为了实现刀具在数控机床主轴上进行自动装卸，一方面要保证主轴能在准确的位置停下来，这由主轴准停装置来实现；另一方面还需要有相应的刀具自动松开和夹紧装置。图7-12所示为具有自动换刀功能的数控铣镗床的主轴部件，主轴前端7∶24锥孔用于装夹锥柄刀具或刀杆；主轴的端面键用于传递切削扭矩，也可用于刀具的周向定位；主轴的前支承由锥孔双列圆柱滚子轴承2和向心球轴承3组成，可以修磨前端的调整半环1和轴承3的中间调整环4进行预紧；后支承采用两个向心推力轴承8，可以修磨中间调整环9实现预紧。
在自动交换刀具时要求能自动松开和夹紧刀具。图7-12所示为刀具的夹紧状态，蝶形弹簧11通过拉杆7、双瓣卡爪5，在套筒14的作用下，将刀柄的尾端拉紧。换刀时，要求松开刀柄。此时，在主轴上端油缸10的上腔A通入压力油，活塞12的端部推动拉杆7向下移动，同时压缩蝶形弹簧11，当拉杆7下移到使双瓣卡爪5的下端移出套筒14时，在弹簧6的作用下，卡爪张开，喷气头13将刀柄顶松，刀具即可由机械手拨出。待机械手将新刀装入后，油缸10的下腔B通入压力油，活塞12上移，蝶形弹簧11伸长将拉杆7和双瓣卡爪5拉着向上，双瓣卡爪5重新进入套筒14，将刀柄拉紧。活塞12移动的两个极限位置都有相应的行程开关（LS1、LS2），以提供刀具松开和夹紧的状态信号。活塞12对蝶形弹簧的压力如果作用在主轴上，并传至主轴的支承，使它承受附加的载荷，这样不利于主轴支承的工作。因此采用卸荷措施将对蝶形弹簧的压力转化为内力，而不传递到主轴上去。
图7-12 具有自动换刀功能的数控铣镗床的主轴部件
1—调整半环；2—锥孔双列圆柱滚子轴承；3—双列向心球轴承；4—调整环；5—双瓣卡爪；6—弹簧；7—拉杆；8—向心推力球轴承；9—调整环；10—油缸；11—蝶形弹簧；12—活塞；13—喷气头；14—套筒(www.xing528.com)
图7-13所示为其卸荷结构，油缸体7与连接座4固定在一起，但是连接座4由螺钉6通过压缩弹簧5压紧在箱体3的端面上。连接座4与箱孔为滑动配合。当油缸的右端通入高压油使活塞8向左推压拉杆9并压缩蝶形弹簧2的同时，油缸的右端面也同时承受相同的液压力，因此，整个油缸连同连接座4、压缩弹簧5向右移动，使连接座4上的垫圈11的右端面与主轴上的螺母1的左端面压紧，因此，松开刀柄时对蝶形弹簧的液压力就成了在活塞8、油缸7、连接座4、垫圈11、螺母1、蝶形弹簧2、套环10、拉杆9之间的内力，因而使主轴支承不再承受液压推力。
图7-13 卸荷结构
1—螺母；2—蝶形弹簧；3—箱体；4—连接座；5—压缩弹簧；6—螺钉；7—油缸；8—活塞；9—拉杆；10—套环；11—垫圈
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