一种主轴的车削铣削切换机构及方法与流程

本发明涉及主轴，尤其涉及一种主轴的车削铣削切换机构及方法。

背景技术：

主轴通常用于精密加工等场合，可进行车削加工或者铣削加工，对于车削加工而言，其需要主轴将车刀固定在制定位置，利用旋转的工件接触车刀而完成车削，对于铣削加工而言，则需要主轴携带铣刀高速运转来完成铣削加工，上述两种加工方式，需要不同类型的主轴结构才能实现，或者利用独立的卡固装置，在进行车削加工时，将主轴的转子固定、定位，但是上述方式不仅自动化性能较差，而且不便于操作，此外，通过外力固定转子的方式容易对主轴内部结构造成损伤，进而影响主轴精度，难以满足应用需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种易于控制、便于操作、自动化性能更强、可避免损伤主轴的车削铣削切换机构及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种主轴的车削铣削切换机构，所述主轴包括有前轴承座和转子，所述前轴承座内设有前轴承，所述前轴承座的前端固定有前盖板，所述转子穿过所述前轴承和前盖板，所述转子上套设有内环盘且二者固定连接，所述内环盘的外侧套设有外环盘，所述外环盘与所述前轴承座固定连接，且所述内环盘能够相对所述外环盘转动，所述内环盘和所述外环盘的后侧设有能够前后滑动的后活塞环，所述后活塞环环绕于所述转子，所述内环盘的后端面形成有多个内环凸块，多个内环凸块沿所述内环盘的周向均匀分布，所述外环盘的后端面形成有多个外环凸块，多个外环凸块沿所述外环盘的周向均匀分布，所述后活塞环的前端面开设有多个活塞卡口，所述内环凸块和所述外环凸块分别与多个活塞卡口对齐，所述前轴承座的前端设有用于驱使所述后活塞环前后滑动的油压驱动机构，当所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向前滑动时，所述内环凸块和所述外环凸块分别插设于多个活塞卡口内，借由所述后活塞环将所述内环盘和所述外环盘紧固，当所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向后滑动时，所述后活塞环与所述内环盘和所述外环盘分离，借由所述转子带动所述内环盘转动。

优选地，所述前轴承座内开设有后活塞腔，所述后活塞环位于所述后活塞腔内。

优选地，所述油压驱动机构包括有前活塞内环和前活塞外环，所述前盖板的后端面开设有前活塞腔，所述前活塞内环和前活塞外环均位于所述前活塞腔内，且所述前活塞内环和前活塞外环均能够在所述前活塞腔内前后滑动，所述前活塞外环环绕于所述前活塞内环，且所述前活塞外环与所述外环盘对齐，所述前活塞内环与所述内环盘对齐，所述外环盘上穿设有顶杆且二者滑动连接，所述顶杆的高度大于所述外环盘的厚度，且所述顶杆的前后两端分别抵接于所述前活塞外环和所述后活塞环，所述前活塞内环的下端形成有向外弯折的环状弯折部，所述环状弯折部位于所述前活塞外环的下方，所述前轴承座和所述前盖板内开设有依次连通的第一油路和第二油路，所述第一油路连通于所述前活塞外环的前端空腔，所述第二油路均连通于所述后活塞环的后端空腔和所述前活塞内环的后端空腔，其中：当所述第二油路注入预设压力的液压油时，驱使所述前活塞内环向后滑动并顶紧于所述内环盘，同时驱使所述后活塞环向前滑动，以令所述后活塞环卡合于所述内环盘和所述外环盘；当所述第一油路注入预设压力的液压油时，驱使所述前活塞外环向后滑动，利用所述顶杆对所述后活塞环施加推力，进而驱使所述后活塞环向后滑动，以令所述后活塞环与所述内环盘和所述外环盘分离，同时借由前活塞内环的环状折弯部使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环和内环盘脱开。

优选地，所述外环盘上穿设有多个顶杆，多个顶杆沿所述外环盘的周向均匀分布。

优选地，所述内环凸块、所述外环凸块和所述活塞卡口的横截面均呈梯形。

优选地，所述前活塞内环、所述前活塞外环和所述后活塞环的外侧分别套设有密封圈。

优选地，所述转子的外侧形成有环状肩部，所述内环盘的内环端形成有内法兰环，所述内法兰环与所述环状肩部固定连接。

优选地，所述外环盘的外环端形成有外法兰环，所述外法兰环与所述前轴承座固定连接。

一种主轴的车削铣削切换方法，所述主轴包括有前轴承座和转子，所述前轴承座内设有前轴承，所述前轴承座的前端固定有前盖板，所述转子穿过所述前轴承和前盖板，所述转子上套设有内环盘且二者固定连接，所述内环盘的外侧套设有外环盘，所述外环盘与所述前轴承座固定连接，且所述内环盘能够相对所述外环盘转动，所述内环盘和所述外环盘的后侧设有能够前后滑动的后活塞环，所述后活塞环环绕于所述转子，所述内环盘的后端面形成有多个内环凸块，多个内环凸块沿所述内环盘的周向均匀分布，所述外环盘的后端面形成有多个外环凸块，多个外环凸块沿所述外环盘的周向均匀分布，所述后活塞环的前端面开设有多个活塞卡口，所述内环凸块和所述外环凸块分别与多个活塞卡口对齐，所述前轴承座的前端设有用于驱使所述后活塞环前后滑动的油压驱动机构，所述车削铣削切换方法包括如下步骤：车削切换步骤，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向前滑动，直至所述内环凸块和所述外环凸块分别插设于多个活塞卡口内，借由所述后活塞环将所述内环盘和所述外环盘紧固，使得所述转子位置固定，将装夹有车刀的刀柄安装于所述转子的前端，利用外部旋转设备装夹工件并靠近所述车刀，进而实现车削加工；铣削切换步骤，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向后滑动，直至所述内环凸块和所述外环凸块从多个活塞卡口内退出，所述后活塞环与所述内环盘和所述外环盘分离，使得所述转子可带动所述内环盘转动，将装夹有铣刀的刀柄安装于所述转子的前端，启动所述主轴，进而实现铣削加工。

优选地，所述油压驱动机构包括有前活塞内环和前活塞外环，所述前盖板的后端面开设有前活塞腔，所述前活塞内环和前活塞外环均位于所述前活塞腔内，且所述前活塞内环和前活塞外环均能够在所述前活塞腔内前后滑动，所述前活塞外环环绕于所述前活塞内环，且所述前活塞外环与所述外环盘对齐，所述前活塞内环与所述内环盘对齐，所述外环盘上穿设有顶杆且二者滑动连接，所述顶杆的高度大于所述外环盘的厚度，且所述顶杆的前后两端分别抵接于所述前活塞外环和所述后活塞环，所述前活塞内环的下端形成有向外弯折的环状弯折部，所述环状弯折部位于所述前活塞外环的下方，所述前轴承座和所述前盖板内开设有依次连通的第一油路和第二油路，所述第一油路连通于所述前活塞外环的前端空腔，所述第二油路均连通于所述后活塞环的后端空腔和所述前活塞内环的后端空腔，其中：所述车削切换步骤中，通过对所述第二油路注入预设压力的液压油，利用液压油驱使所述前活塞内环向后滑动并顶紧于所述内环盘，同时利用液压油驱使所述后活塞环向前滑动，直至所述后活塞环卡合于所述内环盘和所述外环盘；所述铣削切换步骤中，通过对所述第一油路注入预设压力的液压油，利用液压油驱使所述前活塞外环向后滑动，借由所述顶杆对所述后活塞环施加推力，进而驱使所述后活塞环向后滑动，直至所述后活塞环与所述内环盘和所述外环盘分离，同时借由前活塞内环的环状折弯部使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环和内环盘脱开。

本发明公开的主轴的车削铣削切换机构中，当执行车削切换步骤时，需在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向前滑动，直至所述内环凸块和所述外环凸块分别插设于多个活塞卡口内，借由所述后活塞环将所述内环盘和所述外环盘紧固，使得所述转子位置固定，将装夹有车刀的刀柄安装于所述转子的前端，利用外部旋转设备装夹工件并靠近所述车刀，进而实现车削加工；当执行铣削切换步骤时，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构驱使所述后活塞环向后滑动，直至所述内环凸块和所述外环凸块从多个活塞卡口内退出，所述后活塞环与所述内环盘和所述外环盘分离，同时借由前活塞内环的环状折弯部使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环和内环盘脱开，使得所述转子可带动所述内环盘转动，将装夹有铣刀的刀柄安装于所述转子的前端，启动所述主轴，进而实现铣削加工。上述切换机构只需控制所述油压驱动机构的前后驱动状态，即可将所述转子锁固，或者令所述转子松脱，能够快速实现车削、铣削状态切换，相比现有技术而言，本发明在固定所述转子时不依赖外部锁紧机构，大大提高了主轴的自动化性能，更优的，由于卡齿为均匀分布的，因此此机构可以在任意位置进行车削和铣削的转化，而原始的主轴转化需要在固定位置；此外，本发明不仅易于控制、便于操作，而且可防止所述转子承受外力，进而避免主轴内部受损，有效起到了防护作用，较好地满足了应用需求。

附图说明

图1为车削铣削切换机构的剖视图一；

图2为车削铣削切换机构的剖视图二；

图3为内环盘、外环盘和后活塞环的分解图；

图4为内环盘、外环盘和后活塞环的立体图；

图5为前活塞内环的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

实施例一

本实施例提出了一种主轴的车削铣削切换机构，结合图1至图5所示，所述主轴包括有前轴承座1和转子4，所述前轴承座1内设有前轴承2，所述前轴承座1的前端固定有前盖板3，所述转子4穿过所述前轴承2和前盖板3，所述转子4上套设有内环盘10且二者固定连接，所述内环盘10的外侧套设有外环盘11，所述外环盘11与所述前轴承座1固定连接，且所述内环盘10能够相对所述外环盘11转动，所述内环盘10和所述外环盘11的后侧设有能够前后滑动的后活塞环12，所述后活塞环12环绕于所述转子4，所述内环盘10的后端面形成有多个内环凸块100，多个内环凸块100沿所述内环盘10的周向均匀分布，所述外环盘11的后端面形成有多个外环凸块110，多个外环凸块110沿所述外环盘11的周向均匀分布，所述后活塞环12的前端面开设有多个活塞卡口120，所述内环凸块100和所述外环凸块110分别与多个活塞卡口120对齐，所述前轴承座1的前端设有用于驱使所述后活塞环12前后滑动的油压驱动机构5，当所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向前滑动时，所述内环凸块100和所述外环凸块110分别插设于多个活塞卡口120内，借由所述后活塞环12将所述内环盘10和所述外环盘11紧固，当所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向后滑动时，所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，借由所述转子4带动所述内环盘10转动，同时借由前活塞内环50的环状折弯部500使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环50和内环盘10脱开。

上述结构中，当执行车削切换步骤时，需在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向前滑动，直至所述内环凸块100和所述外环凸块110分别插设于多个活塞卡口120内，借由所述后活塞环12将、前活塞内环50所述内环盘10和所述外环盘11紧固，使得所述转子4位置固定，将装夹有车刀的刀柄安装于所述转子4的前端，利用外部旋转设备装夹工件并靠近所述车刀，进而实现车削加工；当执行铣削切换步骤时，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向后滑动，直至所述内环凸块100和所述外环凸块110从多个活塞卡口120内退出，所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，同时借由前活塞内环50的环状折弯部500使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环50和内环盘10脱开，使得所述转子4可带动所述内环盘10转动，将装夹有铣刀的刀柄安装于所述转子4的前端，启动所述主轴，进而实现铣削加工。上述切换机构只需控制所述油压驱动机构5的前后驱动状态，即可将所述转子4锁固，或者令所述转子4松脱，能够快速实现车削、铣削状态切换，相比现有技术而言，本发明在固定所述转子4时不依赖外部锁紧机构，大大提高了主轴的自动化性能，此外，本发明不仅易于控制、便于操作，而且可防止所述转子4承受外力，进而避免主轴内部受损，有效起到了防护作用，较好地满足了应用需求。

作为一种优选结构，所述前轴承座1内开设有后活塞腔6，所述后活塞环12位于所述后活塞腔6内。

本实施例中，所述油压驱动机构5包括有前活塞内环50和前活塞外环51，所述前盖板3的后端面开设有前活塞腔30，所述前活塞内环50和前活塞外环51均位于所述前活塞腔30内，且所述前活塞内环50和前活塞外环51均能够在所述前活塞腔30内前后滑动，所述前活塞外环51环绕于所述前活塞内环50，且所述前活塞外环51与所述外环盘11对齐，所述前活塞内环50与所述内环盘10对齐，所述外环盘11上穿设有顶杆112且二者滑动连接，所述顶杆112的高度大于所述外环盘11的厚度，且所述顶杆112的前后两端分别抵接于所述前活塞外环51和所述后活塞环12，所述前活塞内环50的下端形成有向外弯折的环状弯折部500，所述环状弯折部500位于所述前活塞外环51的下方，所述前轴承座1和所述前盖板3内开设有依次连通的第一油路31和第二油路32，所述第一油路31连通于所述前活塞外环51的前端空腔，所述第二油路32均连通于所述后活塞环12的后端空腔和所述前活塞内环50的后端空腔，其中：

当所述第二油路32注入预设压力的液压油时，驱使所述前活塞内环50向后滑动并顶紧于所述内环盘10，同时驱使所述后活塞环12向前滑动，以令所述后活塞环12卡合于所述内环盘10和所述外环盘11；

当所述第一油路31注入预设压力的液压油时，驱使所述前活塞外环51向后滑动，利用所述顶杆112对所述后活塞环12施加推力，进而驱使所述后活塞环12向后滑动，以令所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，同时借由前活塞内环50的环状折弯部500使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环50和内环盘10脱开。

在上述优选结构中，所述油压驱动机构5可靠地驱使所述后活塞环12前后滑动，有助于所述主轴准确地执行车削铣削切换动作。

为使得推力均匀，本实施例中，所述外环盘11上穿设有多个顶杆112，多个顶杆112沿所述外环盘11的周向均匀分布。

作为一种优选结构，所述内环凸块100、所述外环凸块110和所述活塞卡口120的横截面均呈梯形。上述形状可使得所述内环凸块100和所述外环凸块110更易于卡入所述活塞卡口120内，同时还易于从所述活塞卡口120内脱出，进一步提高了车削铣削切换动作的可靠性和准确性。

本实施例中，所述前活塞内环50、所述前活塞外环51和所述后活塞环12的外侧分别套设有密封圈。上述密封圈不仅能起到密封作用，还可以利用密封圈的弹性作用，使得所述前活塞内环50、所述前活塞外环51和所述后活塞环12自动找正中心位置，进而提高主轴的整体性能。

关于所述内环盘10与所述转子4的固定方式，本实施例中，所述转子4的外侧形成有环状肩部40，所述内环盘10的内环端形成有内法兰环101，所述内法兰环101与所述环状肩部40固定连接。

为了将所述外环盘11固定，本实施例中，所述外环盘11的外环端形成有外法兰环111，所述外法兰环111与所述前轴承座1固定连接。

在此基础上，本实施例还涉及一种主轴的车削铣削切换方法，结合图1至图5所示，所述主轴包括有前轴承座1和转子4，所述前轴承座1内设有前轴承2，所述前轴承座1的前端固定有前盖板3，所述转子4穿过所述前轴承2和前盖板3，所述转子4上套设有内环盘10且二者固定连接，所述内环盘10的外侧套设有外环盘11，所述外环盘11与所述前轴承座1固定连接，且所述内环盘10能够相对所述外环盘11转动，所述内环盘10和所述外环盘11的后侧设有能够前后滑动的后活塞环12，所述后活塞环12环绕于所述转子4，所述内环盘10的后端面形成有多个内环凸块100，多个内环凸块100沿所述内环盘10的周向均匀分布，所述外环盘11的后端面形成有多个外环凸块110，多个外环凸块110沿所述外环盘11的周向均匀分布，所述后活塞环12的前端面开设有多个活塞卡口120，所述内环凸块100和所述外环凸块110分别与多个活塞卡口120对齐，所述前轴承座1的前端设有用于驱使所述后活塞环12前后滑动的油压驱动机构5，所述车削铣削切换方法包括如下步骤：

车削切换步骤，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向前滑动，直至所述内环凸块100和所述外环凸块110分别插设于多个活塞卡口120内，借由所述后活塞环12、前活塞内环50将所述内环盘10和所述外环盘11紧固，使得所述转子4位置固定，将装夹有车刀的刀柄安装于所述转子4的前端，利用外部旋转设备装夹工件并靠近所述车刀，进而实现车削加工；

铣削切换步骤，在主轴停机状态下，利用所述油压驱动机构5驱使所述后活塞环12向后滑动，直至所述内环凸块100和所述外环凸块110从多个活塞卡口120内退出，所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，同时借由前活塞内环50的环状折弯部500使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环50和内环盘10脱开，使得所述转子4可带动所述内环盘10转动，将装夹有铣刀的刀柄安装于所述转子4的前端，启动所述主轴，进而实现铣削加工。

上述方法中，为了准确执行切换动作，本实施例中，所述油压驱动机构5包括有前活塞内环50和前活塞外环51，所述前盖板3的后端面开设有前活塞腔30，所述前活塞内环50和前活塞外环51均位于所述前活塞腔30内，且所述前活塞内环50和前活塞外环51均能够在所述前活塞腔30内前后滑动，所述前活塞外环51环绕于所述前活塞内环50，且所述前活塞外环51与所述外环盘11对齐，所述前活塞内环50与所述内环盘10对齐，所述外环盘11上穿设有顶杆112且二者滑动连接，所述顶杆112的高度大于所述外环盘11的厚度，且所述顶杆112的前后两端分别抵接于所述前活塞外环51和所述后活塞环12，所述前活塞内环50的下端形成有向外弯折的环状弯折部500，所述环状弯折部500位于所述前活塞外环51的下方，所述前轴承座1和所述前盖板3内开设有依次连通的第一油路31和第二油路32，所述第一油路31连通于所述前活塞外环51的前端空腔，所述第二油路32均连通于所述后活塞环12的后端空腔和所述前活塞内环50的后端空腔，其中：

所述车削切换步骤中，通过对所述第二油路32注入预设压力的液压油，利用液压油驱使所述前活塞内环50向后滑动并顶紧于所述内环盘10，同时利用液压油驱使所述后活塞环12向前滑动，直至所述后活塞环12卡合于所述内环盘10和所述外环盘11；

所述铣削切换步骤中，通过对所述第一油路31注入预设压力的液压油，利用液压油驱使所述前活塞外环51向后滑动，借由所述顶杆112对所述后活塞环12施加推力，进而驱使所述后活塞环12向后滑动，直至所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，同时借由前活塞内环50的环状折弯部500使前活塞内环向前移动，以实现前活塞内环50和内环盘10脱开。

实施例二

实际应用中，很多情况下，电机类设备的转子需要在运转过程中执行相应动作，但是在某些场合下，例如执行车削动作时，需要将转子固定在指定位置，此外，有时也需要转子携带其他机构一并旋转，而现有的电机类设备中，通常需要利用外部锁紧装置将转子锁固，或者将外设的动力传导装置固定在转子上，使得转子能够将动力传导至其他机构中，上述各应用场合下，需要装配不同的机构才能实现，导致现有的电机类设备无法自动完成状态切换，难以满足多场合应用需求。

为解决上述技术问题，本实施例提出了一种既能实现转子独立转动，又能将转子锁固，亦或将转子的动力向外传导的转子离合机构，结合图3和图4所示，其包括有套设且固定于所述转子4上的内环盘10，所述内环盘10的外侧套设有外环盘11，且所述内环盘10能够相对所述外环盘11转动，所述内环盘10和所述外环盘11的后侧设有能够前后滑动的后活塞环12，所述后活塞环12环绕于所述转子4，所述内环盘10的后端面形成有多个内环凸块100，多个内环凸块100沿所述内环盘10的周向均匀分布，所述外环盘11的后端面形成有多个外环凸块110，多个外环凸块110沿所述外环盘11的周向均匀分布，所述后活塞环12的前端面开设有多个活塞卡口120，所述内环凸块100和所述外环凸块110分别与多个活塞卡口120对齐，当所述后活塞环12向前滑动时，所述内环凸块100和所述外环凸块110分别插设于多个活塞卡口120内，借由所述后活塞环12将所述内环盘10和所述外环盘11紧固，当所述后活塞环12向后滑动时，所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离。

上述机构中，可通过预设的驱动机构来驱使所述后活塞环12前后滑动，当所述后活塞环12向前滑动时，可将所述后活塞环12紧固于所述内环盘10和所述外环盘11之间，在该状态下：1、如果所述外环盘11固定在指定位置，则对所述内环盘10和转子4起到定位作用，使得所述转子4无法旋转，此时可应用于诸如车削等加工场合；2、如果所述外环盘11上安装了其他加工机构，则可利用转子4带动所述外环盘11及该外环盘11上安装的加工机构一并旋转，进而完成动力传导。当所述后活塞环12向后滑动时，因所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离，使得所述转子4独立转动，此时可以利用所述转子4上安装的加工机构进行诸如铣削等高速旋转加工。上述机构中，仅通过控制所述后活塞环12向前或者向后滑动，即可实现转子独立旋转、锁固或者将动力向外传导等多种工作状态，进而满足了多种场合下的加工需求。

本实施例的具体应用过程可参考如下场景：

场景1，当所述外环盘11固定于壳体、支座等处时，通过驱使所述后活塞环12卡合于所述内环盘10和所述外环盘11，使得所述内环盘10和所述转子4无法转动，此时，可将车刀安装于所述转子4上，利用外部旋转装置装夹工件并靠近车刀，进而实现车削加工；

场景2，当驱使驱使所述后活塞环12与所述内环盘10和所述外环盘11分离后，所述转子4可独自旋转，此时可利用安装于所述转子4上的铣刀对工件进行铣削加工；

场景3，将所述外环盘11设置为自由旋转机构，在所述外环盘11上装夹例如抛光机构等，当所述后活塞环12卡合于所述内环盘10和所述外环盘11时，可利用所述转子4带动所述外环盘11、抛光机构一并旋转，进而完成例如抛光加工等工作，在此场景中，用户可以不取下转子4上的刀具，同时进行抛光等加工，有助于实现不同加工状态的快速转换。

以上3种场景均属于本实施例的灵活应用，但是在实际应用中，以主轴为例，最好将所述外环盘11固定于主轴的前轴承座等处，这样可对所述转子4起到固定作用，进而实现主轴的车削、铣削动作切换。

作为一种优选方式，所述内环凸块100与所述外环凸块110可交错、也可并排分布。

为了方便卡合与脱开，本实施例中，所述内环凸块100、所述外环凸块110和所述活塞卡口120的横截面均呈梯形。

为了方便安装固定，本实施例中，所述内环盘10的内环端形成有用于与所述转子4固定连接的内法兰环101。

作为一种优选方式，所述外环盘11的外环端形成有外法兰环111。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。