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THK6380加工中心主軸部件結(jié)構(gòu)圖，加工中心主軸主要由四個(gè)功能部件構(gòu)成，分別是主軸、刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、切屑清除裝置和主軸準(zhǔn)停裝置。

其中主軸11的前支承配置了三個(gè)高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷，前面兩個(gè)軸承大口朝下，后面一個(gè)軸承大口朝上。前支承按預(yù)加載荷計(jì)算的預(yù)緊量由圓螺母30來(lái)調(diào)整。后支承為一對(duì)小口相對(duì)配置的角接觸球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，滿足主軸高轉(zhuǎn)速和承受較大軸向載荷的要求。主軸受熱變形向后伸長(zhǎng)，不影響加工精度。

 

1、刀具自動(dòng)夾緊裝置。刀具自動(dòng)夾緊裝置中刀夾1的內(nèi)孔用來(lái)安裝刀具，刀夾1的夾緊與松開動(dòng)作由彈簧夾頭2和軸向拉緊機(jī)構(gòu)控制。彈簧夾頭2與拉套10采用螺紋聯(lián)接，拉套10左端螺紋部分開有軸向槽，其內(nèi)孔為錐孔，鎖緊件8旋入拉套10左端內(nèi)螺紋孔內(nèi)，在鎖緊件8外錐體的作用下，拉套10開有軸向槽的螺紋部分與彈簧夾頭2上的螺紋聯(lián)接鎖緊。主軸11后端有碟形彈簧18，在彈簧力的作用下，拉套10向右拉緊彈簧夾頭2，將刀夾1緊緊夾住。為使刀夾1在主軸孔內(nèi)準(zhǔn)確定位，固定在主軸11上的定位小軸6上有一顆定位螺釘5，其端面是刀夾1的軸向定位面。裝在拉桿9右端的碟形彈簧20，使拉桿9經(jīng)常承受向右的彈簧力，固定在拉桿9左端的定位套筒7內(nèi)的鋼球4就將刀夾1右端軸頸夾持并向右拉動(dòng)，直至刀夾1右端面緊靠在定位螺釘5的定位端面上。

可以看出，刀夾1被夾持的動(dòng)力主要來(lái)自碟形彈簧18的彈力，刀夾1軸向定位的拉緊力主要來(lái)自碟形彈簧20的彈力，刀夾1的松開由主軸后端的液壓缸提供動(dòng)力。當(dāng)液壓缸右腔進(jìn)入液壓油時(shí)，液壓缸中的活塞23向左移動(dòng)，其左端面首先推動(dòng)拉桿左移，同時(shí)碟形彈簧20被壓縮，拉桿9左端的定位套筒7左移（此時(shí)固定在主軸11上的定位小軸6因主軸不動(dòng)而不移動(dòng)）。由于定位套筒7左移，使鋼球4進(jìn)入套筒3（套筒3也不移動(dòng)）的大直徑部分，使得刀夾1由拉緊狀態(tài)變成放松狀態(tài)，而且在拔取刀夾1時(shí)，鋼球4能徑向退讓開。當(dāng)活塞23繼續(xù)左移時(shí)，使左端面外圈與拉套10的右端面接觸，且活塞23再向前移動(dòng)壓縮碟形彈簧18并推動(dòng)拉套10向左移，從而使與拉套10相連的彈贊夾頭2同時(shí)向左移動(dòng)而松開，刀夾1即不再受夾緊力，并可從主軸中取出。

加工中心具有存儲(chǔ)刀具的刀庫(kù)，刀具和刀夾組合好后按給定的位置存入刀庫(kù)。加工過(guò)程中需要更換刀具時(shí)，根據(jù)程序指令，由機(jī)械手將已已不再受夾緊力的刀具連同刀夾從主軸中取出，放回刀庫(kù)中給定的位置，然后再將所需要的刀具連同刀夾從刀庫(kù)中取出并插入主軸中的彈簧夾頭內(nèi)。

當(dāng)機(jī)械手將新?lián)Q的刀具連同刀夾插入主軸中的彈簧夾頭2內(nèi)后，刀夾1的尾部頂在定位螺釘5的端面上。這時(shí)發(fā)出夾緊信號(hào)，主軸后端液壓缸左腔進(jìn)入液壓油，液壓缸活塞23向右移動(dòng)從位，在碟形彈資18和20彈簧力的作用下，刀夾1被彈簧夾頭2夾緊和拉緊。松開刀夾1時(shí)，為使主軸軸承免受來(lái)自液壓缸活塞的推力，采用了卸荷結(jié)構(gòu)。即在液壓缸支架I9與主軸箱14之間采用浮動(dòng)連接方式，液壓缸支架I9是用螺釘與連接座I5固定聯(lián)接的，而連接座15則使用螺釘17通過(guò)連接彈簧16壓緊在主軸箱14后端面上的。當(dāng)液壓缸右腔通液壓油而活塞23左移時(shí)，液壓缸的右端面也同時(shí)承受壓力，此時(shí)整個(gè)液壓缸支架19及連接座15壓縮連接彈簧16向右移動(dòng)，連接座15的右端面壓緊主軸上的圓螺母13，這樣在松開刀夾1時(shí)，液壓作用力直接由連接座15及液壓缸支架19承受，因此主軸不承受液壓推力作用。

2、切屑清除裝置。自動(dòng)清除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換刀過(guò)程的一個(gè)重要步驟。如果主軸錐孔中落入了切屑、灰塵或其他污物，在拉緊刀桿時(shí)，錐孔表面和刀桿錐柄會(huì)被劃傷，甚至?xí)沟稐U發(fā)生偏斜，破壞刀桿的正確定位，影響零件的加工精度，甚至?xí)沽慵顖?bào)廢。為了保持主軸錐孔的清潔，常采用的方法是使用壓縮空氣吹屑。其中活塞23及拉桿9的心部鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，壓縮空氣經(jīng)過(guò)活塞由孔內(nèi)的空氣嘴噴出，將錐孔清理干凈。為了提高吹屑效率，噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻布置。

當(dāng)機(jī)械手將使用過(guò)的刀具連同刀夾取出后，主軸后端的液壓缸活塞中心孔通入壓縮空氣，經(jīng)墊圈22的徑向孔進(jìn)入主軸前端彈簧夾頭2內(nèi)，將夾頭內(nèi)的臟物或鐵屑吹掉，從而保證彈贊夾頭與刀夾接觸面的清潔。

3、主軸準(zhǔn)停裝置。主軸11前端裝有定位塊29，刀夾1插入時(shí)，其上的缺口必須與定位塊29對(duì)準(zhǔn)，使定位塊正好與刀夾1的缺口相接合，以在切削加工時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)機(jī)械手抓取刀具及刀夾1時(shí)，刀夾1的缺口位置就在機(jī)械手中固定，這就要求主軸11上的定位塊29每次必須停止在一個(gè)相對(duì)固定的位置上，這樣才能順利地實(shí)現(xiàn)刀具的安裝。凸輪27和凸輪28是供主軸準(zhǔn)停用的凸輪。

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出準(zhǔn)停指令時(shí)，電氣系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整主軸至M低轉(zhuǎn)速，0.2～0.6s后定位凸輪28的定位器液壓缸與液壓油接通，活塞壓縮彈簧并使?jié)L子與定位凸輪28的外圓接觸。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)使?jié)L子落入定位凸輪28的直線部分時(shí)，由于活塞桿的移動(dòng)，與其相連的擋塊使微動(dòng)開關(guān)a動(dòng)作，通過(guò)控制回路的作用，一方曲使主軸傳動(dòng)的各電磁離合器都脫開而使主軸以慣性緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，并且斷開定位凸輪27定位器液壓缸的液壓油，在彈簧力作用下活塞桿帶動(dòng)滾子退回；另一方面，隔0.2～0.5S后，定位凸輪27的定位器液壓缸下腔接通液壓油，活塞桿帶著滾子移動(dòng)，使?jié)L子與定位凸輪27的外圓接觸，當(dāng)主軸以慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，使?jié)L子落入定位凸輪27上的V形槽內(nèi)時(shí)，即將主軸定位，同時(shí)微動(dòng)開關(guān)b動(dòng)作，發(fā)出主軸準(zhǔn)停完畢的信號(hào)。當(dāng)?shù)毒哌B同刀夾裝入主軸并使主軸重新轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，先發(fā)出信號(hào)，控制換向閥凸輪27的油路變換，使定位器滾子從定位凸輪27的V形槽中退出，同時(shí)使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出主軸準(zhǔn)停釋放信號(hào)。