一种主轴通用拉刀装置、电主轴和机床的制作方法

本发明用于机床领域，特别是涉及刀具在机床的夹固，具体为一种主轴通用拉刀装置、电主轴和机床。

背景技术：

目前电主轴模块化、通用化是大势所趋，一种电主轴只能适配一种型号的机床的情况将会越来越少。在主轴模块化、通用化的进程中难免会遇到一些难题，需要克服某些由来已久的工业难点、痛点，其中对主轴加工能力的多样性要求越来越高。

目前主流的电主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24和1:10，其中7:24的bt接口的主轴在高速运转时，其前端接口在离心力的作用下，会出现较大变形，不适用于高速切削，但是由于配合面较大，其传递的扭矩较大，适合大扭矩切削，1:10的hsk锥孔采用端面、锥面双面定位，定位精度好，刚性好，适合超高速切削。这两种接口仅为锥度不一样，但实际却分为两种不同类型的主轴，当加工环境及加工需求变化后需要更换不同类型的主轴，给实际加工带来诸多不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种主轴通用拉刀装置、电主轴和机床。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种主轴通用拉刀装置，包括：

轴芯，设有轴芯内孔；

拉杆，设置于所述轴芯内孔，所述拉杆的下端连接刀柄连接组件，所述刀柄连接组件包括bt刀柄连接组件或hsk刀柄连接组件；

刀柄接口部件，连接于所述轴芯下端，所述刀柄接口部件包括bt刀柄接口部件或hsk刀柄接口部件，所述bt刀柄接口部件用于在所述轴芯下端限定出与所述bt刀柄连接组件配合以紧固bt刀柄的第一轴向孔，所述hsk刀柄接口部件用于在所述轴芯下端限定出与所述hsk刀柄连接组件配合以紧固hsk刀柄的第二轴向孔。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述轴芯内孔的下端设有刀柄接口，所述刀柄接口部件沿轴向嵌装于所述刀柄接口内部。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄接口部件沿轴向包括螺纹面和圆柱配合面，所述圆柱配合面与所述刀柄接口匹配贴合，所述螺纹面与所述刀柄接口螺纹连接，并使所述刀柄接口部件的上端面挤压与所述轴芯的配合面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄接口部件的螺纹面设有与所述轴芯加工旋转方向相反的螺纹。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄接口部件与所述刀柄接口采用圆柱面匹配结合，所述轴芯与所述刀柄接口部件的结合面处设有轴向螺钉孔，所述轴向螺钉孔中设有锁紧螺钉。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄接口部件与所述刀柄接口采用圆柱面匹配结合，所述轴芯与所述刀柄接口部件的结合面处设有轴向销钉孔，所述轴向销钉孔中设有锁紧销钉，所述锁紧销钉与所述轴向销钉孔过盈配合。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述刀柄接口部件与所述刀柄接口采用圆柱面匹配结合，所述轴芯与所述刀柄接口部件的结合面处设有多个焊点槽，所述轴芯与所述刀柄接口部件通过在所述焊点槽锡焊在一起。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴芯内孔中设有弹性复位部件，所述弹性复位部件的上端与所述拉杆抵接，所述弹性复位部件的下端与所述轴芯抵接。

第二方面，一种电主轴，包括第一方面中任一实现方式所述的主轴通用拉刀装置。

第三方面，一种机床，包括第二方面中任一实现方式的电主轴。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本发明提供了一种bt/hsk刀柄通用的拉刀装置，在实际使用时，一款主轴在不拆机的情况下，仅需要更换主轴下端结构即可达到bt/hsk两种类型的主轴互换，其结构简单可靠，加工稳定、安装方便，具有极高的实用价值和通用性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明主轴通用拉刀装置的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例bt刀柄连接组件配合bt刀柄接口部件结构爆炸图；

图3是图1所示的一个实施例hsk刀柄连接组件配合hsk刀柄接口部件结构爆炸图；

图4是图1所示的一个实施例bt刀柄连接组件配合bt刀柄接口部件结构剖视图；

图5是图1所示的一个实施例hsk刀柄连接组件配合hsk刀柄接口部件结构剖视图；

图6是图1所示的一个实施例bt刀柄接口部件结构示意图；

图7是图1所示的一个实施例hsk刀柄接口部件结构示意图；

图8是本发明主轴通用拉刀装置中刀柄接口部件与轴芯采用锁紧螺钉连接结构示意图；

图9是本发明主轴通用拉刀装置中刀柄接口部件与轴芯采用锁紧销钉连接结构示意图；

图10是本发明主轴通用拉刀装置中刀柄接口部件与轴芯采用锡焊连接结构示意图；

图11是本发明电主轴的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

其中，图1、图4和图5给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1、图4和图5所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

参见图1-图5，本发明的实施例提供了一种主轴通用拉刀装置，可用于电主轴或外驱主轴，主轴通用拉刀装置包括轴芯1、拉杆2和刀柄接口部件。其中，轴芯1设有轴芯内孔3，拉杆2设置于轴芯内孔3，拉杆2的上端设有拉杆螺母4，轴芯1上端设有轴端压盖5，拉杆2的下端连接刀柄连接组件，刀柄连接组件包括bt刀柄连接组件或hsk刀柄连接组件，换言之，刀柄连接组件可以根据适配的刀柄类型，选择bt刀柄连接组件或hsk刀柄连接组件。

其中，bt刀柄连接组件包括拉爪座6，拉爪座6下端设有拉钉配合孔7，拉钉配合孔7的孔壁设有浮动限位部件8，浮动限位部件8用于将拉钉限定于拉钉配合孔7中，浮动限位部件8包括限位销或限位球等，拉钉配合孔7的孔壁设有多个浮动导向孔，多个浮动导向孔沿拉钉配合孔7的周向分布，浮动限位部件8设置于浮动导向孔，拉杆2和拉爪座6在弹性复位部件的作用下上提，轴芯内孔3具有大孔径段和小孔径段，大孔径段和小孔径段之间采用斜面过渡，浮动限位部件8由大孔径段向小孔径段运动，浮动限位部件8与轴芯内孔3抵接，并沿浮动导向孔向拉钉配合孔7运动以将拉钉限定于拉钉配合孔7中。更换刀柄时，拉杆2在气缸或油缸的驱动下，沿轴芯内孔3向下运动，浮动限位部件8由小孔径段返回大孔径段向运动，拉钉能够从拉钉配合孔7中抽出。

hsk刀柄连接组件包括连接块9、拉爪10、滑动芯11和弹性组件12，连接块9连接于拉杆2下端，滑动芯11连接于连接块9下端，拉爪10套装于滑动芯11外侧，弹性组件12位于拉爪10上方。换刀的动力通过拉杆2将力传递到拉爪10上，通过拉爪10的张开与收缩，实现刀具的切换。

刀柄接口部件连接于轴芯1下端，刀柄接口部件包括bt刀柄接口部件13或hsk刀柄接口部件14，刀柄接口部件根据刀柄连接组件的类型选用bt刀柄接口部件13或hsk刀柄接口部件14，bt刀柄接口部件13用于在轴芯1下端限定出与bt刀柄连接组件配合以紧固bt刀柄的第一轴向孔15，hsk刀柄接口部件14用于在轴芯1下端限定出与hsk刀柄连接组件配合以紧固hsk刀柄的第二轴向孔21，换言之，bt刀柄接口部件13及hsk刀柄接口部件14的内部已标准化设计为锥孔配合斜面及相关的零件配合面。

若当前主轴拉刀机构为bt拉刀机构，可将前端bt刀柄22、bt刀柄接口部件13、bt刀柄连接组件通过预设的工装位卸下，然后将连接块9通过螺纹连接到拉杆2上、hsk刀柄接口部件14、弹性组件12安装到轴芯1上，拉爪10安装在弹性组件12上、滑动芯11通过螺纹连接到连接块9上，形成完成的主轴hsk拉刀机构。若当前为hsk拉刀机构，则可将连接块9、弹性组件12、拉爪10、hsk刀柄接口部件14、滑动芯11、hsk刀柄23卸下，将bt刀柄连接组件通过螺纹连接到拉杆2上、将bt刀柄接口部件13、bt刀柄安装到轴芯1上，形成完成的主轴bt拉刀机构。

本发明提供了一种bt/hsk刀柄通用的拉刀装置，在实际使用时，一款主轴在不拆机的情况下，仅需要更换主轴下端结构即可达到bt/hsk两种类型的主轴互换，其结构简单可靠，加工稳定、安装方便，具有极高的实用价值和通用性。即可以在不拆机的情况下，通过更换主轴前端结构达到bt及hsk系列主轴通用，也可以在主轴锥孔损伤时通过更换主轴前端结构快速的维修，其结构简单，经济实惠。

其中，拉杆2可通过气缸、油缸或弹性部件驱动沿轴芯内孔3向上运动，以拉紧刀柄。例如在图1所示的实施例中，轴芯内孔3中设有弹性复位部件16，拉杆2设有第一轴向限位面，弹性复位部件16的上端与拉杆2直接或间接抵接，轴芯内孔3设有第二轴向限位面，弹性复位部件16的下端与轴芯1直接或间接抵接。

在一些实施例中，参见图1-图5，轴芯内孔3的下端设有刀柄接口17，刀柄接口17相对于原有的轴芯内孔3的半径更大，刀柄接口部件沿轴向嵌装于刀柄接口17内部，刀柄接口部件的第一轴向孔15或第二轴向孔21与轴芯内孔3对接连通。刀柄接口部件在轴芯1下端形成平整的端面，以保证刀柄能够顺利连接。

在一些实施例中，参见图1、图4、图5、图6和图7，刀柄接口部件沿轴向包括螺纹面d和圆柱配合面c，刀柄接口部件的上端面b为光滑平面，圆柱配合面c与刀柄接口17匹配贴合，为微米级精度的小间隙配合，锁紧时具有矫正及径向限位功能。螺纹面d与刀柄接口17螺纹连接，并使刀柄接口部件的上端面b挤压与轴芯1的配合面，进一步确保锥孔的可靠性。安装时可通过圆柱配合面c及上部端面与刀柄接口17配合矫正，以确保锥孔精度，并且通过螺纹与轴芯1防松紧固，进一步确保锥孔精度，设计加工稳定、安全可靠。

进一步的，刀柄接口部件的螺纹面d设有与轴芯1加工旋转方向相反的螺纹。例如从主轴前端观察，主轴的运转方向为逆时针，拉上刀柄加工零件后会持续受到一个顺时针的作用力，故刀柄接口17外圆设计有顺时针的正牙螺纹，主轴加工时，刀柄接口部件会因顺时针的力矩作用，而达到防松紧固，设计安全可靠，并且内部设计有工装位a，可便于拆卸及安装。

主轴前端设计有便携式更换结构，bt刀柄接口部件13及hsk刀柄接口部件14与轴芯1组件的连接设计为螺纹连接，螺纹连接方便并且易拆卸，当加工需求变化时可快速更换主轴前端刀柄接口17结构及相关零件，达到bt/hsk主轴结构的互通，节约时间成本。

与上述实施例不同，在一些实施例中，参见图8，刀柄接口部件与刀柄接口17采用圆柱面匹配结合，轴芯1与刀柄接口部件的结合面处设有轴向螺钉孔，轴向螺钉孔中设有锁紧螺钉18。当bt刀柄接口部件13或hsk刀柄接口部件14与轴芯1配合后，可通过锁紧螺钉18进行锁紧定位，防止刀柄接口部件转动，当需要更换刀柄接口部件时，可将锁紧螺钉18旋出，操作简单，结构可靠。

与上述实施例不同，在一些实施例中，参见图9，刀柄接口部件与刀柄接口17采用圆柱面匹配结合，轴芯1与刀柄接口部件的结合面处设有轴向销钉孔，轴向销钉孔中设有锁紧销钉19，锁紧销钉19与轴向销钉孔过盈配合。当bt刀柄接口部件13或hsk刀柄接口部件14与轴芯1配合后，可将锁紧销钉19过盈压进销钉孔，防止刀柄接口部件转动，当需要拆卸时可使用钻头将锁紧销钉19去除，更换刀柄接口部件时，再将锁紧销钉19过盈装上，结构简单可靠。

与上述实施例不同，在一些实施例中，参见图10，刀柄接口部件与刀柄接口17采用圆柱面匹配结合，轴芯1与刀柄接口部件的结合面处设有多个焊点槽20，轴芯1与刀柄接口部件通过在焊点槽20锡焊在一起。当bt刀柄接口部件13或hsk刀柄接口部件14与轴芯1配合后，可通过提前预设的焊点槽20将刀柄接口17与轴芯1使用锡焊在一起，再将端面磨平，即可得到结构稳固、安全可靠的主轴结构，当需要拆卸时可将焊锡去除，即可拆卸。其结构安全、简单可靠。

参见图11，本发明的实施例还提供了一种电主轴，包括以上任一实施例中的主轴通用拉刀装置。

由于主轴前端bt/hsk结构已模块化设计，当主轴因锥孔撞击，锈蚀或磨损导致前端锥孔不良，偏摆无法保证时，无需拆机即可通过更换主轴前端刀柄接口17及相关零件，快速的进行维修，节约维修及加工等待成本，并且同款主轴可以根据加工需求更换不同类型的bt/hsk刀柄接口部件14及相关零件，达到不同主轴的加工能力，可以适应不同的机床型号，增加了主轴的通用性，节约了成本，避免了资源浪费。

本发明的实施例还提供了一种机床，包括以上任一实施例中的电主轴。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。