工具保持件和工具保持件安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)兩面定位狀態(tài)的工具保持件和工具保持件安裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，包括主軸（10）和工具保持件（20）。主軸具有頂端面（12b）和錐孔（11）。工具保持件具有錐柄部（21）和鍔部端面（23）。在夾持狀態(tài)下，在工具保持件的鍔部端面和主軸的頂端面之間設(shè)置規(guī)定大小的間隙（D1）。由于該間隙的存在，在主軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主軸的錐孔隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力而稍稍擴(kuò)張，錐柄部進(jìn)一步被向錐孔內(nèi)牽引，工具保持件的鍔部端面緊貼所述主軸的頂端面，與所述錐孔和所述錐柄部的緊密嵌合相輔，實(shí)現(xiàn)兩面定位。
【專利說明】工具保持件和工具保持件安裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工具保持件安裝結(jié)構(gòu)和安裝于旋轉(zhuǎn)主軸的工具保持件，其中，所述工具保持件安裝結(jié)構(gòu)將設(shè)置有切削工具的工具保持件安裝于具有自動(dòng)工具交換裝置的加工中心等工作機(jī)械的旋轉(zhuǎn)主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，日本專利第2571325號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)揭示了該種工具保持件安裝結(jié)構(gòu)。圖4是對(duì)應(yīng)所述公報(bào)的圖5的附圖，表示工具保持件安裝于工作機(jī)械的主軸的結(jié)構(gòu)。
[0003]用于具有自動(dòng)工具交換裝置的加工中心的工具保持件3包括錐柄部4和機(jī)械手(Manipulator)把持用傳5,用于工具自動(dòng)交換的機(jī)械手把持用If 5鄰接所述錐柄部4,并且與錐柄部4一體化形成。通過牽引螺栓向工作機(jī)械的主軸I的錐孔2內(nèi)牽引并夾持所述工具保持件3。
[0004]根據(jù)JIS規(guī)格或ISO規(guī)格，使錐孔2和錐柄4的最大直徑D、軸方向長(zhǎng)度(基準(zhǔn)尺寸)L等規(guī)格化，并且，預(yù)計(jì)一定程度的制作誤差A(yù)i，在主軸I的基準(zhǔn)端面Ia和工具保持件3的鍔部5的端面5a之間設(shè)置規(guī)定的對(duì)向間隙Y并使其規(guī)格化。
[0005]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使基準(zhǔn)端面Ia或鍔部端面5a由于制作誤差而向?qū)ο蛎嫔陨酝怀觯捎诰哂幸?guī)定的對(duì)向間隙Y，因此基準(zhǔn)端面Ia和鍔部端面5a不會(huì)相互抵接，能夠使錐柄部4確實(shí)地緊密嵌合于錐孔2。
[0006]另一方面，由于切削負(fù)荷集中在錐柄部4，因此存在錐孔2和錐柄部4之間的緊貼面由于摩擦腐蝕現(xiàn)象等容易損耗的缺點(diǎn)。
[0007]為了解決上述缺點(diǎn)，可以形成以下結(jié)構(gòu)，即，僅延伸對(duì)向間隙Y量的主軸I的基準(zhǔn)端面Ia和鍔部端面5a，使錐孔2和錐柄部4互相緊密嵌合的同時(shí)，使基準(zhǔn)端面Ia和鍔部端面5a互相緊貼。但是，由于容許存在制作誤差Λ i，例如主軸端面向前突出制作誤差的量，在錐孔2和錐柄部4緊貼之前，主軸的端面將抵接工具保持件的鍔部端面，因此錐孔和錐柄部之間將產(chǎn)生間隙，無法確實(shí)地向主軸安裝工具保持件。
[0008]為了解決上述課題，日本專利第2571325號(hào)公報(bào)所揭示的發(fā)明提出了以下結(jié)構(gòu)，即，比工業(yè)規(guī)格規(guī)定的容許制作誤差A(yù)i的數(shù)值多地分別延伸主軸側(cè)端面和與其對(duì)向設(shè)置的鍔部端面，并且，兩延伸量α?、α 2的和在所容許的對(duì)向間隙Y的數(shù)值范圍內(nèi)，所述主軸的側(cè)端面和鍔部端面互相向?qū)ο蚍较蜓由觳⒎謩e形成延伸端面，兩延伸端面相互吻合，能夠向主軸I安裝工具保持件3。
[0009]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0010][專利文獻(xiàn)I]日本專利第2571325號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]但是，日本專利第2571325號(hào)公報(bào)所揭示的發(fā)明并沒有完全解決現(xiàn)有的課題。在所述公報(bào)中并未明確揭示，但向工作機(jī)械的主軸的錐孔內(nèi)插入工具保持件時(shí)，在主軸端面和鍔部端面之間需要存在間隙。其原因在于，在向錐孔內(nèi)牽引并夾持工具保持件時(shí)，主軸產(chǎn)生彈性變形，比較插入時(shí)的位置，工具保持件將向軸方向被牽引0.01mm~0.03mm左右。
[0012]在插入工具保持件時(shí)，王軸端面和釋部端面之間存在間隙，在夾持狀態(tài)下王軸端面緊貼鍔部端面并且錐孔和錐柄部緊密嵌合的結(jié)構(gòu)貌似較為理想，但實(shí)際上，該情況還存在有需要解決的課題。本發(fā)明的發(fā)明人以主軸隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力產(chǎn)生的稍稍擴(kuò)張為問題點(diǎn)。即，即使在夾持時(shí)實(shí)現(xiàn)兩面定位狀態(tài)，錐孔隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力稍稍擴(kuò)張，錐孔和錐柄部之間將產(chǎn)生細(xì)微的間隙。因此，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，錐孔和錐柄部之間產(chǎn)生細(xì)微的間隙，僅有始終被向軸方向內(nèi)側(cè)牽引的工具保持件的鍔部端面和主軸端面成為緊貼的端面緊貼狀態(tài)。
[0013]本發(fā)明是鑒于以上的課題而創(chuàng)立的，其目的在于，提供一種在主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)兩面定位狀態(tài)的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，包括工作機(jī)械的主軸和工具保持件。主軸具有頂端面和從該頂端面向軸方向內(nèi)側(cè)延伸的錐孔。所述工具保持件具有嵌合在所述主軸的錐孔內(nèi)的錐柄部和與所述主軸的頂端面對(duì)向的鍔部端面，在工具保持件的安裝時(shí)，向錐孔內(nèi)牽引工具保持件的錐柄部而將工具保持件夾持到主軸。
[0015]在向錐孔牽引工具保持件并夾持、并且主軸停止的狀態(tài)下，在工具保持件的鍔部端面和主軸的頂端面之間設(shè)置規(guī)定大小的間隙。由于所述規(guī)定大小的間隙的存在，當(dāng)維持夾持狀態(tài)并以通常的動(dòng)作速度使主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸的錐孔隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力而稍稍擴(kuò)張，當(dāng)錐孔和錐柄部之間產(chǎn)生細(xì)微的間隙時(shí)，始終受到向軸方向內(nèi)側(cè)的作用力的錐柄部將進(jìn)一步被向錐孔內(nèi)牽引，所述工具保持件的鍔部端面緊貼所述主軸的頂端面，與所述錐孔和所述錐柄部的緊密嵌合相輔，實(shí)現(xiàn)兩面定位。
[0016]優(yōu)選的實(shí)施方式為，在完成操作后的所述兩面定位狀態(tài)下能夠松開所述工具保持件的大小的范圍內(nèi)選擇所述夾持狀態(tài)下的所述工具保持件的鍔部端面和所述主軸頂端面之間的間隙量。當(dāng)間隙量過大時(shí)，例如由于切削時(shí)的切削熱而主軸發(fā)熱使錐孔較大地?cái)U(kuò)張，過度地向軸方向內(nèi)側(cè)牽引工具保持件的錐柄部，錐孔和錐柄部之間的結(jié)合力過強(qiáng)，自動(dòng)工具交換裝置進(jìn)行交換操作時(shí)，將無法松開工具保持件。相反地，當(dāng)間隙量過小時(shí)，錐孔和錐柄部無法緊密嵌合，僅有工具保持件的鍔部端面和主軸頂端面之間成為端面緊貼狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選在0.005mm~0.03mm的范圍內(nèi)選擇夾持狀態(tài)下的所述工具保持件的傳部端面和所述主軸頂端面之間的間隙量。主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)例如大于等于δΟΟπ?ι1-1。
[0018]本發(fā)明的工具保持件，安裝于錐孔在旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力而稍稍擴(kuò)張的工作機(jī)械的主軸，具有錐柄部和鍔部端面，其中，所述主軸具有頂端面和和從該頂端面向軸方向內(nèi)側(cè)延伸的所述錐孔，所述錐柄部嵌合于所述主軸的錐孔內(nèi)，所述鍔部端面與所述主軸的頂端面對(duì)向。其特征在于，在向主軸的錐孔內(nèi)牽引并夾持所述錐柄部的狀態(tài)下，所述鍔部端面離開所述主軸頂端面并具有間隙，在所述主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，所述鍔部端面緊貼所述主軸頂端面。
[0019]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的工具保 持件，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)錐柄部的緊密嵌合和鍔部端面的端面緊貼的兩面定位。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1是表示向主軸的錐孔安裝工具保持件的狀態(tài)的截面圖；
[0021]圖2是表示向主軸的錐孔內(nèi)牽引并夾持工具保持件的狀態(tài)的截面圖；
[0022]圖3是表示主軸以通常速度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的截面圖；
[0023]圖4是表示對(duì)應(yīng)日本專利第2571325號(hào)公報(bào)的圖5的圖；
[0024]符號(hào)說明:
[0025]10、主軸
[0026]11、錐孔
[0027]12a、基準(zhǔn)端面
[0028]12b、主軸延伸端面
[0029]20、工具保持件
[0030]21、錐柄部
[0031]22、鍔部
[0032]23、鍔部端面
[0033]30、牽引螺栓
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明特別適用于在主軸的錐孔內(nèi)定位工具保持件的錐柄部的BT類型的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)。
[0035]圖1是表示向工作機(jī)械的主軸的錐孔安裝工具保持件的狀態(tài)的截面圖。主軸10具有頂端面12a和錐孔11，其中，所述頂端面12a成為基準(zhǔn)端面，所述錐孔11從頂端面12a向軸方向內(nèi)側(cè)延伸。
[0036]工具保持件20包括錐柄部21和鍔部22，其中，所述錐柄部21嵌合于主軸10的錐孔11內(nèi)，所述鍔部22在工具自動(dòng)交換時(shí)由機(jī)械手把持。所述鍔部22具有與主軸10的頂端面12a對(duì)向的If部端面23。
[0037]圖1是表示向主軸10的錐孔11內(nèi)插入安裝工具保持件20的錐柄部21的狀態(tài)。圖1的狀態(tài)表示利用牽引螺栓30，向錐孔11內(nèi)牽引并夾持錐柄部21。圖2是表示夾持后的狀態(tài)。向主軸10的錐孔11內(nèi)牽引并夾持工具保持件20的錐柄部21時(shí)，由于主軸10發(fā)生彈性變形，工具保持件20將比插入時(shí)的位置(圖1所示的狀態(tài))向軸方向的內(nèi)側(cè)被牽引
0.0lmm ?0.03mm 左右。
[0038]如上所述，根據(jù)JIS規(guī)格或ISO規(guī)格，預(yù)計(jì)主軸或工具保持件的制作誤差，在主軸10的基準(zhǔn)端面12a和工具保持件20的鍔部端面23之間設(shè)置規(guī)定的對(duì)向間隙并使其規(guī)格化。例如，BT30和BT40的對(duì)相間隙為2mm，BT50的對(duì)向間隙為3mm。
[0039]在使用時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)主軸10的基準(zhǔn)端面12a和工具保持件10的鍔部端面23之間端面的緊貼狀態(tài)，還有錐部分的緊密嵌合，例如，向鍔部端面?zhèn)妊由熘鬏S10的基準(zhǔn)端面12a形成主軸延伸端面12b。主軸延伸端面12b的延伸量通過例如、[規(guī)格化的對(duì)向間隙]+2-[夾持時(shí)的工具保持件的牽引量]來決定。如上所述，[夾持時(shí)的工具保持件的牽引量]為0.01?0.03左右。進(jìn)而，對(duì)工具保持件20的鍔部端面23也設(shè)置向主軸10的基準(zhǔn)端面?zhèn)妊由斓腻姴垦由於嗣?。其延伸量為例如以[規(guī)格化的對(duì)向間隙]+2決定。像這樣考慮到夾持時(shí)的工具牽引量地設(shè)置延伸端面，在向主軸安裝工具保持件、進(jìn)而向軸方向的內(nèi)側(cè)牽引并夾持工具保持件的狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)主軸10的延伸端面和工具保持件20的鍔部延伸端面之間的端面緊貼狀態(tài)。
[0040]但是，向主軸牽引并夾持工具保持件10時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)端面緊貼狀態(tài)的結(jié)構(gòu)中，由于主軸以通常的動(dòng)作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力的影響，錐部分的緊密嵌合將被解除。本發(fā)明的發(fā)明人為了解決該課題，提出了下述的特有的結(jié)構(gòu)。
[0041]在圖1所示的狀態(tài)，也就是向主軸10的錐孔11內(nèi)插入工具保持件20的錐柄部21但并沒有夾持的狀態(tài)下，主軸10的延伸端面12b和鍔部端面23之間存在間隙D0。所述間隙DO除了夾持時(shí)的工具保持件20的牽引量，還考慮到主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)錐孔的擴(kuò)張而引起的工具保持件20的牽引量。
[0042]在圖2所示的狀態(tài)，也就是利用牽引螺栓30向主軸10的錐孔11內(nèi)插入工具保持件20的錐柄部21并夾持的狀態(tài)下，主軸10的延伸端面12b和鍔部端面23之間存在間隙Dl0所述間隙Dl大于O但小于圖1所示的間隙D0。所述間隙Dl考慮到由于主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)錐孔的擴(kuò)張而引起的工具保持件20的牽引量。
[0043]圖2所示的在夾持狀態(tài)下設(shè)置間隙Dl是本發(fā)明的重要特征。隨著工作機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)主軸10以通常的動(dòng)作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的影響，主軸10的錐孔11向直徑的外側(cè)方向稍稍擴(kuò)大。因此，在圖2所示的夾持狀態(tài)下，即使消除間隙Dl實(shí)現(xiàn)錐部分的緊密嵌合狀態(tài)和端面部分端面的緊貼狀態(tài)這兩種狀態(tài)(兩面定位)，當(dāng)主軸10以通常的動(dòng)作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，錐部分的緊密嵌合解除，成為僅有端面部分的端面緊貼狀態(tài)的一面定位。
[0044]本發(fā)明在圖2所示的夾持狀態(tài)，也就是向錐孔11內(nèi)牽引工具保持件20并夾持、并且主軸10停止的狀態(tài)下，在工具保持件20的鍔部端面23和主軸10的延伸端面12b之間設(shè)置規(guī)定大小的間隙D1。間隙Dl的大小通過以下方法選擇，即，當(dāng)主軸10以通常的動(dòng)作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸的錐孔隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力而稍稍擴(kuò)張，錐孔和錐柄部之間的產(chǎn)生微小的間隙，由此，始終受到向軸方向內(nèi)側(cè)的作用力的錐柄部將進(jìn)一步被向錐孔內(nèi)牽引，工具保持件的鍔部端面緊貼主軸的頂端面，能夠?qū)崿F(xiàn)錐部分的緊密嵌合狀態(tài)和端面部分的端面緊貼狀態(tài)這兩種狀態(tài)(兩面定位)。
[0045]圖3表示主軸10旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)兩面定位的狀態(tài)。在圖3所示的狀態(tài)下，由于存在間隙D1，錐孔11隨著主軸10的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而稍稍擴(kuò)張，始終受到向軸方向內(nèi)側(cè)的作用力的錐柄部21將進(jìn)一步被向錐孔11內(nèi)牽引。在通常的動(dòng)作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)主軸10的錐孔11和工具保持件20的錐柄部21之間的緊密嵌合狀態(tài)，以及主軸10的延伸端面12b和工具保持件20的鍔部端面23之間的端面緊貼狀態(tài)的兩面定位。
[0046]如BT規(guī)格，當(dāng)主軸端面和鍔部端面之間的對(duì)向間隙較大時(shí)，由于切削時(shí)的切削熱而主軸發(fā)熱使主軸的錐孔擴(kuò)張，過度地向軸方向內(nèi)側(cè)牽引錐柄部21，錐孔11和錐柄部21之間的結(jié)合力過強(qiáng)。在此情況下，自動(dòng)工具交換裝置進(jìn)行交換操作時(shí)，將無法松開工具保持件20。
[0047]在此，優(yōu)選的實(shí)施方式為，在夾持狀態(tài)下的工具保持件的鍔部端面和主軸頂端面(延伸端面)之間的間隙量在加工操作完成后能夠松開工具保持件的大小的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。相反地，如果在夾持狀態(tài)下的鍔部端面和主軸頂端面之間的間隙量過小，隨著在加工動(dòng)作時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的影響使錐孔擴(kuò)大，錐孔和錐柄部無法緊密嵌合，僅有工具保持件的鍔部端面和主軸頂端面之間成為端面緊貼狀態(tài)?？紤]到上述，夾持狀態(tài)下的工具保持件的鍔部端面和主軸頂端面之間的間隙量?jī)?yōu)選在0.005mm~0.03mm范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。另外，主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)為例如大于等于δΟΟπ?ι-1。
[0048]為了實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的兩面定位，也可以使工具保持件單體成為規(guī)定的尺寸。也就是說，考慮到錐孔隨著主軸10以通常的動(dòng)作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力而稍稍擴(kuò)張，對(duì)工具保持件單體做以下設(shè)計(jì)，即，在向主軸的錐孔內(nèi)牽引并被夾持的狀態(tài)下，鍔部端面離開主軸的頂端面且兩者間存在間隙，在主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，鍔部端面與主軸的頂端面為緊貼狀態(tài)。
[0049]另外，可以僅對(duì)主軸的基準(zhǔn)端面設(shè)置延伸端面，也可以僅對(duì)鍔部端面設(shè)置延伸端面，也可以對(duì)主軸的基準(zhǔn)端面和鍔部端面兩者設(shè)置延伸端面。
[0050]以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限附圖所示的實(shí)施方式。對(duì)于附圖所示的實(shí)施方式，在與本發(fā)明的相同范圍或均等范圍內(nèi)，能夠追加各種修改或變形。
[0051]本發(fā)明能夠有效適用于在加工操作時(shí)實(shí)現(xiàn)兩面定位的工具保持件和工具保持件安裝結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 包括工作機(jī)械的主軸和工具保持件，其中，所述工作機(jī)械的主軸具有頂端面和從該頂端面向軸方向內(nèi)側(cè)延伸的錐孔，所述工具保持件具有嵌合在所述主軸的錐孔內(nèi)的錐柄部和與所述主軸的頂端面對(duì)向的鍔部端面， 在向所述錐孔內(nèi)牽引所述錐柄部并向所述主軸夾持所述工具保持件的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)中，在所述夾持狀態(tài)下，所述工具保持件的鍔部端面和所述主軸的頂端面之間具有規(guī)定大小的間隙， 由于所述規(guī)定大小的間隙的存在，在所述主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，主軸的錐孔隨著主軸旋轉(zhuǎn)的離心力而稍稍擴(kuò)張，所述錐柄部將被進(jìn)一步向所述錐孔內(nèi)牽引，所述工具保持件的鍔部端面緊貼所述主軸的頂端面，與所述錐孔和所述錐柄部的緊密嵌合相輔，實(shí)現(xiàn)兩面定位。
2.如權(quán)利要求1所述的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在完成操作后的所述兩面定位狀態(tài)下能夠松開所述工具保持件的大小的范圍內(nèi)選擇所述夾持狀態(tài)下的所述工具保持件的鍔部端面和所述主軸頂端面之間的間隙量。
3.如權(quán)利要求1所述的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在0.005mm?0.03mm的范圍內(nèi)選擇所述夾持狀態(tài)下的所述工具保持件的傳部端面和所述主軸頂端面之間的間隙量。
4.如權(quán)利要求1所述的工具保持件安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)大于等于SOOmirT1。
5.一種工具保持件，安裝于錐孔在旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力而稍稍擴(kuò)張的工作機(jī)械的主軸，所述主軸具有頂端面和從該頂端面向軸方向內(nèi)側(cè)延伸的所述錐孔，其特征在于， 具有錐柄部和鍔部端面，其中，所述錐柄部嵌合于所述主軸的錐孔內(nèi)，所述鍔部端面與所述主軸的頂端面對(duì)向， 在向所述主軸的錐孔內(nèi)牽引并夾持所述錐柄部的狀態(tài)下，所述鍔部端面離開所述主軸頂端面并具有間隙， 在所述主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，所述鍔部端面緊貼所述主軸頂端面。
【文檔編號(hào)】B23Q3/12GK103567794SQ201310222602
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】三角進(jìn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日研工作所