[发明专利]电主轴及其拉杆机构

说明书

技术领域

本发明涉及机床电主轴技术领域，尤其涉及一种电主轴的拉杆机构及使用该拉杆机构的电主轴。

背景技术

随着经济发展和技术腾飞的需求，越来越多的新技术不断涌现，机械加工行业也在异军突起，尤其是占据领先地位的主轴行业技术创新非常明显。随着航空航天(铝合金、钛合金)、汽车、精密模具(石墨电极、紫铜电极)、重工业(大型铸件、钢件)、3C(铝合金、塑料)等行业对加工效率、加工成本和加工精度的要求，主轴加工的重点往精加工、转速快、表面精度高的方向发展。

其中，拉杆机构作为高速电主轴自动换刀技术的核心零件因各种不足成为制约电主轴高速精度及运转稳定性的瓶颈之一，从而直接制约了电主轴在高光高精场合的应用，同时这些缺陷已成为弹性拉杆机构改进的发展方向。

具体而言，现有的拉杆机构存在以下缺陷：

(1)弹性元件寿命不足。

拉杆机构通常用弹性元件的回复力作为电主轴装夹刀柄或夹头的动力来源，目前，加工中心集合多种加工功能，加工中心刀库容量大，少则数十把刀柄，多则上百把刀柄。如加工中心铣、钻、刚性攻丝整体复合加工技术短时内需多次更换刀具，部分钻攻中心要在0.5S内完成刀具更换。高频的换刀操作直接导致弹性元件过载工作，最终导致使用寿命缩短，进而失效。

(2)刚性不足。

拉杆机构通常用弹性元件的回复力作为电主轴装夹刀柄或夹头的动力来源，而弹性元件多选用碟形弹簧、圆柱螺旋弹簧。

其中，碟形弹簧又称贝勒维尔垫圈，简称碟簧，碟形弹簧优势在于：能实现低行程高补偿力，行程短、负荷重、吸振性能强，适合于轴向空间小的场合。碟形弹簧的吸振原理在于成组叠合的碟簧因碟簧片之间的摩擦有较大阻尼，且因具有多组叠合的碟簧而阻尼成倍增长，从而消散冲击能量，压缩比小，寿命长。碟形弹簧缺点在于：为获得足够的回复力，碟簧需多组叠合，用作拉杆机构的弹性元件会导致：1)摩擦力增大，降低弹性元件的回复力；2)在电主轴不装夹刀柄高加速度的加速及减速的违法操作时，这些违法操作会导致碟簧相对拉杆外径转动，碟簧片数量较大时发生转动的碟簧数量相应增大，最终导致残余不平衡位置发生改变。

圆柱螺旋弹簧按类型分可分为：圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧、矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧、扁形截面圆柱螺旋压缩弹簧等。圆柱螺旋弹簧优势在于：尺寸精度高，刚度稳定。圆柱螺旋弹簧缺点在于：压缩比大，寿命相对较短，因此，同等回复力情况下所需行程比碟形弹簧长，用作拉杆机构的弹性元件最终会导致拉杆长度过长。

综上所述，现有弹性元件工作过程可能出现偏心卡滞、摩擦力增大，导致弹性元件回复力损失，电主轴装夹刀柄或夹头的夹持力不足，最终导致电主轴拉刀系统刚性不足。

(3)影响动平衡。

1)弹性元件在高速离心力下变形导致质心偏移；2)普通圆柱螺旋弹簧在受压时存在一个与螺旋方向相反的旋转力，受压时内径及外径同时变大，影响电主轴平衡精度。

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电主轴的拉杆机构，该拉杆机构能有效延长使用寿命，改善电主轴拉刀系统的刚性，并具有精密的动平衡结构。

本发明的目的之二在于提供一种使用上述拉杆机构的电主轴。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种电主轴的拉杆机构，包括：

轴芯，所述轴芯具有轴向贯通的内孔；

拉杆，所述拉杆具有相对的上端和下端，所述拉杆邻近上端的外周面上设置有凸起，所述拉杆的下端和凸起位于所述轴芯的内孔中；

弹簧压盖，所述弹簧压盖固定在所述轴芯的内孔中，所述弹簧压盖套设在所述拉杆上且位于所述拉杆的下端和凸起之间；

弹簧组件，所述弹簧组件容置于所述轴芯的内孔中，所述弹簧组件包括至少一个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧和至少一个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧和所述右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧套设在所述拉杆上，所述弹簧组件的两端分别抵接所述拉杆的凸起和所述弹簧压盖。

可选地，所述弹簧组件包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧和多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧和所述右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧交替套设在所述拉杆上。