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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121004467B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511539290.1，技术领域涉及：B23Q1/70；该发明授权一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构是由姜庆凯;孙宏伟;王智;孙福岩;张嘉礼设计研发完成，并于2025-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构在说明书摘要公布了：本发明属于数控机床动力主轴领域，公开了一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构。高刚性车铣复合动力刀具主轴结构使用CAPTO标准刀具接口，能实现刀具与主轴高刚性连接，非常适合车削、铣削两种工作模式。高刚性车铣复合动力刀具主轴结构的状态监控方法包括两个部分：测距传感器对和主轴一起旋转的机械迷宫法兰盘进行非接触式轴向位置变动的测量；通过接触式位移传感器和热伸长检测杆来测量上述测距传感器安装零件的轴向热位移。通过嵌入多种传感器实现了主轴热伸长、轴承运行状态、切削振动以及意外碰撞的实时监控。

本发明授权一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构在权利要求书中公布了：1.一种高刚性车铣复合动力刀具主轴结构，其特征在于，高刚性车铣复合动力刀具主轴结构包括以下结构： 主轴箱体1为长方体，上下两个平面设有安装法兰，安装法兰的回转中心线为主轴摆动中心线，安装法兰用于与机床摆头连接并进行机电液管线的交互，高刚性车铣复合动力刀具主轴结构绕着主轴摆动中心线摆动，对工件进行多角度加工； 主轴芯轴2两端分别通过前支撑轴承3、后支撑轴承4安装在主轴箱体1中； 前支撑轴承3选用双列圆柱滚子轴承，内孔直径方向有1:12锥度，通过配磨前轴承调整垫7来确定前支撑轴承3在主轴芯轴2上的轴向位置，使得前支撑轴承3的内环膨胀来消除初始间隙量，进而实现前支撑轴承3设计的预紧力及径向刚度； 后支撑轴承4由三组角接触球轴承组成，其中两组角接触球轴承的接触角方向相同，共同抵抗铣削轴向分力，另一组角接触球轴承的接触角方向相反，并且与另两组角接触球轴承之间还布置有轴承隔套9，通过配磨轴承隔套9调整后支撑轴承4的预紧力；通过固定齿盘12和与此配合的固定齿盘调整垫片11将后支撑轴承4的外环压紧在主轴箱体1的安装孔中，通过旋转齿盘13和与此配合的旋转齿盘调整垫片10、轴向锁紧调整垫片14将后支撑轴承4的内环固定到主轴芯轴2上，主轴芯轴2通过后支撑轴承4实现轴向定位； 机械迷宫法兰盘5与刀具接口法兰盘6都安装在主轴芯轴2的前端； 锁紧齿盘15、主轴后缸体16、密封端盖19构成三齿盘机构锁紧及松开的液压油腔；三齿盘机构由固定齿盘12、旋转齿盘13与锁紧齿盘15构成；主轴后缸体16安装在固定齿盘12端面上，密封端盖19被主轴后缸盖17压紧在主轴后缸体16的内孔端面上，锁紧齿盘15安装在主轴后缸体16内并在油压作用下往复移动，密封端盖19安装在主轴后缸盖17前端，导向圆柱销26固定在密封端盖19端面上，主轴后缸盖17安装在主轴后缸体16的端面上；松刀活塞18装在主轴后缸盖17中并通过密封元件形成松刀油腔； 传动锥齿轮21安装在主轴芯轴2上并通过平键22传动； 拉刀机构8安装在主轴芯轴2的内孔中，松刀法兰盘20装在拉刀机构8的后端； 在油压作用下推动松刀法兰盘20，刀具被装入拉刀机构8中，断开油压后拉刀机构8内部的氮气弹簧带动前端的拉刀爪将刀具锁紧在刀具接口法兰盘6上，传动锥齿轮21通过平键22驱动主轴芯轴2旋转，开始铣削工作；当主轴芯轴2带动旋转齿盘13与固定齿盘12实现角向定位后，锁紧齿盘15在主轴后缸体16内的油压作用下向旋转齿盘13方向移动，移动时被密封端盖19上的导向圆柱销26引导，防止发生圆周转动；在锁紧齿盘15作用下旋转齿盘13与固定齿盘12的定位基面贴紧，并且固定齿盘12、旋转齿盘13与锁紧齿盘15的齿面完全接触，三齿盘机构完成锁紧；主轴芯轴2被旋转齿盘13限制不能旋转，高刚性车铣复合动力刀具主轴结构切换到车削工作模式； 主轴芯轴2前端还有柔性锥面锁紧机构，前部锁紧缸体24安装在主轴箱体1的前端面，前部密封盘25安装在前部锁紧缸体24端面上，柔性锁紧套23在前部锁紧缸体24内在液压油作用下往复移动；高刚性车铣复合动力刀具主轴结构切换到车削工作模式时柔性锥面锁紧机构开始工作，柔性锁紧套23的锁紧锥面与主轴芯轴2前部的外锥面紧密贴合，将作用在主轴芯轴2前端的径向力传递到前部锁紧缸体24上；柔性锁紧套23的锁紧锥面上沿圆周方向还均匀分布六处切口； 高刚性车铣复合动力刀具主轴结构中对松拉刀过程进行状态监控：通过松刀位移传感器36对松刀活塞18的位置进行连续数字测量，松刀活塞18在液压油作用下前端面与松刀法兰盘20接触，推动拉刀机构8完成松刀动作；圆头销钉27拧紧在松刀活塞18上，摆杆28通过支撑轴29安装在主轴后缸盖17内部，摆杆28一端与圆头销钉27贴合，摆杆28另一端的齿轮与导杆30一端的齿条啮合，导杆30另一端装有角向定位销钉34，角向定位销钉34在传感器安装块37的导向滑槽中移动，传感器安装块37安装在主轴箱体1侧面；圆柱压缩弹簧31通过弹簧垫片32和一个锁紧螺母33安装到导杆30上，圆柱压缩弹簧31将弹簧力通过啮合的齿面作用到摆杆28上，使得摆杆28与圆头销钉27在松刀活塞18运动过程中始终保持贴合，松刀活塞18的移动位置转化到安装在导杆30上的检测板35的位移，检测板35通过另一个锁紧螺母33固定到导杆30上，检测板35与松刀位移传感器36中的弹簧复位式检测杆接触，松刀位移传感器36安装到传感器安装块37上；通过测量导杆30的移动位置，间接实现松刀活塞18行程的连续测量； 高刚性车铣复合动力刀具主轴结构中对主轴芯轴2工作模式进行状态监控：锁紧齿盘测量弯板38安装在锁紧齿盘15上，锁紧齿盘测量弯板38与齿盘位移传感器39中的弹簧复位式检测杆接触，当锁紧齿盘15在主轴后缸体16内移动时，齿盘位移传感器39直接反馈锁紧齿盘15的位置；锁紧套测量弯板41安装在柔性锁紧套23上，锁紧套测量弯板41与锁紧套位移传感器40中的弹簧复位式检测杆接触，当柔性锁紧套23在前部锁紧缸体24内移动时，锁紧套位移传感器40直接反馈柔性锁紧套23的位置，通过齿盘位移传感器39、锁紧套位移传感器40监控主轴芯轴2处于车削或铣削工作模式； 高刚性车铣复合动力刀具主轴结构中对主轴芯轴2热伸长进行状态监控：热伸长检测杆45的前部固定端法兰被前部密封盘25压紧在前部锁紧缸体24的端面上，热伸长检测杆45的后部移动端与主轴摆动中心线平齐并由支撑座46进行辅助支撑，支撑座46安装到主轴箱体1侧面，热伸长检测杆45的外圆在前部锁紧缸体24和支撑座46的内孔中滑动，当前部密封盘25由于高刚性车铣复合动力刀具主轴结构局部温升发生热位移时也带动热伸长检测杆45一起移动，与热伸长检测杆45的后部移动端贴合的接触式位移传感器47测量出前部密封盘25与主轴摆动中心线之间的距离变动，接触式位移传感器47的测头通过内置的复位弹簧始终与热伸长检测杆45的后部移动端接触，接触式位移传感器47锁紧在支撑座46中；轴向测距传感器43通过传感器压盖44固定在前部密封盘25的方槽中，传感器压盖44安装在前部密封盘25端面上；轴向测距传感器43内部的电涡流探头直接测量机械迷宫法兰盘5的轴向位移变动，机械迷宫法兰盘5与刀具接口法兰盘6的轴向位置相同，通过监控机械迷宫法兰盘5的轴向位移变动得到刀具接口法兰盘6上刀具安装端面与前部密封盘25之间的轴向位移变化；在主轴芯轴2和机械迷宫法兰盘5的安装面之间还设有迷宫间隙调整垫片42，用于调整轴向测距传感器43与机械迷宫法兰盘5上对应的测量面之间的距离，轴向测距传感器43的线缆通过前部锁紧缸体24、热伸长检测杆45中的走线孔穿出。

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