专利名称：一种机床的主轴及其刀柄的制作方法
一种机床的主轴及其刀柄
本发明创造涉及机床主轴和刀柄技术领域，具体地说是一种机床 的主轴及其刀柄具备主轴冷却功能。 [背景技术]
利用机床进行金属加工时，通常采用主轴冷却方式；上述冷却方 式，通过机床主轴至刀具刀尖之间形成的流路，直接向钻头或铣刀等 刀具的刀尖供给冷却液。上述冷却方法与以往从外界直接向加工件供 给冷却液的方法相比，不仅工作效率高，而且还能延长刀具的使用寿 命，同时还能提升加工件的品质。另外，未设置钻头等加工刀具的状 态下，还可以利用专用清洗装置向加工件吹入清洗液清除附着在加工 件表面的毛刺等异物。
但是，以具备自动刀具更换功能的机床为例，每次更换主轴上的 刀柄时，都要切断冷却液或清洗液的供给(以下简称为'流体')； 这时，必须防范流体从连接部位泄漏的现象；特别是高压流体，经常 会出现流体从连接部位向外泄露的现象。另外，以以往所采用的刀柄 及主轴为例，图4所示的是普通BT规格，图5所示的是普通HSK规 格；在上述各图中，上端为夹紧状态，下端为松开状态。除此之外， 文献1中还涉及到了主轴内部设有可折动切削液连通管的主轴装置； 上述切削液连通管通过牵引螺栓压接于主轴内部。
以图4所示B T规格中的刀柄S1及主轴M1为例，处于夹紧状态 时，牵引螺栓103与夹紧装置122之间形成间隙d;从上述间隙d中泄漏的流体填满空间125，对刀柄Sl整体形成压力使其从主轴Ml挤 出，因而导致无法正常供给高压流体。另外，以图5所示HSK规格中 的刀柄S2及主轴M2为例，由于其结构相对复杂，适合使用加工用冷 却液；润滑性较差的清洗液则不适用于本例。而且，设置于夹紧装置 222的0形环208可防止流体流入空间225内；每次更换刀具时，刀 具与0形环208发生冲突，可能会导致0形环208在早期发生磨损。 除此之外，文献l中所述的主轴装置，其刀具部分9经常处于与切削 液连通管ll相连的状态，具有较强的耐磨性；但是，主轴装置l的 内部设有切削液连通管11的折动件，使主轴装置l的内径变大、惯 性力矩增加，最终导致机床的基本性能受损；而且，轴承的扩径现 象，还会导致相关费用上升；如果抑制主轴的扩径现象，就会导致主 轴的内壁变薄，不利于适用高压状态的供给流体。另外，每次更换密 封件时，必须停止装置的运行后再分解主轴；因此，此类装置存在维 护性较差的缺点。
本发明创造的目的在于克服现有技术的不足，提供具备如下特点 的刀柄及机床主轴特点一，可适用高压流体；特点二，结构简单而 且小型化，具有良好的维护性。
为实现上述目的，设计一种机床的主轴及其刀柄，其特征在于机 床的主轴内部设有可夹紧刀柄的夹紧装置(22)，上述夹紧装置 (22)由圆筒状躯千(23)和从上述躯干(23)的外围向前端延伸的 夹钳(24)构成，上述夹钳(24)与牵引螺栓(3)相结合夹紧刀柄， 上述连接管(4)的基座侧面和上述躯干(23)的前端侧面相连在一起 形成流路；
4所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21) 上，通过与主轴上的流路和与之相连的流路供应流体；所述的刀柄由 如下几个配件构成嵌入上述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置 在旋转轴上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性配件
(5);上述牵引螺栓(3)从基座端插入上述中心孔(2)内，旋转轴 上设有通孔(6)，上述连接管(4)的前端设有外径大于其他部位的 管头部(7),从前端插入上述通孔(6)内，可向轴方向折动，上述 管头部(7)的外围设有密封件(8)，上述密封件(8)与上述中心孔
(2)的内侧壁相连，上述弹性件(5)设置在上述中心孔(2)的内 部，从基座端支撑上述连接管(4)，上述连接管(4)及上述中心孔
(2)连在一起形成流路。
本发明创造与现有技术相比设置在管头部的密封件始终处于与中 心孔内壁相连的状态，当刀具夹紧或松开时，就会有效地抑制密封件 的变形，不仅可以降低磨损，而且还能更好地供给高压流体。另外， 当流体处于未加任何水压的状态时，在弹性件的作用下，连接管依附 在基座表面；当流体形成一定水压时，由于前端设有大口径管头部， 前端的面积大于基座端，在水压的作用下，夹紧装置躯干的前端按压 基座端。也就是说，流体的压力越高，连接力度就越强，可有效地防 范流体通过连接部位泄漏的现象。本项发明中，可折动连接管设置在 刀柄上，而不是主轴；因此，可以有效地防范主轴的扩径现象。另 外，本项发明中采用椎体状刀柄，由于其内壁较厚，可有利于流体的 高压供给。不仅如此，当密封件发生磨损时，只要单独对刀柄实施维 护即可，具有良好的维护性。
5图1为本发明创造机床主轴及刀柄夹紧状态的截面图； 图2为本发明创造机床主轴及刀柄松开状态的截面图； 图3为本发明创造机床整体的截面图； 图4为符合BT规格的以往刀柄及主轴的截面图5为符合HSK规格的以往刀柄及主轴的截面图； 指定图l为摘要附参见图l: 1锥体2中心孔 3牵引螺栓4连接管 5 弹性件6通孔 7管头部8密封件21刀具安装件 2 2夹紧装置 2 3驱赶 2 4 夹钳 [具体实施例]
关于本项发明中的刀柄及机床主轴的具体结构，参照相关图纸进 行详细说明。图l、图2及图3是机床的截面图；其中，图l、图2为 刀柄及主轴部分的放大图，图3为整体显示图。图l所示的是夹紧状 态，图2所示的是松开状态；在图3中，上端为夹紧状态，下端为松 开状态。另外，图中的右侧为前端，左侧为基座端。
刀柄S由设置在基座端的锥体1、设置在旋转轴上的中心孔2、牵 引螺栓3、连接管4以及弹性件5构成。牵引螺栓3从基座端插入并固 定在中心孔2内，而且旋转轴上设有通孔6。连接管4的前端，其外径 大于其它部位，而且设有内壁较厚的管头部7。上述连接管4从前端插 入通孔6内，可向轴的方向折动；而且，牵引螺栓3的前端牢固地固 定管头部7，可有效地防范连接管4从牵引螺栓3脱落的现象。上述管 头部7的外围设有0形密封件8，该密封件与中心孔2的内壁相连。另 外，中心孔2的前端设有螺旋弹簧状弹性件5，可将连接管4依附于基 座表面。上述中心孔2开在刀柄S的前端，而且开口部位设有流体的吐出口9;通过上述设计，向加工件吹入流体清洗附着在加工件上的毛 剌等异物，起到了清洗机的功能。
另一方面，主轴M由设置在前端的锥孔状刀具安装件21、与刀具安 装件21相连的空间25、与空间25的基座端相连的主轴孔26构成；上 述空间25的内径大于主轴孔26。另外，主轴M在轴承27的作用下可 在轴承座28内自由旋转。上述主轴孔26内设有可夹紧刀柄S的夹紧 装置22;上述夹紧装置22由圆筒状躯干23和从躯干23的外围向前端 延伸的夹钳22构成。上述夹钳24由设置在前端内侧的连接突起29、 设置在前端外侧的前端凸件30以及设置在基座端外侧的基座端凸件31 构成；主轴孔26内壁的与基座端凸件31相对应的位置上设有凸件 26a。夹紧装置22的基座端连接有中空状拉杆32;上述拉杆32上插有 多层碟形弹簧33;在上述碟形弹簧33的作用下，拉杆32依附在基座 端。另外，拉杆32的基座端连接有中空状液压缸体34，可使拉杆32 沿着轴方向移动。另外，中空状液压缸体34的基座端通过旋转接头35 与流体供给装置36相连。轴承座28的侧方还设有电机37;上述电机 37的轴与主轴M形成直交；设置在主轴M上的主轴端齿轮38和设置在 电机37的轴上的电机端齿轮39齿合在一起，使电机37驱动主轴M。
接下来，对刀具的夹紧/松开模式以及流体的流路进行详细说明。 刀具的夹紧模式(图l):在碟形弹簧33的作用下，拉杆32依附于基 座端；这时，夹钳24的前端凸件30与主轴孔26的内壁相接处，使夹 钳24的前端向内侧闭合；与此同时，在连接突起29和牵引螺栓3的 作用下，夹钳夹住刀柄S。在弹性件5的作用下，连接管4依附在基座 端，而且连接管4的端部插入夹紧装置22躯干23的前端，形成相互 连通的流路。上述连接管4带有管头部7，而且管头部7的前端面积大于基座端，当流体流入流路时，在水压的作用下，连接管7的前端就 会牢固地压入基座端。流体的水压越高，连接管4压入基座端的力度 就会越大；由于上述设计，即使供给高压流体，连接部位不会出现流 体泄漏的现象。另外，连接管4的基座端外围件和躯干23的前端内围 件采用相互齿合的设计，可确保较高的密封性。在上述状态下，从流 体供给装置36开始，经旋转接头35、中空状液压缸体34、拉杆32、 夹紧装置22的躯干23、连接管4以及中心孔2，直到吐出口9为止， 形成一个连贯的流路。
刀具的松开模式(图2):在中空状液压缸体34的作用下，将拉杆 32移动至前端；这时，夹钳24的基座端凸件31与主轴孔26内壁上的 凸件26相连接；同时，前端凸件30进入直径大于主轴孔26的空间构 件25内，使得夹钳24的前端向外侧打开；接着，连接突起29释放牵 引螺栓3，使刀具转入松开模式。
在进行上述夹紧/松开操作时，管头部7上的密封件8始终处于与 中心孔2的内壁相连的状态，因此不仅变形量小，而且具有出众的耐 磨好性。如果将密封件设置在主轴端，即使经常更换刀具，由于继续 使用一个密封件，容易导致密封件的磨损。如本项发明所述，将密封 件设置在刀具端，只有使用刀具时才会用到密封件，因此可有效地延 缓密封件的磨损时间；而且，只要对刀柄进行维护即可，具有良好的 维护性。不仅如此，刀柄采用锥体状设计，其厚壁可有效的保护内部 的各种连接管，有利于高压流体的供给。
本项发明并不局限于上述实例。在实例中，涉及到了带吐出口的清 洗机；但实际应用中，可将带流路的钻头或铣刀等刀具设置在刀柄的前端。另外，只要配备本项发明所涉及的刀柄及主轴，任何一种机床 均在本项发明的适用范围。
权利要求
1、一种有关机床的主轴及其刀柄，其特征在于所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21)上，通过与主轴上的流路和与之相连的流路供应流体；所述的刀柄由如下几个配件构成嵌入所述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置在旋转轴上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性配件(5)；所述牵引螺栓(3)从基座端插入所述中心孔(2)内，旋转轴上设有通孔(6)，所述连接管(4)的前端设有外径大于其他部位的管头部(7)，从前端插入所述通孔(6)内，可向轴方向折动，所述管头部(7)的外围设有密封件(8)，所述密封件(8)与所述中心孔(2)的内侧壁相连，所述弹性件(5)设置在所述中心孔(2)的内部，从基座端支撑所述连接管(4)，所述连接管(4)及所述中心孔(2)连在一起形成流路。
2、 一种有关机床的主轴及其刀柄，其特征在于机床的主轴内部设 有可夹紧刀柄的夹紧装置(22)，所述夹紧装置(22)由圆筒 状躯干(23)和从所述躯干(23)的外围向前端延伸的夹钳(24)构成，所述夹钳(24)与牵引螺栓(3)相结合夹紧刀 柄，所述连接管(4)的基座侧面和所述躯干(23)的前端侧 面相连在一起形成流路。
全文摘要
本发明创造涉及机床主轴和刀柄技术领域，具体地说是一种机床的主轴及其刀柄具备主轴冷却功能，其特征在于所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件(21)上，通过与主轴上的流路和与之相连的流路供应流体，所述的刀柄由如下几个配件构成嵌入所述刀具安装件(21)上的锥体(1)，设置在旋转轴上的中心孔(2)，牵引螺栓(3)，连接管(4)，弹性配件(5)，本发明创造与现有技术相比，不仅可以降低磨损，而且还能更好地供给高压流体，流体的压力越高，连接力度就越强，可有效地防范流体通过连接部位泄漏的现象，有效地防范主轴的扩径现象，另外，由于其内壁较厚，可有利于流体的高压供给，不仅如此，当密封件发生磨损时，只要单独对刀柄实施维护即可，具有良好的维护性。
文档编号B23B19/00GK101579748SQ20091005371
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日
发明者喻小秋 申请人:上海丰禾精密机械有限公司