数控机床主轴自动松拉刀动作是机床加工中必不可少的功能，
目前数控机床主 轴松刀动作均是通过自动松刀装置来实现的，即在对机床进行换刀时，必须首先通过松 刀动作后才能将主轴上的刀具取下，待主轴换上新刀后，再进行拉刀动作，将主轴上的 刀具拉紧后才可以进行加工。
目前的机床在为主轴进行换刀动作时，通常的结构都是首 先通过松刀油缸的动作推动带有碟形弹簧的拉刀杆，使机床夹持刀具的夹头松开来进行 松刀动作 ；当新的刀具被换到主轴上后，松刀油缸反向进油，活塞回退，拉刀杆在蝶形 弹簧的作用下回退而实现拉紧刀具的目的。然而，目前这种自动松刀装置在使用过程中，由于其增压缸活塞杆在外界压力 的作用下快速向下移动接触到主轴拉刀杆时会产生较大的冲击力，而该冲击力将会直接 作用在主轴及主轴支撑轴承上 ；同时，由于该增压缸活塞杆在惯性下仍会继续向下移 动，从而压缩设置在主轴拉刀杆上的碟型弹簧，将最终约 4500kgf 或 6000kgf 的松刀力全 部作用在主轴的支撑轴承上，因此会严重的影响和降低主轴的精度和使用寿命。
(1) 不仅整体结构较为简单，而且由于在导向螺栓与增压缸承重板之间还 设有弹性件，因此当增压缸活塞杆在外界压力的作用下快速向下移动接触到主轴拉刀杆时，该弹性件会对增压缸活塞杆所产生的冲击力进行有效缓冲，从而大幅度的降低该冲 击力对拉刀杆的影响，有效延长其使用寿命。
(2) 在增压缸承重板的下端面上还固定有与主轴的环形槽相连接的一对 半环形反扣板，从而在松刀时使得该增压缸承重板与主轴紧固在一起而不再有相对运 动，因此当压力缸内活塞杆在外界压力介质的作用下继续往下移动时，最终的 4500kgf 或 6000kgf 松刀力全部作用在主轴拉杆和蝶形弹簧上，而不会作用在主轴轴承上，因此能有 效保护主轴的轴承不受外力的频繁施压，能显著的延长其主轴寿命和提高主轴的精度。
(3) 由于在半环形反扣板与主轴之间还设有预留间隙，因此既能确保在不 进行松刀动作时，主轴与半环形反扣板之间能进行无摩擦相对转动，又能在进行松刀动 作时，确保主轴与增压缸承重板固定在一起不再有相对运动。 因此，不论是在进 行松刀动作时或是在不进行松刀动作时，均能有效卸载作用在主轴上的冲击力，延长主 轴的使用寿命，提高其加工精度。
浮动卸荷式主轴松刀结构设计
如图所示，增压缸 1 内部设有能沿着垂直方向自由伸缩的增压缸 活塞杆 5，主轴箱体 8 的内部则安装有能自由旋转的主轴 7。 用于抓紧和松开刀具的拉刀 杆 6 则设置在该主轴 7 的内部，并能沿着该主轴 7 的中心轴线上下移动而压缩和放松蝶形 弹簧。 而与增压缸活塞杆 5 相对应的拉刀杆 6 的端头则伸出于主轴箱体 8 外，且该拉刀 杆 6 的中心轴线与增压缸活塞杆 5 的中心轴线位于同一条直线上，以确保拉刀杆 6 在向下 快速移动时能正对该拉刀杆 6 的端头。在增压缸 1 上还通过螺钉固定有一块增压缸承重板 2，即通过该螺钉确保该增压 缸承重板 2 与增压缸 1 固为一体。 同时，在该增压缸承重板 2 的正中央处还设有一个通 孔，拉刀杆 6 的端头则穿过该通孔而位于增压缸活塞杆 5 的正下方。
由于主轴 7 在增压缸活塞杆 5 与拉刀杆 6 相接触时不可避免的会产生震动，为了避免主轴 7 与增压缸 承重板 2 之间的碰撞和摩擦，因此该通孔的内径要略大于主轴 7 的直径。 同时，还在主轴 7 上设有一道环形槽 10，即在靠近拉刀杆 6 端头处的主 轴 7 表面向内凹陷形成一道环形的凹槽。 由于增压缸承重板 2 正中央处的通孔直径要略 大于该主轴 7 的直径，因此该环形槽 10 就完全位于该通孔的内部。 为了进一步的卸载增 压缸活塞杆 5 产生的松刀力，因此在增压缸承重板 2 的下端面上还通过螺钉固定有一对紧 扣在该环形槽 10 内部的半环形反扣板 11。半环形反扣板 11 的结构如图 所示，即每个半环形反扣板 11 都是由金属 材料制作成半环形状，而当两块半环形反扣板 11 组合时便形成一个完整的圆环。 为了确 保该半环形反扣板 11 能紧固在增压缸承重板 2 的下端面上，因此在每个半环形反扣板 11 上还设有两个以上的螺孔 12。 连接时，螺钉穿过增压缸承重板 2 而与该螺孔 12 相连接， 从而确保半环形反扣板 11 通过螺钉与增压缸承重板 2 紧固在一起。为了确保半环形反扣板 11 能与环形槽 10 相匹配，每个半环形反扣板 11 的内半 径要小于该主轴 7 的环形槽 10 的内半径，以便增压缸承重板 2 带着半环形反扣板 11 向上 移动的时候能够扣住主轴 7 的环形槽 10。 同时，每个半环形反扣板 11 的外半径则要大于 增压缸承重板 2 上通孔的半径，从而确保该半环形反扣板 11 不会穿过该通孔。 为了在垂直方向支撑固为一体的增压缸承重板 2 和增压缸 1，并确保固定在增压 缸承重板 2 上的半环形反扣板 11 与主轴 7 的环形槽 10 之间留有一个适当的预留间隙，因 此在增压缸承重板 2 与主轴箱体 8 之间还均匀的分布有三个以上的套筒 4，增压缸承重板 2 就放置在这些套筒 4 所形成的上平面内。 为了确保固为一体的增压缸承重板 2、增压缸 1 和半环形反扣板 11 能够同步上下移动，因此在增压缸承重板 2 上还设置有与套筒 4 数量 相同的导向螺杆 3，且这些导向螺杆 3 穿过增压缸承重板 2 和套筒 4 的过孔后固定在主轴 箱体 8 的端面上。 同时，为了确保在不换刀时主轴 7 和半环形反扣板 11 之间无摩擦接触，通过调整套筒 4 的高度尺寸使得半环形反扣板 11 与环形槽 10 的上下表面之间留有一条较 小的预留间隙。 通过该预留间隙，在不需要进行松刀动作时，主轴 7 在高速旋转 的情况下该半环形反扣板11不会与环形槽10的上下表面有任何接触 ；而当需要进行松刀 动作时，该主轴 7 通过环形槽 10 和半环形反扣板 11 后能与增压缸承重板 2 固为一体。
为了有效降低和缓冲增压缸活塞杆 5 快速向下移动接触到拉刀杆时的冲击力， 因此在导向螺杆 3 与增压缸承重板 2 之间设有弹性件 9，即在每个导向螺杆 3 的螺杆上都套有一个位于导向螺杆 3 的螺帽与增压缸承重板 2 的上端面之间弹性件 9。由于增压缸活塞杆 5 快速向下移动时所产生的冲击力较大，因此弹性 件 9 优先采用高强度的金属压缩弹簧来实现，即该金属压缩弹簧在未进行松刀动作时是 一直处于预压缩状态，以便能缓冲松刀时向上的反冲击力。 同理，能达到相应功能的由 橡胶或海绵弹性体制成的带通孔的柱体也可以替代该金属压缩弹簧。 当需要松刀的时候，增压缸活塞杆 5 快速下移接触拉刀杆 6，在反作用力的作用 下固为一体的增压缸 1 和增压缸承重板 2 带着半环形反扣板 11 一起沿导向螺杆 3 向上移 动，并压缩导向螺杆上的压缩弹簧，直至半环形反扣板 11 接触到主轴 7 的环形槽 10，这 个时候压缩弹簧就缓冲了增压缸活塞杆 5 对拉刀杆 6 的冲击力。 增压缸活塞杆 5 继续下 移，由于半环形反扣板 11 的上表面已经紧贴住了主轴 7 的环形槽 10 的上表面，因此两者 之间已不能产生相对的移动，此时增压缸活塞杆 5 只能压下拉刀杆 6 并压缩位于该拉刀杆 6 内部的蝶形弹簧向下移动，直至完全松开刀具，所产生的 4500kgf 或 6000kgf 的松刀力 通过半环形反扣板 11 的作用变成了主轴 7 和增压缸活塞杆 5 之间的现对作用力，并最终 作用在蝶形弹簧上，而不会通过主轴 7 作用在主轴 7 的支撑轴承上。
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