一种直联式机械主轴的制作方法

本实用新型涉及主轴，尤其涉及一种直联式机械主轴。

背景技术：

主轴是用于进行精密加工的动力装置，主轴的前端用来安装刀柄，用于进行加工的刀具安装于刀柄上，主轴在使用过程中，通常需要进行松刀、夹刀、换刀等操作，然而在松刀之后，主轴前端因与刀柄分离，所以很容易进入水或者尘屑，为了起到防水防尘作用，一般在松刀时采用中心吹气的方式，但是这种中心吹气的方式，进队刀柄后端小部分位置具有清洁作用，导致刀柄外侧的尘屑和水无法有效清除，在主轴高速运转过程中，刀柄外侧的尘屑和水也有可能进入主轴内，从而影响主轴的加工精度和使用寿命，此外，现有的主轴中，一般利用刀柄上的连杆与主轴内部的拉杆、拉爪进行连接，这种连接方式的受力强度不高，无法满足高刚性加工要求。

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，提供一种能有效清洁刀柄的后端面、能够在运转过程中起到水冷作用、可满足高刚性加工要求的直联式机械主轴。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种直联式机械主轴，其包括有钢筒，所述钢筒内设有前轴承组件、后轴承组件和转子，所述前轴承组件和后轴承组件分别靠近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，所述背盖的后端设有油缸组件，所述转子内穿设有中空状的拉杆，所述拉杆内用于注入冷却水或者压缩空气，且所述拉杆的外侧套设有碟簧组件，所述油缸组件用于驱使所述拉杆向前滑动而执行松刀动作，所述拉杆的前端设有拉爪组件，所述拉爪组件的前端用于连接中空状的刀柄，所述转子的前端形成锥状开口，所述刀柄的后端形成有锥状端部，且所述锥状端部的外表面与所述锥状开口的内壁相互匹配，所述刀柄的外侧形成有环状肩部，所述环状肩部位于所述锥状端部的前端，所述拉杆的前端固定有中空状的拉杆固定套，所述拉杆固定套的侧部开设有多个沿周向均匀分布的前端侧孔，所述转子内开设有多个l形气道，多个l形气道沿所述转子的周向均匀分布，所述l形气道的第一开口朝向所述拉杆，且所述l形气道的第一开口与所述前端侧孔一一对应，所述l形气道的第二开口朝向所述环状肩部的后端面，当所述机械主轴执行夹刀动作时，向所述拉杆内注入冷却水，借由所述碟簧组件驱使所述拉杆向后滑动，所述前端侧孔与所述l形气道的第一开口错开，所述锥状开口与所述锥状端部之间紧密配合，借由所述刀柄内侧的冷却水对安装于所述刀柄前端的刀具进行冷却；当所述机械主轴执行松刀动作时，向所述拉杆内注入压缩空气，借由所述油缸组件驱使所述拉杆向前滑动，所述前端侧孔与所述l形气道的第一开口一一对齐并且相互连通，所述拉杆内的气流依次经由所述拉爪组件以及所述锥状开口与所述锥状端部之间的间隙吹出，再由所述前端侧孔和所述l形气道向所述转子的前端吹出。

优选地，所述拉爪组件包括有中空状的前连接杆和多片拉爪，所述前连接杆的后端螺合固定于所述拉杆的前端开口内，多片拉爪的后端环绕于所述前连接杆的前端，多片拉爪的后端套设有卡簧，借由所述卡簧施加的弹力驱使多片拉爪的后端夹紧于所述前连接杆的前端，同时驱使多片拉爪的前端张开，所述刀柄的后端固定有刀柄连杆，所述刀柄连杆位于多片拉爪的前端内侧，所述拉爪的前端形成有向外凸出的前锥状部，所述转子的内壁形成有内台阶缘，所述内台阶缘位于所述前锥状部的外侧，当所述拉爪向后滑动时，所述前连接杆向后拉动多片拉爪，所述前锥状部抵挡于所述内台阶缘，以令多片拉爪的前端合拢并且夹紧于所述刀柄连杆，同时向所述刀柄施加拉力，直至所述锥状开口与所述锥状端部紧密配合。

优选地，所述转子的前端面形成有多个凸台，多个凸台沿所述转子的周向均匀分布，多个l形气道的第二开口分别位于多个凸台上。

优选地，所述钢筒的外侧形成有法兰环，所述钢筒的前端固定有环喷板，所述前轴承组件抵接于所述环喷板的内侧，所述环喷板的内侧设有气环，所述转子依次穿过所述环喷板和所述气环，且所述转子与所述环喷板和所述气环之间分别形成有间隙，所述转子的前端固定有防水盖，所述防水盖覆盖于所述气环的前侧且二者之间形成有间隙，所述钢筒的内壁和所述环喷板开设有依次连通的前端气道，所述气环内开设有气环孔，所述气环孔贯穿于所述气环的内外两侧，所述法兰环上设有侧向进气口，所述前端气道的前端开口与所述气环孔相连通，所述前端气道的后端开口与所述侧向进气口相连通，所述侧向进气口注入的气流依次经过所述前端气道、所述气环孔以及防水盖与所述气环之间的间隙吹出。

优选地，所述转子的外侧壁开设有两个环状储气槽，所述环状储气槽位于所述环喷板的内侧。

优选地，所述环状储气槽是截面为三角形的凹槽。

优选地，所述前轴承组件包括有前轴承，所述前轴承与所述环喷板之间设有内隔环和外隔环，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环喷板之间，所述外隔环呈“j”形，所述内隔环呈倒“j”形，所述内隔环与所述外隔环相对设置且二者之间形成有迷宫间隙，所述转子和所述环喷板之间的间隙与所述迷宫间隙相连通。

优选地，所述油缸组件包括有油缸支撑环、油缸、油缸盖和中空状的活塞，所述油缸支撑环连接于所述背盖的后端，所述油缸固定于所述油缸支撑环的后端，所述油缸盖固定于所述油缸的后端，所述活塞设于所述油缸内且二者滑动连接，所述活塞的前后两端分别穿过所述油缸的前端和所述油缸盖，所述转子穿过所述活塞且二者滑动连接，所述转子的侧部开设有避空槽孔，所述避空槽孔沿所述转子的长度方向延伸，所述避空槽孔内设有拉杆驱动块且二者滑动连接，所述拉杆驱动块与所述拉杆固定连接，所述拉杆驱动块向所述转子的外侧凸出，所述活塞的内侧形成有驱动台阶部，所述驱动台阶部位于所述拉杆驱动块的后侧，通过向所述活塞的后侧或者前侧施加油压而驱使所述活塞前后滑动，当所述活塞向前滑动时，通过所述驱动台阶部向所述拉杆驱动块施加推力，进而驱使所述拉杆向前滑动。

优选地，所述转子上螺合有限位螺母和转子螺母，所述限位螺母和转子螺母分设于所述背盖的前后两侧，且所述背盖与所述限位螺母和转子螺母之间分别形成有间隙，所述限位螺母的侧部穿设有顶丝，所述顶丝与所述限位螺母螺纹配合，且所述顶丝的端部顶紧于所述转子的外侧壁。

优选地，所述拉杆的后端连接有用于注入冷却水的中空状后连接杆，所述转子上开设有用于注入压缩空气的后端气流入口，所述拉杆的侧部开设有后端侧孔，所述后端侧孔连通于所述拉杆的内部空腔，当所述拉杆向前滑动时，所述后端侧孔与所述后端气流入口相连通，所述后端气流入口注入的压缩空气通过所述后端侧孔注入所述拉杆之内，所述钢筒外侧壁开设有用于注入冷却水的冷却水道，所述钢筒的外侧套设有水冷外套，所述水冷外套覆盖于所述冷却水道，所述法兰环上设有冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水道串接于所述冷却水入口和冷却水出口之间。

本实用新型公开的直联式机械主轴中，在所述转子内设置了多个l形气道，所述l形气道可在主轴松刀时，将所述拉杆内的气流传导至转子的端面，进而对刀柄的侧部以及环状肩部位置进行清洁，再结合中心吹气，大大提高了对转子前端位置的清洁效果，同时，所述拉杆在松刀和夹刀时分别注入压缩空气和冷却水，使得主轴在夹刀之后，能够从内部对主轴前端起到冷却降温作用，大大提高了主轴的冷却效果，从而保证主轴高速旋转过程中的加工精度和性能，此外，本实用新型在转子的前端设置了锥状开口，在所述刀柄的后端设置了锥状端部，夹刀时，通过锥状开口与锥状端部的配合，大大提高了刀柄与转子之间的接触面积，使得刀柄与转子更加紧密地相互匹配，使得刀柄能够承受更大的应力，较好地满足了高刚性的加工要求。

附图说明

图1为本实用新型直联式机械主轴的局部剖视图一；

图2为本实用新型直联式机械主轴的局部剖视图二；

图3为转子的剖视图；

图4为本实用新型直联式机械主轴的局部剖视图三；

图5为本实用新型直联式机械主轴的局部剖视图四；

图6为转子、拉杆、拉爪组件和刀柄的剖视图；

图7为拉爪的立体图；

图8为转子的局部侧视图；

图9为转子的前端面结构图；

图10为钢筒后端部分的剖视图；

图11为背盖的结构图；

图12为限位螺母的结构图；

图13为钢筒前端部分的剖视图；

图14为本实用新型机械主轴前端结构的分解图；

图15为本实用新型机械主轴中间部分的剖视图。

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直联式机械主轴，结合图1至图15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和转子4，所述前轴承组件2和后轴承组件3分别靠近所述钢筒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，所述背盖5的后端设有油缸组件6，所述转子4内穿设有中空状的拉杆7，所述拉杆7内用于注入冷却水或者压缩空气，且所述拉杆7的外侧套设有碟簧组件71，所述油缸组件6用于驱使所述拉杆7向前滑动而执行松刀动作，所述拉杆7的前端设有拉爪组件8，所述拉爪组件8的前端用于连接中空状的刀柄9，所述转子4的前端形成锥状开口40，所述刀柄9的后端形成有锥状端部90，且所述锥状端部90的外表面与所述锥状开口40的内壁相互匹配，所述刀柄9的外侧形成有环状肩部91，所述环状肩部91位于所述锥状端部90的前端，所述拉杆7的前端固定有中空状的拉杆固定套75，所述拉杆固定套75的侧部开设有多个沿周向均匀分布的前端侧孔70，所述转子4内开设有多个l形气道41，多个l形气道41沿所述转子4的周向均匀分布，所述l形气道41的第一开口朝向所述拉杆7，且所述l形气道41的第一开口与所述前端侧孔70一一对应，所述l形气道41的第二开口朝向所述环状肩部91的后端面，当所述机械主轴执行夹刀动作时，向所述拉杆7内注入冷却水，借由所述碟簧组件71驱使所述拉杆7向后滑动，所述前端侧孔70与所述l形气道41的第一开口错开，所述锥状开口40与所述锥状端部90之间紧密配合，借由所述刀柄9内侧的冷却水对安装于所述刀柄9前端的刀具进行冷却；当所述机械主轴执行松刀动作时，向所述拉杆7内注入压缩空气，借由所述油缸组件6驱使所述拉杆7向前滑动，所述前端侧孔70与所述l形气道41的第一开口一一对齐并且相互连通，所述拉杆7内的气流依次经由所述拉爪组件8以及所述锥状开口40与所述锥状端部90之间的间隙吹出，再由所述前端侧孔70和所述l形气道41向所述转子4的前端吹出。

上述结构中，在所述转子4内设置了多个l形气道41，所述l形气道41可在主轴松刀时，将所述拉杆7内的气流传导至转子4的端面，进而对刀柄9的侧部以及环状肩部91位置进行清洁，再结合中心吹气，大大提高了对转子4前端位置的清洁效果，同时，所述拉杆7在松刀和夹刀时分别注入压缩空气和冷却水，使得主轴在夹刀之后，能够从内部对主轴前端起到冷却降温作用，大大提高了主轴的冷却效果，从而保证主轴高速旋转过程中的加工精度和性能，此外，本实用新型在转子4的前端设置了锥状开口40，在所述刀柄9的后端设置了锥状端部90，夹刀时，通过锥状开口40与锥状端部90的配合，大大提高了刀柄9与转子4之间的接触面积，使得刀柄9与转子4更加紧密地相互匹配，使得刀柄9能够承受更大的应力，较好地满足了高刚性的加工要求。

本实施例中，所述拉爪组件8包括有中空状的前连接杆80和多片拉爪81，所述前连接杆80的后端螺合固定于所述拉杆7的前端开口内，多片拉爪81的后端环绕于所述前连接杆80的前端，多片拉爪81的后端套设有卡簧，借由所述卡簧施加的弹力驱使多片拉爪81的后端夹紧于所述前连接杆80的前端，同时驱使多片拉爪81的前端张开，所述刀柄9的后端固定有刀柄连杆92，所述刀柄连杆92位于多片拉爪81的前端内侧，所述拉爪81的前端形成有向外凸出的前锥状部82，所述转子4的内壁形成有内台阶缘42，所述内台阶缘42位于所述前锥状部82的外侧，当所述拉爪81向后滑动时，所述前连接杆80向后拉动多片拉爪81，所述前锥状部82抵挡于所述内台阶缘42，以令多片拉爪81的前端合拢并且夹紧于所述刀柄连杆92，同时向所述刀柄9施加拉力，直至所述锥状开口40与所述锥状端部90紧密配合。

上述结构中，通过所述卡簧施加的弹力，可以在松刀时辅助驱使多片拉爪81的前端张开，进而与刀柄连杆92可靠分离，有助于在卸刀、换刀过程中，快速准确地取放刀柄。

本实施例中，所述转子4的前端面形成有多个凸台43，多个凸台43沿所述转子4的周向均匀分布，多个l形气道41的第二开口分别位于多个凸台43上。在多个凸台43的作用，能够与所述环状肩部91更好地抵接，同时可避免尘屑、水等藏匿于相邻两个凸台43之间，进而提高清洁能力。

作为一种优选方式，所述钢筒1的外侧形成有法兰环10，所述钢筒1的前端固定有环喷板11，所述前轴承组件2抵接于所述环喷板11的内侧，所述环喷板11的内侧设有气环12，所述转子4依次穿过所述环喷板11和所述气环12，且所述转子4与所述环喷板11和所述气环12之间分别形成有间隙，所述转子4的前端固定有防水盖13，所述防水盖13覆盖于所述气环12的前侧且二者之间形成有间隙，所述钢筒1的内壁和所述环喷板11开设有依次连通的前端气道14，所述气环12内开设有气环孔120，所述气环孔120贯穿于所述气环12的内外两侧，所述法兰环10上设有侧向进气口15，所述前端气道14的前端开口与所述气环孔120相连通，所述前端气道14的后端开口与所述侧向进气口15相连通，所述侧向进气口15注入的气流依次经过所述前端气道14、所述气环孔120以及防水盖13与所述气环12之间的间隙吹出。通过上述结构，可以在主轴的前端形成气幕，有助于在加工过程中，对刀具的加工区域进行清洁。

为了防止尘屑、水等逆向吸入主轴内部，本实施例优选设置了两个储气槽，具体是指，所述转子4的外侧壁开设有两个环状储气槽16，所述环状储气槽16位于所述环喷板11的内侧。

为了更好地起到储气作用，本实施例中，所述环状储气槽16是截面为三角形的凹槽。

本实施例为了提高气封效果，还在前轴承组件2前端位置设置了具有储气功能的迷宫间隙，具体是指，所述前轴承组件2包括有前轴承20，所述前轴承20与所述环喷板11之间设有内隔环21和外隔环22，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的外环与所述环喷板11之间，所述外隔环22呈“j”形，所述内隔环21呈倒“j”形，所述内隔环21与所述外隔环22相对设置且二者之间形成有迷宫间隙23，所述转子4和所述环喷板11之间的间隙与所述迷宫间隙23相连通。

关于油光组件6的具体结构，本实施例中，所述油缸组件6包括有油缸支撑环60、油缸61、油缸盖62和中空状的活塞63，所述油缸支撑环60连接于所述背盖5的后端，所述油缸61固定于所述油缸支撑环60的后端，所述油缸盖62固定于所述油缸61的后端，所述活塞63设于所述油缸61内且二者滑动连接，所述活塞63的前后两端分别穿过所述油缸61的前端和所述油缸盖62，所述转子4穿过所述活塞63且二者滑动连接，所述转子4的侧部开设有避空槽孔44，所述避空槽孔44沿所述转子4的长度方向延伸，所述避空槽孔44内设有拉杆驱动块45且二者滑动连接，所述拉杆驱动块45与所述拉杆7固定连接，所述拉杆驱动块45向所述转子4的外侧凸出，所述活塞63的内侧形成有驱动台阶部630，所述驱动台阶部630位于所述拉杆驱动块45的后侧，通过向所述活塞63的后侧或者前侧施加油压而驱使所述活塞63前后滑动，当所述活塞63向前滑动时，通过所述驱动台阶部630向所述拉杆驱动块45施加推力，进而驱使所述拉杆7向前滑动。

作为一种优选方式，所述转子4上螺合有限位螺母46和转子螺母47，所述限位螺母46和转子螺母47分设于所述背盖5的前后两侧，且所述背盖5与所述限位螺母46和转子螺母47之间分别形成有间隙，所述限位螺母46的侧部穿设有顶丝460，所述顶丝460与所述限位螺母46螺纹配合，且所述顶丝460的端部顶紧于所述转子4的外侧壁。上述限位螺母46和转子螺母47可以在松刀和夹刀时分别抵接于背盖5，从而防止转子4与背盖5之间产生较大应力，较好地实现了浮动松刀、浮动夹刀功能。

工作过程中，主轴的前端产生热量较大，对此，本实施例对主轴前端还具有水冷作用，具体是指，所述拉杆7的后端连接有用于注入冷却水的中空状后连接杆74，所述转子4上开设有用于注入压缩空气的后端气流入口48，所述拉杆7的侧部开设有后端侧孔73，所述后端侧孔73连通于所述拉杆7的内部空腔，当所述拉杆7向前滑动时，所述后端侧孔73与所述后端气流入口48相连通，所述后端气流入口48注入的压缩空气通过所述后端侧孔73注入所述拉杆7之内，所述钢筒1外侧壁开设有用于注入冷却水的冷却水道18，所述钢筒1的外侧套设有水冷外套，所述水冷外套覆盖于所述冷却水道18，所述法兰环10上设有冷却水入口180和冷却水出口181，所述冷却水道18串接于所述冷却水入口180和冷却水出口181之间。

此外，本实施例提出的直联式机械主轴，前轴承组件2、后轴承组件3和转子4均设置于钢筒1内，其采用直联式安装方式，无需另外设置前轴承座和后轴承座，使得主轴的整体结构更加紧凑，可靠性和稳定性更好，有助于满足高精度、高刚性的加工要求。

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。