專(zhuān)利名稱(chēng)：刀具夾持結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)床的刀具夾持，特別涉及將刀具柄夾持并夾緊到機(jī)床主軸上的刀具夾持結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，夾頭卡盤(pán)和液壓卡盤(pán)廣泛用于機(jī)床的刀具夾持。然而，當(dāng)使用夾頭型卡盤(pán)時(shí)，容易引起刀具安裝錯(cuò)誤，這取決于夾頭和主軸的錐形部分的尺寸精度。此外，在較小且高速的主軸上安裝液壓卡盤(pán)類(lèi)機(jī)構(gòu)因所涉及的設(shè)計(jì)難度而不切實(shí)際。此外，已經(jīng)提出了與機(jī)床的刀具夾持相關(guān)的多種技術(shù)，也公開(kāi)于專(zhuān)利出版物中。
JP11-77413A是典型的實(shí)例，其公開(kāi)了夾持刀具的波紋管形夾持器。該波紋管形夾持器具有由夾持部件包圍的外周面或插入夾持部件的內(nèi)孔，其一個(gè)端面與環(huán)形基準(zhǔn)體或環(huán)形基準(zhǔn)部接觸且另一端面形成具有突出部的圓柱形部件。該圓柱形部件是彈性部件，當(dāng)連有夾持部件時(shí)，該圓柱形部件在被向上述一端軸向壓縮時(shí)徑向擴(kuò)展以?shī)A持管固定夾持部件。沿波紋管形夾持器的長(zhǎng)度延伸到中途的軸向切口設(shè)于波紋管形夾持器的外周面上，以在如上述般受壓縮時(shí)幫助徑向擴(kuò)展。
該類(lèi)型的管可被看作一種彈性部件。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的刀具夾持結(jié)構(gòu)也使用彈性部件，從該意義上來(lái)講，JP11-77413A公開(kāi)了與本發(fā)明相同基本類(lèi)型的技術(shù)。然而，(夾持部件的)柄被支撐的方式與本發(fā)明完全不同。如后面將要詳細(xì)描述的，在根據(jù)本發(fā)明的夾持結(jié)構(gòu)中，刀具柄僅在兩部分處受支撐，也就是在彈性部件的縱向兩側(cè)(沿刀具軸兩處)，且該兩處支撐便于夾持機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化及夾持刀具的精度的提高。
公開(kāi)于JP11-77413A中的技術(shù)沒(méi)有如本發(fā)明般在兩處支撐被夾持物，與之相反，是在波紋管形夾持器的整個(gè)內(nèi)表面處夾緊刀具柄(特別參看 段)，與本發(fā)明所使用的兩部分支撐技術(shù)明顯不同。換言之，在JP11-77413A所示的現(xiàn)有技術(shù)中，柄由內(nèi)圓周的單個(gè)部分支撐于主軸前端。其結(jié)果，刀具柄因插入角度等而在安裝定向上存在引起錯(cuò)誤的危險(xiǎn)。
在機(jī)床中，刀具安裝中的任何不平衡或不精確都將影響機(jī)加工，因此需要刀具的精確夾持和刀具更換的重復(fù)精確性。此外，小型和高速的主軸需要更簡(jiǎn)單和更精確的刀具夾持結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種刀具夾持結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以?xún)刹糠种畏绞街蔚毒弑鷣?lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單但卻精確的刀具夾持。
本發(fā)明簡(jiǎn)化了將刀具柄夾緊到機(jī)床主軸上的刀具夾持結(jié)構(gòu)，并通過(guò)在主軸內(nèi)兩部分處提供支撐位置以及提供將刀具夾持在該兩支撐部分之間的彈性部件來(lái)解決上述問(wèn)題。在本發(fā)明中，兩支撐部分是設(shè)于主軸前端上的套筒和主軸的內(nèi)部，且位于兩支撐部分之間的彈性部件被徑向向內(nèi)壓縮來(lái)將柄固定到位，由此可以進(jìn)行簡(jiǎn)單但精確的刀具夾持。
本發(fā)明的刀具夾持結(jié)構(gòu)包括第一柄支撐部，由形成在主軸內(nèi)的刀具柄插入孔的部分內(nèi)圓周面提供；第二柄支撐部，由形成在套筒內(nèi)的通孔的內(nèi)圓周面提供，所述套筒同軸安裝于主軸末端；至少一個(gè)彈性部件，設(shè)在所述第一和第二柄支撐部之間的空間內(nèi)，所述空間形成在刀具柄插入孔和插入其中的刀具柄之間；和壓縮裝置，用于軸向壓縮所述彈性部件來(lái)徑向擴(kuò)展所述彈性部件，以使刀具柄夾持并夾緊在主軸上。
彈性部件可以具有環(huán)形形狀。
壓縮裝置可包括安裝于主軸末端的套筒，以從其與所述彈性部件接觸的部分施加壓縮所述彈性部件的壓縮力。
套筒的與所述彈性部件相接觸的部分可具有半圓形或錐形軸向截面形狀。
在垂直于主軸軸線的平面上，主軸的刀具柄插入孔、套筒的通孔和所述彈性部件可具有與刀具柄截面匹配的截面。
根據(jù)本發(fā)明的刀具夾持結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，因此改善了可靠性。此外，倘若柄支撐部制造精確且使外徑與刀具之間的公差最小，則即使是超精密機(jī)加工應(yīng)用中使用的刀具的所采用的刀具柄的銷(xiāo)規(guī)等級(jí)，本發(fā)明也可容易地實(shí)現(xiàn)精確的刀具夾持。


圖1是表示沿主軸的軸線剖面的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的刀具夾持結(jié)構(gòu)的主要部件。
圖2是表示沿主軸的軸線剖面的剖視圖，示出了提供多個(gè)環(huán)形彈性部件的刀具夾持結(jié)構(gòu)的變型。
圖3a和圖3b是表示沿主軸的軸線剖面的剖視圖，示出了壓縮環(huán)形彈性部件的保持套筒位置的結(jié)構(gòu)，其中，圖3a表示用螺栓實(shí)現(xiàn)緊固的實(shí)例，圖3b表示用形成于套筒和主軸上的螺釘—螺母實(shí)現(xiàn)緊固的實(shí)例。
圖4a和圖4b表示壓縮彈性部件的套筒沿主軸軸線的截面形狀，其中，圖4a表示截面為錐形形狀的實(shí)例，圖4b表示截面為半圓形形狀的實(shí)例。
圖5a和圖5b表示刀具夾持結(jié)構(gòu)的夾持接觸部，其中，圖5a表示刀具柄的截面為圓形的情況，圖5b表示刀具柄的截面為多邊形的情況。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示沿主軸的軸線剖面的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的刀具夾持結(jié)構(gòu)的主要部件。在圖1中，參考標(biāo)記1表示機(jī)床的主軸，主軸1具有沿主軸1軸向延伸的刀具柄插入孔11。參考標(biāo)記2表示同軸地安裝于主軸1上的套筒，套筒2具有插入部21，插入部21插入形成于刀具柄插入孔11的進(jìn)入側(cè)上的大直徑部11a。
大直徑部11a的內(nèi)圓周面和插入部21的外圓周部?jī)烧叩男螤詈统叽缇_地互相匹配。套筒2還具有刀具柄3所經(jīng)過(guò)的通孔。該通孔形成為與插入部21的外圓周面精確地同心，且同時(shí)其形狀與尺寸與刀具柄3的外圓周面精確匹配。此外，經(jīng)過(guò)開(kāi)始于大直徑部11a終止處的適當(dāng)范圍(例如，沿軸線幾cm的范圍；在后面也稱(chēng)作“小直徑部”)，刀具柄插入孔的內(nèi)圓周面的形狀和尺寸與刀具柄3的外圓周面精確匹配。
同時(shí)，環(huán)形彈性部件4設(shè)于刀具柄插入孔11的大直徑部11a的底部外圓周部上(在形成刀具柄插入孔11和刀具柄3之間的空間的部分內(nèi))。環(huán)形彈性部件4的內(nèi)圓周面在自然狀態(tài)下(就是說(shuō)，不受外力作用)其形狀和尺寸與刀具柄3的外圓周面基本精確地匹配。刀具柄3的安裝或夾持可例如通過(guò)下列順序?qū)崿F(xiàn)。
首先，刀具柄3經(jīng)套筒2中的通孔插入到刀具柄插入孔11中。然后，套筒2的插入部21以后述方式插入到大直徑部11a中并同心地固定于主軸1上。當(dāng)套筒2固定于主軸1上時(shí)，插入部21的第一端部同心地壓縮環(huán)形彈性部件4，這導(dǎo)致了環(huán)形彈性部件4徑向擴(kuò)展以將刀具柄3夾持和固定于主軸1上。
檢查刀具柄3被支撐的位置，可以看到，首先，刀具柄插入孔11的部分的內(nèi)圓周面(上述小直徑部)形成一個(gè)柄支撐部(第一柄支撐部A1)，且套筒2的通孔的內(nèi)圓周面形成另一柄支撐部(第二柄支撐部A2)。該兩部分支撐是本發(fā)明的基本區(qū)別特征，據(jù)此，刀具柄因插入角度等而在安裝方向上引起錯(cuò)誤的危險(xiǎn)基本消失。應(yīng)該注意到的是，環(huán)形彈性部件4的內(nèi)圓周面是向刀具柄3的外圓周部施加壓縮力的壓縮部B，在該意義下也可被稱(chēng)作第三柄支撐部。
圖2是表示沿主軸的軸線剖面的剖視圖，示出了提供多個(gè)環(huán)形彈性部件的刀具夾持結(jié)構(gòu)的變型。如圖2所示，在本變型中，兩個(gè)環(huán)形彈性部件41、42軸向設(shè)置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除了本變型，還可以采用刀具柄3的外圓周被多個(gè)彈性部件包圍的布置。例如，一種構(gòu)造可以是刀具柄3的外圓周被兩個(gè)以約180度夾角延伸的半圓彈性部件包圍。
圖3a和圖3b表示維持壓縮環(huán)形彈性部件的恒力的機(jī)構(gòu)實(shí)例。圖3a表示用與頂部孔嚙合的螺栓22將在環(huán)形彈性部件41、42上施加壓縮力的套筒2固定及夾緊于主軸上。圖3b表示的實(shí)例中，套筒2的形狀能夠安裝于主軸1的外圓周上，其中，通過(guò)在主軸1的外圓周上攻出母螺紋并在覆蓋母螺紋的套筒2的傘形部23的內(nèi)圓周部上攻出外螺紋，來(lái)形成螺釘—螺母結(jié)構(gòu)5，將套筒2的傘形部23安裝到主軸1的外圓周上并將套筒2固定于主軸1上。此類(lèi)結(jié)構(gòu)壓縮環(huán)形彈性部件41、42并可使夾持力保持恒定。
接著，圖4a和4b表示的實(shí)例中，改變了套筒2的前端部的形狀(即對(duì)彈性部件施加壓縮力側(cè)的軸向截面形狀)以能夠更有效地壓縮彈性部件4。圖4a表示的實(shí)例中，形狀為錐形，且前端形成扁平的環(huán)形平面。圖4b表示的實(shí)例中，形狀為半圓形，其中前端面是升起的環(huán)形形狀的彎曲面。有效地徑向向內(nèi)地壓縮彈性部件4能改善夾持力，并具有延伸彈性部件4工作壽命的額外優(yōu)點(diǎn)。
圖5a和圖5b表示刀具夾持結(jié)構(gòu)的夾持接觸部，其中，圖5a表示刀具柄的截面為圓形的情況，圖5b表示刀具柄的截面為多邊形的情況。兩種情況下，主軸1中的刀具插入孔的內(nèi)圓周面13、14、套筒2的通孔的內(nèi)圓周面24、25和彈性部件4的內(nèi)圓周面43、44中的每個(gè)的垂直于軸向的截面形狀皆與刀具柄的截面形狀匹配。此類(lèi)形狀使刀具夾持結(jié)構(gòu)不僅能夠容納桿形柄而且能夠容納截面為多邊形例如，三角形、四邊形、六邊形等的柄。
權(quán)利要求
1.一種刀具夾持結(jié)構(gòu)，用于將刀具柄夾持并夾緊于機(jī)床的主軸，包括第一柄支撐部，由形成在主軸內(nèi)的刀具柄插入孔的部分內(nèi)圓周面提供；第二柄支撐部，由形成在套筒內(nèi)的通孔的內(nèi)圓周面提供，所述套筒同軸安裝于主軸末端；至少一個(gè)彈性部件，設(shè)在所述第一和第二柄支撐部之間的空間內(nèi)，所述空間形成在刀具柄插入孔和插入其中的刀具柄之間；和壓縮裝置，用于軸向壓縮所述彈性部件來(lái)徑向擴(kuò)展所述彈性部件，以使刀具柄夾持并夾緊在主軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具夾持結(jié)構(gòu)，其中所述彈性部件具有環(huán)形形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具夾持結(jié)構(gòu)，其中所述壓縮裝置包括安裝于主軸末端的套筒，以從其與所述彈性部件接觸的部分施加壓縮所述彈性部件的壓縮力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的刀具夾持結(jié)構(gòu)，其中套筒的與所述彈性部件相接觸的部分具有半圓形或錐形軸向截面形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具夾持結(jié)構(gòu)，其中，在垂直于主軸軸線的平面上，主軸的刀具柄插入孔、套筒的通孔和所述彈性部件具有與刀具柄截面匹配的截面。
全文摘要
本發(fā)明提供了簡(jiǎn)化的機(jī)床刀具夾持機(jī)構(gòu)，可精確夾持刀具。刀具柄經(jīng)套筒的通孔插入到刀具柄插入孔中。套筒插入部被插入大直徑部且被用螺栓等同心固定于主軸，以軸向壓縮設(shè)在大直徑部上的至少一個(gè)環(huán)形彈性部件。第一柄支撐部設(shè)在刀具柄插入孔內(nèi)，第二柄支撐部設(shè)在套筒通孔上。插入部的第一端部的軸向截面為半圓形或錐形。在垂直于刀具柄軸線的方向上，刀具柄插入孔、套筒通孔和環(huán)形彈性部件具有與刀具柄匹配的截面形狀。
文檔編號(hào)B23B31/02GK1880009SQ20061009187
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者河合知彥, 蛯原建三, 大木武 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社