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摘要：在本文中，优化了加工用主轴延长件。通过实验研究，延长件易于安装在数控铣床或加工中心的特殊加工中。缩短了辅助换刀的时间，减少了工人劳动强度，在实践中得到广泛应用。
关键词：数控机床；主轴延长件；设计加工
前言
目前，国家对数控机床主轴的研究已经成熟，主要涉及数控机床主轴的故障诊断和维护，性能分析和结构优化设计。近年来，一些学者逐渐将研究重点放在数控机床更换器上。研究了自动换刀装置及其在加工中心的控制，
1数控机床主轴延长件国内研究现状
目前，我国数控机床主轴的研究主要是在数控机床故障诊断与维护、性能分析和优化结构设计的研究中成熟。近年来，一些学者逐渐将研究重点放在数控机床更换器上。然而，加工工具的特殊变化问题尚未解决，例如，现有的数控铣床或加工中心的加长头不仅存在浪费劳力，连接和安装不便，也增加了加工过程。辅助时间会降低加工效率。因此，当解决数控铣床或CNC加工中心的工件加工时，对工件空间的研究，现有刀柄的不足以及主轴行程的延长都是有限的研究。
2数控机床主轴延长件优化设计
如图1所示，数控加工轴伸展的设计，包括连杆，转盘，连接架，加工杆，止动器，齿条，齿轮，轴，铆钉和多个夹爪，转盘安装在连杆的下端并与其整体形成。连接框架是具有内腔的连接框架。连接架安装在转盘的下端，轴可转动地设置在连接架上，轴端的一端连接在框架的外侧壁同一平面内，形成在轴的一端表面上有一个六角形孔，齿轮放在轴上，框架垂直安装在连接框架的内腔中并与齿轮啮合，止动器固定连接在齿条的下端，多个钳口的上端沿圆周方向装配在止动件的下部，并且拉紧螺栓安装在连接支撑件的内腔中，并且下部多个夹具可以夹紧在张紧螺栓的上部并进行加工。杆安装在连接框架的内腔的下部并连接到铆钉的下部。
卡槽形成在转盘上端的表面上。每个夹爪包括卡，连杆和夹子的突起，夹子的装配部分从上到下依次连接并整合，夹子的外表面是圆柱形。夹子突起的内表面是向内嵌入的桶形球表面。连接框架的内腔形状为柱状腔，第一外弧形旋转腔，第二外弧形旋转腔，内螺纹段和锥形腔，旋转外弧形膨胀腔的上端和下端的直径相同，第一旋转外膨胀腔的上端和下端的直径与圆柱腔的直径相同。第一旋转外弧膨胀腔的上端和下端的直径大于第二外弧膨胀旋转腔的上端和下端的直径。具有外弧形的第二旋转腔与圆柱腔相同。第二外弧形旋转腔的中间部分的直径大于中间部分的直径。第一外部弧形旋转腔，锥形腔上端直径小于锥形腔下端直径，与柱状腔的直径相同，并且突起的外表面与过渡柱的腔的内表面一致，以实现铲形突出物的铲形球表面的抓取和拉动上部的外部突出部分。夹子的突出部的外表面可以进入第二延伸的弧形旋转腔室。
铆钉通过电线连接到框架上。加工杆安装在连接框架内腔的下部，并拧到拉杆上。连接支架通过螺栓连接到转盘。框架包括提升杆和多个连接齿，提升杆沿垂直方向打开安装槽，多个夹爪以相等的间隔固定安装在安装槽中。多个夹爪的数量是三个或五个。
3主轴延长件工作原理
3.1主轴延长件的连接安装过程
直接通过连接刀柄1安装在机床主轴上即可，安装方便快捷。
3.2主轴延长件的换刀过程
轴9被六角扳手拉动，带动齿轮8旋转。由于齿轮8与齿条7啮合，齿轮8顺序地向下带动齿条7，止动件6和多个夹爪5向下移动，使多个夹爪5松开拉钉10。此时，牵引螺栓10和拧入连接框架3的内腔的加工杆4被拧紧，并且牵引螺栓。然后，拆卸加工杆4，然后将待使用的工具安装在加工杆4上，因为拉钉10和加工杆4在组装过程中通过螺纹连接在一起。多个夹爪5夹持在拉钉10前，并且和加工杆4的组件提供预先固定，不需要辅助安装。然后拉钉10和加工杆4拧紧并安装在连接框架3的内腔中。反向拉动轴9以使齿条7，止动件6和多个夹爪5向上移动，夹紧铆钉10。
4夹爪抓取和松开拉钉的过程
当拉钉10被抓紧时，用六角扳手拉动轴9，轴9驱动齿轮8旋转，齿轮8与齿条7啮合，带动挡块6和多个夹爪5向上移动。位于第二外部弧形旋转腔3-3中的夹紧突起5-3被向上驱动，并且夹紧突起5-3的外表面移动到圆柱形腔的内表面。同时，执行收缩部分5-3的球形表面以支撑拉钉10上部的外部突起，并且完成拉钉10上部的夹持工作。当多个夹爪5松开拉钉10时，六角扳手用于拉动轴9，驱动齿轮8带动架子7旋转。止动件6和多个夹爪5向下移动，并且夹子5-3的外表面通过提供的向下力滑入第二外弧形旋转腔3-3中。当旋转时，拉钉10的外部突出部超过夹子5-3的突出部的外表面与第二腔3-3的内表面贴合。为拉钉10的拆卸提供了足够的空间来完成拉钉10的松开动作。
5主轴延长件优化设计后效果
当优化的主轴设计用于数控加工时，不再需要拆卸整个延伸头。只需要通过连杆1.安装在主轴上。通过将刀具安装在加工刀柄4上，就可以加工工件。现有的安装延伸头需要至少20分钟到30分钟，延伸件的优化设计只有5-10秒，安装方便快捷。
当延长件需要换刀时，仅使用内六角扳手拉动轴9，轴9驱动齿轮8与齿条7接合，以驱动齿条7，止动件6和多个夹爪5向下移动，使得多个夹爪5松开拉钉10进行换刀，并且在换刀后，内六角扳手被拉回，并且拉钉10和加工刀架4可以安装在连接框架3内部，换刀过程不需要其他人员帮助安装，整个换刀过程只需2分钟，熟练的可以在1分钟内完成。相比现有的换头工具更换8-10分钟，优化后的换刀过程从5倍缩短到10倍。
6延长件国外研究现状
在当今世界，工业化国家高度关注机床工业，竞争开发机电一体化机器。先进的高精度机器，高效率和高启动性，以加速工业和国民经济发展的需要。国外主要研究首先应用于内圆磨床的电主轴。德国的DMG100，工作台的原始部件通过主轴和尾架的工作台的部件重新配置。机床的结构用于刀具的摆动轴（轴线B），用于x轴和Y轴的运动，以及工件的旋转轴线（轴线A），用于z轴的运动。这种结构设计改善了机床的动态性能，保证了z轴导轨上最合理的受力，更高的稳定性，更好的表面质量和更小的占地面积。
结语
目前，延长件的安装过程通常需要至少一个人来帮助握住延伸头。另一个人进行拧紧和固定。即使延伸头安装在工作台上，也存在安装空间小，安装不方便以及必须精确测量主轴向下行程的问题。因此我们将来会设计和处理这个问题，使数控铣床或加工中心能够减少工作时间和特殊处理人员的使用。
参考文献：
［１］邓小雷．数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法［Ｊ］．机械工程学报，2014，（15）119～126．
［２］董新峰，李郝林，余慧杰．基于最大熵原理与鉴别信息的机床主轴系统退化分析［Ｊ］．振动与冲击，2013，32（5）：62～64．
［３］邱海飞．数控机床主轴部件静动态优化设计［Ｊ］．现代制造工程，2013，（11）：68～71．
［4］孟超平．数控机床主轴系统延长件研究现状及展望［Ｊ］．内蒙古科技与经济，2017，（12）：88～89．