台湾专利TW201318765A 熱套配合式工具保持器

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专利摘要:
本發明之切削工具(30)係平坦面(32)從插入側前端形成需要長度，於其平坦面後端部形成有周方向之槽(33)。若將該切削工具插入於夾頭部(2)之保持孔(20)，則突起(21)通過平坦面與保持孔內周面間之空間(S)到達槽，若使切削工具從該狀態旋轉，則突起向槽之長度方向移行，而扣止於其槽側緣，藉由該扣止進行相對於夾頭部之切削工具之止動。又，止動用突起到達槽內時，止住旋轉用突起(22)位在平坦面內，且隨著切削工具的旋轉而陷入空間(S)之端，藉由其陷入進行相對於夾頭部之切削工具之止住旋轉。在兩突起(21、22)間分割工具保持器(A)，其分割體(1、2)藉由電子束熔接而接合。
公开号:TW201318765A
申请号:TW101130297
申请日:2012-08-21
公开日:2013-05-16
发明作者:Haruki Mizoguchi
申请人:Mst Corp；
IPC主号:B23B31-00

专利说明:
熱套配合式工具保持器
本發明係關於可裝卸地安裝於切削機等工作機械上之熱套配合式工具保持器者。
將切削工具安裝於切削機之工具保持器A例如若參照表示本發明之一實施形態之圖1說明，係將可裝卸於切削機之主軸上之柄部1與夾頭部2經由操作器固持部3一體形成者。
近年來，該工具保持器A中，期望藉由主軸之高速旋轉化而高精度強固掌握切削工具30且具有剛性之上，旋轉平衡等性能之高度化，作為滿足其要求者，以熱套配合式將切削工具30安裝於上述夾頭部2者正受到注目(參照專利文獻1~4)。
另一方面，根據近年來技術之高度化，有關航空宇宙或有關原動機等中，鋁合金零件或鈦合金等之難加工零件變多。例如航空機之框架、翼肋、艙壁等鋁結構零件或相同框架元件、邊緣框架等鈦結構零件，進而原動機之葉片或葉輪等。
高能率加工該等難加工材料之工作機械(切削機)在鋁加工之情形時，主軸旋轉數達到33000 rpm以上，主軸電動機輸出達到80 kw(100馬力)以上，鈦加工之情形時，主軸力矩達到1500 Nm以上，擔負該等者正製品化。
又，加工方法中，先前之具有3軸(上下、左右、前後之軸移動)之切削機中加工效率低，活用對3軸附加旋轉軸(A軸、B軸)之5軸控制切削機之例子正增加。
上述難加工材料之加工，尤其利用5軸控制切削機之難加工材料之高速加工中，切削工具力矩之固持力(固持力矩)成為問題。
其固持力係切削工具30可承受切削時所受之切削負荷之力，越大越對高能率化有利。即，工具保持器之固持力(固持力矩)越大切削能力越高，越小切削能力約下降。此時，為高能率化而工具保持器之剛性(固持部外徑較粗，有效長度較短等)較高，切削工具之剛性(突出量較短，超硬製等)亦較高設定係前提。如此，固持力重要之原因係切入量大幅解除，可增大發送量，即加工能率提高，對生產性及成本帶來較大影響之故。
此處，鋁加工中，越提高切削速度越可期待高能率加工。又，鋁合金材料強度低於鋼，因此切入量亦較大解除。此時，以最大限度提高切削去除量之方式設定加工條件，但加工中易產生較大振動(振動)。該工具保持器或切削工具受到較大振動(振動)時，即使係考慮適應性之固持力，亦有工具保持器與切削工具間輕易滑動，切削工具脫落之情形。
又，鈦加工中，鈦之機械強度較高，熱傳導率(散熱性)較低，此外與其他金屬之親和性佳，與氧或氮易反應。因此分類成難加工材料。進而，產生鈦特有之鋸齒狀切屑，但其係因切削力改變而產生之現象，產生伴隨該變動之較大「振動」。藉此，切削工具短時間消耗，磨耗之切削工具使切削力矩增大，將產生切削工具之裂縫或缺口。
進而，有關航空機之零件加工由巨大被削材削下製作零件之情形較多，因此其被削材價格高，因切削工具之缺口切削過頭可能無法修正，導致產生較大損害。
因此，現狀係設定較高安全率，不落下加工條件等原本期待之高能率加工無法充分發揮。
如上所述，熱套配合式中，主軸之高速旋轉化、高精度強度掌握切削工具30，剛性較高，進而旋轉平衡等性能上較佳，因此模具加工領域中，多使用以深雕刻加工為中心之細長且錐形狀之熱套配合式保持器。主要理由可舉出可較短設定加工物與保持器之干擾較少之切削工具，從而剛性較高，可有助於加工精度或工具壽命之提高(參照專利文獻1)。
但是，即便於上述錐形狀熱套配合式保持器中，以有關航空機為代表之鋁之高能率加工或鈦等之難加工材料之領域中，雖一部分效果提高但如模具加工仍無法充分滿足。先前技術文獻專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-45716號公報
專利文獻2：日本專利特表2009-533234號公報
專利文獻3：日本專利特開2001-150221號公報
專利文獻4：日本專利第3932216號公報
專利文獻5：日本專利特開平05-26264號公報
專利文獻6：日本專利特開平05-126170號公報
上述有關航空宇宙、原動機等之鋁合金或鈦之高能率加工中，工具保持器之全長儘可能短，切削工具之伸出量亦設定為最小限，且需要絕對不能漏掉之對策。
此處，利用保持器之切削工具之固持力相對於切削力矩為幾十倍，相對於拉伸分力為近30倍，作業中切削工具相對於保持器向其軸方向或周方向(旋轉方向)移動，主要係利用施加於切削工具之支點之彎曲力矩者。因此，為提高保持器之固持力，阻止該切削工具之抽出與旋轉較為重要。
作為該切削工具之從保持器之抽出．旋轉之防止方式，有於切削工具之插入軸部之外周面形成其周方向之槽，於其槽內嵌入從保持器外周面向切削工具保持孔內部突出之球，藉由其嵌合而進行相對於保持器之切削工具之止動及止住旋轉者(參照專利文獻2摘要、圖1~圖22)。
又，作為其他方式，有在切削工具之插入端與保持器之保持孔內端形成突起或該突起嵌合之槽，藉由其嵌合而進行相對於保持器之切削工具之止住旋轉者(參照專利文獻3、圖8)。
但是，前者之止動．止住旋轉方式中，槽之寬度與球徑大致相同，因此將切削工具插入於保持孔，於槽內嵌合球時，球不易順利進入槽開口，又，使切削工具相對於保持器旋轉時，槽在軸方向亦延伸彎曲，因此有球不順利移動槽內之問題。進而，相對於保持器之切削工具之位置對準係藉由工具插入端與保持器保持孔內端之抵接而進行(參照專利文獻2、圖12等)，球位於槽中途，可移動其槽內，因此上述止動．止住旋轉效果不充分。又，不易在切削工具外周面高精度形成在軸方向彎曲之槽。
後者之止住旋轉方式係利用切削工具之插入端之突起與保持器之保持孔內端之槽的嵌合，因此將切削工具插入於保持器保持孔內，於槽內嵌合突起時，有突起不易順利進入槽內之問題。又，無法發揮止動作用。
本發明在以上實際狀況下以其他結構，首先以進行相對於保持器之切削工具之止動為第1課題，接著以進行相同止住旋轉為第2課題，以使該等結構可容易構成為第3課題。
為達成上述問題1，本發明係取代上述彎曲槽，於切削工具之插入部外周面形成在切削工具軸方向之平面切除之平坦面，保持器保持孔內面之突起通過該經切除之平坦面與保持孔內周面間之空間，使平坦面上向軸方向移動後，嵌合於與該平坦面連續之切削工具周方向之槽。
保持器之保持孔為圓柱狀，切削工具之插入部為圓柱狀，因此將切削工具插入於上述保持孔時，在上述平坦面與保持孔內周面之間形成剖面大致新月狀之空間，該空間其開口較大，因此若突起碰觸到其開口緣之任一處，則可容易識別該突起位於開口。因此，只要稍使工具旋轉即可易將突起容易導入於該空間，其後，若突起到達上述槽內，切削工具相對於夾頭部圍繞其軸心旋轉，則向槽之長度方向移行，與其槽側緣扣止。藉由該扣止而進行相對於夾頭部之切削工具之止動。
作為本發明之構成，可採用以下構成：具備可裝卸於工作機械之柄部，與藉由熱套配合式保持切削工具之夾頭部，切削工具係於其上述柄部之向圓筒狀保持孔之圓柱狀插入部外周面，於切削工具軸方向之平面切除而從插入側前端形成有需要長度之平坦面，且於該平坦面上形成連續之切削工具周方向之槽之熱套配合式工具保持器，於上述切削工具保持孔之內面設置止動用突起，將切削工具插入於上述保持孔時，上述止動用突起通過平坦面與保持孔內周面間之空間到達上述槽內，使切削工具從該狀態對夾頭部繞其軸心旋轉，藉此上述止動用突起向上述槽之長度方向移行，扣止於其槽側緣，藉由該扣止進行切削工具相對於夾頭部之止動。
該構成中，上述平坦面之需要長度以工具插入端到達保持孔內端前於上述槽內嵌入突起，或工具插入端到達保持孔內端之同時於上述槽內嵌入突起之方式適當設定。前者之情形時，藉由突起嵌入於槽而完成相對於夾頭部之工具軸方向之定位，後者之情形時，藉由工具插入端與保持孔內端抵接而完成相同定位。
又，上述槽並非在切削工具周方向全周，而是在周方向一部分之情形時(僅至周方向中途之情形時)，將上述突起嵌入於上述槽內，到達該槽之長度方向端，當其到達之端時，保持器之反切削旋轉方向之端，則藉由該突起與槽端之扣止進行切削工具之止住旋轉。進而，若使該槽向其槽端逐漸變淺，則突起逐漸陷入於槽內面，藉由其陷入而於切削工具產生緊固作用，有效防止切削工具之損壞，且進行切削工具之止住旋轉。若不進行止住旋轉作用，則突起無需與槽端扣止。
上述止動用突起與槽在其長度方向正交之剖面可考慮半圓狀、三角狀等，但考慮嵌入公差以同一形狀較佳。若係同一形狀，則不易產生恰好嵌入之損壞。
此處，切削工具保持孔係至少具有直至切削工具之插入側前端到達之位置者，其切削工具插入端一般收納於夾頭部內，但亦有到達柄部內之情形，如此之情形時，亦包含其柄部內之孔。
作為用以達成上述課題1之本發明之其他構成，具備可裝卸於工作機械上之柄部，與藉由熱套配合式保持切削工具之夾頭部之熱套配合式工具保持器中，可採用於夾頭部之保持孔之切削工具插入側端面，將扣合於切削工具之槽之止動件旋緊，藉由該止動件防止從夾頭部之切削工具之抽出之構成；或採用於夾頭部之保持孔之切削工具插入端部設置切削工具之插入端部之公螺紋或母螺紋螺合之母螺紋或公螺紋，藉由其螺合進行相對於夾頭部之切削工具之止動，並且防止相對於夾頭部之切削工具之旋轉之構成。
利用該螺合之機構若使螺合方向成反切削旋轉方向，則亦可發揮切削工具之止住旋轉功能。
為達成上述課題2，本發明與上述相同，取代上述彎曲槽，於切削工具之插入部外周面形成在工具軸方向之平面切除之平坦面，保持器保持孔內面之突起位於該經切除之平坦面與保持孔內周面間之空間內。
如上所述，保持器之保持孔係圓筒狀，切削工具之插入部係圓柱狀，因此在上述平坦面與保持孔內周面間形成剖面大致新月狀之空間，突起進入該空間內之狀態下，若使切削工具對保持器旋轉，則上述突起陷入於該新月狀空間端側之保持孔內周面與工具平坦面間，有效防止相對於保持器之工具之旋轉。此時，藉由其陷入而亦稍發揮切削工具之止動作用，且對切削工具產生緊固作用，亦有效防止切削工具之搖晃。
若該止住旋轉用突起成為與切削工具軸方向正交之剖面向其軸心突出之三角形狀，使切削工具對夾頭部圍繞軸心旋轉，則止住旋轉用突起楔狀嵌入於上述平坦面與保持孔內周面間之剖面大致新月狀之空間之端，其止住旋轉效果較高。此時，若該三角形狀之端部成與空間之新月狀端部相同之形狀(參照本申請圖4)，則其陷入變得更確實。
作為本發明之一構成，可採用以下構成：具備可裝卸於工作機械上之柄部，與藉由熱套配合式保持切削工具之夾頭部，上述切削工具在其上述夾頭部之向圓筒狀保持孔之圓柱狀插入部外周面上，從插入側前端形成需要長度之在切削工具軸方向之平面切除之平坦面之熱套配合式工具保持器，於夾頭部之切削工具保持孔之內面設置止住旋轉用突起，若將切削工具插入於上述保持孔，則止住旋轉用突起進入平坦面與保持孔內周面間之空間，使切削工具由該狀態對夾頭部圍繞其軸心旋轉，藉此止住旋轉用突起使空間內圍繞切削工具移動，陷入於其空間端，藉由其陷入而進行相對於夾頭部之切削工具之止住旋轉。
作為用以達成上述問題2之本發明之其他構成，可採用以下構成：具備可裝卸於工作機械上之柄部，與藉由熱套配合式保持切削工具之夾頭部之熱套配合式工具保持器中，於夾頭部之切削工具保持孔之內面設置周方向之單向離合器，若將切削工具插入於保持孔，則單向離合器之轉子與切削工具之插入部外周面抵接，單向離合器允許相對於保持器之切削工具之反切削旋轉。
該構成中，亦可獲得藉由單向離合器之轉子之陷入之止動效果。
又，達成該課題2之構成亦可在達成上述課題1之構成中採用，例如設有止動用突起、單向離合器或止動件之構成，及將切削工具於夾頭部旋緊之構成中，可成以下構成：於夾頭部之切削工具保持孔之內面進而設置止住旋轉用突起，上述止動用突起到達上述槽內時，該止住旋轉用突起在平坦面內，藉由使切削工具相對於夾頭部圍繞其軸心旋轉，而上述止住旋轉用突起陷入於上述平坦面與上述切削工具保持孔內面間之空間端，藉由其陷入而防止相對於夾頭部之切削工具之旋轉。
進而，達成第2課題之構成亦可採用先前之側鎖，例如設有止住旋轉用突起或單向離合器之構成中，具備可裝卸於工作機械上之柄部，與藉由熱套配合式保持切削工具之夾頭部，切削工具於該上述夾頭部之向圓筒狀保持孔之圓柱狀插入部外周面，從插入側前端形成特定長度之在切削工具軸方向之平面切除之平坦面之熱套配合式工具保持器中，可採用以下構成：於夾頭部之切削工具保持孔之內面設置止住旋轉用突起，且設置從夾頭部之外周面到達上述保持孔之側銷，以止住旋轉用突起到達平坦面內之方式將切削工具插入於保持孔後，使切削工具相對於夾頭部圍繞其軸心旋轉，藉此止住旋轉用突起陷入於空間端之平坦面與切削工具保持孔內面之間，藉由該陷入而防止相對於夾頭部之切削工具之旋轉，該狀態下，將側銷旋緊，與切削工具外周面之凹部抵接，防止切削工具從夾頭部之抽出。
上述各構成中，止住旋轉用突起與止動用突起，止動用突起與單向離合器可在切削工具軸方向前後之任一處。但是，於止動用突起在後側(保持孔之工具插入端側)之情形時，比上述槽或單向離合器後側，形成平坦面直至該位置。
又，上述各突起可採用上述剖面三角形狀、半圓狀等各種形狀，且其形成方式亦多種，例如當然於保持孔內周面或內端面藉由切削、熔接、嵌合等直接形成突起，使銷從夾頭部外周面嵌入於上述空間，藉由該銷與平坦面之抵接亦可防止相對於夾頭部之切削工具之旋轉。此時，藉由使該平坦面與銷軸方向為同一方向，而可使銷易插入於空間(參照圖11~圖17)。
為達成上述課題3，本發明係將柄部與夾頭部分割成為分開體，將該分割之兩者接合。該接合可採用摩擦熔接、TIG熔接、電子束熔接等各種方式，但若利用電子束熔接，則不僅有強固接合與可量產型之優點，柄部與夾頭部之接合精度亦較高，可夾頭部相對於柄軸芯之偏芯及傾斜極少地接合。
上述各突起形成於保持孔之內方較深位置，因此未分割柄部與夾頭部之一體者之情形時，該突起之加工(形成)係從與柄部之保持孔連續之開口或夾頭部之保持孔開口插入切削工具進行，其作業複雜，精度上亦易產生問題。相對於此，若分割柄部與夾頭部，則可從其分割面之開口進行上述突起之加工，其開口至加工位置之距離亦變短，因此作業亦變容易，亦易確保精度。
再者，接合複數個構件之情形時，一般言之，鍛件彼此或前加工後之接合較多，但本發明之柄部與夾頭部之槽或突起需要在精加工及熱處理後進行，其加工處理後將柄部與夾頭部接合，因此利用上述電子束熔接等之高精度接合較佳。
此時，若其分割面靠近突起，則可從其分割面之保持孔開口形成突起，故其分割面越靠近突起之形成位置越佳。又，於上述周方向槽上設置2個嵌入止動用突起與止住旋轉用突起之情形時，若在兩突起間分割，則將兩突起分別形成於柄部與夾頭部，因此其形成變容易。一般而言，突起係在切削加工夾頭部之保持孔時，剩餘該突起部分並形成保持孔，其後，將環狀突起切削成需要之大小(長度)，但若在同一構件上突起有前後2個，則形成一個突起後形成另一突起時，其一個突起成為干擾，該突起形成變複雜。單向離合器之裝填亦然，自分割面比自保持孔之切削工具插入端面容易進行。
再者，如上所述，熱套配合式在旋轉平衡之性能上優良，故本發明中，上述各突起、平坦面、槽、單向離合器、止動件、銷等先前未有之構件在圍繞切削工具軸心之等分位置上成相同大小、相同重量，不會導致上述旋轉平衡性能下降較佳。
本發明如上所述，以先前未有之構成，進行相對於夾頭部之切削工具之止動或止住旋轉，因此可獲得該機構之製作性等較佳等效果。
將一實施形態表示於圖1~圖4，該實施形態之工具保持器A係使可裝卸於切削機之主軸之柄部1與逆圓錐台狀夾頭部2經由自動工具交換裝置(ATC)用操作器固持部(V凸緣部)3成一體者。
該柄部1與夾頭部2使操作器固持部3在柄部側分割，其分割面如圖2所示，夾頭部側成圓筒狀嵌合凸部，柄部側成圓筒狀嵌合凹部之形狀，在上述圓筒狀嵌合凸部端面與圓筒狀嵌合凹部端面之間產生空隙。該柄部1與夾頭部2之接合藉由電子束熔接而進行。夾頭部2與柄部1之嵌合可將夾頭部2側作為凹部，將柄部1側作為凸部。
又，切削工具30之保持孔20從夾頭部2之前端面(圖1中右端面)至操作器固持部3形成為軸心上圓柱狀。該保持孔20之最小徑(上述前端面開口徑)比切削工具30之插入部(被固持部)31之徑稍小，藉由加熱使夾頭部2熱膨脹(使保持孔20擴徑)，將切削工具30插入於保持孔20並冷卻，藉此切削工具30由熱套配合強固地支持固定於夾頭2。作為獲得該強固之熱套配合之夾頭部2(柄部1、操作器固持部3)之材料，例如使用記載於專利文獻4者。
於夾頭部2之分割面附近之保持孔20內面，相對於夾頭部軸心對稱地設有2個止動用突起21。該突起21在切削加工保持孔20時，首先形成其孔20周圍全周之剖面半圓狀突條，接著藉由將該突條周圍之一部分切除而頂面以直線狀形成與切削之工具軸方向正交之剖面半圓狀。又，該突起21之數量只要係於軸心周圍等間隔，則可為3個、4個之任一者，但成與下述之切削工具30之平坦面32相同數量。
另一方面，於柄部2(操作器固持部3)之分割面附近之保持孔20內面亦同樣，以相對於夾頭部(柄部)軸心對稱地設有2個與切削工具軸方向正交之剖面三角狀止住旋轉用突起22。該突起22與突起21相同地形成，其數量亦只要係於軸心周圍等間隔，則可為與平坦面32相同數量之3個、4個等之任一者。如此等間隔設置係用以取得旋轉時之平衡。
該突起21、22之切削工具周方向之中心線相對於其工具軸心偏移45度。圖中，4係冷卻劑管道6(參照圖17)之安裝用母螺紋，5係設於保持器之止滑銷，該銷5與主軸端面扣止，防止相對於主軸之保持器之滑動(旋轉)。
安裝於本實施形態之工具保持器A之切削工具30係大徑例如徑：12~32 mm之立銑刀，其向保持孔20之插入部31之端部外周面上，相對於工具軸心對稱地設有2個平坦面32。
該平坦面32係將切削工具插入部31外周面以工具軸方向之平面切除之形狀，若插入部31嵌入(插入)於保持孔20，則由於保持孔20為圓筒狀，切削工具之插入部31為圓柱狀，因此平坦面32與保持孔內周面間形成剖面大致新月狀之空間S。於該平坦面32之後端(夾頭部2前端側)連續形成有切削工具30之同心圓周方向之剖面半圓狀槽33。
若將該切削工具30如圖2之箭頭所示插入於夾頭部2(工具保持器A)之保持孔20，則平坦面32與保持孔內周面間之剖面大致新月狀之空間S其開口較大，因此若突起21碰觸到其開口緣之任一者，則可容易識別其突起21位於開口，只要使切削工具30稍旋轉，則如圖5(a)所示，可將突起21容易導入於其空間S之中央。
若該突起21通過平坦面32，則切削工具插入部端面到達突起21，突起21與突起22偏移上述45度，若係該偏移則如圖4(a)所示，突起22進入至新月狀空間S之一端，藉由切削工具插入部端面與保持孔20之深壁抵接而決定自工具保持器A至切削工具30之突出量。此時，突起21從平坦面32位於槽33內，允許其位置時之突起21與槽33緊密嵌入，向槽33內之槽長度方向之移動，但不允許向槽33之寬度方向(切削工具30之軸方向)之移動(參照圖1)。
再者，平坦面32成為將切削工具30鎖定(安裝)於工具保持器A時之基準面，又，成為頂出(取下)切削工具時之基準面，因此以可於夾頭部2之端面順利進行上述突起21、22之向空間S之導入．拉出作用之方式，設置表示相對於保持孔20(對應於突起21)之平坦面32之位置之刻印等標記較佳。
若使切削工具30從該圖4、圖5(a)之狀態向反切削旋轉方向(該圖中圍繞右)旋轉，則如圖5(b)所示，突起21於槽33內移動並扣止於該槽33之緣，藉由該扣止而發揮自夾頭部2(保持孔20)之切削工具30之止動功能。另一方面，如圖4(b)所示，突起22於空間S內移動並陷入於其另一端。藉由該陷入而發揮相對於夾頭部2之切削工具30之切削方向(圖1之箭頭旋轉方向)之止住旋轉功能，且產生緊固於切削工具30之作用，亦有效防止切削工具30之搖晃。此時，止住旋轉用突起22係與正交於切削工具軸方向之剖面三角狀空間S另一端相同之形狀(參照圖4(b))，楔狀陷入於該空間S之另一端內，因此有效發揮其止住旋轉。
向該工具保持器A之切削工具30之裝填與先前相同，係在加熱工具保持器A(夾頭部2、操作器固持部3之一部分)使之熱膨脹，將保持孔20擴經之狀態下進行。
因此，若工具保持器A受冷卻，則上述突起21與槽33之緣扣止，突起22陷入於空間S之端之狀態下，切削工具30藉由熱套配合強固裝填於工具保持器A，且確實完成相對於夾頭部2之切削工具30之止動．止住旋轉。即，成為固持力強固者。
從工具保持器A取下切削工具係加熱該工具保持器A使之熱膨脹，將保持孔20擴徑後，藉由與上述作用相反之切削工具30之旋轉與抽出而進行。
再者，藉由切削工具30之向保持孔20之插入，而兩突起21、22需要導入於空間S，因此兩突起21、22之切削工具周方向之偏移角度考慮空間S之大小(徑方向之深度)等，以其導入順利進行之方式適當規定。此時，若突起22進入空間S，則藉由切削工具A之旋轉而陷入於其空間S之端，發揮止住旋轉作用。
圖6係表示其他實施形態，該工具保持器A係取代突起21、22，如該圖所示，於保持孔20之內面與其軸心對稱地設有銷25者。該銷25係圓柱狀，於貫通夾頭部2之孔25a內插入銷25，於該孔25a之兩端擰進螺絲25b而止動。
若於該工具保持器A(夾頭部2)之保持孔20使平坦面32與銷25對應插入切削工具30，則銷25一面於平坦面32上滑動一面通過空間S內到達槽33，若使切削工具30旋轉，則從平坦面32向槽33內移行嵌入。藉由該嵌入而發揮相對於夾頭部2之切削工具30之止動功能。
此時，槽33並非於周方向全周，而是以一部分缺損者，若銷25與該缺損部之槽端抵接，則藉由該抵接而發揮相對於夾頭部2之切削工具30之止動及止住旋轉功能。又，即使不形成槽33，藉由銷25位於平坦面32，亦發揮相對於夾頭部2之切削工具30之止住旋轉功能，且藉由銷25向空間S內之陷入亦發揮止動功能。
進而，本實施形態由於係將銷25從夾頭部2之外周面插入，因此易形成其插入孔25a，夾頭部2與柄部1無需分割。即，可成同一構件。又，銷25即使非圓柱狀，亦只要於平坦面32上滑動即可，因此可獲得四角柱狀等多角柱狀。
再者，圖1之實施形態中，即使不設置突起21、槽33，亦藉由向保持孔內周面與平坦面32間之突起22之陷入而發揮相對於夾頭部2之切削工具30之止住旋轉功能，且藉由其陷入而較大發揮切削工具之止動作用。
圖7係進而表示其他實施形態，該工具保持器A係於夾頭部2之保持孔20內周面設置單向離合器(一方向離合器)40，藉由該離合器40而阻止相對於切削旋轉方向之夾頭部2之切削工具30之旋轉者。即，若將切削工具30插入於上述保持孔20，則單向離合器40之轉子41與切削工具之插入部31外周面抵接，允許單向離合器40相對於工具保持器A(夾頭部2)之切削工具30之反切削方向旋轉，但切削方向旋轉時，轉子41陷入於與切削工具30之間隙，阻止相對於夾頭部2之切削工具30之旋轉。單向離合器40之結構適當選擇表示於專利文獻5、6等之先前眾所周知者。
再者，本實施形態係於保持孔20內面形成環狀凹部，於該凹部嵌入單向離合器，因此其凹部易形成，因此夾頭部2與柄部1無需分割。即，可獲得同一構件。
又，本實施形態中，於切削工具30上形成上述平坦面32，若可導入於藉由該平坦面32形成之空間S內埋入一半保持孔20之內面設置之轉子41等之軸方向之較長突起，則藉由切削工具A之旋轉而該突起陷入於該空間S之端，發揮止住旋轉作用。
圖8係進而表示其他實施形態，該工具保持器A如上述各實施形態，係不設置突起21、22、平坦面32等，於夾頭部2之保持孔20之切削工具插入側端面擰進與切削工具30之槽34扣合之止動件45者。
該止動件45成2分割，但進而例如3分割、4分割等為任意，其分割片成相同大小(重量)，取旋轉時之平衡較佳。此時，若取得平衡則例如4分割之情形時，將省略2個構件之其他2個周圍等間隔設置等時可省略一部分。
本實施形態中，如該圖(d)所示，於保持孔20內裝填切削工具30後，藉由以螺釘45a旋緊止動件45，將該止動件45與切削工具30之槽(階差)34嵌合，防止切削工具30從夾頭部2脫出。此時，若使槽34成周圍一部分例如上述平坦面32等，則藉由使止動件45與其槽端抵接而可發揮止住旋轉功能。此時，止動件45之內側孔(切削工具30之插通孔)亦成為配合其槽形狀者(例如圓形之一部分(弧狀部)缺損之形狀)。
圖9、圖10進而表示其他實施形態，該工具保持器A同樣如上述各實施形態，係不設置突起21、22、平坦面32等，於夾頭部保持孔20之切削工具插入端部設有供切削工具30之插入端部之公螺紋35或母螺紋36螺合之母螺紋46或公螺紋47者。該母螺紋46或公螺紋47使上述冷卻劑管道6之前端部向保持孔20內延長，藉由形成於該延長部之冷卻劑管道7、7'構成。
本實施形態中，如兩圖(c)所示，於保持孔20內裝填切削工具30時，藉由使各螺紋35、36、46、47螺合，而完成相對於夾頭部2之切削工具30之止動。此時，若其螺合方向係反切削方向，則亦可進行止住旋轉作用。又，該螺合係使切削工具30與工具保持器A熱套配合後，藉由擰進冷卻劑管道7、7'(安裝於柄部1)而進行。
上述各實施形態中，亦可取代上述突起22以銷22a發揮止住旋轉功能。即，圖1之實施形態中，如圖11所示，於柄部1側之分割面，利用擰進、嵌入等適當方式以突出狀態設置與突起22同一位置之銷22a，與上述相同，以該平坦面32與突起21及銷22a對應之方式將切削工具30插入於夾頭部2(工具保持器A)之保持孔20，切削工具插入部端面與保持孔20之深壁抵接後，若使切削工具30旋轉，則突起21於槽33內移動，與該槽33之緣扣止，藉由該扣止而發揮切削工具30自夾頭部2(保持孔20)之止動功能，且銷22a於空間S內移動，陷入於其端(該圖(b)至該圖(c))。藉由該陷入而發揮相對於夾頭部2之切削工具30之切削方向之止住旋轉功能。
又，圖6所示之實施形態中如圖12所示，圖8所示之實施形態中如圖13所示，圖9所示之實施形態中如圖14所示，圖10所示之實施形態中如圖15所示，藉由分別將銷22a以突出狀態設於柄部1側之分割面，而同樣可發揮止住旋轉功能。此時，圖12之實施形態中，切削工具30成為形成有平坦面32及槽33之圖3所示者，圖13之實施形態中，切削工具30成為形成有該圖(b)所示之平坦面32者，圖14、圖15之實施形態中，切削工具30成為形成有圖14(b)或圖15(b)所示之平坦面32者。
再者，圖13之實施形態中，將切削工具30插入於夾頭部2之保持孔20並使之旋轉，使銷22a陷入於保持孔20之內面與平坦面32間後，熱套配合並於夾頭部2固定切削工具30，其後安裝止動件45使之上述陷入後，取下止動件45，其後可將切削工具30固定並且安裝於夾頭部2。
圖7之實施形態中，如圖16所示，若成為柄部1側之分割部設有上述突起21者，切削工具30形成有平坦面32及槽33之圖3所示者，則與上述相同，可發揮止動功能。此時，可取代突起21成圖6之銷25之構成。
進而，作為切削工具30之止動功能，如圖17所示，與先前之側鎖功能相同，可藉由從夾頭部2外周面擰進之銷21a進行。此時，如該圖(b)、(c)所示，於切削工具30上形成該銷21a前端抵接之平坦面32a。本實施形態中，止住旋轉功能可成圖示之銷22a或突起22、22a。
柄部1不限於上述各實施形態之HSK形狀，當然亦可成先前眾所周知之各種形狀，例如圖17所示之BT形狀等。止住旋轉突起22如該圖所示，亦可形成於夾頭部2側之保持孔20內面。
槽33之剖面形狀不限於圓弧狀，可為圖19(a)所示之剖面三角狀、該圖(b)所示之正梯形形狀等任意，又，嵌入於該槽33之突起21之剖面形狀等及陷入於空間S端之突起22之剖面形狀等，在槽33位於突起21時，雖允許突起21與槽33恰好嵌入，且向槽33內之槽長度方向之移動，但只要發揮不允許向槽33之寬度方向(切削工具30之軸方向)之移動之作用則可為任意。
進而，上述槽33並非於周方向全周，而是如圖20所示僅止於反切削方向中途，若僅止於其中途，則藉由突起21扣止於其槽端，而進行旋轉防止作用。因此，無需止住旋轉突起22。此時，槽33為剖面圓弧狀、剖面三角狀等，若朝向其槽端逐漸變淺、變窄，則如由圖21(a)至該圖(b)所示，若使切削工具30嵌入於夾頭部2之保持孔20，在切削方向旋轉，則突起21楔狀陷入於槽33內面，對切削工具30產生緊固作用，有效防止切削工具30之損壞。但槽33之深度．寬度即使至其槽端為止相同，亦可發揮止動．旋轉防止作用。
再者，切削工具30受較大彎曲力之同時進行重切削加工時，在把持切削工具30之切削工具30之圓柱狀插入部與夾頭部2之圓筒狀保持孔20之間，確認有向切削方向滑動之現象。特定出如此加工之情形時，亦可使止住旋轉用突起22、22a之位置向切削方向側適當變更。例如，亦可在圖4之突起22陷入於保持孔20之內面與平坦面32間之狀態下進行切削加工。單向離合器40之情形時，其旋轉阻止方向變成切削方向。
進而，本發明之工具保持器不限於5軸控制，在2軸控制、3軸控制或6軸控制等5軸控制以上之多軸控制下當然亦可使用。
如此，應認為此次揭示之實施形態之所有方面係例示，且不受限制。本發明之範圍藉由專利請求範圍表示，意圖包含與專利請求範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
1‧‧‧柄部
2‧‧‧夾頭部
3‧‧‧操作器固持部
4‧‧‧安裝用母螺紋
5‧‧‧止滑螺絲
20‧‧‧夾頭部之切削工具保持孔
21‧‧‧止動用突起
22‧‧‧止住旋轉用突起
22a‧‧‧止住旋轉用突起
25‧‧‧止動用突起
30‧‧‧切削工具
31‧‧‧切削工具之保持孔插入部
32‧‧‧平坦面
33‧‧‧周方向槽
34‧‧‧止動用槽
35‧‧‧公螺紋
36‧‧‧母螺紋
40‧‧‧單向離合器
41‧‧‧單向離合器之轉子
45‧‧‧止動用止動件
46‧‧‧母螺紋
47‧‧‧公螺紋
A‧‧‧工具保持器
S‧‧‧空間
圖1係本發明之一實施形態之切斷正視圖。
圖2係相同實施形態之一部分切口分解立體圖。
圖3係表示裝填於相同實施形態之工具保持器之一個切削工具，(a)係正視圖，(b)係平面圖，(c)係左側視圖。
圖4係相同實施形態之圖1之a-a線切斷作用圖，(a)係切削工具之插入初期，(b)係使切削工具旋轉之裝填後。
圖5係相同實施形態之圖1之b-b線切斷作用圖，(a)係切削工具之插入初期，(b)係使切削工具旋轉之裝填後。
圖6係表示其他實施形態，(a)係一部分切斷正視圖，(b)係(a)之X-X線剖面圖。
圖7係其他實施形態之一部分切斷正視圖。
圖8係表示其他實施形態，(a)係一部分切斷正視圖，(b)係相同右側視圖，(c)係切削工具之正視圖，(d)係於工具保持器中裝填有切削工具之要部剖面圖。
圖9係表示其他實施形態，(a)係一部分切斷正視圖，(b)係切削工具之一部分正視圖，(c)係於工具保持器中裝填有切削工具之要部剖面圖。
圖10係表示其他實施形態，(a)係一部分切斷正視圖，(b)係切削工具之一部分切斷正視圖，(c)係於工具保持器中裝填有切削工具之要部剖面圖。
圖11(a)係其他實施形態之切斷正視圖，(b)、(c)係其作用說明圖。
圖12係其他實施形態之切斷正視圖。
圖13(a)係其他實施形態之要部切斷正視圖，(b)係相同切削工具之正視圖。
圖14(a)係其他實施形態之工具保持器之一部分切斷正視圖，(b)係相同切削工具之要部正視圖，(c)係於工具保持器中裝填有切削工具之要部切斷正視圖。
圖15(a)係其他實施形態之工具保持器之一部分切斷正視圖，(b)係相同切削工具之要部切斷正視圖，(c)係於工具保持器中裝填有切削工具之要部切斷正視圖。
圖16係其他實施形態之切斷正視圖。
圖17(a)係其他實施形態之工具保持器之一部分切斷正視圖，(b)係相同切削工具之左側視圖，(c)係相同切削工具之要部正視圖。
圖18係其他實施形態之切斷正視圖。
圖19(a)、(b)係切削工具之止動槽之各其他例之部分平面圖。
圖20係表示裝填於各實施形態之工具保持器之其他切削工具，(a)係正視圖，(b)係平面圖，(c)係(a)之左側視圖，(d)係(b)之左側視圖。
圖21係利用相同切削工具之切斷作用圖，(a)係切削工具之插入初期，(b)係使切削工具旋轉之裝填後。
1‧‧‧柄部
2‧‧‧夾頭部
3‧‧‧操作器固持部
4‧‧‧安裝用母螺紋
5‧‧‧止滑螺絲
20‧‧‧夾頭部之切削工具保持孔
21‧‧‧止動用突起
22‧‧‧止住旋轉用突起
30‧‧‧切削工具
31‧‧‧切削工具之保持孔插入部
33‧‧‧周方向槽
A‧‧‧工具保持器
S‧‧‧空間

权利要求:
Claims (4)
[1] 一種熱套配合式工具保持器，其特徵在於，其係具備可裝卸於工作機械之柄部(1)，與藉由熱套配合式保持切削工具(30)之夾頭部(2)，上述切削工具(30)係於其向上述夾頭部(2)之圓筒狀保持孔(20)之圓柱狀插入部(31)外周面，於切削工具軸方向以平面切除而從插入側前端形成有需要長度之平坦面(32)，且於該平坦面(32)形成連續之切削工具周方向之槽(33)者，於上述切削工具保持孔(20)之內面，於切削工具軸方向之前後設置止動用突起(21)與止住旋轉用突起(22)，於將上述切削工具(30)插入於上述保持孔(20)時，上述止動用突起(21)通過上述平坦面(32)與上述保持孔內周面間之空間(S)到達上述槽(33)內，使切削工具(30)自該狀態相對於夾頭部(2)繞其軸心旋轉，藉此上述止動用突起(21)向上述槽(33)之長度方向移行，而扣止於其槽側緣，藉由該扣止進行切削工具(30)相對於夾頭部(2)之止動，且上述止動用突起(21)到達上述槽(33)內時，上述止住旋轉用突起(22)位在平坦面(32)內，藉由使切削工具(30)相對於上述夾頭部(2)繞其軸心旋轉，而使上述止住旋轉用突起(22)陷入於上述空間(S)端之上述平坦面(32)與上述切削工具保持孔(20)內面之間，藉由該陷入而防止切削工具(30)相對於夾頭部(2)之旋轉。
[2] 如請求項1之熱套配合式工具保持器，其中上述止住旋轉用突起(22)之與切削工具軸方向正交之剖面成為向其軸心突出之三角形狀。
[3] 如請求項1之熱套配合式工具保持器，其中於上述夾頭部(2)之切削工具保持孔(20)之內面，於切削工具軸方向之前後設置取代上述止住旋轉用突起(22)之該保持孔周方向之單向離合器(40)與上述止動用突起(21)，將上述切削工具(30)插入於上述保持孔(20)時，上述單向離合器(40)之轉子(41)與切削工具(30)之插入部(31)外周面抵接，上述單向離合器(40)容許切削工具(30)相對於夾頭部(2)之反切削方向旋轉。
[4] 如請求項1至3中任一項之熱套配合式工具保持器，其中在上述止動用突起(21)與止住旋轉用突起(22)之間、比上述止動用突起(21)更靠柄部(1)側，或在上述單向離合器(40)與止動用突起(21)之間，分割工具保持器(A)，將其分割體(1、2)接合。

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