CN104870129B - 工具保持结构 - Google Patents

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Abstract

能够得到有效地阻止切削工具从装夹部脱落的工具保持结构。工具保持结构具有嵌合构件(20)，该嵌合构件(20)分别与形成在切削工具(T)的柄部(2)的外表面的外嵌合部(A)、形状在工具保持装置的装夹部(12)的内表面的内嵌合部(B)嵌合。嵌合构件(20)具有在嵌合构件(20)与外嵌合部(A)嵌合的状态下从柄部(2)的外周突出的突出部(22)。从内部空间(13)的开口侧到内嵌合部(B)形成有引导嵌合构件(20)的突出部(22)的引导槽(18)，内嵌合部(B)上具有通过与突出部(22)抵接来阻止保持装置主体(10)和切削工具(T)的相对旋转的旋转阻止面和通过与突出部(22)抵接来阻止切削工具(T)被拔出的拔出阻止面。

Description

工具保持结构
技术领域
本发明涉及具有嵌合构件的工具保持结构，该嵌合构件与切削工具的柄部的外表面的外嵌合部和该切削工具的柄部所***的装夹部的内表面的内嵌合部相嵌合。
背景技术
作为这样的工具保持结构，例如，在专利文献1中公开了如下结构：在装夹部(在文献中为夹紧筒)的端面上以贯通的状态形成有作为内嵌合部的销***孔。在该工具保持结构中，通过将嵌合构件(在文献中为锁止销)从装夹部的外部安装于装夹部的内嵌合部，使嵌合构件在露出于装夹部的内部空间。在一侧的柄部的外周上形成有嵌合所述嵌合构件的圆筒状的外嵌合部(在文献中为销卡合槽)。
在该专利文献1的结构中，在将嵌合构件***装夹部的内嵌合部的状态下，通过加热使装夹部膨胀，将柄部***该装夹部的内部，在冷却后，除了装夹部和柄部以外，通过使嵌合构件与外嵌合部嵌合的热装来安装切削工具。通过该结构，在向拔出方向对切削工具作用力的情况下，通过柄部的外嵌合部(销卡合槽)和嵌合构件的嵌合，来阻止拔出。另外，在切削工具要相对于装夹部旋转的情况下，能够通过嵌合构件阻止切削工具相对于装夹部进行旋转。
作为其它的工具保持结构，在专利文献2中公开了如下结构：在被驱动进行旋转的基体(相当于装夹部)上形成有钻头的柄部能够***的内部空间。在内部空间形成有向内侧突出的卡合突起(相当于嵌合构件)，在钻头的柄部的外表面形成有沿着钻头的长度方向的引导槽和与该引导槽平行的规定长度的卡合槽，该卡合槽与该引导槽的中间部分相连。而且，在内部空间具有向推出钻头的方向施力的弹簧。
在该专利文献2的结构中，在向基体上安装钻头时，一边将钻头的引导槽和基体对位一边***该钻头的柄部。然后，通过使钻头旋转而将卡合突起导入卡合槽，借助弹簧的作用力使钻头向突出方向移动，从而卡合突起与卡合槽的端部卡合。由此，变为限制钻头相对于基体拔出并且将基体的旋转扭矩传递至钻头的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-355727号公报
专利文献2：日本特开平10-100009号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所述的结构中，为了阻止嵌合构件从装夹部脱落，在***孔内形成有内螺纹，在嵌合构件上形成有外螺纹，使其彼此螺合。在这样的结构中，由于以贯通装夹部的外表面的状态形成插通孔，所以不仅装夹部的强度降低，而且为了在插通孔形成内螺纹且在嵌合构件上形成外螺纹，需要在加工上花费时间。
相对于这样的问题，如专利文献2给出的启示，考虑在装夹部的内表面形成卡合突起且在切削工具上形成卡合槽，从而能够容易地进行切削工具的装拆。然而，在该结构中，需要在作为消耗品的切削工具上形成卡合槽和引导槽，切削工具的制造工序增加，所以存在改进的空间。
本发明的目的在于在立铣刀等进行切削加工时向拔出方向作用力的切削工具中提供一种工具保持结构，在超负荷的状态下仅借助装夹部的把持力不能把持时，能够有效地阻止切削工具从装夹部脱落。
用于解决问题的手段
本发明的特征在于，具有：嵌合构件，与外嵌合部对位，该外嵌合部设置在切削工具的柄部的外表面，装夹部，具有能够容置所述柄部以及所述嵌合构件的筒状的内表面；所述内表面中的从所述装夹部的开口侧的端部到里侧的部位，具有引导槽，与所述引导槽连接设置有内嵌合部，该内嵌合部与所述嵌合构件嵌合，所述内嵌合部具有旋转阻止面和拔出阻止面，该旋转阻止面在因切削加工的负荷而所述柄部相对于所述装夹部旋转的方向上与所述嵌合构件抵接，该拔出阻止面在从所述装夹部拔出所述柄部的方向上与所述嵌合构件抵接。
根据该结构，使嵌合构件与切削工具的柄部的外嵌合部对位，并且使该嵌合构件和柄部一起从装夹部的内部空间的开口侧的端部沿着引导槽***。通过外嵌合部，嵌合构件相对于柄部定位，并且嵌合构件能够沿着引导槽***装夹部，另一方面，嵌合构件向与该***方向不同的例如周向的移动被阻止。因此，切削工具在相对于装夹部的旋转被阻止的状态下，被引导至引导槽的里侧所设置的内嵌合部。接着，在切削加工时，通过向旋转方向的反方向旋转切削工具，嵌合构件与内嵌合部的旋转阻止面抵接。在切削加工时，即使切削工具要相对于装夹部相对旋转，由于嵌合构件与内嵌合部的旋转阻止面接触，所以也能够阻止切削工具旋转。另外，在向从装夹部拔出切削工具的方向作用力的情况下，由于嵌合构件和内嵌合部的拔出阻止面接触，从而能够阻止切削工具的脱落。
而且，就本发明能够使用的切削工具而言，通常称为切削柄(Weldon shank)的JISB4005、DIN 1835-1、ASME B94.19、ISO 3338-2等，根据日本、欧洲、美国和国际标准化组织(International Organization for Standardization)的国际标准已设有柄部外嵌合部，使用性良好且不需对柄部再加工，所以能够便宜地备齐切削工具。
其结果，构成有如下切削保持装置，能够安装可靠地阻止从装夹部脱落的切削工具，并且也能够可靠地阻止装夹部和切削工具的相对旋转。
本发明也可以构成为，该工具保持结构形成有与所述装夹部的轴心平行的孔部，且该孔部起始于所述装夹部的所述开口侧的所述端面部，***所述孔部的棒状构件的一部分露出于所述内嵌合部的内部，由所述棒状构件的露出的部位构成所述旋转阻止面。
这样，由于嵌合构件所接触的旋转阻止面由***装夹部的孔部内的棒状构件形成，所以只要决定棒状构件的设定位置就能够设置旋转阻止面。即，在例如进行切削加工的切削工具中，需要以使旋转阻止面在规定的位置变为规定的形状的方式来加工内嵌合部。但是，在由棒状构件形成旋转阻止面的的情况下，能够预先在棒状构件上形成阻止面，只要设置为将该棒状构件***孔部内的状态，就能够形成旋转阻止面。另外，通过选择棒状构件的原料，能够提高旋转阻止面的强度和耐磨性，若是在磨损的情况下，也能够容易地更换。
本发明也可以在所述装夹部的里侧设置有施力机构，该施力机构向推出所述切削工具的方向施力。
根据该结构，在将切削工具的柄部***装夹部且使嵌合构件与内嵌合部嵌合的状态下，施力机构向推出方向对柄部作用作用力，从而能够组装为使嵌合构件与拔出阻止面抵接的状态。
本发明也可以具有能够使所述施力机构和抵接于所述柄部的面一起旋转的接触摩擦件。
根据该结构，在切削加工时切削工具的嵌合构件向与旋转阻止面抵接的方向旋转的情况下，该旋转力借助接触摩擦，也能够从施力机构向推出方向对柄部作用力。
本发明也可以在所述切削工具的所述柄部和所述装夹部之间安装筒夹。
附图说明
图1是工具保持装置的安装有切削工具的状态的剖视图。
图2是工具保持装置和切削工具分离的状态的剖视图。
图3是表示工具保持装置、切削工具、嵌合构件的立体分解图。
图4是表示在装夹部上形成的孔部、定位构件、销的立体图。
图5是表示***切削工具时的嵌合构件和装夹部的剖视图。
图6是表示切削工具的旋转状态的嵌合构件和装夹部的剖视图。
图7是表示***内嵌合部的嵌合空间的突出部的剖视图。
图8是表示***切削工具时的嵌合构件和装夹部的剖视图。
图9是表示切削工具的旋转状态的嵌合构件和装夹部的剖视图。
图10是表示其它实施方式(a)的筒夹、嵌合构件、切削工具的立体图。
图11是表示其它实施方式(a)的切削工具、嵌合构件、筒夹、装夹部的剖视图。
图12是表示其它实施方式(c)的突出部的抵接面的剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[工具保持装置和切削工具]
如图1～图3所示，作为工具保持结构的具体例子的工具保持装置具有：保持装置主体10，其具有以嵌合状态安装在旋转工作机械上的锥形的安装部11和用于***切削工具T的装夹部12；紧固环5，安装于装夹部12的锥形的外周面12S上。
工具保持装置以轴心X作为中心，整体成形为筒状，通过安装在旋转工作机械上，以轴心X为中心进行旋转。在装夹部12的内部形成有以轴心X作为中心的缸体内表面状的内部空间13。
切削工具T的进行切削加工的刃部1和柄部2形成一体，并且柄部2***装夹部12的内部空间13。此外，在下面的说明中，将切削工具T的旋转中心也作为轴心X来进行说明。
在本发明的工具保持装置中，通过使用与外嵌合部A和内嵌合部B嵌合的嵌合构件20，实现如下功能：阻止切削工具T从工具保持装置拔出，并且阻止切削工具T相对于工具保持装置进行旋转。其中，外嵌合部A形成为切削工具T的柄部2的外表面，内嵌合部B位于装夹部12的内部空间13。
外嵌合部A由标准决定，形成有将切削工具T的柄部2的外表面的一部分切削得平坦的嵌合面2S，并且在与沿着轴心X的方向的两端部相连的位置形成有一对倾斜面2T。此外，嵌合面2S的形状不限定于平坦的面，也可以是凹状的面，也可以使凹状的面和平坦的面进行组合而成的面。在该情况下，只要对柄部再进行加工和使用专用的嵌合构件即可。
紧固环5的内周面5S成形为与装夹部12的外周面12S平行，并且在该紧固环5的内周面和装夹部12的外周面12S之间配置有多个针状滚柱6。多个针状滚柱6在装夹部12的外周面12S的外周以螺旋状配置在轴心的周围，在进行操作使紧固环5向规定方向旋转的情况下，该多个针状滚柱6一边沿着装夹部12的外周面12S进行自传一边以轴心X为中心进行公转。由此，多个针状滚柱6安装在装夹部12的外周面12S上来对装夹部12作用压力，从而能够使内部空间13的缩径。
另外，在紧固环5的各个端部的内周面5S和装夹部12的外周面12S之间具有密封件，在装夹部12的开口侧的端部安装有用于保持该密封件的环形板8。
[保持装置主体]
如图4、图5、图6所示，在装夹部12的端面上，在包围内部空间13的位置形成有与轴心X平行的多个孔部14，在多个孔部14的一部分和内部空间13之间形成有狭缝15。具体而言，在装夹部12上形成有9个或12个孔部14，并且形成有狭缝15的孔部和未形成有狭缝15的孔部在以轴心X作为中心的周向上交替地配置。由此，形成有6条狭缝15。
狭缝15发挥容易使内部空间13的缩径的扩展槽(expanding slot)的功能。其它的孔部14发挥容易使装夹部12变形的功能。另外，在未形成狭缝15的3个孔部14内***由圆柱状的橡胶材料构成的定位构件16，进而以嵌合状态***金属材料制成且呈圆柱状的销17(棒状构件的一个例子)。通过该定位构件16，使得销17的长度方向的中央部分露出于内嵌合部B，且两端部设定在被孔部14支撑的适当位置。
在装夹部12的内部空间13形成有用于***所述嵌合构件20的突出部22的内嵌合部B，并且从该内部空间13的开口侧的端部到内嵌合部B形成有沿着轴心X的直线状的引导槽18。即，从装夹部12的开口侧的端部到里侧形成有允许嵌合构件20移动的引导槽18，并且内嵌合部B与该引导槽18连接。特别地，内嵌合部B作为嵌合空间形成在内部空间13的外周侧，该嵌合空间在周向上等间隔地形成有3个，所述引导槽18也在周向上等间隔地形成有3个。
而且，所述环形板8配置在覆盖多个孔部14的位置，在该环形板8上形成有：贯通孔，其内径比内部空间13的内径稍大；开口，其形状与引导槽18的横截面形状大致相同。
在切削加工时，在图5、图6中，假设驱动工具保持装置沿着逆时针方向旋转，如图7所示，作为内嵌合部B的嵌合空间具有：旋转阻止面Bx，在柄部2相对于保持装置主体10旋转的方向上与嵌合构件20相抵接；拔出阻止面By，在要从保持装置主体10拔出柄部2的方向上与所述嵌合构件20相抵接。
在本实施方式中，在制造工具保持装置时，在装夹部12的内部形成有以轴心X作为中心的内部空间13，并且形成有9个或12个孔部14，在所述孔部14中的6个孔部14与内部空间13之间形成有狭缝15。另外，在与内部空间13相连的位置形成有3个嵌合空间，并且形成有3条引导槽18，之后，通过将销17(棒状构件的一个例子)***3个孔部14内，使得该销17在嵌合空间的内部露出。
由此，使销17的一部分露出于嵌合空间，这样能够使露出的销17的外表面发挥旋转阻止面Bx的功能。如图8、图9所示，在本发明中，通过在由构成内嵌合部B的内部空间的内表面形成嵌合构件20的突出部22所抵接的旋转阻止面Bx，可以使装夹部12(保持装置主体10)和该旋转阻止面Bx一体地形成。另外，作为该旋转阻止面Bx的不同的结构，也可以是将嵌合构件20的突出部22抵接的抵接专用的树脂、金属等的抵接构件安装在内嵌合部B的内部空间的结构。即，如图5、图6所示，本发明的旋转阻止面Bx不限定于在装夹部12上设置销17等与装夹部12分体的结构，可以如图8、图9所示，通过成形装夹部12的内嵌合部B的内部空间，使用该装夹部12(保持装置主体10)的内表面构成旋转阻止面Bx。特别地，如图8、图9所示，由内部空间的内表面形成的旋转阻止面Bx的形状不需要成形为平坦面来使该旋转阻止面Bx与突出部22的侧面紧贴，如图5、图6所示，可以是弯曲的形状(拔出销17的形状)，也可以是与突出部22的侧面的一部分抵接的形状，从而即使在突出部22牢牢地抵接的情况下也能够抑制该突出部22嵌入附着于旋转阻止面Bx的不良情况。
[嵌合构件]
如图1～图3所示，嵌合构件20具有嵌入柄部2的外嵌合部A的基座部21和向外侧突出的突出部22，并且它们形成一体。在基座部21上形成有平坦的嵌合底面21S，并且在轴心X的方向上与上述嵌合底面21S相连的位置形成有一对嵌合倾斜面21T。由此，在使嵌合构件20与外嵌合部A嵌合的状态下，嵌合底面21S与柄部2的嵌合面2S紧贴，嵌合倾斜面21T与倾斜面2T紧贴，突出部22处于从柄部2的外周突出的状态。
另外，在基座部21的与嵌合底面21S一侧相反的一侧，包围突出部22的外表面部21P形成为与柄部2的外表面连接的圆周状，在将切削工具T安装在工具保持装置上的状态下，嵌合构件20的外表面部21P与装夹部12的内部空间13的内表面紧贴。
[安装方式]
根据这样的结构，在将切削工具T安装在工具保持装置上时，预先将作为施力机构的弹簧7***装夹部12的内部空间13，通过使嵌合构件20与切削工具T的柄部2的外嵌合部A嵌合来保持嵌合构件20与外嵌合部A对位的状态。然后，将这样支撑嵌合构件20的切削工具T的柄部2***内部空间13。
接着，在将切削工具T的柄部2***内部空间13的状态下，使切削工具T和工具保持装置相对旋转，从装夹部12的开口端的3个引导槽18中选择1个来***嵌合构件20的突出部22。通过该***使突出部22沿着引导槽18移动，进而柄部2的内侧端与弹簧7接触，因此，该弹簧7向推出方向对切削工具T作用作用力。这样，在向内部空间13***切削工具T的柄部2时，由于嵌合构件20处于与柄部2嵌合的状态且嵌合构件20的突出部22嵌入引导槽18内，所以切削工具T被维持为不能相对于装夹部12旋转的状态。
然后，如图5所示，在嵌合构件20的突出部22到达嵌合空间(内嵌合部B)后，如图6所示，使切削工具T旋转，并且使嵌合构件20的突出部22与作为旋转阻止面Bx的销17的外周接触。在该状态下，通过弹簧的作用力，使得突出部22的端部处于与拔出阻止面By接触的状态。另外，作为不同的实施方式的一个例子，代替弹簧7，也可以在内部空间13的里侧设置内螺纹，并将具有与内螺纹相吻合的外螺纹的按压螺栓(旋转转换构件的具体的例子)作为施力机构与所述内螺纹螺接，使所述按压螺栓与柄部2的内端接触。在该结构中，在向使嵌合构件20与旋转阻止面Bx抵接的方向旋转的情况下，将切削工具T的柄部2的旋转力借助接触阻力传递至按压螺栓，使该按压螺栓旋转，从而使切削工具T随着该旋转向拔出方向进行位移。由此，在切削工具T向使嵌合构件20与旋转阻止面Bx抵接的方向旋转的情况下，通过使嵌合构件20的突出部22的端部与拔出阻止面By抵接，能够阻止切削工具T相对于工具保持装置进行旋转。另外，也可以在施力机构和柄部2之间设置摩擦辅助构件。在该结构中，由于所述施力机构与所述柄部2抵接的面处的摩擦系数变大，所以容易使柄部2与所述施力机构的旋转步调一致，从而通过使嵌合构件20与旋转阻止面Bx抵接，能够更可靠地阻止切削工具相对于工具保持装置进行旋转。
在该设置结束后，通过操作紧固环5使其向规定方向旋转，使得从多个针状滚柱6向装夹部12的外周面12S作用压力，从而能够使内部空间13的缩径。通过该缩径，能够达到使切削工具T的柄部2的外周以被包入的状态与装夹部12的内周面(内部空间13的内周面)压力接触的状态。
在安装后，在利用切削工具T进行切削加工时，在处于切削工具T相对于保持装置主体10进行旋转的状况下，由于嵌合构件20的突出部22与作为旋转阻止面Bx的销17接触，所以相对旋转被阻止。另外，在向从保持装置主体10拔出切削工具T的方向作用外力的情况下，如图7所示，由于嵌合构件20的突出部22与拔出阻止面By抵接，所以拔出被阻止。
另外，在由构成保持装置主体10的内嵌合部B的内部空间的内表面形成旋转阻止面Bx的结构中，如图8所示，在嵌合构件20的突出部22到达嵌合空间(内嵌合部B)后，如图9所示，使切削工具T旋转，进而变为使嵌合构件20的突出部22与由内嵌合部B的内部空间的内表面形成的旋转阻止面Bx接触的安装形态。由此，在使切削工具T向嵌合构件20与旋转阻止面Bx抵接的方向旋转的情况下，通过使嵌合构件20的突出部22直接与形成于装夹部12(保持装置主体10)的旋转阻止面Bx抵接，能够阻止切削工具T相对于工具保持装置进行旋转。
特别地，在该结构中，例如在使用柄部2上没有形成由标准决定的外嵌合部A的切削工具T的情况下，通过稍微进行加工使柄部2平坦，就能够使用该切削工具T。
[其它实施方式]
本发明除了上述的实施方式以外，也可以构成以下的方式。
(a)如图10、图11所示，构成为经由筒夹30支撑小径的切削工具T。在该其它实施方式(a)中，工具保持结构包括筒夹30，从而保持装置主体10能够使用通用的结构。另外，筒夹30由具有与内部空间13的内表面紧密嵌合的外径和与小径的切削工具T的外周紧贴的内径的筒状构件31构成。在该筒状构件31的侧面上形成有多个狭缝状的分割空间32，并且形成有嵌入嵌合构件20的嵌合孔部33。
在该其它实施方式(a)中，与实施方式相同，嵌合构件20是具有基座部21和突出部22的结构，基座部21的厚度比实施方式的基座部的厚度厚。另外，能够使用在柄部2的外周上形成有具有平坦的嵌合面2S的标准产品的外嵌合部A的切削工具T。
根据该结构，在利用切削工具T进行切削加工时，在处于切削工具T相对于保持装置主体10进行旋转的状况下，由于嵌合构件20的突出部22与作为旋转阻止面Bx的销17接触，所以相对旋转被阻止。另外，在向从保持装置主体10拔出切削工具T的方向作用外力的情况下，由于嵌合构件20的突出部22与拔出阻止面By抵接，所以能够阻止脱落。
(b)可以将拔出阻止面By和处于该拔出阻止面By相对的位置的限制面中的至少一方设定为倾斜面，在处于切削工具T相对于保持装置主体10进行旋转的状况下，在嵌合构件20的突出部22与作为旋转阻止面Bx的销17接触时，在轴心X的方向上，突出部22的位置被决定，由拔出阻止面By和限制面夹持突出部22。
(c)如图12所示，通过对突出部22的突出侧的角部进行倒角加工，形成抵接面22a，在该突出部22与作为旋转阻止面Bx的销17抵接时，抵接面22a与销17抵接。这样，通过形成抵接面22a，能够抑制角部的变形，从而能够实现嵌合构件20和销17的长寿命化。在该其它实施方式(c)的结构中，也可以是突出部22所抵接的旋转阻止面Bx直接与装夹部12(保持装置主体10)的内嵌合部B的内部空间的内表面抵接的结构。
(d)在实施方式中，借助紧固环5的压力，将切削工具T的柄部2固定在装夹部12的内部空间13，但是可以取而代之，与专利文献1所述的结构一样，通过热装来固定内部空间13的柄部2。
如该其它实施方式(d)所述，在进行热装的结构中，能够在对装夹部12进行加热来使该装夹部12膨胀的状态下，将嵌合构件20的突出部22从引导槽18送入嵌合空间，从而能够设定嵌合空间的形状，在放热后，上述突出部22不能够从嵌合空间向引导槽18的方向位移。
在这样构成的情况下，能够可靠地阻止切削工具T相对于保持装置主体10进行旋转和脱落。
产业上的可利用性
本发明能够应用于使用与切削工具T的柄部和夹紧主体的嵌合空间嵌合的嵌合构件来支撑切削工具T的结构的工具保持装置。
附图标记说明：
2 柄部
7 施力机构
12 装夹部
13 内部空间
14 孔部
18 引导槽
20 嵌合构件
30 筒夹
A 外嵌合部
B 内嵌合部(嵌合空间)
Bx 旋转阻止面
By 拔出阻止面
T 切削工具
X 轴心

Claims (2)

1.一种工具保持结构，其特征在于，
具有：
嵌合构件，与外嵌合部对位，该外嵌合部设置在切削工具的柄部的外表面，
装夹部，具有能够容置所述柄部以及所述嵌合构件的筒状的内表面；
所述内表面中的从所述装夹部的开口侧的端部到里侧的部位为止均设置有引导槽，
与所述引导槽连接设置有内嵌合部，该内嵌合部与所述嵌合构件嵌合，
所述内嵌合部具有旋转阻止面和拔出阻止面，该旋转阻止面在因切削加工的负荷而所述柄部相对于所述装夹部旋转的方向上与所述嵌合构件抵接，该拔出阻止面在从所述装夹部拔出所述柄部的方向上与所述嵌合构件抵接，
所述旋转阻止面由***孔部的棒状构件的露出于所述内嵌合部的内部的部位构成，所述孔部起始于所述装夹部的所述开口侧的所述端部，且与所述装夹部的轴心平行。
2.如权利要求1所述的工具保持结构，其特征在于，
该工具保持结构在所述装夹部的里侧设置有施力机构，该施力机构向推出所述切削工具的方向施力，
所述施力机构与所述柄部抵接，能够借助接触阻力使所述施力机构和所述柄部一体地旋转。
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