刀具固定及自动拆卸机构制造技术

一种用于机床主轴的刀具固定和自动拆卸机构的操纵机构位于主轴与衬套之间的环形空间内。该操纵机构包括一个环形气缸和两个环形活塞以及偏压弹簧和气动压力源及其气流通道等。刀具固定和松开机构包括拉杆，套爪，横向杆，环形排列钢球凸轮环和环形件斜表面等。通过该传力系统将力作用于拉杆上将刀柄拉紧在锁紧位置。或通过传力系统推动拉杆使其到达松开位置以便将刀具拆下。当刀柄松开后，有一股气流通向主轴承座和刀柄，将其上面的切屑和碎屑清除掉。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将刀柄固定在机床主轴的承座内和由机床上拆卸下来时使刀柄由承座内自动排出来以及在换刀过程中将承座和刀柄上的切屑碎屑清除掉的机构。随着在机床主轴承座内更换刀具的自动换刀装置的出现，需要有一个自动的机动操纵机构，以便将刀具固定在主轴的承座内，并在需要由机床上拆卸刀具时可将刀具自动排出来。为了满足这一要求已经设计出各式各样的换刀机构。其中绝大多数需要沿着主轴的轴线在其整个长度上钻出一个通孔，以便容纳作动固定刀具用的套爪机构的拉杆。采用这种设计方案则用以作动拉杆的动力源要安装在主轴后端处。这样的机构会增加主轴部分所需要的空间长度。此外，贯通轴全长的内孔会降低主轴的强度，从而需要增大主轴的直径。在专利4，347，753号中介绍了现有技术的刀具固定机构的一个实例，该实例中的作动机构是安装在主轴的后端，这就增加了主轴相当大的长度。此外，该作动机构驱动一根伸展在整个主轴全长的通孔中的控制杆，要求在主轴中具有一较大的轴向孔。在专利4，632，613号中所介绍的结构克服了用于刀具固定和自动拆卸机构的机动操纵拉杆方面所存在的缺点，该结构中用以操纵拉杆的动力是由设置在主轴和支持主轴的衬套之间的环形空间内的一个环形活塞和气缸机构来获得的。这就取消了安装在主轴后端部的动力源而且不需要贯通整个主轴长度的内孔。但是，该机构在主轴上设置多个径向伸出并在轴向可动销钉，以便与用于将刀柄固定在主轴承座内并由主轴承座内推出来的常规刀柄固定球形相啮合。这种设计已经发现其可靠性较差，这是因为由于销钉很快地磨损和变形而失效。这种机构对结构的不精确也非常敏感，而且在主轴上需要设置的若干个用以容纳销钉的径向孔，也降低了主轴的强度。此外，主轴的轴承部位都要设置这些径向孔，从而使两个轴承不能彼此隔开一些以增加主轴的刚性。本专利技术提供一种设置在主轴与衬套之间的环形空间内的驱动机构，这种结构方案与专利4，632，613号所公开的结构是一样的。但是，不是只利用一个活塞来产生动力，而是采用两个活塞一起动作来提供两倍可用的动力值来克服用以将刀柄固定在主轴承座内的机构保持在锁紧状态的弹簧力。因此，可以采用一弹力大得多的弹簧以增加用于将刀柄固定在主轴承座内的力。另外，本专利技术不是采用销钉来固定刀柄，而是在套爪内设置环形排列的多个钢球用于与刀柄上的固定球形柄相啮合并将刀柄牢固地保持在主轴承座内。另一排环形排列的钢球围绕着主轴设置在一定位置上，借助于一个利用弹簧力操作的凸轮环进行作动以便将拉杆推向其锁紧位置，并作动该套爪来推动套爪钢球使其与刀柄的固定球形柄进行牢固的啮合以便将刀柄紧固在主轴承座内。这些钢球很容易以高精度地制造出来，并能够传递重载荷力而不会磨损或变形。该凸轮环上设有一圆筒形凸轮，用以与成排的钢球相啮合以便推动这些钢球使其到达将拉杆推向其锁紧位置的位置上。如上所述，可以采用弹力较大的弹簧，是因为由两个活塞装置所提供的附加动力足以能够克服该弹簧所施加的压力。但是，在圆筒形凸轮上设置一用于将钢球保持在锁紧位置的锁紧角，而且该凸轮将弹簧所施加的力放大了，因此这些钢球并因而使拉杆以及套爪都以很大的作用力固定在其锁紧位置，从而将刀柄牢固地锁紧在主轴承座内。该驱动机构中的两个活塞可以很方便地通过压缩空气来驱动。本专利技术的优点来自于这项特征，通过在主轴上设置一条气流通道以便向主轴承座内通入气流吹掉刀柄上和在主轴承座表面上的切屑和碎屑。在容纳活塞的气缸中设有一常闭止回阀。当两个活塞由于压缩空气通入气缸内而被驱动至其运动的极限位置之后，气缸内的压力就增加到足以打开该止回阀的数值。这就使一股压缩空气流入主轴通道，该气流流入主轴承座内从而将刀柄上和承座表面上的切屑和碎屑吹掉。本专利技术的上述和其它目的，将会通过下面结合附图对本说明书内的示范性实施例的详细描述而更加一目了然。附图说明图1是表示带有本专利技术特点的机床主轴组件通过其中心的截面剖视图，显示该主轴组件处于刀具固定的位置;图2是图1所示机床主轴组件通过其中心的截面剖视图，但显示该组件处于刀具松开位置;图3是图1所示机床主轴组件的一种替换型实施例通过其中心的截面剖视图，显示该组件处于刀具固定位置;图4是图3所示机床主轴组件通过其中心的截面剖视图，但显示该组件处于刀具松开位置;图5是表示凸轮环的轮廓形状排列钢球的相互关系的垂直剖面放大详细示图。现在参看各附图，并具体地参看图1和图2，图中显示出一般以标号10表示的主轴组件。主轴组件10特别适用于采用自动换刀装置来更换主轴内的刀具。该组件包括一个由轴承13、14和15支承在衬套12内的可旋转的主轴11。衬套12可滑动地支承在主轴头部分(未示出)以便使主轴组件10进行轴向运动。主轴11设有一用以容纳刀柄19的锥形承座或锥孔18，该刀柄具有一与主轴11的锥孔18相匹配的锥柄20。将刀柄19插入主轴的承座18内从而使其锥柄20与承座的锥形表面紧密地贴合以便在旋转的主轴11与刀柄19之间建立起驱动联接。刀柄19是一种通用的结构已被美国国家标准技术规范ANSI标准B5TC45规定用作自动机床上的标准刀柄。该刀柄包括一个由柄部20的细端轴向伸出的固定球形柄21。固定球形柄21的设置是用以与一个下面即将进行描述的机构相啮合以便将刀柄19固定在主轴11内。刀柄19的大直径端包括一环形沟槽22用于与一个换刀臂的刀具抓手(未示出)相啮合，以便在转换刀具过程中，将刀具19固定在换刀臂上。用于与刀柄19的刀具固定球形柄21相啮合的套爪机构一般以标号25表示。该套爪包括一个带内螺纹27的套筒26，该内螺纹与拉杆28上的外螺纹相啮合以便将套爪固紧在拉杆的端部。将套筒26螺接在拉杆上以便调整该系统的长度使其处于最有利于操纵的状态。然后用带有锥形头部36的螺栓35将其锁紧在其位置上，螺栓的锥形头部36与拉杆的劈裂端相啮合，该拉杆的劈裂端具有用以容纳锥形头部36的与其相配合的锥形孔。螺栓35固紧以后，以其锥形端部促使拉杆的孔扩张从而将拉杆牢固地锁紧在套筒26内。在套筒26的延伸端设有多个用于容纳钢球29的径向孔34。拉杆28轴向地放置在主轴11中形成的内孔30之内，拉杆28在内孔30内可轴向移动。内孔30内有一加大直径部分31以便可滑动地容纳套爪25。在内孔30的最端头处有一个具有通向主轴11的承座18的更大直径部分32。钢球29在套筒26端部形成的孔34内可以径向活动并与在固定球形柄21上形成的截锥形表面33相啮合。在图1中可以看出钢球29与固定球形柄21的表面33相啮合以便将刀柄19固定在主轴承座内。在钢球29处于此位置时，刀柄19就被固定在主轴的承座内。为了要将固定球形柄21及其相连带的刀具19松开，拉杆28可以朝着主轴承座18推进，以便推动套爪25使与其一起到达图2所示位置。在套爪处于此位置时，钢球29就被置于加大直径部分32范围内，在这部位内钢球具有足够的空间可以使其移到它们保持孔34的外面，从而为固定球形柄21提供通路。用于作动拉杆28使它进行轴向运动的驱动机构是设置在主轴11与衬套12之间的环形空间内。一个环形壁38通过一卡环39固定在衬套12上，并利用“0”型密封圈40使其与该衬套形成气密密封。由环形壁38伸出一套筒41，该套筒环绕着主轴11的圆周设置。套筒41的外表面与衬套12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于带轴向承座的主轴的刀具固定和自动拆卸机构，承座用于容纳带有向后伸出的固定球形柄的刀具，该机构包括：一个套爪，可以作动使其与固定球形柄相啮合，将刀具拉紧在主轴的承座内并固定在其中；一个拉杆，联接于套爪上，并在锁紧位置与松开位置 之间可进行相对于主轴的位移从而作动该套爪；一个偏压装置，与上述拉杆相联接，用以推进该拉杆进入其锁紧位置以便作动该套爪将刀具拉紧在主轴承座内并固定在其中；一个第一环形活塞和气缸机构，环绕着该主轴设置并与上述偏压装置相联接以便对它进行作 动；一个第二活塞和气缸机构，环绕着该主轴设置并与上述拉杆联接以便对它进行作动；一流体压力源；一第一进气口，位于上述第一气缸内；一第二进气口，位于上述第二气缸内；一个装置，将上述第一进气口连接至上述流体压力源然后将上述第二 进气口连接上述流体压力源，由此使上述活塞和气缸机构按顺序进行工作，以便对上述第一活塞和气缸机构进行驱动来解除上述偏压装置的压力，从而松开上述拉杆，然后驱动上述第二活塞和气缸以便推动上述拉杆离开其锁紧位置，从而推动上述套爪松开刀具的固定球形柄，该刀具就可以从主轴内取出。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米利沙夫勒泽雷维克，
申请(专利权)人：特里机床有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]