具有电动打刀机构的自动换刀电主轴

技术领域：

本发明涉及电主轴技术领域，尤其涉及一种具有电动打刀机构的自动换刀电主轴。

背景技术：

传统的自动换刀电主轴一般采用的是气动打刀。气动打刀靠气缸的冲击当量撞击拉杆后方的撞块来推动拉杆压缩蝶形弹簧松开拉爪，使带有拉钉的刀柄脱离拉爪。配置气动打刀机构的主轴有以下几个共同的弊端：1.是冲击力通过推杆传递到蝶形弹簧，再通过弹簧传递到主轴主轴受到向前的推力后会加载到前端角接触球轴承上，背对背安装的轴承最靠近前端的轴承受到向前的冲击力就容易使滚珠脱离工作面擦伤轴承外圈。2.气压过低时很难松开刀柄；气缸中密封圈易磨损，切密封圈受高低温环境影响较明显，容易出现松刀异常。3.冲击噪音大。4.特别是主轴启停时间短主轴未停稳打刀或者活塞未退回就启动主轴容易出现撞块与活塞杆磨损。

CN106181510A公开了一种电动打刀缸和包括该电动打刀缸的电主轴，其虽然将气动打刀改为电动打刀，电动打刀缸内置了定转子直接驱动，原理上讲得通，但是要提供几吨的推力，在有限的空间内内置驱动电机的扭矩不可能达到。并且刀具松开后推杆的轴向位置无法保证不变。在主轴启停时间短未停稳打刀或者活塞未退回就启动主轴时撞块会与活塞杆造成摩擦，严重的会发热烧坏轴承或者粘连不能脱离。这些细节性工程应用方面的问题很难解决。

发明内容：

针对上述问题，本发明提出了一种打刀稳定、噪音小、轴向推力大能够大大提高电主轴使用寿命的具有电动打刀机构的自动换刀电主轴。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种具有电动打刀机构的自动换刀电主轴，包括电主轴本体及设置在电主轴本体内的刀柄、拉钉、拉爪、拉杆、撞块及蝶形弹簧，所述电主轴本体一侧设置有电动打刀机构，所述电动打刀机构包括打刀缸壳体及设置在打刀缸壳体内腔的内置T型螺母的蜗轮、蜗杆、T型丝杠、导向杆及空心推杆，所述打刀缸壳体与电主轴本体相固定，所述T型丝杠设置在打刀缸壳体内并能够沿打刀缸壳体内腔左右移动，所述空心推杆设置在T型丝杠内并能够绕轴线转动，空心推杆一端延伸至T型丝杠外并对应设置在撞块一侧，所述内置T型螺母的蜗轮套设在T型丝杠外并与T型丝杠螺纹旋合，所述蜗杆与内置T型螺母的蜗轮啮合，蜗杆能够带动内置T型螺母的蜗轮转动，由于导向杆限制了T型丝杠绕轴线旋转的自由度，从而使T型丝杠沿打刀缸壳体内腔左右移动。

为了避免T型丝杠在移动过程中发生旋转，所述T型丝杠一端固定有导向杆，所述打刀缸壳体内开设有插孔，所述插孔与T型丝杠相平行，所述导向杆设置在插孔内并能够沿插孔左右移动。

为了保证空心推杆能够自由旋转，并分离动力，所述空心推杆通过深沟球轴承及平面推力球轴承与T型丝杠转动连接。

为了便于预紧T型丝杠与空心推杆间的平面推力球轴承，所述T型丝杠与空心推杆之间设置有预紧螺母。

为了避免空心推杆转动后气管扭成麻花，所述空心推杆远离撞块的一端连接有单通道气路旋转接头。

相对于现有的气动打刀及电动打刀，本发明巧妙地组合使用了一套蜗轮蜗杆及传动机构和T型丝杠螺母螺旋传动机构。有以下几方面突破：1.蜗轮蜗杆及传动机构有很大的减速比，输出扭矩大，使用小功率的普通步进电机就可以驱动，通过控制正转和反转触发脉冲信号就可以调整打刀杠进退行程，准确定位。2.并且利用蜗轮蜗杆的自锁机械特性可以在步进电机停止转动时保持推杆的轴向位置不变。3.并且内置了脱离旋转动力的空心推杆，在主轴启停时间短未停稳打刀或者活塞未退回就启动主轴时空心推杆会一起跟转，而丝杠不转，可以通过这种轴承组合很好地分离动力，不会造成任何摩擦。

综上，本发明具有如下有益效果：该具有电动打刀机构的自动换刀电主轴将传动的气动打刀改为电动打刀，通过步进电机与蜗杆直连，通过蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动T型丝杠前后移动，蜗轮蜗杆传动减速比非常大，使驱动扭矩大幅提升，可以平滑的推动拉杆，并且到位后步进电机停止后可由蜗轮蜗杆自身的自锁特性可靠地保持松刀状态，没有冲击载荷也不受气压波动的影响，且电机驱动对高低温等环境温度要求明显降低，可靠性大幅提升，平滑推动几乎没有什么噪音；本机构中在丝杠内设计了由一对深沟球轴承盒平面推力球轴承支撑的空心推杆，推杆后方装有单通道气路旋转接头，在主轴启停时间短未停稳打刀或者活塞未退回就启动主轴时空心推杆会一起跟转，而丝杠不转，可以通过这种轴承组合很好地分离动力，不会造成任何摩擦，空心推杆旋转时单通道气路旋转接头也会分离动力不会使气管扭成麻花。

附图说明：

图1为本发明的具有电动打刀机构的自动换刀电主轴的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种具有电动打刀机构的自动换刀电主轴，包括电主轴本体1及安装在电主轴本体1内的刀柄2、拉钉3、拉爪4、拉杆5、撞块8及蝶形弹簧6，刀柄2与拉钉3连接，拉钉3与拉爪4连接，拉爪4固定在拉杆5左端，撞块8固定在拉杆5右端，蝶形弹簧6套设在拉杆5上，并通过调整垫7调整拉刀力。

所述电主轴本体1一侧固定有电动打刀机构。所述电动打刀机构包括打刀缸壳体9及设置在打刀缸壳体9内腔的内置T型螺母的蜗轮11、蜗杆10、T型丝杠12及空心推杆13。所述打刀缸壳体9与电主轴本体1可拆卸连接，所述T型丝杠12设置在打刀缸壳体9内并能够沿打刀缸壳体9内腔左右移动，T型丝杠12左端的法兰端固定有导向杆14，而打刀缸壳体9内开设有插孔15，所述插孔15与T型丝杠12相平行，所述导向杆14设置在插孔15内，T型丝杠12右端通过后端盖19及防尘密封圈20实现相对固定及密封，T型丝杠12为中空结构，所述空心推杆13设置在T型丝杠12内，空心推杆13与T型丝杠12之间设置深沟球轴承16及平面推力球轴承17，空心推杆13左端延伸至T型丝杠12外并设置一推块，推块与撞块8相对应，打刀缸壳体9内开设可供推块移动的通槽，空心推杆13连接有单通道气路旋转接头18，T型丝杠12与空心推杆13右端设置预紧螺母21，所述内置T型螺母的蜗轮11套设在T型丝杠12外并与T型丝杠12螺纹连接，所述蜗杆10与内置T型螺母的蜗轮11连接，蜗杆10一端与步进电机直连。

使用时，步进电机通过蜗杆10驱动内置T型螺母的蜗轮11旋转，内置T型螺母的蜗轮11转动带动T型丝杠12左右移动，T型丝杠12在导向杆14的导向下，只能左右移动，不会旋转，T型丝杠12带动空心推杆13移动，空心推杆13即可推动撞块8，从而使带有拉钉3的刀柄2脱离拉爪4；而在主轴启停时间短未停稳打刀或者活塞未退回就启动主轴时，空心推杆13会一起跟转，而T型丝杠12不转，可以通过轴承组合很好地分离动力，不会造成任何摩擦，空心推杆13旋转时单通道气路旋转接头18也会分离动力不会使气管扭成麻花。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“侧”、“端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。