一种自密封的高压中心出水主轴的制作方法

本发明涉及高压水去毛刺及清洗技术领域，特别是涉及一种自密封的高压中心出水主轴。

背景技术：

高压水去毛刺及清洗技术主要是利用高压清洗机床的高速水射流动能来剥离工件表面的残留毛刺或顽垢，它是以水为介质，通过动力装置将水加压，再通过刀杆上的喷嘴喷射而出，对需要零件毛刺或表面残留进行高压剥离。高压清洗机的机床主轴至安装于刀柄上的喷杆喷嘴之间设置供水的流路，水经加压后，直接经主轴至喷杆内的流道再由喷嘴喷射出。现有的自动机床在进行去毛刺或清洗作业时，针对不同的工件，或者同一工件的不同表面或孔槽，需要使用不同的刀具组件，这样就需要在处理过程中进行多次自动更换刀具组件，每次在更换刀具组件时，都要切断高压水的供给，并重新自动进行连接和建立密封，就必须防范水从连接部位泄露的现象，特别是高压水，经常会出现其从连接部位向外泄露的现象。

公开号为cn101579748a的中国专利公开了一种机床的主轴及其刀柄，其特征在于所述的刀柄安装在机床主轴前端的锥孔形状刀具安装件上，通过与主轴的流路和与之相连的流路供应流体，所述的刀柄由如下几个配件构成：嵌入所述刀具安装件上的椎体，设置在旋转轴上的中心孔，牵引螺栓，连接管，弹性配件，本发明创造与现有技术相比，不仅可以降低磨损，而且还能更好地供给高压流体，流体的压力越高，连接力度就越强，可有效地防范流体通过连接部位泄露的现象，有效地防范主轴的扩径现象，不仅如此，当密封件发生磨损时，只要单独对刀柄实施维护即可，具有良好的维护性。

上述专利通过在刀柄和牵引螺栓之间设置一根连接管，连接管和刀柄之间设置弹性元件，实现刀柄与主轴之间流路的密封，但连接管的设置使得高压水的流通直径缩小了(即连接管的内径)，在使用相同规格的刀柄条件下使得高压水的流量和压力都受到了一定的限制。其次，由于连接管和弹性配件在刀柄上，每套刀柄均要按相同结构制作，增加了使用成本。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自密封的高压中心出水主轴，能够解决上述现有技术的不足。

针对上述问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自密封的高压中心出水主轴，包括设置在其旋转轴上的主轴孔及与其连通的刀具安装孔，所述刀具安装孔用于安装刀具，所述主轴孔内设置夹紧装置和压紧装置，所述夹紧装置包括拉钉和拉爪，所述拉钉的前端连接刀具，所述拉爪的前端设计抱合结构：所述抱合结构闭合时抱紧所述拉钉的基座端，张开时释放所述拉钉，所述刀具安装孔与主轴孔之间设置可供所述拉爪张开的空腔；所述拉爪的基座端连接拉杆，所述拉杆与动力装置传动连接，所述拉杆设有第一弹性元件，在所述第一弹性元件的作用下，拉杆可依附于基座端并沿轴向移动，在所述第一弹性元件的作用下，拉杆向基座端运动使所述拉爪的前端在所述主轴孔内闭合抱紧所述拉钉，拉杆向前端运动使所述拉爪的前端在所述空腔内张开释放所述拉钉；所述压紧装置包括：连接所述拉钉的顶杆以及设置在所述顶杆与所述拉杆之间的第二弹性元件，所述拉钉与顶杆的配合处形成密封面，所述第二弹性元件的一端顶靠住所述顶杆的基座端、另一端顶靠住所述拉杆，通过所述第二弹性元件的张紧力使所述顶杆始终顶压住所述拉钉以保证所述密封面的密封，形成预密封力；所述拉杆、顶杆、拉钉与刀具的中心形成贯通的流道，所述流道内通入高压流体后时，流体对顶杆的基座端施加顶压力，顶杆的基座端形成受力面，使所述顶杆进一步压紧所述拉钉，实现所述密封面的自密封。

优选的，所述空腔的尺寸大于所述主轴孔；所述拉爪的前端外侧设置前端凸件、前端内侧设置第一连接凸件，所述拉钉的基座端对应所述第一连接凸件设置第二连接凸件，所述拉杆向基座端运动使所述第一连接凸件向内抱合夹紧所述拉钉，拉杆向前端运动使所述第一连接凸件在所述空腔内向外打开释放所述拉钉。

优选的，所述拉爪通过固定螺帽连接所述拉杆，所述固定螺帽套设于所述顶杆的外围，所述固定螺帽的前端设置卡槽结构，所述拉爪的基座端卡设于所述卡槽结构内，所述固定螺帽的基座端安装在所述拉杆上。

优选的，所述动力装置可以为液压缸或气缸。

优选的，所述拉钉与顶杆配合处采用相互配合的自密封结构。

优选的，高压流体通入流道后，所述受力面的面积大于所述顶杆内流道的截面积。

优选的，所述拉杆的中心由前端往基座端设置尺寸依次减小的第一空腔、第二空腔、第三空腔和流体通道，所述第一空腔、第二空腔、第三空腔和流体通道依次连通，所述第一空腔内设置内螺纹，所述固定螺帽螺接于所述第一空腔内，所述第二空腔用于容纳顶杆的基座端，所述顶杆与第二空腔之间设置多道密封结构，所述第二弹性元件设于第三空腔内，所述流体通道用于通入高压流体。

优选的，所述刀具包括刀柄和刀杆，所述刀杆上设置供高压流体喷出的喷嘴，所述拉钉、刀柄和刀杆形成一个刀具组件，所述自密封的高压中心出水主轴结合高压清洗机床的atc系统可以实现所述刀具组件的自动换刀。

本发明的有益效果是：当水刀内未通入高压流体时，通过第二弹性元件的预紧力使顶杆始终顶压住拉钉，提供预密封力，保证流道的密封性；当流道内通入高压流体后，流体的压力作用于顶杆的基座端，使其进一步向前端顶压拉钉，且流体的压力越高，顶杆与拉钉的连接面的接触力就越大，从而使连接面保持自密封，可有效防范流体从连接部位泄露的现象；相比于现有技术，由于夹紧装置及加压部件都设置主轴孔内，刀柄和拉钉都可以使用现有的标准件，在使用相同规格的刀柄条件下，流体的通径更大；同时，拉钉、刀柄和刀杆形成一个刀具组件，与高压清洗机床的atc系统配合使用，可方便地实现机床的快速、自动换刀。

附图说明

图1是本发明实施例的高压水刀主轴夹紧状态的截面图；

图2是本发明实施例的高压水刀主轴松开状态的截面图；

图3是本发明实施例机床整体的截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。其中，图1为主轴在夹紧刀柄状态下的机床截面图，图2为主轴在松开刀柄状态下的机床截面图，图3为机床整体的截面图。图1～图2中，左侧为前端，右侧为基座端。

本发明实施例包括：一种自密封的高压中心出水主轴，包括主轴本体2，所述主轴本体2的前端设置用于嵌入安装刀柄1的锥孔形刀柄安装孔201，所述主轴本体2的旋转轴上设置主轴孔203，所述刀柄安装孔201与主轴孔203之间设置空腔202，与所述刀柄安装孔201、空腔202及主轴孔203依次连通，所述空腔202的内径大于主轴孔203；所述主轴孔203内设置可夹紧刀柄的夹紧装置和保证密封性的压紧装置，所述夹紧装置包括：与刀柄1连接的拉钉3和抱箍住所述拉钉3的拉爪4，所述拉爪4的前端外侧设置前端凸件401、前端内侧设置第一连接凸件402，所述拉钉3的基座端外侧对应所述第一连接凸件402设置第二连接凸件301；所述压紧装置包括：顶压住所述拉钉3的基座端的顶杆6以及设置在所述顶杆6与所述拉杆7之间的螺旋弹簧状弹性件8，所述弹性件8的一端顶靠住所述顶杆6的基座端、另一端顶靠住所述拉杆7，通过所述弹性件8的张紧力使所述顶杆6始终顶压住拉钉3的基座端，使顶杆6与拉顶3保持紧密连接，提供预密封力；所述拉钉3的基座端内侧与顶杆6的前端外侧之间采用相互齿合的设计形成密封面，可确保较高的密封性，拉杆7、顶杆6、拉钉3、刀柄1和刀杆10的中心形成贯通的流道，刀杆10的前端设置供高压水喷出的喷嘴，流道内通入高压流体后时，流体经流道由喷嘴通出，实现高压清洗，同时由于流体对顶杆6的基座端施加了顶压力，使顶杆6的基座端形成受力面，进而使顶杆6进一步压紧所述拉钉3，实现所述密封面的自密封，而且这个自密封力随着流体压力的增大而增大。

在使用时，拉钉3、刀柄1和刀杆10构成一个刀具组件，本发明的自密封高压中心出水主轴配合高压清洗机床的atc系统，可以实现刀具组件的快速、自动换刀；更换刀具后，再通过拉爪4抱紧拉钉3实现可靠密封。

顶杆6外套设固定螺帽5，所述固定螺帽5的前端设置卡槽结构501，所述拉爪4的基座端设置与所述卡槽501配合的第三连接凸件403，所述第三连接凸件403卡设于所述卡槽结构501内，所述拉杆7的中心由前端往基座端设置尺寸依次减小的第一空腔701、第二空腔702、第三空腔703和流体通道704，所述第一空腔701、第二空腔702、第三空腔703和流体通道704依次连通，所述第一空腔701内设置内螺纹，所述固定螺帽5螺接于所述第一空腔701内，所述第二空腔702用于容纳顶杆6的基座端，所述顶杆6与第二空腔702之间设置两道密封圈14，所述弹性件8设于第三空腔703内，所述流体通道704用于通入高压流体。

所述拉杆7的基座端与气缸11传动连接，所述拉杆7外围还套设有多层蝶形弹簧9，在所述蝶形弹簧9的作用下，拉杆7可依附于基座端并沿轴向移动，在气缸11的作用下，拉杆7向基座端运动使所述拉爪4的前端缩入中心孔203内并闭合抱紧所述拉钉3，实现刀具的夹紧模式；退刀时，流体泄压，拉杆7向前端运动使所述拉爪4的前端在空腔202内张开释放所述拉钉3，实现退刀；所述拉杆7的基座端通过旋转接头与流体供给装置12相连，所述主轴本体2可以通过轴承13在轴承座内绕中心轴转动，在上述状态下，从流体供给装置12，经旋转接头、拉杆7、顶杆6、拉钉3、刀柄1到刀杆10的中心形成一个连贯的流道，用于输送高压流体的输送。

在进行上述夹紧/退刀操作时，弹性件8的张紧力使顶杆6始终顶紧拉钉3，提供预密封力，保证流路的密封；当流道内通入高压流体后，流体的压力作用在顶杆6的基座端，使其向前紧紧顶压住拉钉3，且流体的压力越高，顶杆6和拉钉3的连接面接触力就越大，从而使连接面始终保持自密封，有效防范流体通过连接部位泄露的现象；退刀时，流体泄压，拉杆向前端运动使所述拉爪4的前端在空腔202内张开释放所述拉钉3。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。