TWI547345B

TWI547345B - A spindle device with cutting fluid flow

Info

Publication number: TWI547345B
Application number: TW103145791A
Authority: TW
Inventors: Yao-De Huang; yong-lin Chen; da-wen Qiu
Original assignee: Yao-De Huang; yong-lin Chen; da-wen Qiu
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-09-01
Also published as: TW201622877A

Description

具切削液流通結構之主軸裝置

本發明尤指其提供一種不僅可減少組裝之零組件，於驅動轉軸旋轉時，更可大幅降低偏擺及振動現象，以提昇加工精度及降低組裝成本之具切削液流通結構之主軸裝置。

按，於工具機上進行切削加工作業時，一般會以切削液噴灑刀具及工件，以提供冷卻、潤滑及清除切屑的作用，而為了確保切削液噴灑於刀具及工件上，更於主軸裝置直接連通輸入切削液，再由主軸裝置之刀具端噴灑於刀具及工件上；請參閱第1、2圖所示，係坊間習知之主軸裝置10，其係於本體11內架設一可由動力源驅動旋轉之轉軸12，於該轉軸12內穿設一具軸孔131之拉刀桿13，該拉刀桿13之底端連結有夾爪(圖式中未顯示)，該拉刀桿13與轉軸12間則套設有彈簧(圖式中未顯示)，以抵推該拉刀桿13上移，而帶動夾爪作拉刀動作；一具活塞141及伸縮桿142之壓缸14係設於該本體11之頂部內，並於該壓缸14之伸縮桿142內穿設一具軸孔151之轉接桿15，該轉接桿15之底端鎖接於拉刀桿13，而可與該拉刀桿13旋轉同動，並可以該壓缸14之活塞141帶動該伸縮桿142凸伸壓抵該轉接桿15，使該拉刀桿13下移，而帶動夾爪作鬆刀動作，另該轉接桿15之頂端係穿伸出該壓缸14之伸縮桿142，並設有呈多角型之套接段152；另為了於該轉接桿15之軸孔131流通輸入切削液，其係於該本體11之頂端裝設一迴轉接頭組20，該迴轉接頭組20係於本體11之頂端設有一座體21，該座體21設有供連通切削液供給裝置之槽道211，該槽道211內側端設有第一套管22，並於該第一套管22之底端設有以耐磨耗材質(如碳化矽)製作之第一抵接環23，另於該座體21內以複數個軸承212架設一第二套管24，於該第二套管24內設有呈多角型之套合段241，以對應套設該轉接桿15之套接段152，於該第二套管24之頂端設有以耐磨耗材質(如碳化矽)製作之第二抵接環25，並使該第一抵接環23與該第二抵接環25相互接抵；於驅動該轉軸12旋轉時，該拉刀桿13、轉接桿15、第二套管24及設於第二套管24頂端之第二抵接環25即與該轉軸12旋轉同動，以進行切削加工作業，另由該迴轉接頭組20之座體21的槽道211輸入切削液，而經由該第一抵接環23及該第二抵接環25內部流通至第二套管24之套合段241，再由該轉接桿15之軸孔151流通至拉刀桿13之軸孔131內，進而藉由不旋轉的第一套管22及第一抵接環23與旋轉的第二套管24及第二抵接環25之相互抵接，使切削液順利流通至轉接桿15之軸孔151及拉刀桿13之軸孔131內，而於轉軸12之刀具端噴灑出切削液；惟，該主軸裝置10於組裝迴轉接頭組20及使用上仍有如下之缺弊：

1．由於該迴轉接頭組20係為一般市售固定型式的組件，而必須將該迴轉接頭組20搭配裝設於該本體11之頂端，而使該轉接桿15必須延伸一穿伸出該壓缸14之伸縮桿142的長度，以與該迴轉接頭組20之該第二套管24套接，然而，於驅動轉軸12高速旋轉時，該轉接桿15延伸的長度極易產生偏擺及振動現象，進而影響加工精度。

2．該轉接桿15為了與該第二套管24之多角型套合段241連動旋轉，而於頂端設有多角型之套接段152，由於該轉接桿15必須隨著拉刀桿13作拉、鬆刀的上、下位移動作，該第二套管24之套合段241與該轉接桿15之套接段152間必須具有適當的套合間隙，以使該轉接桿15及拉刀桿13可順利的上、下位移，然而，於驅動轉軸12高速旋轉時，該套合間隙極易產生偏擺及振動現象，進而影響加工精度。

3．該迴轉接頭組20主要係藉由不旋轉的第一抵接環23與旋轉的第二抵接環25相互抵接，使切削液順利流通至轉接桿15之軸孔151及拉刀桿13之軸孔131內，而為了架設該不旋轉的第一抵接環23及旋轉的第二抵接環25，即必須於主軸裝置10之本體11上加裝座體21及套置第一抵接環23之第一套管22，另必須於座體21內裝設複數個軸承212，並於複數個軸承212內裝設套置第二抵接環25之第二套管24等零組件，而大幅增加組裝及設備成本。

為了改善前述實際使用上所產生的問題，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種具切削液流通結構之主軸裝置，並藉以改善習知之缺弊，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種具切削液流通結構之主軸裝置，其係於本體內架設一可由動力源驅動旋轉之轉軸，於該轉軸內穿設一具軸孔之拉刀桿，並於該拉刀桿之頂端連接一具軸孔之轉接件，於該本體之頂部設有具伸縮桿之壓缸，並以該壓缸之伸縮桿凸伸壓抵轉接件，而帶動該拉刀桿作下移鬆刀動作，另該壓缸之伸縮桿內係設有軸孔，並於該伸縮桿之軸孔與該轉接件之軸孔間設有迴轉接頭組件，該迴轉接頭組件係於該伸縮桿之軸孔底部設有套管，並於該套管之底端設有第一抵接環，該轉接件之軸孔頂端則設有第二抵接環，並使該第一抵接環與該第二抵接環保持相互抵接，而形成一流通切削液之通道；藉此，利用壓缸之伸縮桿與轉接件間裝設迴轉接頭組件，即可縮短轉接件之長度，並可避免產生旋轉傳動的套合間隙，進而於驅動轉軸旋轉時，大幅降低偏擺及振動現象，而達到提昇加工精度之實用效益。

本發明之目的二，係提供一種具切削液流通結構之主軸裝置，由於壓缸之伸縮桿為不旋轉狀態，而直接於壓缸之伸縮桿裝設第一抵接環，另於轉接件之軸孔頂端裝設有第二抵接環，並使該第一抵接環與該第二抵接環保持相互抵接，進而利用壓缸之伸縮桿與轉接件間裝設迴轉接頭組件，以形成一流通切削液之通道，而可大幅減少組裝之零組件，達到降低組裝及設備成本之實用效益。

習知部分：

10‧‧‧主軸裝置

11‧‧‧本體

12‧‧‧轉軸

13‧‧‧拉刀桿

131‧‧‧軸孔

14‧‧‧壓缸

141‧‧‧活塞

142‧‧‧伸縮桿

15‧‧‧轉接桿

151‧‧‧軸孔

152‧‧‧套接段

20‧‧‧迴轉接頭組

21‧‧‧座體

211‧‧‧槽道

212‧‧‧軸承

22‧‧‧第一套管

23‧‧‧第一抵接環

24‧‧‧第二套管

241‧‧‧套合段

25‧‧‧第二抵接環

本發明部份：

30‧‧‧主軸裝置

31‧‧‧本體

311‧‧‧容置部

312‧‧‧流道

32‧‧‧轉軸

33‧‧‧拉刀桿

331‧‧‧軸孔

34‧‧‧轉接件

341‧‧‧軸孔

342‧‧‧護罩

35‧‧‧壓缸

351‧‧‧活塞

352‧‧‧伸縮桿

3521‧‧‧擋環

3522‧‧‧階級緣

3523‧‧‧軸孔

3524‧‧‧鎖合部

36‧‧‧迴轉接頭組件

361‧‧‧套管

362‧‧‧第一抵接環

363‧‧‧第二抵接環

364‧‧‧彈性元件

40‧‧‧刀具

第1圖：係習知主軸裝置之結構示意圖。

第2圖：係第1圖之部份放大示意圖。

第3圖：本發明之結構示意圖。

第4圖：係第3圖之部份放大示意圖。

第5圖：本發明於插置刀具時之動作示意圖(一)。

第6圖：本發明於插置刀具時之動作示意圖(二)。

第7圖：本發明於加工時之動作示意圖。

第8圖：係第7圖之部份放大示意圖。

請參閱第3、4圖所示，本發明之主軸裝置30係設有一本體31，於該本體31內設有容置部311，並於該本體31之容置部311內架設一呈中空狀之轉軸32，該轉軸32之底端供插置刀具，並以一動力源驅動該轉軸32旋轉作動；於本實施例中，該主軸裝置30係為一內藏式主軸，而於該本體31內設有內藏式之馬達(圖式中未顯示)，由於該內藏式馬達的驅動方式已為業界所熟悉之技術，因此不予贅述；於該轉軸32內穿設一旋轉同動之拉刀桿33，該拉刀桿33內設有軸孔331，底端則連結有夾爪(圖式中未顯示)，並於該拉刀桿33與該轉軸32間則套設有彈簧(圖式中未顯示)，以抵推該拉刀桿33上移，而帶動夾爪作拉刀動作，由於該拉刀桿33、夾爪及彈簧之設計已為業界所熟悉之技術，因此不予贅述；於該拉刀桿33之頂端係連結設有同動旋轉之轉接件34，於本實施例中，該轉接件34之底端係以鎖合方式固設於該拉刀桿33頂端，並於內部設有與該拉刀桿33之軸孔331連通之軸孔341；另於該本體31之頂部內設有一不同動旋轉之壓缸35，該壓缸35之內部係設有二活塞351，並於該二活塞351穿設有伸縮桿352，該伸縮桿352之底部固設有擋環3521，頂部則設有階級緣3522，並可驅動該二活塞35 1抵推該伸縮桿352之擋環3521，而帶動該伸縮桿352之底端凸伸壓抵該轉接件34，並使該拉刀桿33下移，以帶動夾爪作鬆刀動作，另驅動該二活塞351上升復位時，則以該二活塞351抵推該伸縮桿352之階級緣3522，使該伸縮桿352之底端脫離壓抵該轉接件34，該拉刀桿33即受到彈簧抵推上移，而帶動夾爪作拉刀動作，另該壓缸35之伸縮桿352係設有軸孔3523，並於該軸孔3523之頂端設有鎖合部3524，以供連接一連通至切削液供給裝置之管路，以於該伸縮桿352之軸孔3523內輸入切削液；一迴轉接頭組件36係設於該壓缸35之伸縮桿352與該轉接件34間，以連通該伸縮桿352之軸孔3523及該轉接件34之軸孔341，由於該壓缸35之伸縮桿352為不同動旋轉狀態，因此該迴轉接頭組件36係利用該壓缸35之伸縮桿352的軸孔3523底部設有套管361，並於該套管361頂部設有一為彈簧之彈性元件364，以向下抵推該套管361，於該套管361之底端則設有以耐磨耗材質(如碳化矽)製作之第一抵接環362，使該第一抵接環362相同於壓缸35之伸縮桿352為不同動旋轉狀態，另於該同動旋轉之轉接件34的軸孔341頂端則固設有以耐磨耗材質(如碳化矽)製作之第二抵接環363，使該第二抵接環363可與轉接件34同動旋轉；由於該套管361頂部設有一為彈簧之彈性元件364，因此該套管361可使底端之第一抵接環362與該轉接件34頂端之第二抵接環363保持相互抵接，而以該套管361、第一抵接環362及第二抵接環363連通於該伸縮桿352之軸孔3523及該轉接件34之軸孔341間，以形成一流通切削液之通道，使得由該壓缸35之伸縮桿352的軸孔3523流通輸入之切削液，可經由該套管361、第一抵接環362及第二抵接環363內部流通至該轉接件34之軸孔341，再由該轉接件34之軸孔341流通至該拉刀桿33之軸孔331，進而於該轉軸32之刀具端噴灑出切削液；另為了防止由該第一抵接環362及第二抵接環363間漏出之少部份切削液流入該本體31與轉軸32間，而影響轉軸32旋轉作動，其係於該轉接件34之外部設有護罩342，該本體31則對應該護罩342之下方處設有連通外部之流道312，而使該第一抵接環362及第二抵接環363間漏出之少部份切削液可沿著護罩342流至該本體31之流道312排出。

請參閱第5圖所示，本發明之主軸裝置30於進行加工作業時，其係於該壓缸35之伸縮桿352的鎖合部3524連接一連通至切削液供給裝置之管路，而由該壓缸35之伸縮桿352的軸孔3523輸入切削液，另以該壓缸35之二活塞351抵推該擋環3521，而帶動該伸縮桿352之底端凸伸壓抵該轉接件34，並使該拉刀桿33下移，以帶動夾爪作鬆刀動作，並搭配工具機之換刀機構的換刀動作，而將一刀具40插置於該轉軸32之底端，另由於該迴轉接頭組件36之第一抵接環362係藉由該該套管361頂部之彈性元件364推抵，而與該第二抵接環363保持相互抵接，當壓缸35之伸縮桿352凸伸壓抵該轉接件34時，該伸縮桿352即壓縮該迴轉接頭組件36之彈性元件364；請參閱第6圖所示，當刀具40插置於該轉軸32之底端後，另驅動該壓缸35之二活塞351上升復位，而以該二活塞351抵推該伸縮桿352之階級緣3522，使該伸縮桿352之底端脫離壓抵該轉接件34，該拉刀桿33即受到彈簧抵推上移，而帶動夾爪作拉刀動作，進而將該刀具40插置定位於該轉軸32之底端。

請參閱第7、8圖所示，於該刀具40插置定位後，開始驅動該轉軸32旋轉作動，該拉刀桿33及轉接件34即隨著該轉軸32旋轉作動，而該迴轉接頭組件36之第二抵接環363則隨著該轉接件34同動旋轉，並與該迴轉接頭組件36不同動旋轉之第一抵接環362相互接抵摩擦，使得由該壓缸35之伸縮桿352的軸孔3523流通輸入之切削液，經由該套管361、第一抵接環362及第二抵接環363內部流通至該轉接件34之軸孔341，再由該轉接件34之軸孔341流通至該拉刀桿33之軸孔331，進而於該轉軸32之刀具端噴灑出切削液，以利刀具40進行切削加工作業；藉此，本發明係直接利用該不同動旋轉之壓缸35的伸縮桿352裝設迴轉接頭組件36之第一抵接環362，以及於該同動旋轉之轉接件34上裝設迴轉接頭組件36之第二抵接環363，因此相對於一般搭配市售迴轉接頭之主軸裝置，其不僅可減少配合裝設迴轉接頭組件36之零組件(如座體、複數個軸承等)，更可縮短該轉接件34之長度，除了避免產生旋轉傳動的套合間隙，更於驅動轉軸32旋轉時，可大幅降低偏擺及振動現象，而達到提昇加工精度及降低組裝及設備成本之實用效益。

綜上所述，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。