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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410763340.X (22)申请日 2014.12.11 B23Q 3/155(2006.01) (71)申请人 宁波海天精工股份有限公司 地址 315800 浙江省宁波市北仑区黄山西路 235 号 (72)发明人 谢瑞木 汪旭光 饶磊 宣文魁 唐科平 孙刚 (74)专利代理机构 宁波奥圣专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 33226 代理人 谢潇 (54) 发明名称 一种主轴浮动打刀结构 (57) 摘要 本发明公开了一种主轴浮动打刀结构， 其打 刀机构包括油缸体、 活塞和油缸体端盖， 支撑座的 内壁一体设置有内伸的挡环， 挡环设。
2、置在油缸体 的前方， 油缸体端盖同轴安装固定在油缸体的后 端， 活塞的后端穿过油缸体端盖， 活塞的前端穿过 油缸体， 活塞的中部一体设置有第一径向凸环， 第 一径向凸环的外侧与油缸体的内壁相贴合， 第一 径向凸环将油缸体的内腔前后分隔为第一密封腔 体和第二密封腔体， 油缸体上设置连接有主轴锁 定机构， 油缸体在支撑座内向后滑动一定距离时， 主轴锁定机构锁紧主轴， 对主轴施以向后的拉力。 本发明在实现浮动打刀功能的同时， 可消除主轴 向下运动的趋势， 改善主轴轴承的受力情况， 提高 其使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 。
3、说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104493603 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104493603 A 1/2 页 2 1.一种主轴浮动打刀结构， 包括打刀机构， 所述的打刀机构安装在一两端开口的筒状 的支撑座内， 所述的支撑座的后端固定于主轴单元后端， 主轴和拉刀杆的后端伸入所述的 支撑座内， 所述的主轴和所述的拉刀杆之间安装有蝶形弹簧， 所述的支撑座的前端安装有 支撑座端盖， 其特征在于所述的打刀机构包括油缸体、 活塞和油缸体端盖， 所述的油缸体可 在所述的支撑座内滑动， 所述的支撑座的内壁一体设置有内伸的挡环， 所述的挡环设置在 所述的油缸体的前方。
4、， 所述的油缸体端盖同轴安装固定在所述的油缸体的后端， 所述的活 塞的后端穿过所述的油缸体端盖， 所述的活塞的前端穿过所述的油缸体， 所述的活塞可在 所述的油缸体内前后滑动， 所述的活塞的中部一体设置有第一径向凸环， 所述的第一径向 凸环的外侧与所述的油缸体的内壁相贴合， 所述的第一径向凸环将所述的油缸体的内腔前 后分隔为第一密封腔体和第二密封腔体， 所述的第一密封腔体与设置在所述的油缸体侧壁 上的回油口相连通， 所述的第二密封腔体与设置在所述的油缸体侧壁上的进油口相连通， 所述的油缸体上设置连接有主轴锁定机构， 油缸体在支撑座内向后滑动一定距离时， 主轴 锁定机构锁紧主轴， 对主轴施以向后的。
5、拉力。 2.根据权利要求 1 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于所述的主轴锁定机构 包括反扣爪、 反扣环和若干复位弹簧， 所述的反扣爪安装在所述的油缸体的前端， 所述的反 扣爪由所述的挡环限位， 所述的反扣爪上一体设置有内伸的第二径向凸环， 所述的反扣环 紧固在所述的主轴的后端， 所述的反扣环上一体设置有外伸的第三径向凸环， 所述的第二 径向凸环位于所述的第三径向凸环的正上方， 所述的第二径向凸环与所述的第三径向凸环 之间具有第一间隙， 所述的若干复位弹簧安装在所述的支撑座端盖与所述的油缸体端盖之 间， 所述的若干复位弹簧处于压缩状态， 所述的支撑座端盖与所述的油缸体端盖之间具有 第二间。
6、隙， 当所述的反扣爪贴靠在所述的挡环上时， 所述的第二间隙大于所述的第一间隙。 3.根据权利要求 2 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于还包括导向机构， 所述 的导向机构包括若干导向杆、 第一耐磨环和第二耐磨环， 每根所述的导向杆通过第一锁紧 螺母固定在所述的支撑座端盖上， 每根所述的导向杆穿过所述的支撑座端盖伸到所述的油 缸体端盖内， 每根所述的导向杆上套设有一个所述的复位弹簧， 所述的第一耐磨环安装在 所述的油缸体端盖与所述的活塞的后端的接触部， 所述的第二耐磨环安装在所述的油缸体 与所述的活塞的前端的接触处。 4.根据权利要求 1-3 中任一项所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在。
7、于所述的支撑 座的侧壁上设置有用于检测所述的拉刀杆的位置状态的位置检测机构。 5.根据权利要求 4 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于所述的位置检测机构包 括若干位置检测单元， 每个所述的位置检测单元包括位置传感器、 延长杆和调整块， 所述的 调整块上设置有 U 型孔， 所述的若干第二锁紧螺母穿过所述的 U 型孔将所述的调整块固定 在所述的支撑座的侧壁上， 所述的延长杆的一端安装在所述的调整块上， 另一端安装有一 个所述的位置传感器， 所述的拉刀杆上设置有与所述的位置传感器位置相应的感应凸环。 6.根据权利要求 5 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于所述的位置检测单元的 数量为三个。
8、。 7.根据权利要求 5 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于所述的支撑座端盖上安 装有用于检测所述的第二间隙的大小的复位传感器。 8.根据权利要求 1 所述的一种主轴浮动打刀结构， 其特征在于所述的油缸体端盖与所 权 利 要 求 书 CN 104493603 A 2 2/2 页 3 述的活塞的后端之间设置有第一密封件， 所述的油缸体与所述的活塞的前端之间设置有第 二密封件， 所述的油缸体与所述的第一径向凸环之间设置有第三密封件， 所述的油缸体端 盖与所述的油缸体之间设置有密封圈。 权 利 要 求 书 CN 104493603 A 3 1/4 页 4 一种主轴浮动打刀结构 技术领域 000。
9、1 本发明涉及高速切削加工领域中主轴的打刀结构， 具体是一种主轴浮动打刀结 构。 背景技术 0002 主轴的旋转速度较高， 尤其是电主轴的转速一般可达 20000 转 / 秒， 因此其轴承 更倾向于高速性， 而在承受载荷能力方面相对不足。打刀油缸在液压油注入情况下往前推 主轴内部的拉刀杆 ； 拉刀杆和主轴之间有碟形弹簧存在， 当拉刀杆往前伸， 主轴不动的情况 下， 碟形弹簧受到压缩， 产生弹簧力 ； 该弹簧力将使得主轴具有往前运动的趋势， 但是主轴 由主轴轴承固定不动， 该弹簧力最终作用到主轴轴承上， 因此在主轴换刀过程中打刀油缸 对主轴的作用力将影响主轴轴承的使用情况， 而该作用力远大于主轴。
10、的切削力， 会对轴承 造成损坏， 影响轴承使用寿命。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是 ： 针对现有技术的不足， 提供一种可改善轴承受力 情况的主轴浮动打刀结构。 0004 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为 ： 一种主轴浮动打刀结构， 包括打 刀机构， 所述的打刀机构安装在一两端开口的筒状的支撑座内， 所述的支撑座的后端固定 于主轴单元后端， 主轴和拉刀杆的后端伸入所述的支撑座内， 所述的主轴和所述的拉刀杆 之间安装有蝶形弹簧， 所述的支撑座的前端安装有支撑座端盖， 所述的打刀机构包括油缸 体、 活塞和油缸体端盖， 所述的油缸体可在所述的支撑座内滑动， 所述的支撑座的内壁。
11、一体 设置有内伸的挡环， 所述的挡环设置在所述的油缸体的前方， 所述的油缸体端盖同轴安装 固定在所述的油缸体的后端， 所述的活塞的后端穿过所述的油缸体端盖， 所述的活塞的前 端穿过所述的油缸体， 所述的活塞可在所述的油缸体内前后滑动， 所述的活塞的中部一体 设置有第一径向凸环， 所述的第一径向凸环的外侧与所述的油缸体的内壁相贴合， 所述的 第一径向凸环将所述的油缸体的内腔前后分隔为第一密封腔体和第二密封腔体， 所述的第 一密封腔体与设置在所述的油缸体侧壁上的回油口相连通， 所述的第二密封腔体与设置在 所述的油缸体侧壁上的进油口相连通， 所述的油缸体上设置连接有主轴锁定机构， 油缸体 在支撑座内。
12、向后滑动一定距离时， 主轴锁定机构锁紧主轴， 对主轴施以向后的拉力。 0005 工作过程中， 液压油经进油口进入第二密封腔体时， 活塞和油缸体端盖均受到油 压的作用力， 同时活塞向前运动并推动拉刀杆往前运动， 从而实现拉爪的松开状态， 与此同 时， 主轴也受到一个向前的推力 ； 而活塞向前运动的同时， 油缸体端盖会向后运动， 带动油 缸体和主轴锁定机构一起向后滑动， 直到主轴锁定机构锁紧主轴并对主轴施以向后的拉 力， 主轴所受到的该向后的拉力与其所受到的向前的推力方向相反， 并且通过预先的设计， 可使上述拉力和推力大小相近， 因此能够实现作用在主轴上的这两个方向相反的作用力几 乎相抵消， 这样。
13、作为刚性零件的主轴将不存在向下运动的趋势， 相应地用于固定主轴的主 说 明 书 CN 104493603 A 4 2/4 页 5 轴轴承也不会受到该作用力的影响， 从而在实现浮动打刀功能的同时， 可改善主轴轴承的 受力情况， 提高其使用寿命。与上述过程相反， 通过回油口向第一密封腔体内注油时， 油压 的作用力将使活塞向后运动和使油缸体向前运动并复位， 挡环用于限制油缸体的向前运动 的位移， 避免因油缸体向前运动过度而损坏拉刀杆。 0006 所述的主轴锁定机构包括反扣爪、 反扣环和若干复位弹簧， 所述的反扣爪安装在 所述的油缸体的前端， 所述的反扣爪由所述的挡环限位， 所述的反扣爪上一体设置有内。
14、伸 的第二径向凸环， 所述的反扣环紧固在所述的主轴的后端， 所述的反扣环上一体设置有外 伸的第三径向凸环， 所述的第二径向凸环位于所述的第三径向凸环的正上方， 所述的第二 径向凸环与所述的第三径向凸环之间具有第一间隙， 所述的若干复位弹簧安装在所述的支 撑座端盖与所述的油缸体端盖之间， 所述的若干复位弹簧处于压缩状态， 所述的支撑座端 盖与所述的油缸体端盖之间具有第二间隙， 当所述的反扣爪贴靠在所述的挡环上时， 所述 的第二间隙大于所述的第一间隙。采用上述结构的主轴锁定机构后， 向第二密封腔体内不 断注油， 当第二密封腔体内的油压的作用力超过复位弹簧的预紧力时， 油缸体端盖才开始 向后运动， 。
15、并带动反扣爪一起随油缸体向后运动， 而反扣环固定不动， 因此第一间隙将逐渐 缩小， 同时第二间隙也会逐渐缩小， 由于第二间隙的初始大小比第一间隙的初始大小大， 因 此反扣环和反扣爪先接触 ； 在反扣环和反扣爪接触后， 第二密封腔体内的油压一直存在， 因此反扣环上的第三径向凸环将向后拉反扣爪上的第二径向凸环， 而反扣环与主轴紧固连 接， 因此主轴将受到一个向后的拉力， 该拉力与上述推力均作用在主轴上， 大小相近、 方向 相反， 两个作用力抵消后， 主轴不再具有向下运动的趋势。 0007 上述打刀结构还包括导向机构， 所述的导向机构包括若干导向杆、 第一耐磨环和 第二耐磨环， 每根所述的导向杆通过。
16、第一锁紧螺母固定在所述的支撑座端盖上， 每根所述 的导向杆穿过所述的支撑座端盖伸到所述的油缸体端盖内， 每根所述的导向杆上套设有一 个所述的复位弹簧， 所述的第一耐磨环安装在所述的油缸体端盖与所述的活塞的后端的接 触部， 所述的第二耐磨环安装在所述的油缸体与所述的活塞的前端的接触处。导向机构对 油缸体沿支撑座的上下滑动起到导向和支撑作用， 提高机构动作的可靠性。 0008 所述的支撑座的侧壁上设置有用于检测所述的拉刀杆的位置状态的位置检测机 构， 以提高打刀过程的可控性。 0009 所述的位置检测机构包括若干位置检测单元， 每个所述的位置检测单元包括位置 传感器、 延长杆和调整块， 所述的调整。
17、块上设置有 U 型孔， 所述的若干第二锁紧螺母穿过所 述的 U 型孔将所述的调整块固定在所述的支撑座的侧壁上， 所述的延长杆的一端安装在所 述的调整块上， 另一端安装有一个所述的位置传感器， 所述的拉刀杆上设置有与所述的位 置传感器位置相应的感应凸环。 U型孔的设计便于上下调节调整块的位置， 根据调整块的位 置选择相应的第二锁紧螺母锁紧调整块， 使位置传感器调整至最佳位置， 保证检测结果的 准确性。 0010 所述的位置检测单元的数量为三个。 通过三个位置检测单元上的位置传感器的不 同信号， 可检测拉刀杆的位置状态， 从而对主轴拉刀的状态做出准确判断。 0011 所述的支撑座端盖上安装有用于检。
18、测所述的第二间隙的大小的复位传感器。 复位 传感器的设计可进一步提高打刀过程的可控性， 有利于提高打刀精度。 0012 所述的油缸体端盖与所述的活塞的后端之间设置有第一密封件， 所述的油缸体与 说 明 书 CN 104493603 A 5 3/4 页 6 所述的活塞的前端之间设置有第二密封件， 所述的油缸体与所述的第一径向凸环之间设置 有第三密封件， 所述的油缸体端盖与所述的油缸体之间设置有密封圈。 第一密封件、 第二密 封件、 第三密封件和密封圈可提高打刀结构的密封性， 防止液压油泄漏。 0013 与现有技术相比， 本发明的优点在于 ： 本发明公开的主轴浮动打刀结构工作过程 中， 液压油经进。
19、油口进入第二密封腔体时， 活塞和油缸体端盖均受到油压的作用力， 同时活 塞向前运动并推动拉刀杆往前运动， 从而实现拉爪的松开状态， 与此同时， 主轴也受到一个 向前的推力 ； 而活塞向前运动的同时， 油缸体端盖会向后运动， 带动油缸体和主轴锁定机构 一起向后滑动， 直到主轴锁定机构锁紧主轴并对主轴施以向后的拉力， 主轴所受到的该向 后的拉力与其所受到的向前的推力方向相反， 并且通过预先的设计， 可使上述拉力和推力 大小相近， 因此能够实现作用在主轴上的这两个方向相反的作用力几乎相抵消， 这样作为 刚性零件的主轴将不存在向下运动的趋势， 相应地用于固定主轴的主轴轴承也不会受到该 作用力的影响， 。
20、从而在实现浮动打刀功能的同时， 可消除主轴向下运动的趋势， 改善主轴轴 承的受力情况， 提高其使用寿命。 附图说明 0014 图 1 为实施例主轴打刀油缸的结构示意图。 具体实施方式 0015 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 0016 如图所示的主轴浮动打刀结构， 包括打刀机构、 导向机构和位置检测机构， 打刀机 构安装在一两端开口的筒状的支撑座 1 内， 支撑座 1 的后端固定于主轴单元后端， 主轴 61 和拉刀杆 62 的后端伸入支撑座 1 内， 主轴 61 和拉刀杆 62 之间安装有蝶形弹簧 （图中未示 出） ， 支撑座 1 的前端安装有支撑座端盖 11， 打刀机构包括油缸。
21、体 21、 活塞 22 和油缸体端盖 23， 油缸体 21 可在支撑座 1 内滑动， 支撑座 1 的内壁一体设置有内伸的挡环 12， 挡环 12 设 置在油缸体 21 的前方， 油缸体端盖 23 同轴安装固定在油缸体 21 的后端， 油缸体端盖 23 与 油缸体 21 之间设置有密封圈 231， 活塞 22 的后端穿过油缸体端盖 23， 活塞的 22 前端穿过 油缸体21， 活塞22可在油缸体21内前后滑动， 油缸体端盖23与活塞22的后端之间设置有 第一密封件 232， 油缸体 21 与活塞 22 的前端之间设置有第二密封件 211， 活塞 22 的中部一 体设置有第一径向凸环 221， 第。
22、一径向凸环 221 的外侧与油缸体 21 的内壁相贴合， 油缸体 21 与第一径向凸环 221 之间设置有第三密封件 212， 第一径向凸环 221 将油缸体 21 的内腔 前后分隔为第一密封腔体24和第二密封腔体25， 第一密封腔体24与设置在油缸体21侧壁 上的回油口 241 相连通， 第二密封腔体 25 与设置在油缸体 21 侧壁上的进油口 251 相连通， 油缸体 21 上设置连接有主轴锁定机构， 油缸体 21 在支撑座 1 内向后滑动一定距离时， 主轴 锁定机构锁紧主轴 61， 对主轴 61 施以向后的拉力。 0017 主轴锁定机构包括反扣爪 31、 反扣环 32 和若干复位弹簧 3。
23、3， 反扣爪 31 安装在油 缸体 21 的前端， 反扣爪 31 由挡环 12 限位， 反扣爪 31 上一体设置有内伸的第二径向凸环 311， 反扣环32紧固在主轴61的后端， 反扣环32上一体设置有外伸的第三径向凸环321， 第 二径向凸环 311 位于第三径向凸环 321 的正上方， 第二径向凸环 311 与第三径向凸环 321 之间具有第一间隙 34， 若干复位弹簧 33 安装在支撑座端盖 11 与油缸体端盖 23 之间， 若干 说 明 书 CN 104493603 A 6 4/4 页 7 复位弹簧 33 处于压缩状态， 支撑座端盖 11 与油缸体端盖 23 之间具有第二间隙 26， 当。
24、反扣 爪31贴靠在挡环12上时， 第二间隙26大于第一间隙34， 支撑座端盖11上安装有用于检测 第二间隙 26 的大小的复位传感器 13。 0018 导向机构包括若干导向杆 43、 第一耐磨环 41 和第二耐磨环 42， 每根导向杆 43 通 过第一锁紧螺母 44 固定在支撑座端盖 11 上， 每根导向杆 43 穿过支撑座端盖 11 伸到油缸 体端盖 23 内， 每根导向杆 43 上套设有一个复位弹簧 33， 第一耐磨环 41 安装在油缸体端盖 23与活塞22的后端的接触部， 第二耐磨环42安装在油缸体21与活塞22的前端的接触处。 0019 位置检测机构用于检测拉刀杆 62 的位置状态， 。
25、位置检测机构包括若干位置检测 单元， 每个位置检测单元包括位置传感器 55、 延长杆 54 和调整块 51， 调整块 51 上设置有 U 型孔 53， 若干第二锁紧螺母 52 穿过 U 型孔 53 将调整块 51 固定在支撑座 1 的侧壁上， 延长 杆 54 的一端安装在调整块 51 上， 另一端安装有一个位置传感器 55， 拉刀杆 62 上设置有与 位置传感器 55 位置相应的感应凸环 621。 0020 工作过程中， 向第二密封腔体 25 内不断注油， 活塞 22 和油缸体端盖 23 均受到油 压的作用力， 活塞 22 向前运动并推动拉刀杆 62 往前运动， 从而实现拉爪 （图中未示出） 。
26、的松 开状态， 与此同时， 主轴 61 也受到一个向前的推力 ； 当第二密封腔体 25 内的油压的作用力 超过复位弹簧 33 的预紧力时， 油缸体端盖 23 才开始向后运动， 并带动反扣爪 31 一起随油 缸体21向后运动， 而反扣环32固定不动， 因此第一间隙34将逐渐缩小， 同时第二间隙26也 会逐渐缩小， 由于第二间隙 26 的初始大小比第一间隙 34 的初始大小大， 因此反扣环 32 和 反扣爪 31 先接触 ； 在反扣环 32 和反扣爪 31 接触后， 第二密封腔体 25 内的油压一直存在， 因此反扣环 32 上的第三径向凸环 321 将向后拉反扣爪 31 上的第二径向凸环 311，。
27、 而反扣 环 32 与主轴 61 紧固连接， 因此主轴 61 将受到一个向后的拉力， 该拉力与上述推力均作用 在主轴 61 上， 大小相近、 方向相反， 两个作用力抵消后， 主轴 61 不再具有向下运动的趋势， 相应地用于固定主轴61的主轴轴承 （图中未示出） 也不会受到该作用力的影响， 从而在实现 浮动打刀功能的同时， 可改善主轴轴承的受力情况， 提高其使用寿命。与上述过程相反， 通 过回油口 241 向第一密封腔体 24 内注油时， 油压的作用力将使活塞 22 向后运动和使油缸 体 21 向前运动并复位， 挡环 12 用于限制油缸体 21 的向前运动的位移， 避免因油缸体 21 向 前运动过度而损坏拉刀杆 62。 说 明 书 CN 104493603 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104493603 A 8 。