专利名称：高速中心出水主轴给水打刀机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种主轴的部件，具体涉及一种高速中心出水主轴给水打刀机 构。
背景技术：
加工中心是指由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率 自动化机床。目前，国内外立式、卧式、龙门加工中心等高档数控装备上所采用的出水主轴 一般均具有自动换刀和中心出水冷却功能。上述出水主轴通常是在主轴拉杆尾端安装一旋 转接头，冷却介质通过旋转接头流入主轴内部再从刀具中心喷出。然而，上述出水主轴存在如下问题(1)当主轴做高速旋转切削时，旋转接头的输 出端会随主轴一起做高速同步旋转，因旋转接头位于主轴尾端，当其偏摆晃动时会破坏主 轴的动平衡，进而使元件受损并影响加工作业表面的精度；(2)加工中心在加工不同材质 或深孔时，需要用到刀具内冷却功能，此时，一般是在主轴上配置一旋转接头，即当刀具需 要内冷却时，高压冷却液通过旋转接头经主轴从刀具内孔喷出，冷却刀口，在不用内冷却 时，旋转接头做干运转运行，在实际应用中发现，即使选用高档旋转接头，还是会存在因旋 转接头的偏摆晃动破坏主轴的动平衡、使元件受损及影响加工作业表面的精度等问题。
发明内容本实用新型目的是提供一种高速中心出水主轴给水打刀机构，以保证主轴的动平 衡和加工精度。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种高速中心出水主轴给水打 刀机构，包括前接头体、缸体、后法兰、打刀活塞、后止转销、直通接头和铰接接头，所述主轴活塞设于主轴轴筒内，其前端与位于主轴内的弹簧组相抵，其后端设有 配合的前接头体，缸体上方设有铰接接头，其后端设有后法兰，打刀活塞设于缸体的空腔 内，打刀活塞的外径和缸体的内径配合，还包括前法兰、前弹簧组、压垫、打刀套、前密封副、后密封副、轴套、中弹簧组、前 止转销、前法兰轴套、后弹簧组、后法兰轴套、挡圈、前自动分离盖、后自动分离盖、后弹簧和 后接头体，所述前密封副设于前接头体的后端，前法兰固定设于缸体内部前端，打刀套固定 设于打刀活塞前端，压垫设于打刀套外端面上，前弹簧组设于压垫和前法兰之间，后法兰轴 套设于打刀活塞和打刀套之间，后法兰轴套上设有密封圈，后弹簧设于打刀活塞和后法兰 轴套之间，前法兰轴套与后法兰轴套前端通过螺钉固定连接，前法兰轴套的后端依次设有 后弹簧组、后自动分离盖及前自动分离盖，后自动分离盖和轴套安装于前法兰轴套的轴孔内，轴套与前法兰轴套之间设有中 弹簧组和前止转销，轴套后端设有挡圈，轴套前端设有后密封副，前密封副的后端面与后密 封副的前端面平行，且前密封副与后密封副在同一轴线上，后法兰轴套后端设有后接头体，
3后接头体后端设有直通接头。 上文中，缸体通过螺钉与主轴箱或者主轴外壳相固定；打刀活塞设于缸体的空腔 内，打刀活塞的外径和缸体的内径配合，在后止转销作用下，可在缸体的空腔内左右直线滑 动，其上装有密封圈；前自动分离盖内端面与挡圈端面在后弹簧组的作用下相贴合。 上述技术方案中，所述后弹簧组为圆柱弹簧或碟簧。上述技术方案中，所述后弹簧组的弹簧刚度大于中弹簧组的弹簧刚度。本实用新型的工作原理为后密封副系包括后密封副、轴套、前自动分离盖及挡 圈，后密封副系有两组弹簧，两组弹簧弹力为Fl和F2，F3是冷却介质压力；当不通冷却介 质时，后密封副受力为Fl和F2，且Fl < F2，使得后密封副后移，与前密封后端面脱开微小 距离，因此，在不通介质干运转时，两个密封面保持微小间隙，保护密封面不受损伤；当通冷 却介质时，后密封副系受到力为Fl、F2和F3，且F1+F3 >F2，后密封副系被迫使前移，并与 前密封面结合，恢复密封作用，所以在冷却介质通入旋转接头时，两个密封面将会在瞬间闭 合；具体执行动作为冷却介质通入直通接头进入到后接头体中，由于压力的作用后自动 分离盖向前移动并迫使前自动分离盖也向前移动，并将后弹簧组压缩，轴套在受中弹簧组 向前推力的作用下向前移动，其上的后密封副随其一起向前移动并与安装在前接头体上的 前密封副的贴合，冷却介质通过后自动分离盖上的若干个通孔流入到前自动分离盖内部， 并依次通过轴套、后密封副、前密封副、前接头体、主轴活塞流入与主轴内侧的弹簧组和主 轴拉杆结构相连的前接头体内部，进而通过主轴和刀具内部喷到切削作业区域。当机床换 刀的时候，主轴处于静止状态，冷却介质停止通入，高压空气介质将被通入到直通接头中， 与冷却介质通入过程相同，后密封副系将随打刀活塞前移，最终两密封副贴合，高压空气介 质通过主轴内部从主轴锥孔吹出，清除主轴锥孔内壁杂质灰尘，与此同时，液压介质从铰 接接头流入并从铰接接头流出，推动打刀活塞在后止转销的作用下沿轴线方向前移，与打 刀活塞固定的打刀套随之前移2mm后与主轴活塞后端面结合，并推动主轴活塞继续前移 7. 5mm(主轴松刀行程)，此过程为主轴松刀；当刀具更换后，液压介质从铰接接头流入并从 铰接接头流出，打刀活塞在液压介质和前弹簧组合力的作用下后移，主轴活塞在主轴内松 刀弹簧组的作用下后移，后密封副系将随打刀活塞前移，分别恢复到原始位置，此过程为主 轴拉刀。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是1、本实用新型增加了主轴冷却的干运转功能，实际应用证明，采用本实用新型结 构的主轴可以避免因旋转接头的偏摆晃动产生的对主轴动平衡的破坏，不仅提高了加工作 业表面的精度，而且提高了出水主轴的使用寿命。2、采用本实用新型结构的主轴可应用冷却液、液压油或空气，主轴运转转速最高 可达50，000转/分钟，压力最高可达105bar，温度最高可达120°C，可适用于卧式、立式、龙 门加工中心等高档数机床上。
附图1为本实用新型实施例一的结构示意图；附图2为图1的A-A剖视图。其中1、主轴轴筒；2、弹簧组；3、主轴活塞；4、限位螺母；5、前接头体；6、前法兰；7、缸体；8、前弹簧组；9、前密封副；10、后密封副；11、中弹簧组；12、前止转销；13、轴套； 14、前法兰轴套；15、后弹簧组；16、前自动分离盖；17、挡圈；18、后自动分离盖；19、后法兰； 20、打刀活塞；21、直通接头；22、后接头体；23、后弹簧；24、后止转销；25 26、铰接接头； 27、后法兰轴套；28、压垫；29、打刀套。
具体实施方式
下面结合图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见附图1 2所示，一种高速中心出水主轴给水打刀机构，包括前接头体5、缸体
7、后法兰19、打刀活塞20、后止转销24、直通接头21和铰接接头25、26，其中主轴活塞3安 装于主轴轴筒1内侧，其前端与位于主轴内侧的弹簧组2相连，其后端装有前接头体5，缸 体7通过螺钉与主轴箱或者主轴外壳相固定，其上方安装有两个铰接接头25、26，其后端装 有后法兰19，打刀活塞20安装于缸体7的空腔内，其外径和缸体7的内径配合，在后止转销 24作用下，可在缸体7的空腔内左右直线滑动，其上装有密封圈，还包括前法兰6、前弹簧组
8、压垫28、打刀套29、前密封副9、后密封副10、轴套13、中弹簧组11、前止转销12、前法兰 轴套14、后弹簧组15、后法兰轴套27、挡圈17、前自动分离盖16、后自动分离盖18、后弹簧 23、后接头体22，前密封副9安装于前接头体5的后端，前法兰6用螺钉固定安装于缸体7 前端内侧，打刀套29用螺钉固定安装于打刀活塞20的前端，压垫28安装于打刀套29前外 端面，前弹簧组8安装于压垫28和前法兰6之间，后法兰轴套27安装于打刀活塞20与打 刀套29之间的内腔内，可在空腔内沿轴线左右滑动，其上装有密封圈，后弹簧23安装于打 刀活塞20与后法兰轴套27在轴线方向上的内腔内，前法兰轴套14与后法兰轴套27前端 通过螺钉固定，前法兰轴套14的后端依次安装有后弹簧组15、后自动分离盖18及前自动分 离盖16，后自动分离盖18，轴套13安装于前法兰轴套14的轴孔内，其与前法兰轴套14之 间装有中弹簧组11和前止转销12，轴套13后末端装有挡圈17，前自动分离盖16内端面与 挡圈17端面在后弹簧组15的作用下相贴合，轴套13前端装有后密封副10，前密封副9的 后端面与后密封副10的前端面平行，并且前密封副9与后密封副10在同一轴线上，后法兰 轴套27后端装有后接头体22，后接头体22后端装有直通接头21。上文中，所述后弹簧组15的弹簧刚度大于中弹簧组11的弹簧刚度。在打刀活塞处于最后端位置的时候，前密封副与后密封副的两个密封面保持一定 间隙；在打刀活塞处于最前端位置的时候，主轴活塞与打刀套的两个临近端面间保持一定 间隙。本实用新型的工作原理为后密封副系包括后密封副、轴套、前自动分离盖及挡 圈，后密封副系有两组弹簧，两组弹簧弹力为Fl和F2，F3是冷却介质压力；当不通冷却介质 时，后密封副受力为Fl和F2，F1 < F2，使得后密封副后移，与前密封后端面脱开微小距离， 因此，在不通介质干运转时，两个密封面保持微小间隙，保护密封面不受损伤；当通冷却介 质时，后密封副系受到力为Fl、F2和F3，且F1+F3 > F2，后密封副系被迫使前移，并与前密 封面结合，恢复密封作用，所以在冷却介质通入旋转接头时，两个密封面将会在瞬间闭合; 具体执行动作为冷却介质通入直通接头进入到后接头体中，由于压力的作用后自动分离 盖向前移动并迫使前自动分离盖也向前移动，并将后弹簧组压缩，轴套在受中弹簧组向前推力的作用下向前移动，其上的后密封副随其一起向前移动并与安装在前接头体上的前密 封副的贴合，冷却介质通过后自动分离盖上的若干个通孔流入到前自动分离盖内部，并依 次通过轴套、后密封副、前密封副、前接头体、主轴活塞流入与主轴内侧的弹簧组和主轴拉 杆结构相连的前接头体内部，进而通过主轴和刀具内部喷到切削作业区域。当机床换刀的 时候，主轴处于静止状态，冷却介质停止通入，高压空气介质将被通入到直通接头中，与冷 却介质通入过程相同，后密封副系将随打刀活塞前移，最终两密封副贴合，高压空气介质通 过主轴内部从主轴锥孔吹出，清除主轴锥孔内壁杂质灰尘，与此同时，液压介质从铰接接头 流入并从铰接接头流出，推动打刀活塞在后止转销的作用下沿轴线方向前移，与打刀活塞 固定的打刀套随之前移2mm后与主轴活塞后端面结合，并推动主轴活塞继续前移7. 5mm(主 轴松刀行程)，此过程为主轴松刀；当刀具更换后，液压介质从铰接接头流入并从铰接接头 流出，打刀活塞在液压介质和前弹簧组合力的作用下后移，主轴活塞在主轴内松刀弹簧组 的作用下后移，后密封副系将随打刀活塞前移，分别恢复到原始位置，此过程为主轴拉刀。
权利要求一种高速中心出水主轴给水打刀机构，包括前接头体(5)、缸体(7)、后法兰(19)、打刀活塞(20)、后止转销(24)、直通接头(21)和铰接接头(25、26)，主轴活塞(3)设于主轴轴筒(1)内，其前端与位于主轴内的弹簧组(2)相抵，其后端设有配合的前接头体(5)，缸体(7)上方设有铰接接头(25、26)，其后端设有后法兰(19)，打刀活塞(20)设于缸体(7)的空腔内，打刀活塞(20)的外径和缸体(7)的内径配合，其特征在于还包括前法兰(6)、前弹簧组(8)、压垫(28)、打刀套(29)、前密封副(9)、后密封副(10)、轴套(13)、中弹簧组(11)、前止转销(12)、前法兰轴套(14)、后弹簧组(15)、后法兰轴套(27)、挡圈(17)、前自动分离盖(16)、后自动分离盖(18)、后弹簧(23)和后接头体(22)，所述前密封副(9)设于前接头体(5)的后端，前法兰(6)固定设于缸体(7)内部前端，打刀套(29)固定设于打刀活塞(20)前端，压垫(28)设于打刀套(29)外端面上，前弹簧组(8)设于压垫(28)和前法兰(6)之间，后法兰轴套(27)设于打刀活塞(20)和打刀套(29)之间，后法兰轴套(27)上设有密封圈，后弹簧(23)设于打刀活塞(20)和后法兰轴套(27)之间，前法兰轴套(14)与后法兰轴套(27)前端通过螺钉固定连接，前法兰轴套(14)的后端依次设有后弹簧组(15)、后自动分离盖(18)及前自动分离盖(16)，后自动分离盖(18)和轴套(13)安装于前法兰轴套(14)的轴孔内，轴套(13)与前法兰轴套(14)之间设有中弹簧组(11)和前止转销(12)，轴套(13)后端设有挡圈(17)，轴套(13)前端设有后密封副(10)，前密封副(9)的后端面与后密封副(10)的前端面平行，且前密封副(9)与后密封副(10)在同一轴线上，后法兰轴套(27)后端设有后接头体(22)，后接头体(22)后端设有直通接头(21)。
2.根据权利要求1所述的高速中心出水主轴给水打刀机构，其特征在于所述后弹簧 组(15)为圆柱弹簧或碟簧。
3.根据权利要求1所述的高速中心出水主轴给水打刀机构，其特征在于所述后弹簧 组(15)的弹簧刚度大于中弹簧组(11)的弹簧刚度。
专利摘要本实用新型公开了一种高速中心出水主轴给水打刀机构，包括前接头体、缸体、后法兰、打刀活塞、后止转销、直通接头和铰接接头，还包括前法兰、前弹簧组、压垫、打刀套、前密封副、后密封副、轴套、中弹簧组、前止转销、前法兰轴套、后弹簧组、后法兰轴套、挡圈、前自动分离盖、后自动分离盖、后弹簧和后接头体。本实用新型可以避免因旋转接头的偏摆晃动产生的对主轴动平衡的破坏，不仅提高了加工作业表面的精度，而且提高了出水主轴的使用寿命，可适用于卧式、立式、龙门加工中心等高档数机床上。
文档编号B23Q11/10GK201659449SQ20102011328
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者贾德丹 申请人:纽威数控装备(苏州)有限公司