可使得所述钩爪稳固挤靠台阶42挤靠所述钩挂爪3的端部，并最终与所述挡钩台阶64夹持住所述钩挂爪3的端部，使所述钩挂爪3不会因外部施力而退出所述连接钩挂孔61，即本实施例钩挂稳固；优选地所述钩爪稳固挤靠台阶43的锥度应不大于所述挡钩台阶64的锥度。本实施例所述钩爪避让槽41远离所述钩挂筒2的侧面兼作所述钩爪稳固挤靠台阶42。

所述钩挂稳固施力装置包括在所述钩挂施力杆4伸出所述钩挂筒2的内端上固定连接的钩挂施力活塞5，所述钩挂施力杆4与所述钩挂施力活塞5可一体加工设置，也可通过螺纹等方式固定连接设置，这些均为本领域技术人员根据现有技术可理解的，在此不再赘述。所述钩挂施力活塞5与所述连接安装孔11密封滑动连接，此处密封滑动连接与前文密封滑动连接也一致，在此不再赘述。所述连接安装孔11的内壁上位于所述钩挂施力活塞5的外侧和内侧分别设有上腔流体接口15和底腔流体接口16，所述钩挂筒2和所述钩挂施力杆4上设有上腔连通装置。这样本实施例所述钩挂施力杆4、所述钩挂施力活塞5和所述连接安装孔11形成与缸相似的结构，可利用高压流体的压力作为施力的能量来源，高压流体可采用高压油或者高压气，本实施例以高压油进行说明。当所述底腔流体接口16进液、所述上腔流体接口15回液时，所述钩挂施力活塞5内侧压力明显高于外侧压力，所述钩挂施力活塞5在压力差作用下驱动所述钩挂施力杆4向外滑动；当所述上腔流体接口15进液、所述底腔流体接口16回液时，因压力差反之，所述钩挂施力杆4向内滑动。

所述上腔连通装置包括设置在所述钩挂筒2上的上腔连通过口23，所述钩挂施力杆4上设有可连通所述上腔连通过口23的流体连通槽43。所述钩挂筒2作为所述上腔流体接口15与所述钩挂施力活塞5之间的结构，可能会对流体连通造成封堵，进而导致所述钩挂施力活塞5不能正常活动，本实施例所述上腔连通过口23和所述流体连通槽43可保证高压流体能顺利到达所述钩挂施力活塞5的外侧面处。所述流体连通槽43可利用所述钩挂施力杆4与所述钩挂筒2之间的间隙或者在所述钩挂施力杆4的外周面设置沟槽，来使得通过所述上腔连通过口23和所述流体连通槽43处的高压流体能到达所述钩挂施力活塞5的外侧面处，这些结构设计为本领域技术人员根据现有技术和本实施例的描述很容易得出的，在此不再赘述。

本实施例所述钩挂施力杆4传递来的力，可在钩挂作用下使得角度头壳体6迅速靠近所述主轴壳体1，完成连接，为使两者能快速准确结合，本实施例所述主轴壳体1上设有稳固抵靠端面，所述角度头壳体6上设有与所述稳固抵靠端面对应的稳固压靠端面。

本实施例所述主轴壳体1上位于所述连接安装孔11的孔口外设有钩挂密封环面17，所述角度头壳体6上位于所述连接钩挂孔61外设有压靠密封环面66，当角度头连接完毕后，所述压靠密封环面66与所述钩挂密封环面17可压合，形成对本实施例钩挂结构的密封，这样可防止工作时铁屑的溅入，影响结构运行。本实施例所述钩挂密封环面17兼作所述稳固抵靠端面，所述压靠密封环面66兼作所述稳固压靠端面。当然所述稳固抵靠端面和所述稳固压靠端面也可以为额外设置的端面，这种结构也应在本发明保护范围之内。

本实施例的工作原理为：如图6所示，当不安装角度头时，所述防尘堵7可封堵所述连接钩挂孔61的孔口，防止杂质溅入，当安装角度头时，通过角度头上定位销定位，所述连接安装孔11可与所述连接钩挂孔61一一对应，此时所述底腔流体接口16进液，所述上腔流体接口15回液，所述钩挂施力活塞5驱使所述钩挂施力杆4外伸，所述钩挂筒2在所述钩爪外伸施力弹簧22作用下抵靠在所述钩爪外伸限位凸起13上，所述钩挂爪3处于外伸自由状态；旋转换刀刀臂驱使角度头整体向主轴壳体1移动时，如图5所示，所述钩挂施力杆4的外端首先将防尘堵7顶入所述连接钩挂孔61，紧接着所述钩挂爪3在所述进爪导向斜面31的作用下靠入所述钩爪避让槽41内，并进入所述连接钩挂孔61内，直至到达所述挡钩台阶64内侧，如图1所示，所述旋转换刀刀臂收回，所述上腔流体接口15开始进液、所述底腔流体接口16开始回液，所述钩挂施力活塞5带动所述钩挂施力杆4内伸，所述钩爪稳固挤靠台阶42首先挤靠到所述钩挂爪3上，在所述钩挂施力杆4继续作用下，所述钩爪稳固挤靠台阶42会借由所述钩挂爪3带动所述钩挂筒2同步内伸，如图3所示，最终所述钩爪稳固挤靠台阶42与所述挡钩台阶64一起夹持住所述钩挂爪3的端部，使钩挂稳固可靠，所述钩挂施力活塞5继续运动，角度头壳体6可迅速压靠在主轴壳体1上，形成稳固连接；当角度头完成工作后，所述底腔流体接口16进液、所述上腔流体接口15回液，所述钩爪稳固挤靠台阶42与所述挡钩台阶64解除夹持作用，钩挂作用消失，旋转换刀刀臂可直接将角度头向外拔出即可，所述钩爪钩挂面32和所述挡钩台阶64的斜面导向作用，可使得所述钩挂爪3重新靠入所述钩爪避让槽41内，如图4所示，完成退钩，所述防尘堵7重新封堵所述连接钩挂孔61的孔口。

本实施例利用高压流体的压力，在角度头定位好后，可迅速形成稳固连接，且稳固可靠，是现有角度头稳固连接的突破性技术，具有较高的推广价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。