本发明与机床，尤其是与机床夹持和旋转工件的工作主轴装置有关。 在很多机器和装置上都装有两端需要机加工的杆型零件。特别，有旋转体外型的那些零件，当他们要机加工时，都要通过工作主轴装置夹紧和旋转。以前，夹紧和松开这样的零件是费时间的，通常，把工件送进和从工作主轴装置推出所需要的时间比加工工件所需要的时间还长。整个机加工的低效率导致工件或零件的生产率降低。
本发明已经消除了以前的缺陷。
本发明的第一个目的是提供一件工件送进并快速和准确地推出。
本发明的第二个目的是提供一个工作主轴装置，特别适合于加工较小尺寸的零件两端，这种零件大体上是杆型工件如：使用在内燃机中的进气和排气阀。
本发明的第三个目的是提供一个工作主轴装置，该装置通过与工作送进装置相结合，能很容易地实现自动化。
本发明的工作主轴装置在推出的一个已经加工过的工件和送进的一个新的工件时，以及当至少一件工件还在机加工时，工作主轴装置都处于运转位置。因而，几个工件能同时进行机加工，推出和连续循环送进，从而缩短了单个运转循环所要求的时间。通过该发明的工作主轴装置还能有效地利用机器装置的空间。夹持工作的转轴能独立地驱动和停止，和带动转轴的机架体能够通过使用的转轴数目而决定的角度间隔的方法来分度。
根据本发明，一个工作主轴装置包括：有一个中心孔的转轴;与转轴的轴线重合的一对锥孔，支持转轴旋转和驱动转轴的工具;两端各自有一对夹头的夹紧件;有一根中心轴的通孔内插入一根工件;夹头配合在相应的锥孔中。工作主轴装置也包括：平时推动两个夹头分别地与两锥孔配合，以致在弹簧的推动下能夹紧在转轴内的工件，为了从转轴中松开工件，还设有一个工具使夹头和锥孔之间的结合脱离。
当参照附图阅读下面的详细叙述时，本发明的目的，细节和优点从下面详细叙述的最佳实施例中，将会看得更清楚。
图1是按本发明的第1实施例的一个工作主轴装置的不完整的剖面图，从附图中省略了一个传动装置的实体部分。
图2是图1所示的工作主轴装置中的一个机架的正视图，在图上也表示出一个磨轮。
图3是表示在图1装置的转轴的剖面图，夹紧在转轴中的一个发动机阀式样的工件。
图4是图1的工作主轴装置的传动装置的剖面图。
图5是按第二实施例的一个工作主轴装置转轴的剖面图，该图表示夹紧在转轴中的一根发动机阀式样的工件。
图6是按本发明的第二实施例中一根工作主轴装置的传动装置分度机构的剖面图。
按本发明的第1实施例的图1所示的一个工作主轴装置是使用在同时磨削一个发动机阀两端的一台磨床，该工作主轴传动装置中有两个转轴。然后，本发明能够实施在除磨床外的机床上。该发明的工作主轴装置中的转轴数目，是可以按机床的类型来选择的，该工作主轴装置安装在机床上。
工作主轴装置一般包括：一个传动装置100（图4），一个分度圆筒102，一个机架体11（图1），一个圆筒11a可拆卸地结合在分度圆筒102上，和从机架11中推出工件W的一个推出机构70。传动装置100和机架11彼此是分离的，以便在变化工件尺寸时使用不同机架，同时也能够选择和使用相应传动装置100。因而，工作主轴装置有助于加工少量尺寸不相同的工件。对大批生产尺寸相同的工件时的，传动装置100和机架11可以彼此结合成一个整体结构。
机架11的圆筒11a是属于一个空心结构，第一根空心转动轴12旋转地支持在圆筒11a内，而第二根实心传动轴13旋转地支持在空心传动轴12内。齿轮14、15分别地装在第1和第2根传动轴12，13的前端（如图1所示的左端）。圆筒11a和传动轴12，13同心地排列，并且把分度圆筒102和在传动装置100中的第1和第2主轴106、109连接在一起的连接机构，装在传动轴12、13的后端。
把装在转轴16两端的一根转轴支承11b固定在圆筒11a的一端。为了在一个送进（推出）位置F和一个机加工位置M之间移动每一根转轴16，转轴支承11b随圆筒11a的角位移可以摆动。
一个车轮主轴机构（未表示）设置在机加工位置M的转轴附近。车轮主轴机构有可以轴向和径向移动的磨轮17、18。推出机构70设置在接近转轴附近的位置，该转轴位于从转轴16的推出工件W的送进（推出）位置F中。
每一根转轴16通过机架11内的轴承20支承而旋转。一个齿轮22同心地装在每一根转轴16上面并且用一个键21固定。装在第1传动轴12上的齿轮14经一个椭轮23转动地连接到一根转轴16的齿轮22上，而装在第2传动轴13上的齿轮15经一个椭轮24转动地连接到另一个转轴16的齿轮22上。因而，转轴16分别由第1和第2传动轴12、13可以独立地旋转。
两根转轴16是属于同一结构，如下所述：
如图3所示每一根转轴，空心园柱形式的一个筒体25有径向壁在前端（如图所示的左端），一个可移动的筒26轴向可滑动地装在园柱筒体25中，端盖27借助于螺栓装到园柱筒的一个敞开的后端，使敞开的后端封住。轴承20和齿轮22装在机架体25的园柱体上，齿轮22处于两轴承20的轴向位置中间。筒体25的径向壁有一个中心轴向导轨孔25a形成在筒体25内，并且它的轴线与转轴16的旋转轴线35重合。
可移动的筒26具有空心园柱形状，其后端（图示右端）有一段外园周表面的凸缘保持与筒体25的内园柱表面滑动的接触，而且也有中心轴向孔26a。轴向孔26a包括在前端的锥孔31，其锥孔是经后端向前端逐渐减小。可移动的筒26前端能在筒体25的径向壁中的导向孔25a内作相对的轴向滑动。在可移动的筒26的凸缘的前表面和筒体25的径向壁的内表面或后表面之间，装有叠形弹簧构成的弹簧装置和垫圈33。
端盖27有一个锥孔34，其锥孔经前端向后端逐渐减小。在筒26内可移动的锥孔31和在端盖27内的锥孔34与转轴16的旋转轴线35重合，而且锥度彼此反向。弹簧装置32平时向后推动可移的筒26以减少两个锥孔31、34之间的距离。
两个夹头37、38分别按反向放置在两端的夹紧件36，插进可移动的筒26的轴向孔26a中，而夹紧件36有一个作为插入工件W的轴向中心通孔36a。夹头37、38是属于推出型和可以分别与锥孔31、34配合。弹簧装置32平时推动夹头37、38分别配合在锥孔31、34内，从而把插入转轴16中的夹紧件36的工件W夹紧。
端盖27有一个偏离中心的轴向导向孔27a，一个推杆39在导向孔27a中可以滑动地配合。推杆39平时是靠放在导向孔27a内的一个卷簧推动推杆39的前端，而推杆39的前端又是顶着可移动的筒26的凸缘的后端。推杆39有一个突出在转轴的后端，穿过端盖27的后表面。在夹头37、38脱离锥孔31、34的结合时，推杆39将和推出机构70配合以使工件w从转轴16中松开。
正如图1所示，推出机构70包括：一个双壁汽缸，该双壁汽缸由一个外管71和置于外管71中可以滑动的一个内管72组成;置于内管72中可以滑动的一个推出器杆73。推出机构70有一个中心轴线与置于送进（推出）位置F的转轴16的轴线重合。内管72是用放入在中间的活塞82滑动地配合在外管71内，推出器杆73用放入在中间的活塞83滑动地配合在外管72内。在外管71内的活塞82形成的腔71a、71b分别保持与设在外管71中的管口74、75连通。另外，腔72a、72b在内管72内的活塞83形成。前腔72a连通在内管72的前面部分上的管口76，而后腔72b穿过内管72的后面部分上的通道72c，连通在外管71的后面部分上的管口77。推出器杆73的前端朝前突出到管72外边推动工件W的后端，同时从转轴16中推出。一个园柱的推动件78用一个螺栓固定到内管72的前端表面，并且有一个环形前端面，该环形前端面对着从转轴16的后端面突出来的推杆39的后端。当推出机构处于非运行期间，推出器杆73和推动件78分别离开工件W的后端和推动杆39的后端一段间隙。
机架11支持在传动装置100上转动，通过传动装置100来分度，支持在机架内的两个转轴16都单独地由传动装置100来传驱动。传动装置100将参照图4详细地叙述。
传动装置100包括：一个箱体101，在箱体101内的空心分度园柱102，由两个前滚锥轴承103、104和后滚针轴承105支持而转动。第一根空心主轴106是旋转地和同心地设置在分度园筒102内和由一个前滚珠轴承107、一个后滚针轴承108支持。第2主轴109旋转地和同心地设置在第1根主轴106内和由一个前滚针轴承111，一个后滚珠轴承112支持。
第2根主轴109有从第1根主轴突出出来的后端和用一个键114把一个皮带轮113，固定到主轴109上。用一个锁紧螺母116把皮带轮113锁紧在主轴109上限制轴向移动，该锁紧螺母116固定在第二根主轴109的后端，并且在锁紧螺母116和皮带轮113之间有一锁紧垫圈115。第1根主轴106有一个从分度园筒102中突出出来的后端和用螺栓102把一个皮带轮117固定到主轴106上。滚珠轴承112装在皮带轮117的内园周和第1根主轴109之间。皮带轮113，117是借助于未端皮带122、121分别转动地连接到各自的马达（未表示）。因而，第1根和第2根主轴106、109彼此能独立地驱动。
分度园筒102是以角度表示的旋转分度机构，即：把园筒分度。尤其，正如图4所示，一个齿轮131借助于一个键132和螺栓133固定到分度园筒102的一个中间外园周面上，连结到一个凸台120e的螺栓133固定到分度园筒102中。齿轮131与齿轮135啮合，用一个键136把齿轮135固定到靠近输出轴134的后端。齿轮135设置在箱体101内，并且和平行于分度园筒102。输出轴134借助于前、后滚锥轴承138、139支持在箱体101内旋转。输出轴134上有一个齿轮137靠近轴的前端并且该齿轮137与一根齿条轴141上的齿142啮合，该齿条轴141滑动地横向延伸在箱体101内。一个防撞止动块145固定到输出轴134的后端和处于相对防撞开关146、147的前端稍有空隙的位置，防撞开关146、147放在箱体101的后面部分，彼此相隔180°。
齿条轴141通过一个液压系统（未表示）纵向驱动，该液压系统有现有的电气控制结构。这个液压系统可以代替包含马达的机械系统。当挡块145处于某范围内时，防撞开关146、147是以电气的方式和液压系统的控制器接通。
固定在输出轴134上的齿轮136和固定在分度园筒102上的齿轮131是相等的齿数啮合。因而，通过分度园筒102的180°分度旋转由防撞开关146、147控制，而防撞开关146、147又由防撞挡块145启动，防撞挡块145通过输出轴134的旋转作角位移，输出轴134的转动是由齿条轴141的直线运动产生，以致附在分度园筒102上的机架11将按一个方向和另一个方向旋转。
分度园筒102和第1、第2主轴106、109没有前端，为了连接园筒11a和在机架11内的第1和第2传动轴12、13，在它们中间设有一离合器机构。
传动装置100和机架11的离合器结构将参照图1和图4在下面作更详细地叙述：在机架11内的园筒11a的后端，有包含一个外园锥表面11d的一个环形凸起11c。传动装置100的分度园筒102的前端，由一个园锥面102c形成的一个环形凹口102b，该内园锥面102c可以与环形凸起11c的外园锥面11d相配合。第1和第2主轴106、109的前端突出进入环形凹口102b和分别包含离合器106a、109a。第2主轴109的离合器109a有一个凸缘。在机架11内的第1和第2传动轴12、13的后端，各自包含离合器12a、13a，离合器13a有一个凸缘，这些离合器的两部分彼此结合。
为了把机架11连结到传动装置100，在机架11内的园筒11a的后端上的环形突起11c，装在传动装置100中的分度园筒102的前端的环形凹口102b上，并且通过锥面11d、102c的配合，使用园筒11a、102c彼此同心。此后，借助于螺栓把园筒11a、102 彼此固定。在机架11连接到传动装置100之后，第1主轴106的离合器106a和第1传动轴12的离合器12a相结合，和第2主轴109的离合器109a和第2传动轴13的离合器13a相结合。
因而，彼此相结合的离合器部分可以一起转动，和机架11内的两根转轴16，通过各自的传动系统控制传转动。机架11通过分度园筒102来分度。
在前面的实施例中，工件主轴装置置于一个自动磨床中，工件W或发动机阀支持在工件主轴装置的两端，并且作旋转运动，发动机阀W的前端有一个阀外表面Wa和含有槽Wc的一根杆Wb能同时被磨削。自动磨床除工作主轴装置外还包括：作为驱动和操纵磨轮的磨轮主轴装置，和为了把工件供给工作主轴装置的工作进给装置。
正如前面已叙述过的，磨轮的主轴装置有两个磨轮17、18。磨轮17设置在机加工的位置M处的转轴前面，它有一个园锥面，该园锥面与夹紧在转轴16的发动机阀的轴线成45°延伸。在运转中，当磨轮17旋转时，它以垂直于阀W的轴线方向朝阀W移动，如箭头A所示，然后，与阀W的轴线成45°方向前后摆动时，磨削阀背面Wa，如箭头B所示，减小阀背面Wa的表面粗糙度。为了同时磨削发动机阀W的杆Wb中的槽Wc和包含后端面在内的后端部分，磨轮18处于机加工位置M的转轴16后面。磨轮18有与发动机阀W的后端部分成互补关系的外周表面。在运转中，磨轮18旋转并且与阀轴线成一定角度，朝阀杆Wb的后端部分移动，如箭头e所示，然后，同时磨削后端面Wb和槽Wc的外周面。磨轮18轴线与阀轴线成一定角度进给，这对增加磨轮18的工作寿命方面是有效的。
工件送进装置包括一个现有的工作运输装置（未表示）和一个可互换的送料杆50（仅一未端表示在图1中）。送料杆50与推出机构70是同心的放置，与在中旬间位置的机架11隔离较远。当工作运输装置处于送进（推出）位置F时，它用于把发动机阀W装进送料杆50和转轴16之间的位置，而发动机阀W的轴线和转轴16的轴线是重合的，即穿过夹紧件36内的孔36a的中心。
现在，把加工发动机阀W的自动磨床的操作加以叙述;当机架11内的转轴16的一根工件处于加工位置M，另一转轴16处于送进（推出）位置F。当能转轴16在机架11的转位中，从机加工位置M到送进（推出）位置F的移动，转轴16停止绕本身轴线转动。当转轴16到达送进（推出）位置F，液体在压力下穿过管口75，进入推出机构70中再经外管71内的后腔71b来供给，引起活塞82向前推动内管72。固定在内管72的前端的园柱推动件78，推动在端盖27上的推杆39，把可移动的筒26顶着弹簧装置32的弹性力进入筒体25。此时，夹紧件36的夹头37、38分别从可移动的筒26内的第1锥孔31内，和端盖27内的第2锥孔34内脱开啮合，夹头37、38都张开。然后，一个发动机阀W借助于运输机构装在缩回的供料杆50和转轴16之间，供料杆50向前进，把发动机阀W插入转轴16内的夹紧件36中。然后，供料杆50被停止前进，和供料杆50对准的推出器杆73前进，以便发动机阀保持在供料杆50和推出杆73之间的位置中。推出器杆73停止在一个精确地指定位置中，并且保持在这样一个位置上。这个位置要求防止推出器杆73推动发动机阀W而产生的任何不需要的移动。推出器杆73的推力应该足够保持供料杆50的末端与发动机阀W的前端完全接触。
发动机阀W已经处于机加工位置后，在推出机构70内的管72缩回，从推杆39到推动件78间留下间隙。因为可移动筒26在叠状弹簧32的弹性力作用下，弹性地倾向于端盖27方向，当推杆39推开推动件78时，可移动筒26朝端盖27移动。此时，在可移动筒26内的锥孔31配合在夹紧件36的前夹头37上面。然后，夹紧件36随着可移动筒26一起移动，引起后夹头38配合到端盖27内的锥孔34内。当夹头37、38分别与锥孔31、34配合时，他们径向地向内收缩到夹紧发动机阀W的杆Wb两端。
发动机阀杆Wb被夹紧后，推出器杆73缩回和分度园筒102带动转轴16旋转，对于有磨轮17、18的机加工位置M，发动机阀W是夹紧在转轴16内。当机架11正在分度时，转轴16开始旋转。因而，当发动机阀W在旋转中，通过磨轮17、18磨削发动机阀W的两端。
完成磨削工序之后，机架11又分度把转轴16返回到送进（推出）位置F，在位置F中，被磨削过的发动机阀W从转轴16中推出。特别，在推出器机构70内的内管72前进，引起推动件78推动推杆39，从而向前推动可移动的园筒26。夹紧件36的夹头37、38从锥孔31、34的配合中脱开，因此夹头37、38被张大而松开发动机阀W。然后，推出器杆73前进，用它的前端推发机动机阀W的杆Wb的后端。推出器杆73的连续前进，它本身进入到夹紧件36中，从转轴中向前推出发动机阀W。
通过送进一个要磨削的工件，紧张跟着推出已磨削过的发动机阀W，下面的工序前面已叙述过，当一根转动轴16是处于磨削工件的机加工位置M时，已磨削过的工件被推出，同时一个新的工件被送到送进（推出）位置F的另一转轴中。因而，磨削工序在连续循环中，发挥了高效率的作用。
下面将叙述本发明的第2实施例，第2实施例与第1实施例不同之处：（1）关于转轴和夹紧机构的排列（2）关于在驱动装置中，使分度园筒分度的机构。即然第2实施例的其它零件都和第1实施例的那些零件相同，所以将不作详细叙述。
如图5所示，一根转轴216包括：在它的后端（表示在右端）有径向壁的空心园柱形式的一个筒体225，在筒体225的前面配合的空心园柱形式的套筒227和在前端（表示在左端）有一个径向壁。筒体225和套筒227是通过螺栓229穿过一个环状垫圈228来固定，该环状垫圈放在筒体225前表面台肩和套筒227的后端面之间，其中前表面台肩是筒体225的一个内园周表面形成的并且与它的轴线大致处于中心位置。轴承20和齿轮22配合在筒体上面。
套筒227的前径向壁有处于中心的第1个锥孔231，和筒体225的后径向壁有处于中心的第2个锥孔234。第1和第2锥孔231、234中心轴线和转轴216的旋转轴线235重合，并且两个锥孔的直径从后端向前端逐步地减小。
筒体225和套筒227结合地构成转轴216内的中心孔，而夹紧件236和弹簧机构以及一个连杆机构都在中心孔内，该连杆机构把工件夹紧在夹紧件236上和使工件从夹紧件236中脱开。把一根工件W的杆Wb插入夹紧件236内，在夹紧件236内有一般中间园柱部分和前后夹头237、238。夹头237、238直径向前端逐步减小（表示在右面）的外锥表面。因此，前夹头237包含一个推出型夹头，后夹头238包含一个拉回型夹头。前夹头237和后夹头238可以分别配合到第1和第2锥孔231，234中。在第1和第2锥孔2231、234之间的距离能通过磨削垫圈229减少它的厚度，来稍微调节第1和第2锥孔231、234之间的距离，以致前夹头237和后夹头238将同时分别地配合到在转轴216中的第1和第2锥孔231、234内。
一个弹簧座233是不能轴向移动地配合在夹紧件236的中间园柱部分上，而且轴向固定于在园柱部分的一个突缘和配合在夹紧件236上的开口环之间。一个螺旋弹簧232是处于在机架235的后径向壁的内表面和弹簧座233之间的压缩下，平时迫使夹紧件236向前方移动，推动夹头237、238移动。
一个轴销240处于转轴216内的中心孔内和有轴销垂直于要加工的发动机阀W一个多角推动杠杆241可摇摆地支持在轴销240的中心。多角推动杠杆241有一个后端表面，该后端表面包含一个棱（表示在上端的棱）顶着夹紧件236上的弹簧座233的前端。
筒体225有一根轴线穿过孔225a，该孔225a包括较大直径的前面部分和较小直径的后面部分。穿通225a有前、后端分别在筒体225中的台肩面和筒体225的后端面通出来。在该穿通孔225a中，插入一根推杆239，该推杆239有较大直径的前面部分和较小直径的后面部分。通过在推杆239的较大直径部分的后端和穿通孔225a的较小直径的前端，限止推杆239向后移动。推杆239有一前端顶住多角杠杆241的后端表面的一个棱（表示在下端），平时后端从转轴216的后端向后突出出来。
第2实施例的转轴216装在机架内，在与第1实施例相同状态下，该机架有与第1实施例的机架体相同的结构。把工件送进转轴216和把工件从转轴216推出的推出器机构是与第1实施例的推出器机构的结构相同，推出器机构通过在图5中的假想线表示出。
在进给和推出工件中，固定在内管72的前端的园柱推动件78推动推杆239的后端，为了使推杆239向前移动，该推杆239是突出在转轴216的后端。推杆239的向前移动，引起多角推动杠杆241绕轴销240顺时针方向回转，从而向后退回弹簧座233反抗螺旋弹簧232的力。此时，夹紧件236在转轴216中向后退回，于是把夹紧件236的前后夹头237、238从第1和第2锥孔231、234的配合中带出来。夹头237、238便张开或不夹紧。
一根工件W被装进夹紧件236内之后，推出器机构的内管72向后退回，因推动件78离开推杆239一段空隙。此时，在力图反抗螺旋弹簧232的力而向前移动的作用下夹紧件236复位，因此在螺旋弹簧力232的作用下，允许推杆239和推动杠杆241组成的连动机构返回到原来的位置。同时，夹紧件236又在螺旋弹簧232的弹力作用下向前移动，使前后夹头237、238分别配合到第1和第2锥孔231、234中，发动机阀的杆Wb或工件W可靠地被夹紧和夹持在夹头的位置内。
在第1实施例中，机架11通过在传动装置100的齿条轴141分度时，第2实施例的工作主轴装置利用一个包含伺服马达150的分度机构，该伺服马达150有一根输出轴151上装有一个齿轮152该齿轮152与齿轮131保持啮合，直接而该齿轮131是直接与牢固地装在传动装置100中的分度园筒102上。伺服马达150通过一个现有的控制器（未表示）来控制。
在上述两个实施例中，两根转轴都装在机架上。然而，在机架体上转轴数目可以根据机加工一根工件的工艺过程来改变。例如，对于用两个工序加工一根工件的一端，可以提供三角空间排列转轴位置如：第1个工序在第1机加工位置，第2个工序在第2机加工位置，送进或推出位置，三根转轴可以安装在机架上和相对于机架的旋转轴的径向排列，并且三根转轴按等分三角空间排列，以致转轴将分别地处于三个位置。
分别连接转轴和传动轴的动力传输机构可以包含一根皮带和皮带轮机构或一根链条和链条机构，而不是齿轮机构。
分度机架的机构可以用任何现有的分度机构。
尽管已叙述过目前考虑到的本发明的一些最佳实施例，人们会明白，如果不离开它的构思和基本特征，该发明可以以另外一些特殊形式实施。因而，本发明实施例看作对本发明的说明，而不是限止。该发明的范畴通过附加的权利要求书指出，而不是受前面的叙述限制。