CN110586966A - 一种拉杆结构和主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拉杆结构，包括轴芯和拉杆，轴芯设有通孔，拉杆穿设于通孔，轴芯的顶端套设有预紧弹性件，拉杆的顶端螺纹连接有预紧螺母，预紧弹性件的两端分别抵着轴芯和预紧螺母，通孔包括非圆形孔段，拉杆设有非圆形轴段，非圆形轴段与非圆形孔段可滑动地配合，其加工质量更稳定，加工不良率较低。本发明提供一种主轴，包括壳体、电机和拉杆结构，壳体内设有轴承，轴承支承着轴芯，电机用于驱动轴芯转动，拉杆的下端螺纹连接有夹头，其加工质量更稳定，加工不良率较低。

Description

一种拉杆结构和主轴

技术领域

本发明涉及一种拉杆结构和主轴。

背景技术

参考图1，现有技术中的主轴包括轴芯2，轴芯2内部设有通孔，通孔穿设有拉杆1，拉杆1的下端固接有夹头3。拉杆1在气缸的驱动下，相对于轴芯2朝下滑动，以带动夹头3滑动，从而实现换刀。现有技术中，结合图2、图3，由于拉杆1上端部的尺寸比轴芯2的孔径大，拉杆1需要从轴芯2上端(靠近气缸的一端)***轴芯2。拉杆1的下端(靠近刀具的一端)穿出轴芯2的通孔后，固定地装上夹头3。在碟簧的弹力作用下，夹头3与轴芯2下端开口内壁接触并形成摩擦力，将拉杆1锁紧。

若轴芯2内部空间足够，上述拉杆1的设计十分便于安装，若轴芯2内部空间相对狭小，则拉杆1的主体需要做得相当细长，而拉杆1的上端“头部”需保有较大的尺寸，该尺寸较大的上端“头部”用于下压弹性件。然而，现有技术中的拉杆1是通过车削加工获得的，拉杆1的胚料直径尺寸是与拉杆1上端“头部”相应的，在车削加工的过程中，需要从拉杆1胚料中车削去较多材料，以得到相对细长的拉杆1主体部分，导致车削过程加工耗时，浪费物料。

另外，参考图1至图3，由于拉杆1与轴芯2的通孔均呈圆柱形，拉杆1与轴芯2的通孔的接触为“柱面副”(如图2中m处以及图3中n处)，该“柱面副”无法限制拉杆1与轴芯2的相对转动。拉杆1与轴芯2的锁紧，完全依靠夹头3与轴芯2的下端开口内壁形成的摩擦力，然而，由于该摩擦力不是绝对可靠的，在主轴高速转动加工的过程中，拉杆1与轴芯2存在相对转动。

尽管夹头3的中心线看似与轴芯2的转动轴线共线，然而实际上，夹头3的中心线与轴芯2的转动轴线是存在一定的偏角的，该偏角会导致刀具的加工质量存在一定偏差。如上述所言，在轴芯2转动加工的过程中，拉杆1与轴芯2存在一定相对转动，使得上述偏角发生不规律的改变，导致刀具的加工质量偏差发生不规律的改变，由于该加工质量偏差的改变是由拉杆1与轴芯2在加工过程中存在相对转动而导致的，该相对转动的方式和程度是无法加以预料和控制的，导致该加工质量偏差的改变无法被预测和修正，导致产品质量难以控制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种拉杆结构，其拉杆的制造过程更为便捷，成本更低，另外，其加工质量更稳定，加工不良率较低。

本发明的目的之一在于提供一种主轴，其拉杆的制造过程更为便捷，成本更低，另外，其加工质量更稳定，加工不良率较低。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种拉杆结构，包括轴芯和拉杆，所述轴芯设有通孔，所述拉杆穿设于所述通孔，所述轴芯的顶端套设有预紧弹性件，所述拉杆的顶端螺纹连接有预紧螺母，所述预紧弹性件的两端分别抵着所述轴芯和所述预紧螺母，所述通孔包括非圆形孔段，所述拉杆设有非圆形轴段，所述非圆形轴段与所述非圆形孔段可滑动地配合。

具体地，所述非圆形轴段与所述非圆形孔段形状相同。

具体地，所述非圆形孔段与所述非圆形轴段的长度均不小于0.2mm。

具体地，所述轴芯的上部设有弹性件轴肩，所述预紧弹性件的上端抵着所述预紧螺母，所述预紧弹性件的下端叠着所述弹性件轴肩。

具体地，所述非圆形轴段与所述非圆形孔段的横截面均呈多边形。

具体地，所述非圆形轴段与所述非圆形孔段的横截面均呈正三角形/正四边形/正六边形/正八边形/正十边形。

一种主轴，包括壳体、电机和拉杆结构，所述壳体内设有轴承，所述轴承支承着所述轴芯，所述电机用于驱动所述轴芯转动，所述拉杆的下端螺纹连接有夹头。

具体地，所述拉杆的下端设有下螺纹段，所述非圆形轴段设于所述下螺纹段的上侧，所述下螺纹段与所述夹头螺纹连接，所述非圆形轴段的下端与所述夹头的上端相互抵靠，所述非圆形轴段不能进入所述通孔除非圆形孔段以外的其他位置。

具体地，所述壳体内设有下轴承，所述轴芯的下部螺纹连接有下锁紧螺母，所述下锁紧螺母抵着所述下轴承的内圈，所述下锁紧螺母与所述壳体的下端边缘之间设有下压盖，所述下压盖压住所述下轴承的外圈，所述下锁紧螺母与所述下压盖的贴合边界呈弯曲状。

具体地，所述壳体内设有上轴承，所述轴芯的上部套设有轴承安装套，所述轴承安装套与所述轴芯过盈配合，所述轴承安装套设有外凸缘，所述轴芯螺纹连接有压紧盖，所述压紧盖与所述外凸缘共同夹紧所述上轴承的内圈。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

由于拉杆的顶端螺纹连接有预紧螺母。预紧弹性件的两端分别抵着轴芯和预紧螺母，在面临轴芯的通孔极为狭小的应用场景时，由于拉杆上端是通过螺纹与预紧螺母连接的，无需设置尺寸较大的“头部”，因而，可以直接采用较为细长的胚料来加工成拉杆，而无需为了该尺寸较大的“头部”而选用直径与该头部相应的较粗的胚料，在加工的过程中也无需车削太多的材料。因而，采用拉杆的顶端与预紧螺母螺纹连接的方式，能够简化拉杆的加工过程，降低成本。

轴芯的通孔包括非圆形孔段。拉杆设有非圆形轴段，非圆形轴段与非圆形孔段可滑动地配合，使得拉杆与轴芯的接触不再是“柱面副”，因而，在轴芯转动工作的过程中，拉杆与轴芯的相对转动被最大限度地限制了。在安装本发明的主轴(其中包括本发明的拉杆结构)时，将拉杆从下端***轴芯，继而使预紧螺母与拉杆螺纹连接。继而使夹头与拉杆螺纹连接，以使夹头与拉杆相互锁紧。继而逐渐拧紧预紧螺母，将夹头锁紧，从而完成刀具的安装。安装完刀具后，先对该刀具自身轴线偏差而导致的切削偏差进行测定，测定后，即可正式进行切削加工。在切削加工的过程中，由于非圆形轴段与非圆形孔段形成配合，轴芯与拉杆的相对转动被尽可能地限制，因而，由于夹头与拉杆相互锁紧，夹头(刀具)与轴芯的相对转动也被尽可能地限制。因而，在切削加工的过程中，刀具与轴芯基本不发生相对转动，因而刀具自身轴线与轴芯转动轴线的偏角基本不发生改变，即由该偏角导致的刀具切削质量的偏差基本不发生改变，因而，只需要在刀具安装完成后，一次性对刀具自身轴线偏差而导致的切削偏差进行测定，该测定结果可应用于整过切削过程，切削质量的偏差不会在加工的过程中因刀具与轴芯发生相对转动而改变，因而，本发明的主轴能够确保加工质量，降低产品不良率。

附图说明

图1为可局部作为参考的现有技术中的主轴的半剖切视图；

图2为图1中A处的局部放大视图；

图3为图1中B处的局部放大视图；

图4为本发明的主轴的局部半剖切视图的分解视图；

图5为本发明的主轴的局部半剖切视图；

图6为图5中C处的局部放大视图；

图7为图5中K-K剖面所对应的剖切视图；

图8图5中D处的局部放大视图；

图9本发明的主轴的半剖切视图。

图中：1、拉杆；11、预紧弹性件；12、预紧螺母；13、非圆形轴段；2、轴芯；21、非圆形孔段；22、弹性件轴肩；23、轴承安装套；231、外凸缘；24、压紧盖；25、通孔；3、夹头；4、壳体；41、下锁紧螺母；42、下压盖；5、电机；61、上轴承；62、下轴承；7、抵紧弹性件；8、气缸。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

见图4，一种主轴，包括壳体4，壳体4内设有上轴承61、下轴承62、电机5、轴芯2和拉杆1，其中轴芯2和拉杆1共同组成拉杆结构。上轴承61与下轴承62共同支承着轴芯2，电机5用于驱动轴芯2转动。见图5、图6，轴芯2设有通孔25，拉杆1穿设于通孔25，拉杆1的下端螺纹连接有夹头3。轴芯2的顶端套设有预紧弹性件11。拉杆1的顶端螺纹连接有预紧螺母12。预紧弹性件11的两端分别抵着轴芯2和预紧螺母12。结合图7，轴芯2的通孔25包括非圆形孔段21。拉杆1设有非圆形轴段13，非圆形轴段13与非圆形孔段21形状相同，非圆形轴段13与非圆形孔段21可滑动地配合。

需要注意的是，上轴承61和下轴承62可以采用如图4中所示的滚珠轴承，也可以替代为“气浮轴承”等其他类型的轴承。

非圆形孔段21与非圆形轴段13的长度均不小于0.2mm。具体地，非圆形轴段13的长度为2mm～6mm，非圆形孔段21的长度为4mm～8mm。非圆形轴段13与非圆形孔段21的横截面均呈多边形，具体地，非圆形轴段13与非圆形孔段21的横截面均呈正六边形。作为替代实施方式，非圆形轴段13与非圆形孔段21的横截面均呈正三角形、正四边形、正八边形和正十边形的其中一种。

轴芯2的通孔25的直径为4mm～8mm。本申请的主轴为数控雕铣机的主轴，因而其轴芯2的通孔25需要制造得足够细小，在本实施例中，轴芯2的通孔25直径为5.8mm。

由于拉杆1的顶端螺纹连接有预紧螺母12。预紧弹性件11的两端分别抵着轴芯2和预紧螺母12，在面临轴芯2的通孔25极为狭小的应用场景时，由于拉杆1上端是通过螺纹与预紧螺母12连接的，无需设置尺寸较大的“头部”，因而，可以直接采用较为细长的胚料来加工成拉杆1，而无需为了该尺寸较大的“头部”而选用直径与该头部相应的较粗的胚料，在加工的过程中也无需车削太多的材料。因而，采用拉杆1的顶端与预紧螺母12螺纹连接的方式，能够简化拉杆1的加工过程，降低成本。

轴芯2的通孔25包括非圆形孔段21。拉杆1设有非圆形轴段13，非圆形轴段13与非圆形孔段21可滑动地配合，使得拉杆1与轴芯2的接触不再是“柱面副”，因而，在轴芯2转动工作的过程中，拉杆1与轴芯2的相对转动被最大限度地限制了。在安装本发明的主轴时，将拉杆1从下端***轴芯2，继而使预紧螺母12与拉杆1螺纹连接。继而使夹头3与拉杆1螺纹连接，以使夹头3与拉杆1相互锁紧。继而逐渐拧紧预紧螺母12，将夹头3锁紧，从而完成刀具的安装。安装完刀具后，先对该刀具自身轴线偏差而导致的切削偏差进行测定，测定后，即可正式进行切削加工。在切削加工的过程中，由于非圆形轴段13与非圆形孔段21形成配合，轴芯2与拉杆1的相对转动被尽可能地限制，因而，由于夹头3与拉杆1相互锁紧，夹头3(刀具)与轴芯2的相对转动也被尽可能地限制。因而，在切削加工的过程中，刀具与轴芯2基本不发生相对转动，因而刀具自身轴线与轴芯转动轴线的偏角基本不发生改变，即由该偏角导致的刀具切削质量的偏差基本不发生改变，因而，只需要在刀具安装完成后，一次性对刀具自身轴线偏差而导致的切削偏差进行测定，该测定结果可应用于整过切削过程，切削质量的偏差不会在加工的过程中因刀具与轴芯2发生相对转动而改变，因而，本发明的主轴能够确保加工质量，降低产品不良率。

具体地，结合图4、图5，拉杆1的下端设有下螺纹段，非圆形轴段13设于下螺纹段的上侧，下螺纹段与夹头3螺纹连接，非圆形轴段13的下端与夹头3的上端相互抵靠，非圆形轴段13不能进入通孔25除非圆形孔段21以外的其他位置。

具体地，见图6，轴芯2的上部设有弹性件轴肩22，预紧弹性件11的上端抵着预紧螺母12，预紧弹性件11的下端叠着弹性件轴肩22。

具体地，结合图5、图8，轴芯2的下部螺纹连接有下锁紧螺母41，下锁紧螺母41抵着下轴承62的内圈，下锁紧螺母41与壳体4的下端边缘之间设有下压盖42，下压盖42压住下轴承62的外圈，下锁紧螺母41与下压盖42的贴合边界呈弯曲状状，该设置提高了密封效果，有效阻碍切削液及铁屑进入下轴承62。

具体地，见图5，轴芯2的上部套设有轴承安装套23，轴承安装套23与轴芯2过盈配合，轴承安装套23设有外凸缘231。轴芯2螺纹连接有压紧盖24，压紧盖24与外凸缘231共同夹紧上轴承61的内圈。

具体地，见图5，外凸缘231套设有抵紧弹性件7，抵紧弹性件7的上端抵着上轴承61的外圈，抵紧弹性件7的下端抵着壳体4。在本实施例中，抵紧弹性件7与预紧弹性件11均为碟簧。

具体地，见图9，本发明的主轴设有气缸8，气缸8用于朝下推动拉杆1，以更换刀具。气缸8的活塞杆朝下推顶拉杆1的过程中，预紧螺母12克服预紧弹性件11的弹力而将预紧弹性件11压缩，拉杆1连同夹头3一并下移，在拉杆1下移的过程中，非圆形轴段13只会在非圆形孔段21的行程范围内滑动，非圆形轴段13与非圆形孔段21可滑动地配合，使得拉杆1与轴芯2的接触不再是“柱面副”，因而，在轴芯2转动工作的过程中，拉杆1与轴芯2的相对转动被最大限度地限制了。在切削加工的过程中，由于非圆形轴段13与非圆形孔段21形成配合，轴芯2与拉杆1的相对转动被尽可能地限制，因而，由于夹头3与拉杆1相互锁紧，夹头3(刀具)与轴芯2的相对转动也被尽可能地限制。因而，在切削加工的过程中，刀具与轴芯2基本不发生相对转动，因而刀具自身轴线与轴芯转动轴线的偏角基本不发生改变，即由该偏角导致的刀具切削质量的偏差基本不发生改变，因而，只需要在刀具安装完成后，一次性对刀具自身轴线偏差而导致的切削偏差进行测定，该测定结果可应用于整过切削过程，切削质量的偏差不会在加工的过程中因刀具与轴芯2发生相对转动而改变，因而，本发明的主轴能够确保加工质量，降低产品不良率。

实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种拉杆结构，包括轴芯和拉杆，所述轴芯设有通孔，所述拉杆穿设于所述通孔，其特征在于：所述轴芯的顶端套设有预紧弹性件，所述拉杆的顶端螺纹连接有预紧螺母，所述预紧弹性件的两端分别抵着所述轴芯和所述预紧螺母，所述通孔包括非圆形孔段，所述拉杆设有非圆形轴段，所述非圆形轴段与所述非圆形孔段可滑动地配合。

2.根据权利要求1所述的拉杆结构，其特征在于：所述非圆形轴段与所述非圆形孔段形状相同。

3.根据权利要求1所述的拉杆结构，其特征在于：所述非圆形孔段与所述非圆形轴段的长度均不小于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的拉杆结构，其特征在于：所述轴芯的上部设有弹性件轴肩，所述预紧弹性件的上端抵着所述预紧螺母，所述预紧弹性件的下端叠着所述弹性件轴肩。

5.根据权利要求1所述的拉杆结构，其特征在于：所述非圆形轴段与所述非圆形孔段的横截面均呈多边形。

6.根据权利要求1所述的拉杆结构，其特征在于：所述非圆形轴段与所述非圆形孔段的横截面均呈正三角形/正四边形/正六边形/正八边形/正十边形。

7.一种主轴，其特征在于：包括壳体、电机和如权利要求1-6任一项所述的拉杆结构，所述壳体内设有轴承，所述轴承支承着所述轴芯，所述电机用于驱动所述轴芯转动，所述拉杆的下端螺纹连接有夹头。

8.根据权利要求7所述的主轴，其特征在于：所述拉杆的下端设有下螺纹段，所述非圆形轴段设于所述下螺纹段的上侧，所述下螺纹段与所述夹头螺纹连接，所述非圆形轴段的下端与所述夹头的上端相互抵靠，所述非圆形轴段不能进入所述通孔除非圆形孔段以外的其他位置。

9.根据权利要求7所述的主轴，其特征在于：所述壳体内设有下轴承，所述轴芯的下部螺纹连接有下锁紧螺母，所述下锁紧螺母抵着所述下轴承的内圈，所述下锁紧螺母与所述壳体的下端边缘之间设有下压盖，所述下压盖压住所述下轴承的外圈，所述下锁紧螺母与所述下压盖的贴合边界呈弯曲状。

10.根据权利要求7所述的主轴，其特征在于：所述壳体内设有上轴承，所述轴芯的上部套设有轴承安装套，所述轴承安装套与所述轴芯过盈配合，所述轴承安装套设有外凸缘，所述轴芯螺纹连接有压紧盖，所述压紧盖与所述外凸缘共同夹紧所述上轴承的内圈。