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电主轴及其拉杆机构

阅读：421发布：2024-01-02

专利汇可以提供电主轴及其拉杆机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种电主轴的拉杆机构和电主轴。拉杆机构包括：轴芯，轴芯具有轴向贯通的内孔；拉杆，拉杆具有相对的上端和下端，拉杆邻近上端的外周面上设置有凸起，拉杆的下端和凸起位于轴芯的内孔中；弹簧压盖，弹簧压盖固定在轴芯的内孔中，弹簧压盖套设在拉杆上且位于拉杆的下端和凸起之间；弹簧组件，弹簧组件容置于轴芯的内孔中，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，左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧和右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧套设在拉杆上，弹簧组件的两端分别抵接拉杆的凸起和弹簧压盖。上述拉杆机构具有精密的动平衡结构，能有效延长使用寿命。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是电主轴及其拉杆机构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电主轴的拉杆机构，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，所述弹簧组件包括至少一个第一弹簧组和至少一个第二弹簧组，所述第一弹簧组包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述第二弹簧组包括多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述第一弹簧组和所述第二弹簧组交替套设在所述拉杆上。
4.如权利要求3所述的拉杆机构，其特征在于，所述弹簧组件包括一个第一弹簧组、一个第二弹簧组和滑套，所述滑套容置于所述轴芯的内孔中，所述滑套滑动套设在所述拉杆上且位于所述第一弹簧组和所述第二弹簧组之间。
5.如权利要求4所述的拉杆机构，其特征在于，所述滑套与所述第一弹簧组之间设置有至少一个滑动套设在所述拉杆上的垫片。
6.如权利要求4或5所述的拉杆机构，其特征在于，所述滑套与所述第二弹簧组之间设置有至少一个套设在所述拉杆上的垫片。
7.如权利要求4所述的拉杆机构，其特征在于，还包括拉爪，所述拉爪容置于所述轴芯的内孔中，所述拉爪的一端套设在所述拉杆的下端的外周面上，所述拉杆的凸起与所述轴芯的内周面之间、所述滑套与所述轴芯的内周面之间、所述弹簧压盖与拉杆的外周面之间、所述拉爪的外周面与所述轴芯的内周面之间为滑动配合支撑。
8.如权利要求7所述的拉杆机构，其特征在于，与所述轴芯的内周面滑动配合支撑的所述拉杆的凸起的外周面上具有自润滑耐磨涂层，与所述弹簧压盖滑动配合支撑的所述拉杆的外周面上具有自润滑耐磨涂层。
9.如权利要求7所述的拉杆机构，其特征在于，所述拉杆的凸起与所述轴芯之间、所述拉杆与所述拉爪之间、所述拉爪与所述轴芯之间设置有弹性O型圈。
10.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，还包括齿轮盘，所述齿轮盘包括具有通孔的本体和具有通孔的圆环部，所述圆环部的一端位于所述本体的通孔内，所述齿轮盘的本体固定套设在所述轴芯的与所述拉杆的上端对应的端部的外周面上，所述齿轮盘的圆环部套设在所述拉杆上且位于所述拉杆的上端和凸起之间以阻挡所述拉杆的凸起脱离所述轴芯的内孔。
11.如权利要求10所述的拉杆机构，其特征在于，所述圆环部上设置有径向延伸的螺孔，所述圆环部的螺孔内设置有限位螺钉，所述拉杆的上端和凸起之间的外周面上设置有与所述限位螺钉相对应的凹槽，所述限位螺钉与所述拉杆的凹槽的底部具有间隙。
12.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，位于所述弹簧压盖和所述拉杆的凸起之间的所述轴芯的内周面上具有润滑脂槽。
13.如权利要求12所述的拉杆机构，其特征在于，所述润滑脂槽在所述轴芯的内周面上呈螺旋状延伸。
14.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，还包括挡圈，所述挡圈容置于所述轴芯的内孔中，所述挡圈固定套设在所述拉杆上且位于所述拉杆与所述弹簧压盖之间以阻挡所述弹簧压盖和所述弹簧组件弹出。
15.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，所述轴芯的内周面上具有内肩台，所述弹簧压盖的外周面具有外肩台，所述弹簧压盖的外肩台抵接在所述轴芯的内肩台上。
16.如权利要求1所述的拉杆机构，其特征在于，所述弹簧压盖与所述轴芯的内周面过盈配合。
17.一种电主轴，其特征在于，所述电主轴包括权利要求1至16任意一项所述的拉杆机构。

说明书全文

电主轴及其拉杆机构

技术领域

[0001] 本实用新型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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 具体而言，现有的拉杆机构存在以下缺陷：

[0005] (1)弹性元件寿命不足。

[0006] 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。

[0007] (2)刚性不足。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] (3)影响动平衡。

[0013] 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。实用新型内容

[0014] 为了克服现有技术的不足，本实用新型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。

[0015] 本实用新型的目的之二在于提供一种使用上述拉杆机构的电主轴。

[0016] 本实用新型的目的之一采用以下技术方案实现：

[0017] 一种电主轴的拉杆机构，包括：

[0018] 轴芯，所述轴芯具有轴向贯通的内孔；

[0019] 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；

[0020] 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；

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 可选地，所述弹簧组件包括至少一个第一弹簧组和至少一个第二弹簧组，所述第一弹簧组包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述第二弹簧组包括多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧，所述第一弹簧组和所述第二弹簧组交替套设在所述拉杆上。

[0024] 可选地，所述弹簧组件包括一个第一弹簧组、一个第二弹簧组和滑套，所述滑套容置于所述轴芯的内孔中，所述滑套滑动套设在所述拉杆上且位于所述第一弹簧组和所述第二弹簧组之间。

[0025] 可选地，所述滑套与所述第一弹簧组之间设置有至少一个滑动套设在所述拉杆上的垫片。

[0026] 可选地，所述滑套与所述第二弹簧组之间设置有至少一个套设在所述拉杆上的垫片。

[0027] 可选地，还包括拉爪，所述拉爪容置于所述轴芯的内孔中，所述拉爪的一端套设在所述拉杆的下端的外周面上，所述拉杆的凸起与所述轴芯的内周面之间、所述滑套与所述轴芯的内周面之间、所述弹簧压盖与拉杆的外周面之间、所述拉爪的外周面与所述轴芯的内周面之间为滑动配合支撑。

[0028] 可选地，与所述轴芯的内周面滑动配合支撑的所述拉杆的凸起的外周面上具有自润滑耐磨涂层，与所述弹簧压盖滑动配合支撑的所述拉杆的外周面上具有自润滑耐磨涂层。

[0029] 可选地，所述拉杆的凸起与所述轴芯之间、所述拉杆与所述拉爪之间、所述拉爪与所述轴芯之间设置有弹性O型圈。

[0030] 可选地，还包括齿轮盘，所述齿轮盘包括具有通孔的本体和具有通孔的圆环部，所述圆环部的一端位于所述本体的通孔内，所述齿轮盘的本体固定套设在所述轴芯的与所述拉杆的上端对应的端部的外周面上，所述齿轮盘的圆环部套设在所述拉杆上且位于所述拉杆的上端和凸起之间以阻挡所述拉杆的凸起脱离所述轴芯的内孔。

[0031] 可选地，所述圆环部上设置有径向延伸的螺孔，所述圆环部的螺孔内设置有限位螺钉，所述拉杆的上端和凸起之间的外周面上设置有与所述限位螺钉相对应的凹槽，所述限位螺钉与所述拉杆的凹槽的底部具有间隙。

[0032] 可选地，位于所述弹簧压盖和所述拉杆的凸起之间的所述轴芯的内周面上具有润滑脂槽。

[0033] 可选地，所述润滑脂槽在所述轴芯的内周面上呈螺旋状延伸。

[0034] 可选地，还包括挡圈，所述挡圈容置于所述轴芯的内孔中，所述挡圈固定套设在所述拉杆上且位于所述拉杆与所述弹簧压盖之间以阻挡所述弹簧压盖和所述弹簧组件弹出。

[0035] 可选地，所述轴芯的内周面上具有内肩台，所述弹簧压盖的外周面具有外肩台，所述弹簧压盖的外肩台抵接在所述轴芯的内肩台上。

[0036] 可选地，所述弹簧压盖与所述轴芯的内周面过盈配合。

[0037] 本实用新型的目的之二采用以下技术方案实现：

[0038] 一种电主轴，所述电主轴包括上述任意一项所述的拉杆机构。

[0039] 相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

[0040] 本实用新型通过在拉杆机构中使用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的弹簧组件，能在高速离心的情况下将拉杆有效固定在轴芯内部，并可保持与轴芯的同轴度，该拉杆机构能保持极高的动平衡性能和装配精度，弹簧组件的压缩比小、行程短、负荷重、拉杆长径比小，安全性搞并具有极高的使用寿命(该拉杆机构的综合使用寿命可达200万次压缩)，完全能够满足高速电主轴高速加工精度、高度动态运转稳定性能及快速启、停需求。附图说明

[0041] 图1是本实用新型实施例的拉杆机构的截面示意图。

[0042] 图2是本实用新型实施例的左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧的结构示意图。

[0043] 图3是图1中S1部分的放大图。

[0044] 图4是图1中S2部分的放大图。

[0045] 图中：

[0046] 10：轴芯

[0047] 11：内孔 12：润滑脂槽

[0048] 13：内肩台

[0049] 20：拉杆

[0050] 20a：上端 20b：下端

[0051] 21：凸起 22：凹槽

[0052] 23：拉杆螺母

[0053] 30：弹簧压盖 31：外肩台

[0054] 40：弹簧组件

[0055] 40a：第一弹簧组 40b：第二弹簧组

[0056] 41：左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧

[0057] 42：右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧

[0058] 43：滑套 44垫片

[0059] 50：拉爪

[0060] 60：齿轮盘

[0061] 61：本体 62：圆环部

[0062] 63：限位螺钉

[0063] 70：弹性O型圈 80：挡圈

具体实施方式

[0064] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，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。

[0065] 参照图1至图4，一方面，本实用新型提供一种电主轴的拉杆机构，该拉杆机构包括轴芯10、拉杆20、弹簧压盖30和弹簧组件40。

[0066] 轴芯10具有轴向贯通的内孔11，该内孔11连通轴芯10的上端和下端。

[0067] 拉杆20具有相对的上端20a和下端20b，拉杆20邻近上端20a的外周面上设置有凸起21，拉杆20的下端20b和凸起21位于轴芯10的内孔11中。本实施例中，拉杆20的上端20a与轴芯10的上端对应，拉杆20的下端20b与轴芯10的下端对应，拉杆20的上端20a凸出轴芯10的内孔11，拉杆20的上端20a用于接受外部压力，如来自电主轴的拉刀缸施加的轴向压力，拉杆20受压后下压，拉杆20的下端20b用于与电主轴的拉爪50连接，通过拉杆20的下压和上行分别进行换刀和拉刀操作。

[0068] 弹簧压盖30固定在轴芯10的内孔11中，弹簧压盖30套设在拉杆20上且位于拉杆20的下端20b和凸起21之间，拉杆20下压和上行过程中，拉杆20相对于弹簧压盖30滑动。

[0069] 弹簧组件40容置于轴芯10的内孔11中，弹簧组件40包括至少一个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和至少一个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42，左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42套设在拉杆20上，弹簧组件40的两端分别抵接拉杆20的凸起21和弹簧压盖30。

[0070] 参照图2，贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧是在扁形截面圆柱螺旋压缩弹簧基础上将其截面设计成贝勒维尔垫圈的样式，本实用新型的贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧包括左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42，该左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42的旋向相反，将上述两种旋向相反的贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧套设在拉杆20上叠合使用，在拉杆20受压后下压时，能够抵消下压过程中产生的往一个方向旋转的趋势。图2是本实用新型实施例的左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧的结构示意图，图2中，S3部分示出了左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧的截面结构。

[0071] 该贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧将贝勒维尔垫圈与圆柱螺旋弹簧的工作原理复合成一个整体，既具有圆柱螺旋弹簧尺寸精度高的优点，又综合了下压工作过程中碟簧内圆变小、圆柱螺旋弹簧内圈不变大的特点，最终内圈尺寸保持不变，降低与拉杆20的摩擦力。

[0072] 贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧具有圆柱螺旋弹簧尺寸精度高的优点使得弹簧组件40能够保持高的回复力和电主轴装夹刀柄或夹头的夹持力，进而使电主轴拉刀系统具有较高的刚性。

[0073] 贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧使弹簧组件40与拉杆20之间能够实现精密配合，具有精密的动平衡结构。具体地说，高速离心力及高频释放压缩的工况下能保证质心重合和不偏心，杜绝质心偏移，摩擦力小，稳定性和可靠性更高，特别适用于高速电主轴的拉刀系统；同时，上述贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧又具有贝勒维尔垫圈的低行程、高补偿力、适合于轴向空间小的场合的特点，用于拉杆机构中，低行程和高补偿力使得拉杆20本身的整体尺寸变短，长径比减少，能够减少拉杆20本身在高速离心力作用下的弯曲，从而保证质心重合和满足动平衡要求。

[0074] 此外，贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧具有碟簧压缩比小、寿命长的特点，使其特别适合于需高频的换刀操作的高速数控机床场合。

[0075] 在一个实施例中，弹簧组件40包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42，左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42交替套设在拉杆20上，换言之，套设在拉杆20上的相邻两个贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧的旋向相反，在拉杆20受压后下压时，上述排布的弹簧组件40更有利于抵消下压过程中产生的往一个方向旋转的趋势。

[0076] 在一个实施例中，弹簧组件40包括至少一个第一弹簧组40a和至少一个第二弹簧组40b，第一弹簧组40a包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41，第二弹簧组40b包括多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42，第一弹簧组40a和第二弹簧组40b交替套设在拉杆20上，换言之，将相邻的旋向相同的多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41划分为第一弹簧组40a，将相邻的旋向相同的多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42划分为第二弹簧组40b，相邻两个弹簧组中的贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧的旋向相反，在拉杆20受压后下压时，上述排布的弹簧组件40同样有利于抵消下压过程中产生的往一个方向旋转的趋势。

[0077] 在一个具体实施例中，如图1所示的拉杆机构中，弹簧组件40包括一个第一弹簧组40a、一个第二弹簧组40b和滑套43，滑套43容置于轴芯10的内孔11中，滑套43滑动套设在拉杆20上且位于第一弹簧组40a和第二弹簧组40b之间。本实施例中，第一弹簧组40a的两端分别抵接滑套43和弹簧压盖30，第一弹簧组40a包括多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧
41；第二弹簧组40b的两端分别抵接滑套43和拉杆20的凸起21，第二弹簧组40b包括多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42。作为替换实施例，第一弹簧组40a和第二弹簧组40b的位置可以调换，换言之，第一弹簧组40a的两端分别抵接滑套43和拉杆20的凸起21，第二弹簧组40b的两端分别抵接滑套43和弹簧压盖30，该排布的弹簧组件40同样涵盖在本实用新型的保护范围内。在拉杆20受压后下压时，上述排布的弹簧组件40同样有利于抵消下压过程中产生的往一个方向旋转的趋势。

[0078] 可选地，滑套43与第一弹簧组40a之间设置有至少一个滑动套设在拉杆20上的垫片44，通过增减设置在滑套43与第一弹簧组40a之间的垫片44数量能够调整第一弹簧组40a中多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41的压缩量，进而调整拉杆机构在拉刀状态下的回复力大小。

[0079] 可选地，滑套43与第二弹簧组40b之间设置有至少一个套设在拉杆20上的垫片44，通过增减设置在滑套43与第二弹簧组40b之间的垫片44数量同样能够调整第二弹簧组40b中多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42的压缩量，进而调整拉杆机构在拉刀状态下的回复力大小。

[0080] 现有的拉杆机构中，一方面，拉杆20的长径比及支撑点设计不合理，在高速离心力作用下容易导致弯曲偏心，从而影响电主轴的动平衡性能；另一方面，拉杆20与作为包容体的轴芯10为滑动配合，现有的滑动配合面要么过多，要么过少。其中，滑动配合面过多时，多个支撑面形成过定位，造成摩擦力过大，最终导致弹性元件的回复力损失，整个拉杆机构处于松散的状态，低速时拉紧力不足，高速时离心晃动甚至导致产生拉杆20飞出伤人的危险；滑动配合面过少时，支撑面支撑力不足，导致在高速离心力作用下，拉杆机构变形，影响动平衡性能，变形后的拉杆机构内的零件不同轴，摩擦力增大，导致失效。

[0081] 针对上述问题，在一个实施例中，拉杆机构还包括拉爪50，拉爪50容置于轴芯10的内孔11中，拉爪50的一端套设在拉杆20的下端20b的外周面上，拉杆20的凸起21与轴芯10的内周面之间、滑套43与轴芯10的内周面之间、弹簧压盖30与拉杆20的外周面之间、拉爪50的外周面与轴芯10的内周面之间为滑动配合支撑。如上所述，本实用新型的弹簧组件40采用贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧能够使拉杆20本身的整体尺寸变短，长径比减少，本实施例中，整个拉杆机构仅设置如上的4个距离合适的滑动配合面作为支撑点，拉杆20的邻近两端的位置分别具有支撑点，拉杆20的中间部分具有两个支撑点，上述两点能够确保拉杆20在高速离心力作用下弯曲程度降低到最小，同时能够保证定位的同轴度要求，该结构的拉杆机构结构设计合理，具有精密的动平衡结构，能够有效满足电主轴的动平衡性能要求。

[0082] 可选地，与轴芯10的内周面滑动配合支撑的拉杆20的凸起21的外周面上具有自润滑耐磨涂层(未示出)，与弹簧压盖30滑动配合支撑的拉杆20的外周面上具有自润滑耐磨涂层(未示出)，上述自润滑耐磨涂层采用表面强化热处理提高耐磨硬度，且加入自润滑材料使得涂层更加耐磨，该自润滑耐磨涂层能够有效降低摩擦力，延长使用寿命。

[0083] 在一个实施例中，拉杆机构还包括齿轮盘60。齿轮盘60包括具有通孔的本体61和具有通孔的圆环部62，圆环部62的一端位于本体61的通孔内，齿轮盘60的本体61固定套设在轴芯10的与拉杆20的上端20a对应的端部的外周面上，齿轮盘60的圆环部62套设在拉杆20上且位于拉杆20的上端20a和凸起21之间以阻挡拉杆20的凸起21脱离轴芯10的内孔11。
圆环部62的径向延伸的一部分抵接在轴芯10的上端面上，在拉杆20拉刀状态下，圆环部62的径向延伸的凸出轴芯10上端面的部分抵接拉杆20的凸起21，阻挡拉杆20继续向上移动，起到限位作用。

[0084] 可选地，圆环部62上设置有径向延伸的螺孔，圆环部62的螺孔内设置有限位螺钉63，拉杆20的上端20a和凸起21之间的外周面上设置有与限位螺钉63相对应的凹槽22，限位螺钉63与拉杆20的凹槽22的底部具有间隙。上述限位螺钉63和拉杆20的凹槽22相配合，在拉杆机构处于不正常状态下时，如违法操作不装夹刀柄高加速度的加速及减速时，或正常使用过程中，确保拉杆20的上端20a不发生摆动，保证同轴度要求，满足电主轴的动平衡性能要求。

[0085] 在一个实施例中，位于弹簧压盖30和拉杆20的凸起21之间的轴芯10的内周面上具有润滑脂槽12，在该润滑脂槽12内注入润滑脂，能够减少拉杆20上布置的弹簧组件40与轴芯10的内周面之间的摩擦力。润滑脂槽12可以是设置在轴芯10的内周面上的环形槽，较佳地，润滑脂槽12在轴芯10的内周面上呈螺旋状延伸，该结构的润滑脂槽12能够对轴向套设在拉杆20上的多个左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41和多个右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42进行润滑。

[0086] 在一个实施例中，拉杆20的凸起21与轴芯10之间、拉杆20与拉爪50之间、拉爪50与轴芯10之间设置有弹性O型圈70。本实施例的弹性O型圈70特别选择布置在拉杆机构的上部及下部，弹性O型圈70的材质有弹性，能起到对中作用，同时在高速运行过程中能够减少质心偏移的影响，降级拉杆机构上下滑动过程中的噪音，此外，还能够防止润滑脂槽12内润滑脂向外泄露，从而避免摩擦恶化。

[0087] 在一个实施例中，拉杆机构还包括挡圈80，挡圈80容置于轴芯10的内孔11中，挡圈80固定套设在拉杆20上且位于拉杆20与弹簧压盖30之间以阻挡弹簧压盖30和弹簧组件40弹出。本实施例中，挡圈80固定套设在拉杆20上，挡圈80外部被弹簧压盖30包裹，在电主轴高速运行过程中，能够有效防止弹簧压盖30和弹簧组件40从挡圈80和轴芯10之间的间隙弹出，从而减少造成人身伤害的风险。较佳地，挡圈80为钢丝挡圈。

[0088] 在一个实施例中，轴芯10的内周面上具有内肩台13，弹簧压盖30的外周面具有外肩台31，弹簧压盖30的外肩台31抵接在轴芯10的内肩台13上。在换刀和拉刀过程中，通过弹簧组件的弹性作用，使得弹簧压盖30的外肩台31抵接在轴芯10的内肩台13上，达到弹簧压盖30固定在轴芯10的内孔11中的目的。在一替换实施例中，弹簧压盖30与轴芯10的内周面过盈配合，该过盈配合同样能够达到弹簧压盖30固定在轴芯10的内孔11中的目的。

[0089] 可选地，拉杆机构还包括设置在拉杆20上端20a的拉杆螺母23。

[0090] 下面对拉杆机构的示例性的工作过程进行描述。

[0091] 拉杆20下压电主轴卸刀：通过电主轴的打刀缸(未示出)施加的轴向压力直接施加在静止状态下的拉杆机构的拉杆螺母23上，拉杆螺母23与拉杆20 螺纹刚性连接，轴向压力使弹簧组件40的右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42及左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41压缩，同时拉杆20整体向下移动，当打刀缸下压使拉杆20移动到指定距离后，拉爪50释放到位，处于完全张开状态，自动换刀机构将刀柄或筒夹从轴芯10的锥孔上取走，此时，电主轴处于卸刀状态。

[0092] 拉杆20上行电主轴拉刀：拉杆机构到位后，自动换刀机构将刀柄或筒夹放置到轴芯10的锥孔上后，此时，打刀缸向上移动，其施加的轴向压力开始减少，直至打刀缸完全离开拉杆机构的拉杆螺母23，其施加的轴向压力为零。打刀缸向上移动的同时，因弹簧组件40(右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42、左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41)受到的压力减少，在弹簧组件40自身回复力的作用上，拉杆20同步向上移动，打刀缸完全离开拉杆机构的拉杆螺母23的时候，拉杆20同样回复到位，拉杆机构向上移动到位的同时带动拉爪50收紧到位，拉爪50完成夹持刀柄或筒夹的动作，此时，电主轴处于拉刀状态。

[0093] 电主轴处于拉刀状态时，机床启动条件准备完毕后，电主轴可以正常运转，电主轴高速旋转时其刀柄或筒夹产生极大的离心力，而拉杆20通过弹簧组件40(右旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧42、左旋贝勒维尔垫圈式圆柱螺旋弹簧41)的回复力产生的拉力克服刀柄或筒夹所受的离心力将刀柄或筒夹牢固夹持在轴芯10的锥孔上。

[0094] 另一方面，本实用新型还提供一种电主轴，该电主轴包括上述任一实施例的拉杆机构。

[0095] 综上，本实用新型通过在拉杆机构中使用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的弹簧组件，能在高速离心的情况下将拉杆有效固定在轴芯内部，并可保持与轴芯的同轴度，该拉杆机构能保持极高的动平衡性能和装配精度，弹簧组件的压缩比小、行程短、负荷重、拉杆长径比小，安全性搞并具有极高的使用寿命(该拉杆机构的综合使用寿命可达200万次压缩)，完全能够满足高速电主轴高速加工精度、高度动态运转稳定性能及快速启、停需求。

[0096] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

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电主轴及其拉杆机构

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