專利名稱：具有減振裝置的工具夾持器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工具夾持器及其制造方法。
背景技術(shù)：
在制造機(jī)器上的工具夾持器在使用時(shí)往往會(huì)振動(dòng)并產(chǎn)生噪聲。這樣的振動(dòng)干擾了工序，對(duì)產(chǎn)品精度具有不利的影響。所述振動(dòng)還產(chǎn)生令人煩躁的干擾噪聲，使制造機(jī)器周圍的環(huán)境變差。
理想的制造機(jī)器不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲，并且所有的能量都被傳到即將執(zhí)行的工序。實(shí)踐中，在機(jī)器的各種部件相互接靠工作時(shí)總是會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。當(dāng)機(jī)器磨損越來(lái)越嚴(yán)重時(shí)，其動(dòng)態(tài)性能發(fā)生變化。這意味著在機(jī)器的不同壽命周期過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生新形式的振動(dòng)。振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致工件的表面光潔度變差，進(jìn)而對(duì)機(jī)器和對(duì)工具產(chǎn)生磨損，在最壞的情況下結(jié)果是導(dǎo)致無(wú)法修復(fù)的損壞。
在金屬材料的加工過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，這些問(wèn)題是由加工中的振動(dòng)引起的高等級(jí)噪聲和機(jī)器的噪聲導(dǎo)致的。直到目前一直采用的工具不具有內(nèi)裝或相繼增加的阻尼如下形式的布置，即可以對(duì)聲音和振動(dòng)產(chǎn)生足夠的阻尼。重要的是能夠去除振動(dòng)噪聲在頻率間隔內(nèi)對(duì)人耳帶來(lái)不適的主要部分。要求使等級(jí)降低到80dB以下的等級(jí)。
將減振材料布置在工具夾持器的縱向軌道上已經(jīng)在先從US2426359A中已知。目的是完全衰減振動(dòng)，或至少顯著降低振動(dòng)。
在先從WO 02/45892A1(圖14)中已知了一種具有減振元件的工具夾持器。減振元件和工具本體之間的距離被設(shè)計(jì)成在加工過(guò)程中允許工具本體和減振元件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在先從US 5033340A中已知了一種用于幾個(gè)工具的工具夾持器。在每個(gè)工具和工具夾持器之間的連接表面上具有孔，并且“阻尼夾層”構(gòu)造布置在該孔中。該設(shè)計(jì)包括鋼質(zhì)和粘彈性材料的交替布置層。可以認(rèn)為該設(shè)計(jì)降低了噪聲。
因而在先解決振動(dòng)問(wèn)題所做的嘗試包含了復(fù)雜的方案，有意使工具夾持器上的空腔內(nèi)的重量和流體與不期望的振動(dòng)反向的相位擺動(dòng)并以這種方式將所述振動(dòng)抵消。其他方案表示的是為了抵消振動(dòng)而有意以相同方式在工具夾持器上布置材料以與振動(dòng)反向的相位擺動(dòng)。在找出合適的材料和性能之前這些方案通常包括麻煩的尺寸測(cè)定過(guò)程以及測(cè)試過(guò)程，即使這一點(diǎn)完全是可行的。
因此本發(fā)明的一方面是獲得一種具有按要求以更簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)減振的工具夾持器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明示出了用于布置在制造機(jī)器的工具夾持器上的軸、將刀具布置在其上的頭部以及減振材料，其被布置成使得刀具只通過(guò)減振材料與制造機(jī)器接觸，其中所述減振材料是來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的金屬或金屬合金。
這樣，工具夾持器不直接與制造機(jī)器接觸并由此具有所需在很大程度上減振的條件。
特別有利的是金屬或合金以表面覆蓋物的形式施加在工具夾持器上，所述表面覆蓋物的厚度在1μm到100μm。
有利的是表面覆蓋物包括至少兩層。
根據(jù)本發(fā)明的方法，由通過(guò)工具夾持器的電化學(xué)脈沖鍍形成表面覆蓋物，當(dāng)所述工具夾持器作為電極時(shí)，其被下降到電解液中，所述電解液包含來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的至少一個(gè)金屬離子。
通過(guò)限定獨(dú)立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求闡明其他實(shí)施方式。
顯而易見(jiàn)的是相比于常規(guī)工具夾持器，可以利用根據(jù)本發(fā)明的工具夾持器實(shí)現(xiàn)500％-600％的降低。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的工具夾持器。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的工具夾持器。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明第一實(shí)施方式由包括軸2和頭部3的工具夾持器1構(gòu)成。使刀具布置在頭部3上。工具夾持器1的軸2具有繞其表面5的減振材料4。非必需的鐵管6繞粘彈性材料4布置，用于當(dāng)工具夾持器1連接在制造機(jī)器上時(shí)更平均地分配安裝力。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，本發(fā)明第二實(shí)施方式由工具夾持器1構(gòu)成。工具夾持器1物理上分成兩部分，用于容納刀具的前頭部3、以及用于安裝在制造機(jī)器上的后軸2。軸2和頭部3通過(guò)減振材料4相互隔開(kāi)。減振材料4可以在刀具于工具夾持器前端的連接和用于安裝在制造機(jī)器上的區(qū)域之間布置在工具夾持器上的任何位置。優(yōu)選的是減振材料4以圖2所示的方式布置在前端。
工具夾持器1的軸2具有如圖1所示在工具夾持器表面上的金屬覆蓋物表面形式的減振材料或者如圖2所示在軸2和頭部3之間的減振材料。因而減振材料是來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的金屬或金屬合金。測(cè)試表明具有厚度在1μm到100μm之間的薄覆蓋物起到了使在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)衰減的作用。測(cè)試表明阻尼能力和組成覆蓋物的層數(shù)之間存在正相關(guān)。在測(cè)試中對(duì)包含高達(dá)1,000層的覆蓋物進(jìn)行了研究。但是，前提是可以通過(guò)進(jìn)一步增加層數(shù)來(lái)提高阻尼效果。目前用于向工具夾持器覆蓋物層或?qū)拥南嗷ジ采w的最適當(dāng)方法是脈沖鍍工藝。這是基于在基底浸入電鍍槽內(nèi)時(shí)電流脈沖穿過(guò)基底的傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍍金屬隨后在電化學(xué)過(guò)程中附著在基底上，在本申請(qǐng)中是附著在工具夾持器上?？梢栽谝粋€(gè)單個(gè)槽內(nèi)采用脈沖鍍形成幾個(gè)層?？梢酝ㄟ^(guò)改變脈沖性能來(lái)改變層的性能。應(yīng)該指出，可以通過(guò)有限厚度的覆蓋物獲得工具夾持器高效的機(jī)械性能，例如靜態(tài)剛度和彈性模量。
下文表1表示對(duì)于材料層的材料、厚度和數(shù)目的幾種組合的對(duì)比研究結(jié)果。所采用的脈中持續(xù)時(shí)間在0.1秒到1秒。脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)層的厚度具有直接影響。
表1

顯然覆蓋物總厚度并不會(huì)顯著影響阻尼效果，至少無(wú)論如何不會(huì)與層數(shù)具有相同的重要性。利用層數(shù)的增加提高阻尼能力主要?dú)w因于在層之間的分界面上產(chǎn)生的能量的損失。
已經(jīng)證明如果工具夾持器的軸具有空腔，優(yōu)選具有鉆空?qǐng)A柱，則阻尼特征可以得到更大程度的提高。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，整個(gè)工具夾持器可以覆蓋有減振材料。這樣至少產(chǎn)生與通過(guò)脈沖鍍進(jìn)行覆蓋工藝有關(guān)的好處。備選地，可以是工具夾持器完全覆蓋有減振材料除了其與刀具或工具相靠的接觸表面。存在這樣的啟示，所述啟示建議可以利用這些措施實(shí)現(xiàn)某些其他減振效果。
權(quán)利要求
1.一種工具夾持器(1)，包括軸(2)，用于布置在制造機(jī)器的工具夾持器上；頭部(3)，用于將刀具布置在其上；以及減振材料(4)，其被布置成使得刀具只通過(guò)減振材料(4)與制造機(jī)器接觸，其中所述減振材料是來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的金屬或金屬合金。
2.如權(quán)利要求1所述的工具夾持器，其特征在于，金屬或金屬合金以覆蓋物形式施加在工具夾持器上，所述覆蓋物具有1μm到100μm之間的厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的工具夾持器，其特征在于，覆蓋物包括至少兩層。
4.如權(quán)利要求3所述的工具夾持器，其特征在于，覆蓋物包括至少50層。
5.如權(quán)利要求4所述的工具夾持器，其特征在于，覆蓋物包括至少200層。
6.如權(quán)利要求5所述的工具夾持器，其特征在于，覆蓋物包括至少500層。
7.如權(quán)利要求6所述的工具夾持器，其特征在于，覆蓋物包括至少1,000層。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器，其特征在于，軸(2)具有空腔。
9.如權(quán)利要求8所述的工具夾持器，其特征在于，所述空腔是鉆空?qǐng)A柱。
10.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器，其特征在于，軸(2)的表面(5)至少用于與制造機(jī)器接觸的那些部分具有減振材料。
11.如權(quán)利要求1-7和10中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器，其特征在于，工具夾持器的整個(gè)表面具有減振材料。
12.如權(quán)利要求1-7和10中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器，其特征在于，減振材料(4)環(huán)繞軸(2)的表面(5)。
13.如權(quán)利要求1-7和10中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器，其特征在于，軸(2)和頭部(3)是通過(guò)減振材料(4)聯(lián)接的兩個(gè)獨(dú)立部件。
14.一種用于制造如權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的工具夾持器的方法，其特征在于，由通過(guò)工具夾持器的電化學(xué)脈沖鍍形成表面覆蓋物，當(dāng)所述工具夾持器作為電極時(shí)，其被下降到電解液中，所述電解液包含來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的至少一個(gè)金屬的離子。
全文摘要
一種工具夾持器(1)，包括用于布置在制造機(jī)器的工具夾持器上的軸(2)，其上布置刀具的頭部(3)；以及減振材料(4)，所述減振材料布置在軸(2)和頭部(3)之間并附著在其上，使得刀具只通過(guò)減振材料(4)與制造機(jī)器接觸，其中所述減振材料是來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的金屬或金屬合金。一種用于制造工具夾持器的方法，由通過(guò)工具夾持器的電化學(xué)脈沖鍍形成表面覆蓋物，當(dāng)所述工具夾持器作為電極時(shí)，其被下降到電解液中，所述電解液包含來(lái)自由銅、鈦、鋅、鋁和鎳組成的組中的至少一個(gè)金屬的離子。
文檔編號(hào)B23B29/02GK1984737SQ200580014542
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者P·米希克 申請(qǐng)人:米爾康納有限公司