一种电主轴拉刀机构、电主轴和机床

摘要

本发明公开了一种电主轴拉刀机构、电主轴和机床，包括：轴芯，设有轴芯内孔；夹头；拉杆，设置于轴芯内孔，拉杆的上端设有第一锥齿轮，拉杆的下端与夹头螺纹连接；拉杆复位组件；驱动缸，设有活塞，活塞下端设有横向轴孔；拉杆旋转组件，包括齿条、从动齿轮、转轴和第二锥齿轮，转轴安装于横向轴孔，从动齿轮和第二锥齿轮同轴连接于转轴，从动齿轮与齿条配合；其中，驱动缸的活塞向下伸出或向上缩回时，从动齿轮与齿条传动配合，从动齿轮带动转轴和第二锥齿轮转动，第二锥齿轮与第一锥齿轮传动配合，使拉杆绕轴线转动，从而将夹头旋出或旋入拉杆。本发明实现了自动换刀的功能，不再需要工人手动更换夹头，使用更加方便，节约人工维护成本。

说明书

技术领域

本发明用于机床领域，特别是涉及一种机床的附件，具体为一种电主轴拉刀机构、电主轴和机床。

背景技术

现有技术中，电主轴的换刀方式一般采用以下方式，活塞向下移动后，推动拉杆往下移动，使夹头稍微移出轴芯，再使用人手把夹头拧出。保养后，再依靠人手把夹头拧入。再释放活塞上方的气压，使活塞向上移动。拉杆在碟簧的作用下回到原有位置，从而拉紧夹头。其间，需要工人手动更换夹头，十分不便。

发明内容

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，提供一种电主轴拉刀机构、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，一种电主轴拉刀机构，包括：

轴芯，设有轴芯内孔，所述轴芯内孔的下端设有夹头安装孔；

夹头；

拉杆，设置于所述轴芯内孔，所述拉杆的上端设有第一锥齿轮，所述拉杆的下端与所述夹头螺纹连接；

拉杆复位组件，用于带动所述拉杆沿所述轴芯内孔复位并将所述夹头拉紧于所述夹头安装孔；

驱动缸，设有用于顶推所述拉杆的活塞，所述活塞下端设有横向轴孔；

拉杆旋转组件，包括齿条、从动齿轮、转轴和第二锥齿轮，所述齿条沿所述活塞运动方向延伸，所述转轴安装于所述横向轴孔，所述从动齿轮和第二锥齿轮同轴连接于所述转轴，所述从动齿轮与所述齿条配合；

其中，所述驱动缸的活塞向下伸出或向上缩回时，所述从动齿轮与所述齿条传动配合，所述从动齿轮带动所述转轴和所述第二锥齿轮转动，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮传动配合，使所述拉杆绕轴线转动，从而将所述夹头旋出或旋入所述拉杆。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述夹头设有螺孔，所述拉杆的下端设有与所述螺孔配合的螺头。

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，所述拉杆复位组件包括碟簧。

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，所述拉杆复位组件还包括碟簧盖，所述碟簧和所述碟簧盖均套装于所述轴芯外侧，所述碟簧盖在所述碟簧的作用下抵接于所述第一锥齿轮的下端面。

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，所述活塞的下端设有碟簧盖下压结构，当所述驱动缸的活塞向下伸出时，在第一锥齿轮与所述第二锥齿轮接触前，所述碟簧盖下压结构先与所述碟簧盖接触，使所述碟簧压缩，所述第一锥齿轮与所述碟簧盖脱离接触。

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，所述碟簧盖的上端面沿半径方向凸出于所述第一锥齿轮，所述碟簧盖下压结构包括径向延伸部和轴向延伸部，所述径向延伸部由所述活塞的下端沿径向延伸，所述轴向延伸部由所述径向延伸部的外缘沿轴向向所述碟簧盖的上端面延伸。

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，所述转轴穿过所述横向轴孔，所述转轴的一端连接从动齿轮，所述转轴的另一端连接第二锥齿轮。

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，所述活塞、拉杆设有中心水孔，所述转轴穿过所述活塞的中心水孔，所述转轴的外圆面在与所述中心水孔的交汇处设有环槽。

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电主轴拉刀机构。

第三方面，一种机床，包括第二方面中任一实现方式所述的电主轴。

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：通过巧妙地设计，在驱动缸顶推拉杆的过程中，通过拉杆旋转组件与拉杆上第一锥齿轮的配合，使拉杆旋转，由于拉杆与夹头的采用螺纹连接，从而将夹头旋出拉杆；对应的，当驱动缸向上缩回过程中，夹头给拉杆施加轴向作用力，使拉杆跟随活塞向上运动，其间，通过拉杆旋转组件与拉杆上第一锥齿轮的配合，使拉杆旋转，最终将夹头旋入拉杆，从而实现了自动换刀的功能，不再需要工人手动更换夹头，使用更加方便，节约人工维护成本，提高利润。

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是本发明电主轴的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例夹头旋出结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例夹头旋入结构示意图。

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2和图3给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1、图2和图3所示的方向，对本发明的实施例进行说明。

参见图1，本发明的实施例提供了一种电主轴，包括机体1、安装座2、定子3、转子4、轴承5和电主轴拉刀机构。其中，电主轴拉刀机构包括轴芯6、夹头7、拉杆8、拉杆复位组件、驱动缸9和拉杆旋转组件10，轴芯6通过轴承5支承于机体1，驱动缸9通过安装座2安装于机体1上端，转子4安装于轴芯6，定子3安装于机体1，形成电机结构。轴芯6在电机的带动下进行旋转，轴芯6下端装有夹头7，夹上刀具11后，便可对料件进行切削。

具体的，参见图1，轴芯6设有轴芯内孔，轴芯内孔的下端设有夹头安装孔12，拉杆8设置于轴芯内孔，拉杆8的上端由轴芯内孔伸出，拉杆8的上端设有第一锥齿轮13，拉杆8与第一锥齿轮13一体制作或采用多个部件连接为一个整体，拉杆8的下端伸至夹头安装孔12，拉杆8的下端与夹头7螺纹连接。拉杆复位组件用于带动拉杆8沿轴芯内孔复位并将夹头7拉紧于夹头安装孔12。

驱动缸9可采用气缸或液压缸，驱动缸9设有用于顶推拉杆8的活塞14，活塞14下端设有横向轴孔，拉杆旋转组件10包括齿条15、从动齿轮16、转轴17和第二锥齿轮18，齿条15沿活塞14运动方向延伸，转轴17安装于横向轴孔，从动齿轮16和第二锥齿轮18同轴连接于转轴17，转轴17的一端连接从动齿轮16，转轴17的另一端连接第二锥齿轮18，从动齿轮16与齿条15配合。其中，驱动缸9的活塞14向下伸出或向上缩回时，从动齿轮16与齿条15传动配合，从动齿轮16带动转轴17和第二锥齿轮18转动，第二锥齿轮18与第一锥齿轮13传动配合，使拉杆8绕轴线转动，从而将夹头7旋出或旋入拉杆8。

结合图2、图3，当需要对夹头7进行保养时。驱动缸9推动活塞14向下移动。活塞14带动转轴17往下移动。齿条15固定，从动齿轮16与齿条15配合。当转轴17往下移动时，根据机械原理，从动齿轮16部分开始旋转，带动整条转轴17转动，方向如图2所示。

当活塞14向下移动时，拉杆8上端面的第一锥齿轮13与转轴17上的第二锥齿轮18进行接触。在旋转的转轴17带动下，拉杆8沿轴线做旋转运动。

拉杆8旋转时，夹头7通过机器手等设备抓住后，夹头7内螺纹处，开始慢慢脱离拉杆8，方向如图2所示，夹头7中的刀具跟着一起移动，直到脱离拉杆8螺纹，便可去除夹头7，进行后续的保养等。

当夹头7或者刀具更换后，重新放入夹头安装孔12，使夹头7与拉杆8的螺纹开始接触。此时活塞14开始往上移动，第二锥齿轮18旋转方向跟卸刀时刚好相反。随着锥齿轮的作用，反向转动，使夹头7与拉杆8通过螺纹配合，拉紧。当夹头7与拉杆8彻底拧紧后，第一锥齿轮13和第二锥齿轮18互相分离。最后拉杆复位组件实现拉杆8拉紧夹头7，从而把刀具11固定。

本发明的实施例通过巧妙地设计，在驱动缸9顶推拉杆8的过程中，通过拉杆旋转组件10与拉杆8上第一锥齿轮13的配合，使拉杆8旋转，由于拉杆8与夹头7的采用螺纹连接，从而将夹头7旋出拉杆8；对应的，当驱动缸9向上缩回过程中，夹头7给拉杆8施加轴向作用力，使拉杆8跟随活塞14向上运动，其间，通过拉杆旋转组件10与拉杆8上第一锥齿轮13的配合，使拉杆8旋转，最终将夹头7旋入拉杆8，从而实现了自动换刀的功能，不再需要工人手动更换夹头7，使用更加方便，节约人工维护成本，提高利润。

参见图1，夹头7设有螺孔，拉杆8的下端设有与螺孔配合的螺头。可以理解的是，也可以在夹头7设置螺头，而在拉杆8的下端设置螺孔。

拉杆复位组件可采用驱动缸9驱动实现拉杆8复位，也可以采用弹性复位部件，例如在图1所示的一些实施例中，拉杆复位组件包括碟簧19，碟簧19为拉杆8提供轴向作用力，碟簧19在卸刀过程中被压缩，当驱动缸9向上缩回时，碟簧19释放弹力，推动拉杆8向上运动复位。

进一步的，在一些实施例中，拉杆复位组件还包括碟簧盖20，碟簧盖20位于碟簧19顶部，碟簧19和碟簧盖20均套装于轴芯6外侧，碟簧盖20在碟簧19的作用下抵接于第一锥齿轮13的下端面。而碟簧19的下端则抵接于上轴承5，上轴承5通过碟簧19进行预紧。

进一步的，参见图1、图2、图3，活塞14的下端设有碟簧盖下压结构21，当驱动缸9的活塞14向下伸出时，在第一锥齿轮13与第二锥齿轮18接触前，碟簧盖下压结构21先与碟簧盖20接触，使碟簧19压缩，第一锥齿轮13与碟簧盖20脱离接触。使第一锥齿轮13的摩擦力减少，拉杆8处于轻受力状态，便于第一锥齿轮13与第二锥齿轮18在后续的传动配合中传递扭矩。

参见图1，碟簧盖20的上端面沿半径方向凸出于第一锥齿轮13，使得碟簧盖下压结构21能够沿轴向与碟簧盖20接触。碟簧盖下压结构21包括径向延伸部22和轴向延伸部23，径向延伸部22由活塞14的下端沿径向延伸，轴向延伸部23由径向延伸部22的外缘沿轴向向碟簧盖20的上端面延伸。碟簧盖下压结构21通过设置径向延伸部22和轴向延伸部23，避开第一锥齿轮13和第二锥齿轮18，为锥齿轮传动配合以及活塞14与拉杆8配合提供空间。

在一些实施例中，参见图1，为了实现中心出水功能，活塞14、拉杆8设有中心水孔24、25，冷却水能够由活塞14、拉杆8到达刀具，实现切削冷却和清洁。其中，转轴17穿过活塞14的中心水孔24，转轴17将活塞14的中心水孔24分为上下两段，转轴17的外圆面在与中心水孔24的交汇处设有环槽26，使转轴17在与中心水孔24的交汇处形成连通上下两段中心水孔24的通路。

此外，本发明的实施例中，驱动缸在运动过程中，由于内部的活塞均为圆形，在老结构中，活塞会在运动过程中，产生旋转，从而影响拉杆、碟簧寿命。在此新结构中，转轴起到了轴向固定的作用，使活塞无法转动，从而保护的拉杆、碟簧、夹头等拉刀结构。

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。