一种油缸驱动式机械主轴的制作方法

本实用新型涉及主轴，尤其涉及一种油缸驱动式机械主轴。

背景技术：

主轴是安装在机床上且用于进行精密加工的装置，其运转过程中可通过皮带驱使转子转动，进而带动刀具实现高速旋转加工，传统的皮带主轴中，其打刀方式依靠后置打刀机构，通过设置在主轴后端的打刀机构对拉杆施力，来驱使拉杆前后移动，进而完成松刀、夹刀动作，但是由于皮带主轴的后端需要将皮带、皮带轮与转子相连接，所以这种后置的打刀机构会占用主轴的后部空间，不利于与外置的皮带、皮带轮等动力机构进行连接。此外，上述结构需要拉杆的后端穿过转子，致使拉杆必须具有足够的长度才能与后置的打刀机构相连接，但是过长的拉杆不仅影响打刀动作的力学传导性能，还会增加拉杆与转子之间的应力，对主轴的使用寿命和整体性能造成不良影响。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种无需后置打刀机构、避免占用主轴后部空间、能可靠地向拉杆施加推力、可缩短拉杆长度的油缸驱动式机械主轴。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种油缸驱动式机械主轴，其包括有钢筒，所述钢筒内设有前轴承组件、后轴承组件和中空状的转子，所述前轴承组件和后轴承组件分设于所述钢筒的前后两端，所述转子的前后两端分别穿过所述前轴承组件和后轴承组件，所述钢筒的后端固定有背盖，所述转子内穿设有中空状的拉杆，所述拉杆上套设有用于驱使所述拉杆向后滑动的碟簧组件，所述拉杆的前端用于连接刀柄，所述背盖的后端固定有油缸支撑座，所述油缸支撑座的后端固定有油缸，所述油缸内设有活塞且二者滑动连接，所述转子的后端穿过所述活塞且二者滑动连接，所述活塞的前端开设有台阶口，所述台阶口内设有打刀环，且所述打刀环能够相对所述台阶口前后活动，所述打刀环套设于所述转子外侧，所述打刀环的内侧固定有打刀杆，所述转子的侧部开设有两个相对设置的限位槽孔，所述限位槽孔沿所述转子的长度方向延伸，所述打刀杆穿过所述限位槽孔和所述拉杆，所述打刀杆能够在所述限位槽孔内前后滑动，且所述打刀杆与所述拉杆固定连接；松刀时，向所述活塞的后端油腔加载油压并驱使所述活塞向前滑动，通过所述台阶口的后端向所述打刀环施加推力，进而驱使所述打刀杆和所述拉杆向前滑动，以令所述拉杆对所述刀柄执行松刀动作；夹刀时，向所述活塞的前端油腔加载油压并驱使所述活塞向后滑动，所述台阶口的后端与所述打刀环分离，借由所述碟簧组件施加的弹力驱使所述拉杆、所述打刀杆和所述打刀环向后滑动，以令所述拉杆对所述刀柄执行夹刀动作。

优选地，所述前端油腔由所述活塞、所述油缸和所述油缸支撑座的后端合围而成，所述后端油腔由所述活塞和所述油缸合围而成。

优选地，所述油缸的侧部开设有第一油口和第二油口，所述第一油口与所述前端油腔相连通，所述第二油口与所述后端油腔相连通。

优选地，所述活塞内开设有用于注入压缩空气的第一导气孔，所述打刀杆内开设有第二导气孔，所述第二导气孔的一端与所述第一导气孔相连通，所述第二导气孔的另一端与所述拉杆的中心气孔相连通。

优选地，所述油缸的侧部开设有进气孔，所述进气孔的一端用于注入压缩空气，所述进气孔的另一端朝向所述活塞的侧部，所述第一导气孔的开口位于所述活塞的侧部，并且当所述活塞向前滑动后，所述进气孔与所述第一导气孔依次连通。

优选地，所述油缸的内壁开设有第一环状气槽，所述进气孔的开口位于所述第一环状气槽内，所述活塞内开设有两个第一导气孔，两个第一导气孔对称设于所述活塞的两侧，且两个第一导气孔的开口均位于所述第一环状气槽内，所述打刀环的后端面开设有第二环状气槽，所述第二环状气槽连通于所述第一导气孔与所述第二导气孔之间。

优选地，所述钢筒的外侧壁开设有用于注入冷却水的前水冷通道，所述前水冷通道位于前轴承组件的外侧，所述钢筒的前端套设有前水冷外套，所述前水冷外套覆盖于所述前水冷通道，且所述前水冷外套的外径由后至前逐渐减小。

优选地，所述钢筒的前端固定有防尘环，所述防尘环的内侧固定有气环，所述气环环绕于所述转子且二者之间设有间隙，所述转子的外侧固定有防水盖，所述防水盖位于所述防尘环的前侧，且所述防水盖与所述防尘环和所述气环之间形成有气封间隙，所述钢筒与所述防尘环内开设有依次连通的气封气道，所述气封气道，所述防尘环与所述气环之间形成有气囊，所述气封气道连通于所述气囊，所述气环上开设有气环孔，所述气环孔贯穿于所述气环的内外两侧，且所述气环孔与所述气囊相连通，所述气封气道注入的气流依次经由所述气囊、所述气环孔和所述气封间隙向外吹出，进而在所述防水盖的周围形成环状气幕。

优选地，所述转子的外侧壁开设有多个环形储气槽，所述环形储气槽的截面呈三角形，且所述环形储气槽朝向所述防尘环的内壁，所述防尘环上开设有排气孔，所述排气孔朝向所述转子，所述排气孔与所述环形储气槽相邻设置。

优选地，所述前轴承组件包括有前轴承、内隔环和外隔环，所述内隔环呈倒“j”形，所述外隔环呈“j”形，所述内隔环和外隔环相对设置且二者之间设有间隙，所述内隔环夹设于所述前轴承的内环与所述转子之间，所述外隔环夹设于所述前轴承的外环与所述防尘环之间，所述内隔环和外隔环之间的间隙与所述转子和防尘环之间的间隙相连通。

本实用新型公开的油缸驱动式机械主轴中，在所述活塞的前端开设有台阶口，所述台阶口内设有打刀环，所述打刀环内侧的打刀杆穿过所述转子的所述限位槽孔以及所述拉杆，同时打刀杆能够在所述限位槽孔内前后滑动，当所述活塞向前运动时，通过台阶口的后端对打刀环施加推力，再通过打刀杆对所述拉杆施加推力，进而执行松刀动作，当所述活塞向后运动时，台阶口的后端撤销对打刀环施加的推力，在所述碟簧组件的作用下驱使所述拉杆向后滑动复位，同时执行夹刀动作。本实用新型在所述转子的外侧设置了油缸驱动式打刀机构，相比现有技术中在转子后端设置打刀机构的方式而言，本实用新型无需后置打刀机构，可避免占用主轴后部空间，同时，在所述打刀环与打刀杆的配合作用下，能可靠地向拉杆施加推力，并且可缩短拉杆长度，从而减少拉杆与转子之间的摩擦力等应力，有助于提高主轴的整体性能和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型油缸驱动式机械主轴的局部剖视图一；

图2为本实用新型油缸驱动式机械主轴的局部剖视图二；

图3为本实用新型油缸驱动式机械主轴的局部剖视图三；

图4为油缸部分的分解图；

图5为打刀环和打刀杆的结构图；

图6为活塞的剖视图；

图7为拉杆的结构图；

图8为本实用新型油缸驱动式机械主轴的局部剖视图四；

图9为外隔环的剖视图；

图10为内隔环的剖视图；

图11为油缸盖后端部分的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种油缸驱动式机械主轴，结合图1至图11所示，其包括有钢筒1，所述钢筒1内设有前轴承组件2、后轴承组件3和中空状的转子4，所述前轴承组件2和后轴承组件3分设于所述钢筒1的前后两端，所述转子4的前后两端分别穿过所述前轴承组件2和后轴承组件3，所述钢筒1的后端固定有背盖5，所述转子4内穿设有中空状的拉杆6，所述拉杆6上套设有用于驱使所述拉杆6向后滑动的碟簧组件60，所述拉杆6的前端用于连接刀柄10，所述背盖5的后端固定有油缸支撑座7，所述油缸支撑座7的后端固定有油缸8，所述油缸8内设有活塞9且二者滑动连接，所述转子4的后端穿过所述活塞9且二者滑动连接，所述活塞9的前端开设有台阶口90，所述台阶口90内设有打刀环91，且所述打刀环91能够相对所述台阶口90前后活动，所述打刀环91套设于所述转子4外侧，所述打刀环91的内侧固定有打刀杆92，所述转子4的侧部开设有两个相对设置的限位槽孔40，所述限位槽孔40沿所述转子4的长度方向延伸，所述打刀杆92穿过所述限位槽孔40和所述拉杆6，所述打刀杆92能够在所述限位槽孔40内前后滑动，且所述打刀杆92与所述拉杆6固定连接；

松刀时，向所述活塞9的后端油腔94加载油压并驱使所述活塞9向前滑动，通过所述台阶口90的后端向所述打刀环91施加推力，进而驱使所述打刀杆92和所述拉杆6向前滑动，以令所述拉杆6对所述刀柄10执行松刀动作；

夹刀时，向所述活塞9的前端油腔93加载油压并驱使所述活塞9向后滑动，所述台阶口90的后端与所述打刀环91分离，借由所述碟簧组件60施加的弹力驱使所述拉杆6、所述打刀杆92和所述打刀环91向后滑动，以令所述拉杆6对所述刀柄10执行夹刀动作。

上述结构中，在所述活塞9的前端开设有台阶口90，所述台阶口90内设有打刀环91，所述打刀环91内侧的打刀杆92穿过所述转子4的所述限位槽孔40以及所述拉杆6，同时打刀杆92能够在所述限位槽孔40内前后滑动，当所述活塞9向前运动时，通过台阶口90的后端对打刀环91施加推力，再通过打刀杆92对所述拉杆6施加推力，进而执行松刀动作，当所述活塞9向后运动时，台阶口90的后端撤销对打刀环91施加的推力，在所述碟簧组件60的作用下驱使所述拉杆6向后滑动复位，同时执行夹刀动作。本实用新型在所述转子的外侧设置了油缸驱动式打刀机构，相比现有技术中在转子后端设置打刀机构的方式而言，本实用新型无需后置打刀机构，可避免占用主轴后部空间，同时，在所述打刀环91与打刀杆92的配合作用下，能可靠地向拉杆施加推力，并且可缩短拉杆长度，从而减少拉杆与转子之间的摩擦力等应力，有助于提高主轴的整体性能和使用寿命。

本实施例中，所述前端油腔93由所述活塞9、所述油缸8和所述油缸支撑座7的后端合围而成，所述后端油腔94由所述活塞9和所述油缸8合围而成。

为了方便加载油压，本实施例中，所述油缸8的侧部开设有第一油口80和第二油口81，所述第一油口80与所述前端油腔93相连通，所述第二油口81与所述后端油腔94相连通。

为了便于向所述拉杆6的中心气孔61注入压缩空气，本实施例中，所述活塞9内开设有用于注入压缩空气的第一导气孔95，所述打刀杆92内开设有第二导气孔920，所述第二导气孔920的一端与所述第一导气孔95相连通，所述第二导气孔920的另一端与所述拉杆6的中心气孔61相连通。

本实施例仅在松刀时注入压缩空气，为了实现同步，本实施例优选采用如下方式：所述油缸8的侧部开设有进气孔82，所述进气孔82的一端用于注入压缩空气，所述进气孔82的另一端朝向所述活塞9的侧部，所述第一导气孔95的开口位于所述活塞9的侧部，并且当所述活塞9向前滑动后，所述进气孔82与所述第一导气孔95依次连通。

为了便于气道连通，本实施例中，所述油缸8的内壁开设有第一环状气槽83，所述进气孔82的开口位于所述第一环状气槽83内，所述活塞9内开设有两个第一导气孔95，两个第一导气孔95对称设于所述活塞9的两侧，且两个第一导气孔95的开口均位于所述第一环状气槽83内，所述打刀环91的后端面开设有第二环状气槽910，所述第二环状气槽910连通于所述第一导气孔95与所述第二导气孔920之间。其中，两个对称设置的第一导气孔95可使得所述活塞9两侧的应力对称，避免因所述活塞9两侧气压不均衡而造成微小的动作偏移，进而提高松夹刀动作的准确性和可靠性。

为了对主轴前端进行水冷，本实施例中，所述钢筒1的外侧壁开设有用于注入冷却水的前水冷通道11，所述前水冷通道11位于前轴承组件2的外侧，所述钢筒1的前端套设有前水冷外套12，所述前水冷外套12覆盖于所述前水冷通道11，且所述前水冷外套12的外径由后至前逐渐减小。上述形状的所述前水冷外套12使得主轴前端形成长鼻端结构，从而满足深型腔加工要求，上述结构的主轴，其前端能伸入型腔中，同时可安装较短的刀柄，能有效提高对刀具刚性和使用寿命，以及减少振刀纹。

本实施例优选在主轴前端形成环形气幕，具体是指，所述钢筒1的前端固定有防尘环13，所述防尘环13的内侧固定有气环14，所述气环14环绕于所述转子4且二者之间设有间隙，所述转子4的外侧固定有防水盖15，所述防水盖15位于所述防尘环13的前侧，且所述防水盖15与所述防尘环13和所述气环14之间形成有气封间隙150，所述钢筒1与所述防尘环13内开设有依次连通的气封气道16，所述气封气道16，所述防尘环13与所述气环14之间形成有气囊17，所述气封气道16连通于所述气囊17，所述气环14上开设有气环孔140，所述气环孔140贯穿于所述气环14的内外两侧，且所述气环孔140与所述气囊17相连通，所述气封气道16注入的气流依次经由所述气囊17、所述气环孔140和所述气封间隙150向外吹出，进而在所述防水盖15的周围形成环状气幕。

为了在转子4的外侧形成储气槽，本实施例中，所述转子4的外侧壁开设有多个环形储气槽18，所述环形储气槽18的截面呈三角形，且所述环形储气槽18朝向所述防尘环13的内壁，所述防尘环13上开设有排气孔130，所述排气孔130朝向所述转子4，所述排气孔130与所述环形储气槽18相邻设置。

作为一种优选方式，所述前轴承组件2包括有前轴承20、内隔环21和外隔环22，所述内隔环21呈倒“j”形，所述外隔环22呈“j”形，所述内隔环21和外隔环22相对设置且二者之间设有间隙，所述内隔环21夹设于所述前轴承20的内环与所述转子4之间，所述外隔环22夹设于所述前轴承20的外环与所述防尘环13之间，所述内隔环21和外隔环22之间的间隙与所述转子4和防尘环13之间的间隙相连通。当上述间隙充满压缩空气后，可对外部的尘屑、水等起到气封作用，从而满足防尘防水要求。

作为一种优选方式，所述油缸8的后端固定有两个传感器支架84，两个传感器支架84上分别固定有松刀传感器85和夹刀传感器86，所述松刀传感器85和夹刀传感器86的前后位置不同，所述松刀传感器85和夹刀传感器86的感应端均朝向所述活塞9的侧部，所述活塞9的外侧设有感应环96，当所述活塞9向前滑动时，所述感应环96与所述松刀传感器85的对齐，所述当所述活塞9向后滑动时，所述感应环96与所述夹刀传感器86对齐。进一步地，所述松刀传感器85和夹刀传感器86均为接近开关。

所述主轴的控制系统可根据松刀传感器85和夹刀传感器86反馈的电信号判断主轴的松夹刀状态，进而实现松夹刀动作的闭环控制。

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