1.61.61.6AC2图3-10 轴的结构图 3.4 主轴的自动夹紧机构以及主轴准停装置的设计 3.4.1 主轴结构 主轴的前支承配置了三个高精度的角接触球轴承，用以承受径向载荷和轴向载荷，前两个轴承大口朝下，后面一个轴承大口朝上。前支承按预加载荷计算的预紧量由螺母来调整。后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，因此轴承外圈不需要定位。该主轴选择的轴承类型和配置形式，能满足主轴高转速和承受较大轴向在乎的要求，主轴受热变形向后伸长，不影响加工精度。 3.4.2
刀具的自动夹紧机构
主轴内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。它主要由拉杆、拉杆端部的四个钢球、蝶形弹簧、活塞、液压缸等组成。机床执行换刀指令，机械手要从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的糟内、刀柄尾部的拉钉（拉紧刀具用）被松开，机械手即可拔刀。之后，压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧的恢复力作用下，使拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，即碟形弹簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，使刀具被夹紧。
3.4.3
主轴准停装置
机床的切削扭矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键糟对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功能。为满足主轴这一功能而设计的正好子称为主轴准停装置或称为主轴定向装置。本机床采用的是电气式主轴准停装置，即用磁力传感器检测定向。如图2-7所示，主轴8的尾部安装有发磁体9，它随主轴转动，在距发磁体外缘1-2mm处，固定了一个磁传感器10，它
C2CB488A-A经过放大器11与主轴伺服单元3连接。主轴定向的指令1发出后，主轴便处于定向状态，当发磁体的上判别孔转到对准磁传感器上的基准糟时，主轴立即停止。
图3-11 主轴准停装置的原理图
图中5为电动机与主轴之间的同步齿形带，4为主轴电动机，2为强电时序电路，7为主轴端面键，6是位置控制回路，12是定向电路。
3.5 换刀装置的液压机构分析
3.5.1 液压分析
如图3-3所示，液压缸1 是实现机械手的正反转75°运动，液压缸2是实现机械手正反转180°运动，液压缸3是实现机械手拔刀、插刀运动，液压缸4是实现主轴的夹紧、松开动作。这里活塞杆活动，液压缸固定。
当行程开关10发出抓刀信号后，机械手要顺时针转动75°，这时，电磁铁SDL-1接通，其余电磁铁处于断开状态，油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀1调速，由三位四通阀1传到液压缸1的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，实现了机械手正转75°的动作。
当机械手顺时针转过75゜后，行程开关2发出信号，刀柄尾部的拉钉要松开刀具，这时电磁铁SDL-7接通，电磁铁SDL-1断开，其余的仍处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀2调压后，经调速阀4传到液压缸4的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，实现了主轴的松开动作。
当主轴松开刀具后，行程开关8发出信号，这时电磁铁SDL-5接通，电磁铁SDL-7断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀3传到液压缸3的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，这个动作使得机械手实现拔刀动作。
当机械手拔出刀后，行程开关6发出信号，机械手要带着刀具转过180°，这时电磁铁SDL-3接通，电磁铁SDL-5断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀2传到液压缸2的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，这样就实现了机械 正转180°的动作。
当机械手转过180゜后，行程开关4发出信号，机械手要进行插刀动作，这时电磁铁SDL-6接通，电磁铁SDL-3断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀3传到液压缸3的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，这时完成了机械手的插刀动作。
当插刀动作完成后，行程开关5发出信号，刀柄底部的拉钉要夹紧换好的刀具。这时电磁铁SDL-8接通，电磁铁SDL-6断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀2调压后，经调速阀4传到液压缸4的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，这样就实现了主轴的夹紧动作。
主轴夹紧刀具，位置开关7发出信号，这时电磁铁SDL-4接通，电磁铁SDL-8断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀2传到液压缸2的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，此时机械手完成了转180゜的动作。
机械手转过180゜后，位置开关3发出信号，这时电磁铁SDL-2接通，电磁铁SDL-4断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀1传到液压缸1的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，机械手反转75゜，回到原位。这样就完成了整个液压控制过程。
图3-12 液压系统图
3.5.2 换刀动作顺序表
表3-1为换刀动作顺序表，SDL-1、SDL-2、SDL-3、SDL-4、SDL-5、SDL-6、SDL-7、SDL-8为电磁铁，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8为行程开关。“+”表示电磁铁接通或压下行程开关。空格表示电磁铁断开或未压下行程开关。 表3-1
S D S D S D S D S D SS S D S Q S Q S Q S Q S Q S Q S Q S Q D D L 1 刀套下转 90° 机械手转 75°（顺时针） 刀具松开 机械手拔刀 交换刀具位置 机械手
L 2 L 3 L 4 L 5 L6 L 7 L 8 1 2 3 4 5 + 6 7 8 + + + + + + + + + +