机床两种型号主轴锥孔的转换装置 【技术领域】
本发明涉及机械制造设备中，机床的主轴锥孔由ISO60转换为ISO50的一种锥孔转换装置，用于主轴锥孔ISO60机床可以安装ISO50刀具，满足不同加工需求。
技术背景
根据机床加工业市场需求，对数控机床的加工能力有了更高的要求，主要为大功率、大扭矩、高转数。ISO50型刀具在加工过程中，有部分不能满足用户的需求，需要用ISO60刀具；而ISO60型机床刀具成本高，不适合大量购买；并且有部分加工能用ISO50刀具代替，以节约加工成本。然而，目前装备中没有这种专用装置。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种机床两种型号主轴锥孔的转换装置，用于主轴锥孔ISO60的机床，换用主轴锥孔ISO50的刀具，解决了ISO60型刀具与ISO50型刀具地通用问题，为客户节约成本。
这种机床两种型号主轴锥孔的转换装置，以一种铣头的形式放置在主轴锥孔为ISO60的机床头库中，与原主轴锥孔的导向键嵌合，其特征在于ISO50型锥孔的拉刀机构：锥柄与上锥柄上下结合成圆锥形壳体，围绕圆心设置的卡爪芯轴，在其第一大外径凸圆上设置拉钉、滑套小内径置于拉钉小外径处、卡爪上段小内径部位卡在卡爪芯轴第二大外径凸圆处、卡爪上外壁弧形槽内有弹簧，贴滑套外沿及下部设弹簧组；锥柄大径圆台侧面安装滑杆、挂钩，上面与主轴传动键结合槽内安装弹性圆柱销；ISO50型刀具的拉钉被卡爪芯轴夹持在锥柄内组成拉刀卡爪。
该转换装置以一种铣头的形式放置在主轴锥孔为ISO60的机床头库中，需要使用ISO50型刀具时，主轴安装该转换装置后，就能使用ISO50型刀具。该装置可以实现自动装夹、自动换刀、附带内冷接口，实现自动化、高效率，使一台机床能使用两种型号的刀具，从而降低成本，更好地满足客户需求。
【附图说明】
图1是ISO60主轴锥孔与ISO50主轴锥孔转换装置结构动、静态剖视图；
图2是ISO60主轴锥孔与ISO50主轴锥孔转换装置俯视图；
图3是锥柄1轴向剖视图；
图4是上锥柄2轴向剖视图；
图5是拉钉3的轴向剖视图；
图6是滑套4的轴向剖视图；
图7是卡爪6的右视图；
图8是卡爪6的轴向剖视图；
图9是卡爪芯轴7的轴向剖视图；
图10是滑杆8的轴向剖视图；
图11是挂钩9的右视图；
图12是挂钩9的主视图；
图13是转换装置下无触点开关位置示意图；
图14是主轴与头配合的结构剖视图；
图15是电气逻辑抓头图；
图16是电气逻辑还头图。
【具体实施方式】
机床两种型号主轴锥孔的转换装置，图1所示为主轴锥孔ISO60转换为ISO50的转换装置，以下该转换装置通称为头。
图1为本转换装置的组合状态：将四件卡爪6外径弧形槽内装入弹簧21，径向对称，上端小内孔与大内孔间的角置于卡爪芯轴7中部第一大外径凸台与第二大外径凸台之间；密封圈11置于拉钉3有外凸缘的上孔内壁、密封环12置于内冷孔18下、调整套5置于卡爪芯轴7中部第一大外径凸台上，将滑套4内孔变径处置于拉钉3小外径处并卡在调整套5上，滑套4外径沿上安装弹簧13；卡爪6卡住拉钉，再将上述组合部件整体装入锥柄1大径锥孔、小锥孔端由上锥柄2与锥柄1外壁上沿螺纹旋紧。锥柄1大径圆台一侧安装滑杆8、水平设置的弹簧14、垂直于滑杆8的挂钩9，其下面有油塞15，另一侧安装弹性圆柱销16；ISO50型刀具的拉钉3被卡爪芯轴7夹持在锥柄1内组成拉刀卡爪，组成ISO50锥孔的拉刀机构。
装配时，拉钉3与卡爪芯轴7螺纹连接，滑套4置于拉钉3小外径外，并在拉钉3小径下端放置调整套5；拉钉3和卡爪芯轴7有内冷孔18，在卡爪芯轴7上端安置密封环12、密封圈11；锥柄1与上锥柄2通过螺纹连接组成一体，滑套4可随卡爪芯轴7在上锥柄中上下滑动。
头与头库配合关系，见图13，完成头机械结构装配后，将头放置在头库22中，与原主轴锥孔的导向键10嵌合，在头下面安装无触点开关，该开关与机床数控系统相连接。
头与主轴组23连接关系，见图14，挂钩9挂在主轴组23前端面内的环型槽内；头与主轴组连接完成。
机床控制系统中设置换头程序模块，电气逻辑抓头过程见图15：控制系统现确认主轴上无头并且主轴上无刀，开动机床到达抓头安全等待位置，主轴松刀到位，主轴到达抓头位置，主轴夹头(夹头电磁阀动作)开始执行，有头夹紧压力反馈信号，到达安全检测位置，无头在头库中检测信号，抓头完成。否则有头夹紧压力反馈信号，体现为夹头状态错误，抓头停止。或者无头在头库中检测信号，但头不在主轴上，抓头停止。
电气逻辑还头过程见图16：控制系统现确认主轴上有头并且头上无刀，开动机床到达还头安全等待位置，主轴松刀到位，主轴到达还头位置，主轴松头(松头电磁阀动作)开始执行，有头在头库中检测信号，还头到达安全检测位置，有头在头库中检测信号，还头完成。否则有头在头库中检测信号，但头在主轴上没下蓝，还头停止。或者有头在头库中检测信号，但头在主轴上，还头停止。
抓头时，机床主轴的卡爪6拉动拉钉3，同时克服弹簧组13弹簧力向上运动，挂钩9进入滑枕，同时头脱离头库，通过弹簧14弹簧力带动滑杆8和挂钩9向外运动，挂钩9的挂钩部分挂在滑枕环槽上，在松刀时头与滑枕连接，实现抓头，弹性圆柱销16起导向作用。抓刀时，机床主轴松刀，拉刀机构通过弹簧13弹簧力向下运动使卡爪6打开，ISO50刀具进入A锥孔，机床主轴抓刀，拉刀机构向上实现抓刀。
松刀、松头时顺序为先松刀后松头；松刀时主轴松刀，拉刀机构通过弹簧组13弹簧力向下运动，实现松刀；松头时，头必须回到头库相应位置，滑枕向下移动，通过头库上内圆与滑杆8斜面相互挤压，使滑杆8受力向内运动，滑杆8同时带动挂钩9共同运动，使挂钩9与滑枕环槽分离，头到达制定位置，通过反馈信号，滑枕向上体动，与头分离，完成松头动作。
本装置各部件形状描述：
图3所示锥柄1为ISO60型刀柄下部圆锥壳体，上锥柄2零件为ISO60型刀柄上部圆锥壳体，锥柄1与上锥柄2组合为圆锥形，圆锥内为ISO50锥孔A、外为ISO60锥面B，该件上部分为圆锥壳体，圆锥内为ISO50锥孔A、外为ISO60锥面B，锥柄1上端小内径至内壁为连续多个直角变径，并有两处锐角、钝角分别与直角相接变径，再渐变大径至大内径端，外径下端接水平圆台，大内径侧第一变径处壁中有三通，其垂直段至上端径向为两个排气孔19、20，径向于外壁间有油塞17。
上锥柄2零件上端外面为圆锥面，下端为外螺纹，上锥柄2零件构成ISO60型刀柄上部圆锥壳体，外锥面直径尺寸比标准尺寸小，在抓头时不与主轴锥孔接触。与锥柄1共同构成ISO60型刀柄圆锥筒形。内部为多个直角变径孔，见图4。
ISO60型刀具的拉钉3为筒状，见图5，内壁由上至下有7个直径，从上至下第一直径为变小径的圆锥形，并接第二直径，第二直径、第四直径、高度均相等，其间的第三直径大于第二、第四、第五直径，第一、第三直径高度相等，第五至第九直径渐大，第五直径与第七直径高度相等、两径之间的第六直径为变大径圆锥形，第九直径大于第八直径、第八直径和高度最大；外壁两端外径不等，且中间有两处凸台。
滑套4为筒状，见图6，内、外壁均有两个直径：上端一段小内径直角连接大内径直至下端、上端小外径延至下端直角连接大外径，并保持相同壁厚，直角处与大外径相接形成等厚外沿。
卡爪6的形状似壁厚不匀的筒状，见图7、图8，卡爪6整体加工成型后切分为四件；卡爪弹簧21放入上端外径有弧形槽内，把四件束为一体；上端内孔一段为直径渐小斜孔，并直角变大孔径至导角接下端内孔小径段；上端外径有弧形槽并由槽下沿外径渐小至导角接下端外大径缘。
卡爪芯轴7为不同径轴体，见图9，卡爪芯轴7的轴芯孔为冷却液通道18，外周不等径、两端大、小外径之间有三处凸台，大外径端与第三大凸台锐角相接，中部第一大凸台为直角、第二大凸台一侧边缘为导角、另一侧为斜面，第三大凸台为导角，小外径外端口为导角；在大外径端的内径仅一段为六边形内径、变锥形小径直到小外径端。
滑杆8的形状为不规则圆盘，见图10，上内径为球弧凸缘，深入后大内径直角接小内径，下内径最大径变小并接与上大内径相等的大径后，与小内径相接；外壁中分别有斜边圆缺和径向直角孔，直角孔内中心为锥形孔。
挂钩9的形状为偏心两圆柱体，见图11、12，上端为大圆柱体，下端为小圆柱体，小圆柱体中间为四方型扳子口。