松拉刀结构及具有其的主轴结构

技术领域

本发明涉及机床上的松拉刀结构技术领域，具体而言，涉及一种松拉刀结构及具有其的主轴结构。

背景技术

目前，现有技术中的松拉刀结构是高速电主轴中用于切换鼻端刀柄时的动力部件。在进行松刀动作时，动力部件作用于拉杆的碟簧，同时拉杆发生轴向位移，释放刀柄；当动力部件作用力消失时，拉杆的碟簧使拉杆发生轴向回复，并拉紧刀柄。

一般而言，电主轴的松拉刀结构主要采用液压油或压缩空气为介质的动力部件，还有少部分直接采用电机为动力部件。对于以液压油或压缩空气为介质的动力部件而言，一般采用液压站或空气压缩机。当采用液压站时，通过液压站内置电机带动油泵旋转，产生压力将油从油箱中挤出进入松拉刀相应的腔体部位，液压油产生的压力传递给活塞，活塞与拉杆拉触后将力传递给拉杆，在拉杆的作用下完成松拉刀动作。采用空气压缩机时，产生压缩空气，压缩空气作用于活塞，活塞作用于拉杆，完成松拉刀动作。

然而，不论是使用液压站还是空气压缩机，松拉刀均需两个腔体(加压腔与卸压腔)才能实现主轴松拉刀的功能，双腔设计的缺点包括：

占用空间大，结构复杂；

活塞复位响应慢；

活塞复位后，卸压腔必须通入油或者压缩气体，使活塞与拉杆保持一定的间隙量，当油压或气压不足时，很容易使活塞与拉杆发生摩擦损坏拉杆，甚至破坏转子系统的动平衡导致电主轴振动值严重超标，从而影响高速电主轴的精密加工。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种松拉刀结构及具有其的主轴结构，以解决现有技术中的具有双腔的松拉刀结构的结构复杂的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种松拉刀结构，松拉刀结构用于推动与刀具连接的拉杆移动，松拉刀结构包括：支撑杆；活塞缸，套设在支撑杆上，活塞缸和支撑杆之间具有加压腔；松拉刀组件，套设在支撑杆上，松拉刀组件的至少部分可移动地设置在加压腔内，松拉刀组件与支撑杆之间具有安装腔，安装腔内安装有弹性复位件，弹性复位件的一端与松拉刀组件配合，弹性复位件的另一端与支撑杆配合；其中，当活塞缸内通入流体时，活塞缸内的流体推动松拉刀组件靠近拉杆移动；当活塞缸内的流体流出时，松拉刀组件在弹性复位件的作用下复位至与拉杆间隔设置的初始位置处。

进一步地，松拉刀组件具有第一限位台阶，当松拉刀组件处于初始位置时，第一限位台阶与活塞缸的至少部分抵接以使弹性复位件具有预设的初始压缩量。

进一步地，松拉刀组件包括：滑套，可活动地套设在支撑杆上，滑套的至少部分位于加压腔内；端盖，与滑套连接，端盖位于滑套的远离拉杆的一侧，端盖位于活塞缸的外侧，滑套、端盖和支撑杆之间形成安装腔。

进一步地，支撑杆包括杆体部和第二限位台阶，第二限位台阶凸出于杆体部的外壁设置；其中，弹性复位件为弹簧，弹簧套设在杆体部上，弹簧的一端抵接在第二限位台阶上，弹簧的另一端抵接在端盖上。

进一步地，松拉刀组件还包括：活塞，与滑套连接，活塞套设在滑套上，活塞的至少部分可活动地设置在加压腔内。

进一步地，端盖上设置有第三限位台阶，第三限位台阶凸出于活塞的外壁设置，以使第三限位台阶与活塞缸的至少部分抵接。

进一步地，松拉刀组件还包括：松拉刀环，与滑套连接，松拉刀环位于滑套靠近拉杆的一端，松拉刀环用于推动拉杆移动。

进一步地，活塞缸包括缸体和缸盖，缸体与缸盖连接，加压腔位于缸体和缸盖之间，松拉刀结构还包括：第一密封组件，设置在活塞缸和缸体之间；和/或，第二密封组件，设置在活塞缸和缸盖之间。

进一步地，松拉刀结构还包括：固定件，固定件用于安装在固定基础上，支撑杆、活塞缸均设置在固定件上。

进一步地，固定件包括：固定底板，支撑杆穿设在固定底板上；固定侧板，环绕固定底板的周缘设置，活塞缸与固定侧板连接，固定底板和固定侧板围成固定腔，活塞缸的至少部分位于固定腔内。

进一步地，支撑杆内设置有第一流通通道，第一流通通道沿支撑杆的轴向延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种主轴结构，主轴结构包括：轴芯和拉杆，拉杆可移动地穿设在轴芯内，拉杆用于与刀具进行连接；松拉刀结构，与拉杆相对设置，松拉刀结构为上述提供的松拉刀结构。

进一步地，松拉刀结构的松拉刀组件的靠近拉杆的一端具有连接孔，主轴结构还包括：接头组件，接头组件设置在拉杆靠近松拉刀结构的一侧，接头组件设置在连接孔内。

进一步地，支撑杆内设置有第一流通通道，接头组件内设置有第二流通通道，拉杆内设置有第三流通通道，第一流通通道、第二流通通道和第三流通通道连通设置。

进一步地，松拉刀结构为上述提供的松拉刀结构，主轴结构还包括：松刀检测环，设置在拉杆靠近松拉刀结构的一侧，松刀检测环与松拉刀结构的松拉刀环相对设置，以使松拉刀环推动松刀检测环运动；位置检测件，位置检测件的检测头朝向松刀检测环设置，以通过位置检测件检测松刀检测环的位置。

应用本发明的技术方案，当需要进行松刀操作时，向活塞缸的加压腔内通入流体，具体的，可以向活塞缸内通入油液，在油液的作用下推动松拉刀组件向靠近拉杆的方向移动，并通过松拉刀组件推动拉杆运动，以使拉杆压缩碟簧，以实现送刀动作。当松刀换完刀柄后，要实现拉刀动作，此时，活塞缸内的油液排出，松拉刀组件将不会受到靠近拉杆方向的液压力，而碟簧和弹性复位件均处于压缩状态，利用碟簧以及弹性复位件释放的弹性势能，使松拉刀组件受到远离拉杆方向的回复力，松拉刀组件整体向远离拉杆的方向移动，从而实现拉刀动作。上述实施例通过一个加压腔和弹性复位件就能够实现松刀和拉刀动作，结构简单，作用可靠。因此，通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的具有双腔的松拉刀结构的结构复杂的而技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例提供的松拉刀结构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、拉杆；11、第三流通通道；20、支撑杆；21、第一流通通道；30、活塞缸；31、缸体；32、缸盖；40、松拉刀组件；41、滑套；42、端盖；421、第三限位台阶；43、活塞；44、松拉刀环；50、弹性复位件；61、第一密封组件；62、第二密封组件；70、固定件；71、固定底板；72、固定侧板；80、轴芯；90、接头组件；91、第二流通通道；92、拉杆接头；93、旋转接头；100、松刀检测环；110、位置检测件；120、后轴承；130、拉杆挡块；140、轴芯端盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的实施例一提供了一种松拉刀结构，该松拉刀结构用于推动与刀具连接的拉杆10移动。具体的，本实施例中的松拉刀结构包括支撑杆20、活塞缸30、松拉刀组件40和弹性复位件50，活塞缸30套设在支撑杆20上，活塞缸30和支撑杆20之间具有加压腔。松拉刀组件40套设在支撑杆20上，松拉刀组件40的至少部分可移动地设置在加压腔内，松拉刀组件40与支撑杆20之间具有安装腔，安装腔内安装有弹性复位件50，弹性复位件50的一端与松拉刀组件40配合，弹性复位件50的另一端与支撑杆20配合。其中，当活塞缸30内通入流体时，活塞缸30内的流体推动松拉刀组件40靠近拉杆10移动；当活塞缸30内的流体流出时，松拉刀组件40在弹性复位件50的作用下复位至与拉杆10间隔设置的初始位置处。

采用本实施例提供的松拉刀结构，当需要进行松刀操作时，向活塞缸30的加压腔内通入流体，具体的，可以向活塞缸30内通入油液，在油液的作用下推动松拉刀组件40向靠近拉杆10的方向移动，并通过松拉刀组件40推动拉杆10运动，以使拉杆10压缩碟簧，以实现送刀动作。当松刀换完刀柄后，要实现拉刀动作，此时，活塞缸30内的油液排出，松拉刀组件40将不会受到靠近拉杆10方向的液压力，而碟簧和弹性复位件50均处于压缩状态，利用碟簧以及弹性复位件50释放的弹性势能，使松拉刀组件40受到远离拉杆10方向的回复力，松拉刀组件40整体向远离拉杆10的方向移动，从而实现拉刀动作。上述实施例通过一个加压腔和弹性复位件50就能够实现松刀和拉刀动作，结构简单，作用可靠。因此，通过本实施例提供的松拉刀结构，能够解决现有技术中的具有双腔的松拉刀结构的结构复杂的而技术问题。

具体的，本实施例中的松拉刀组件40具有第一限位台阶，当松拉刀组件40处于初始位置时，第一限位台阶与活塞缸30的至少部分抵接以使弹性复位件50具有预设的初始压缩量。采用这样的结构设置，能够使得松拉刀组件40在初始位置时即储存有预设的弹性势能，以便于使松拉刀组件40能够稳定地处于初始位置，并保持使松拉刀组件40与拉杆10具有预定的间隙量，减少松拉刀组件40对拉杆10或者与拉杆10连接的连接部件的摩擦损伤。另外，通过设置弹性复位件50储存预设的弹性势能，能够使松拉刀组件40能够快速响应复位动作。具体的，本实施例中在拉刀时通过碟簧对刀柄进行拉紧，松刀时通过松拉刀结构的弹性复位件50实现回复，使松拉刀组件40快速响应复位动作，具体的，本实施例中的弹性复位件50可以为弹簧。经计算，弹簧恢复力要高于传统的液压油压力，具体的，弹簧刚度系数设计成19.28N/mm，总压缩量设计为56.5mm，弹力为1089N，而液压油压强0.5MPa，作用于松拉刀组件40(主要作用于松拉刀组件40中的活塞43)后压力425N，因此采用弹性复位件50的响应更快。

具体的，通过设置弹性复位件50，在松刀动作使，储存弹性势能；拉刀动作时，释放弹性势能，使松拉刀组件40(具体为松拉刀组件40的活塞43)快速响应并恢复到初始位置。

同时，本实施例中的松拉刀结构与主轴的轴芯80做成分离式结构，松拉刀结构可拆卸地安装在主轴的轴芯80上，这样能够降低了维修成本。另外，本实施例中的活塞缸30仅需一个腔体，简化了松拉刀结构，使结构更加紧凑。

具体的，本实施例中的松拉刀组件40包括滑套41和端盖42，滑套41可活动地套设在支撑杆20上，滑套41的至少部分位于加压腔内。端盖42与滑套41连接，端盖42位于滑套41的远离拉杆10的一侧，端盖42位于活塞缸30的外侧，滑套41、端盖42和支撑杆20之间形成安装腔。采用这样的结构设置，结构简单，设置紧凑，也便于弹性复位件50的装配。具体的，滑套41可以直接与活塞缸30接触，并在加压腔内活动；或者，滑套41的外侧还套设有其他的零部件，并通过其他的零部件与活塞缸30接触，以对滑套41进行保护。

在本实施例中，支撑杆20包括杆体部和第二限位台阶，第二限位台阶凸出于杆体部的外壁设置。其中，弹性复位件50为弹簧，弹簧套设在杆体部上，弹簧的一端抵接在第二限位台阶上，弹簧的另一端抵接在端盖42上。采用这样的结构设置，能够进一步提高弹簧的设置稳定性，以使弹簧的弹力能够稳定地通过端盖42作用在松拉刀组件40上。

优选的，本实施例中的松拉刀组件40还包括活塞43，活塞43与滑套41连接，活塞43套设在滑套41上，活塞43的至少部分可活动地设置在加压腔内。具体的，活塞43与滑套41固定连接，以使端盖42、滑套41和活塞43行程一个结构整体，以便于使活塞43能够顺利地在加压腔内移动。通过将活塞43套设在花套的外侧，能够对滑套41进行保护，避免滑套41受损的情况。

具体的，松拉刀结构中设置的复位弹簧在初始状态时，具有一定的压缩量，即产生一定的弹簧作用力，该作用力使得活塞43产生向远离拉杆10的拉力，从而与拉杆10之间形成一定的间隙量，该弹簧力在装配完成后即产生，因此无需额外的作用力来保证该间隙量，从而从根本上避免了活塞43与拉杆10之间的刮擦带来的磨损、振动、噪音等问题。

具体的，本实施例中的第一限位台阶设置在活塞43上，在活塞43上还设置有推动台阶，推动台阶与第一限位台阶间隔设置。当活塞缸30内通入油液时，油液通过推动台阶使活塞43向靠近拉杆10的方向移动，即为附图1中的向下移动的方向。

具体的，本实施例中的端盖42上设置有第三限位台阶421，第三限位台阶421凸出于活塞43的外壁设置，以使第三限位台阶421与活塞缸30的至少部分抵接。采用这样的结构设置，通过设置第三限位台阶421能够限制松拉刀组件40向靠近拉杆10方向的位移，以方便地控制拉杆10的移动，避免使拉杆10的移动方向过大而出现松拉刀组件40从活塞43中脱出的情况，保证了松拉刀结构的松刀和拉刀的作用可靠性。

在本实施例中，松拉刀组件40还包括松拉刀环44，松拉刀环44与滑套41固定连接，松拉刀环44位于滑套41靠近拉杆10的一端，松拉刀环44凸出于滑套41的端部设置，以便于通过松拉刀环44用于推动拉杆10移动。

具体的，本实施例中的活塞缸30包括缸体31和缸盖32，缸体31与缸盖32连接，加压腔位于缸体31和缸盖32之间。

具体的，松拉刀结构还包括第一密封组件61，第一密封组件61设置在活塞缸30和缸体31之间。或者，松拉刀结构还包括第二密封组件62，第二密封组件62设置在活塞缸30和缸盖32之间。或者，松拉刀结构还包括第一密封组件61和第二密封组件62，第一密封组件61设置在活塞缸30和缸体31之间，第二密封组件62设置在活塞缸30和缸盖32之间。

优选的，本实施例中的松拉刀结构还包括第一密封组件61和第二密封组件62，第一密封组件61设置在活塞缸30和缸体31之间，第二密封组件62设置在活塞缸30和缸盖32之间。采用这样的设置结构，能够提高密封性能，避免加压腔内的油液漏出。

具体的，本实施例中的松拉刀结构还包括固定件70，固定件70用于安装在固定基础(需要说明的是本实施例中的固定基础可以为机床、安装板或地面等结构，本实施例中的固定基础主要为机床。)上，支撑杆20、活塞缸30均设置在固定件70上。采用这样的结构，能够提高支撑杆20和活塞缸30的设置稳定性，以提高整体结构的作用可靠性。本实施例中的固定件70为钣金结构。

在本实施例中，固定件70包括固定底板71和固定侧板72，支撑杆20固定穿设在固定底板71上。固定侧板72环绕固定底板71的周缘设置，活塞缸30与固定侧板72连接，固定底板71和固定侧板72围成固定腔，活塞缸30的至少部分位于固定腔内。采用这样的结构设置，一方面能够提高支撑杆20和活塞缸30的设置稳定性，另一方面还能够提高结构的紧凑性，优化结构布局。具体的，本实施例中的固定底板71为圆形板，固定侧板72为环形板，固定侧板72环绕固定底板71的周缘设置。具体的，这里的固定件70用于固定在固定基础上，可以将固定件70固定在机床上。

具体的，本实施例中的支撑杆20内设置有第一流通通道21，第一流通通道21沿支撑杆20的轴向延伸。采用这样的结构设置，支撑杆20位于整体结构的中部，能够便于通过第一流通通道21出水，以具有中心出水功能，同时由于支撑杆20和活塞缸30之间设置有其他的零部件(比如滑套41和活塞43)，这样能够有效隔绝第一流通通道21和加压腔，避免二者之间发生相互泄漏影响的问题。另外，通过在支撑杆20内设置有第一流通通道21能够使得支撑件成为中心出水接管，从而不需要额外设置出水管结构，简化了装配。

如图1所示，本发明的实施例二提供了一种主轴结构，该主轴结构包括：轴芯80、拉杆10、套设在轴芯80上的后轴承120和松拉刀结构，轴芯80具有沿轴向延伸的通孔，拉杆10可移动地穿设在轴芯80的通孔内。拉杆10用于与刀具进行连接，并通过拉杆10实现拉刀和松刀操作。本实施例中的松拉刀结构与拉杆10相对设置，松拉刀结构为上述提供的松拉刀结构。采用这样的结构设置，由于松拉刀结构与拉杆10为分体结构，松拉刀结构为独立的整体结构，松拉刀结构与主轴的轴芯80不发生固定连接关系，在维修、更换或调节松拉刀结构时，不需要对主轴结构的轴芯80等结构进行拆卸即可作业，降低了维修难度。

具体的，本实施例中的松拉刀结构的松拉刀组件40的靠近拉杆10的一端具有连接孔，主轴结构还包括接头组件90，接头组件90设置在拉杆10靠近松拉刀结构的一侧，接头组件90设置在连接孔内，具体的，接头组件90插设在连接孔内。采用这样的结构设置，能够便于进行安装和拆卸，提高了操作的便捷性。

在本实施例中，支撑杆20内设置有第一流通通道21，接头组件90内设置有第二流通通道91，拉杆10内设置有第三流通通道11，第一流通通道21、第二流通通道91和第三流通通道11连通设置。采用这样的结构设置，能够便于使得第一流通通道21内的液体经第二流通通道91进入第一流通通道21，并从第一流通通道21排出以对拉杆10另一端的刀具进行冷却，从而鞥能够提高了主轴结构的高速切削性能，提升了被加工件的表面质量。具体的，第一流通通道21内可以通入切削液。

具体的，松拉刀结构为上述提供的具有松拉刀环44的松拉刀结构。主轴结构还包括松刀检测环100和位置检测件110，松刀检测环100设置在拉杆10靠近松拉刀结构的一侧，松刀检测环100与松拉刀结构的松拉刀环44相对设置，以使松拉刀环44推动松刀检测环100运动。位置检测件110的检测头朝向松刀检测环100设置，以通过位置检测件110检测松刀检测环100的位置。采用这样的结构设置，当位置检测件110检测到松刀检测环100的位置发生变化时，位置检测件110将向机床控制系统反馈检测信息，以便于进行适应性的操作。本实施例中的位置检测件110可以为位置检测传感器。采用上述结构设置，通过将位置检测件110外置，能够减低装配难度。

本实施例中的主轴结构还包括轴芯端盖140，轴芯端盖140套设在轴芯80的端部，轴芯端盖140凸出于轴芯80的外壁设置，轴芯端盖140用于限制松刀检测环100的位移。

在本实施例中，缸体31以及缸盖32固定在固定件70上，固定件70固定在机床上，配置的附件液压站给活塞缸30提供动力，液压油通过活塞缸30上的油孔进出。主轴结构在实现松刀动作时，液压油通过活塞缸30上的油孔进入加压腔内，液压油推动活塞43向下运动，而活塞43与滑套41之间通过锁紧螺母锁紧，端盖42与滑套41之间为螺纹连接，松拉刀环44通过螺栓与滑套41连接，弹簧在装入中心出水接管(支撑杆20)时设置有压缩量，液压油推动滑套41、活塞43、端盖42及松拉刀环44这个整体结构向下移动，并进一步压缩弹簧。当松拉刀环44与松刀检测环100的端面接触后，整体结构继续向下移动，推动松刀检测环100向下移动，固定在机床上的位置传感器感应到松刀检测环100位置发生变化，向机床控制系统反馈这个信息，松刀检测环100与拉杆挡块130为螺栓固定连接，拉杆10与拉杆挡块130之间为螺钉固定连接，推动拉杆10向下移动，压缩碟簧，实现主轴结构的松刀动作。

具体的，接头组件90包括拉杆接头92和旋转接头93，拉杆接头92与旋转接头93之间为螺纹连接，中心出水接管与钣金固定件70固定连接，所以中心出水接管固定不动，当弹簧一端的中心出水接管固定不动，另一端的滑套41及端盖42向下移动，弹簧发生压缩，此时为主轴的松刀状态。松刀换完刀柄后，要实现拉刀动作，此时，活塞缸30内液压油排出，松拉刀结构不再受到向下的液压力，而碟簧及弹簧均处于压缩状态，利用碟簧及弹簧释放的弹性势能，使松拉刀结构受到向上的回复力，整体结构一同向上移动，依靠弹簧在装入中心出水接管时设置的压缩量产生的弹力来保持与松刀检测环100(从属于拉杆10系统)的间隙量。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在维修松拉刀结构时，可免拆主轴结构的轴芯，降低维修难度。本发明的结构能够使松拉刀组件(具体为活塞)复位响应快速。本发明的结构能够避免活塞在保压油压不足情况下发生与拉杆产生摩擦的风险。本发明结构附带中心出水功能，在提高切削性能的同时解决中心出水结构与活塞结构结合部位的密封问题，避免采用双腔结构时液压油泄漏问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。