夾頭的製作方法

2023-07-07 19:22:06

專利名稱：夾頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在主軸上保持鑽頭等工具的夾頭。
背景技術：
用細徑的鑽頭在工件上開孔時，為了確保切削圓周速度，必須使鑽頭高速旋轉。但
是，在以往的採用開縫的夾頭(有縫夾頭)中，合乎實用的主軸轉速為每分鐘20萬轉左右，
如果超過這個轉速，由於離心力，夾頭保持鑽頭的保持力減弱，難以進行加工。 因此，以往，提出有一種具有被配置為將鑽頭軸包在裡面的多個軸環、被配置為安
裝於鑽頭上的外側緣支承部、和軸環與外側緣支承部之間的夾緊機構的夾頭(參見專利文
獻1)。該夾頭以將基於離心力及偏心輪止動作用力的夾緊力作用於外側緣支承部和軸環之
間使軸環牢固地夾緊鑽頭軸的方式形成夾緊機構，並且軸環、外側緣支承部和夾緊機構由
單一材料片一體形成。通過這樣構成夾頭，能夠使鑽頭高速旋轉。專利文獻1日本專利公開2002-535156號公報 然而，以往的夾頭是多個軸環因離心力而擺動從而進行夾緊的結構，所以在多個軸環的質量不同的情況下、或者在加工時的軸環與鑽頭的接觸點不是沿圓周方向等間隔分布的情況下，會導致所保持的鑽頭的軸心偏離設計上的軸心。 因此，從減小加工公差的必要性來看，必須高精度地製造多個軸環，從而導致成本增加。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種能夠防止所保持的工具的軸心偏離設計上的軸心的夾頭。 本發明(例如，參見圖1、圖2、圖5及圖6)涉及一種夾頭1、1A、1B，其安裝在主軸10上並保持工具14，其特徵在於具有形成為內徑大於上述工具14的柄徑的圓筒狀的內套2，形狀為內徑大於上述內套2的外徑的圓筒狀、並且與上述內套2同軸配置的外套3，多個連結部4、4B，它們沿圓周方向等間隔配置並將上述內套2的外周面2b與上述外套3的內周面3a連結，並且在上述主軸10的旋轉而產生的離心力作用下沿半徑方向移動而使上述內套2變形，其中，上述內套2的變形使得上述內套2的內周面2a與上述工具14壓接，從而保持上述工具14。 此外，上述夾頭1、1A(例如，參見圖l及圖5)的特徵在於具有多個凸緣部3f，該多個凸緣部3f在外套3的外周面3b上沿半徑方向突出設置並且與上述主軸10壓接；上述連結部4是肋條4，其沿半徑方向從上述內套2的外周面2b向上述外套3的內周面3a延伸並將上述內套2的外周面2b與上述外套3的內周面3a連結，並且在上述主軸10的旋轉引起的離心力的作用下，隨著上述外套3變形而沿上述半徑方向移動；上述凸緣部3f在上述外套3的外周面3b與上述主軸10之間形成容許上述外套3變形的空間R。
此外，上述夾頭1A的特徵在於具有配置於上述肋條4的延長線上並且設置於上述外套3的外周面3b上的突出部5。 此外，上述夾頭IB (例如，參見圖6)的特徵在於上述連結部4B具有以連結上述外套3的內周面3a的規定距離的圓弧的方式設置於上述外套3的內周面3a上的弦狀部件4b、和沿半徑方向從上述內套2的外周面2b向上述外套3的內周面3a延伸，並且將上述內套2的外周面2b與上述弦狀部件4b的中心連結的連接部件4a。 此外，上述夾頭1B的特徵在於具有配置於上述連接部件4a的延長線上並且突出形成在上述弦狀部件4b的上述外套3側的突起部6。 另外，上述括弧內的符號用於與附圖對照，為了使發明易於理解而權宜標註於此處，但其對權利要求書的構成沒有任何影響。 根據本發明，內套變形使內套的內周面與工具壓接，因此以內套的內周面牢固地保持工具。而且，沿圓周方向等間隔配置的多個連結部互相拉伸而使內套變形，因此，內套的內周面沿圓周方向等間隔地與工具面接觸，從而能夠防止工具的軸心偏離設計上的軸心。


圖1是本發明第1實施方式中的夾頭的結構圖。 圖2是支承夾頭的主軸的剖視圖。 圖3是說明夾頭的動作的示意圖。 圖4是夾頭的工具保持力的說明圖。 圖5是本發明第2實施方式中的夾頭的結構圖。 圖6是本發明第3實施方式中的夾頭的結構圖。 符號說明 1、1A、1B...夾頭；2...內套；2a...內周面；2b...外周面；3...外套；3a...內
周面；3b...外周面；3f...凸緣部；4...肋條(連結部)；4B...連結部；4a...連接部件；4b...弦狀部件；5...突出部；6...突起部；10...主軸；14...工具；14s...柄；R...空間。
具體實施例方式
下面，結合附圖詳細地說明用於實施本發明的方式。 圖1是本發明第1實施方式中的夾頭的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的A-A剖視圖，(c)是(b)的B-B剖視圖。此外，圖2是支承夾頭的主軸的剖視圖。
圖1所示的夾頭1包括保持工具14(圖2)的內套2、保持在主軸10(圖2)上的外套3、連結內套2和外套3的(本實施方式中為3個)作為連結部的多個肋條4，並且被安裝在主軸10上。內套2為中空的圓筒狀，內徑比要保持的工具14的柄徑稍大(例如2iim)。外套3為內徑比內套2的外徑大的中空圓筒狀。外套3與內套2同軸配置。在外套3的軸線0方向的兩端，設置有相比外套3的外周面3b沿半徑方向突出的多個(2個)凸緣部3f 。配置於外套3軸線0方向的大致中央部的內套2被各肋條4連結於外套3上。外套3形成為軸線0方向的長度比內套2軸線0方向的長度長。 各肋條4沿內套2的圓周方向等間隔地配置(在本實施方式中間隔120度)。各肋條4與內套2的外周面2b和外套3的內周面3a正交配置，並且沿半徑方向從內套2的外周面2b向外套3的內周面3a延伸，從而將內套2的外周面2b與外套3的內周面3a連
結。各肋條4形成為軸線0方向的長度與內套2軸線0方向的長度相等，並且在內套2軸
線0方向的整個長度上將內套2的外周面2b與外套3的內周面3a連結。 另外，設外套3的外徑為D、全長為L，例如可以通過放電加工用外徑為D、全長為L
的圓柱形材料來形成夾頭l。 如圖2(a)所示，以軸線0與主軸10的軸線為同軸的方式將夾頭1旋轉自如地保持在主軸10上。利用壓入方式或省略了圖示的單元使夾頭1相對於主軸10止轉。此時，2個凸緣部3f與主軸10壓接，並且2個凸緣部3f在主軸10與外套3的外周面3b之間形成空間R。圖2中的夾頭1的上方配置了具有盲孔lla的工具止動部件ll，下方配置了 0形環支架12。在工具止動部件11和0形環支架12中配置有0形環13。工具14未插入時的0形環13的內徑比工具14的柄14s的外徑(柄徑)小0. 2mm 0. 5mm。另外，如本圖(b)所示，如果將工具14插入0形環13，則與0形環的磨擦力將工具14保持在0形環13、即主軸10上。另外，設置了2個0形環13，但也可以是1個。 接下來對旋轉主軸10從而用工具14來進行加工時的夾頭1的動作進行說明。
圖3是說明圖1所示的夾頭1的動作的示意圖。另外，在本圖中用虛線表示工具14。 如果旋轉主軸IO，則旋轉所產生的離心力使主軸IO及夾頭l在沿徑向擴展的方向上受力。此時，假定沒有工具14，由於離心力作用於各肋條4及外套3上，因此各肋條4向內套2的半徑方向移動，內套2被各肋條4沿半徑方向拉伸而變形。在本第1實施方式中，夾頭1有3個肋條4，因此變形為接近圓形的三角形(稜圓形)。 因此，在工具14插入在夾頭1中的情況下，與圖3中的K部變形對應的力施加到工具14上。也就是說，內套2僅有在內周面2a與工具14的柄14s之間的空隙的部分發生變形，導致內周面2a與工具14的柄14s壓接。具體而言，會導致內套2的內周面2a中的、肋條4與肋條4之間的部分與柄14s壓接。該內套2的內周面2a與工具14的柄14s壓接時的內套2的內周面2a與工具14的柄14s之間的磨擦力，將工具14牢固地保持在夾頭1上。而且，由於3個肋條4沿圓周方向等間隔配置，所以內套2的內周面2a中的、肋條4與肋條4之間的部分沿圓周方向等間隔並且面接觸地壓接於工具14上。因此，使內套2的內周面2a與工具14的柄14s壓接的壓接力在圓周方向上均勻分布，保持工具14不偏離設計上的軸心。另外，如圖2所示，在夾頭1的外套3的外周面3b與主軸10之間形成了空間R，因此，容許外套3因各肋條4向半徑方向移動所出現的變形。也就是說，外套3以與肋條4對應的部分向空間R—側突出的方式發生變形，各肋條4隨著外套3的變形沿半徑方向移動。此外，儘管外套3變形，設置於外套3的軸線0方向兩端的凸緣部3f也保持壓接狀態，從而保持夾頭1相對於主軸10止轉。 接下來，對夾頭1保持工具14的力進行具體地說明。 圖4是本發明涉及的夾頭1的工具保持力的說明圖，(a)是表示主軸10的轉速與工具14的保持力之間的關係的圖，(b)是表示夾頭1的尺寸的俯視剖視圖，(c)是側面剖視圖。 其中夾頭1的各部分的尺寸如下
內套2的外徑dl :4. 5mm
內套2的內徑d2 :3. 18mm 內套2的全長LI :14mm 外套3的凸緣部3f的外徑Dl :12mm 外套3的中央部的外徑D2 :11. 5mm 外套3的內徑D3 :10mm 從外套3的端部到內套2的端部的距離11 :2mm 外套3的全長L2 :18mm 外套3的凸緣部3f的長度12 :1mm 肋條4的寬度t:lmm 材質SUS440C(JIS G4303) 如圖4所示，工具14的保持力隨著主軸10的轉速的增加而增加，如果每分鐘轉10 萬轉以上，便可獲得合乎實用的足夠的工具保持力。另外，可以使內套2的全長(圖4(b) 中的長度L1)與外套3的全長(圖4(b)中的長度L2)相等。 由此，實現了用與主軸10的轉速相應的離心力在內套2上保持工具14，因此結構 簡單，製造成本低廉，同時，能夠防止所保持的工具14的軸心偏離設計上的軸心。
接下來，對本發明第2實施方式中的夾頭進行說明。 圖5是本發明第2實施方式中的夾頭的結構圖，(a)是俯視圖，(b)是(a)的C-C 剖視圖，(c)是(b)的D-D剖視圖。此外，對與圖l相同的部件或功能相同的部件標記同一 符號並省略了重複的說明。 圖5所示的夾頭1A具有多個(在本實施方式中為3個)突出部5，該多個突出部 5配置於肋條4的延長線上，被設於外套3的外周面3b，並且與作為連結部的肋條4的個數 相同。各突出部5形成為軸線0方向的長度與內套2的軸線0方向的長度相等，並且形成 為全長範圍上與肋條4同寬。此外，各突出部5被設定為距離外周面3b的半徑方向的突出 量比凸緣部3f的半徑方向的突出量小，並且在安裝於主軸上的情況下與非旋轉狀態的主 軸為非接觸狀態。另外，可以使內套2的全長與外套3的全長相等。 即使是這種形狀，也能夠獲得與圖1所示的夾頭相同的功能，並取得與上述第1實 施方式相同的效果。 此外，突出部5在主軸旋轉時沿半徑方向受到離心力。於是，作用於突出部5的離
心力引起的沿半徑方向的拉伸力作用在肋條4上，能夠更有效地保持工具。 進而，通過在未圖示的主軸上形成嵌入突出部5的為圖示的凹部，從而能夠使突
出部5作為主軸旋轉時止轉夾頭1A的部件發揮功能。 接下來對本發明的第3實施方式中的夾頭進行說明。 圖6是本發明第3實施方式中的夾頭1B的俯視圖。此外，對與圖1相同的部件或 功能相同的部件標記同一符號並省略了重複的說明。該夾頭1B，其外套3的全長與內套2 的全長相同。 圖6所示的夾頭1B具有多個(在本第3實施方式中為3個)連接部4B。各連結 部4B沿圓周方向等間隔配置(在本第3實施方式中間隔120度)。各連結部4B包括連接 部件4a和弦狀部件4b。 首先，弦狀部件4b以連結外套3的內周面3a的規定距離的圓弧的方式設置於外
6套3的內周面3a上。換言之，弦狀部件4b沿與半徑方向正交的方向延伸，並且其兩端與外 套3的內周面3a連接。此外，弦狀部件4b形成為在內套2的軸線0方向的全長上延伸。
連接部件4a沿半徑方向從內套2的外周面2b向外套3的內周面3a延伸，並且將 內套2的外周面2b與弦狀部件4b的中心連結。於是，連接部件4a與內套2的外周面2b 正交，並且與弦狀部件4b正交。 夾頭1B具有設置於弦狀部件4b上的突起部6。突起部6配置於連接部件4a的延 長線上，並且形成為從弦狀部件4b的中心向外套3 —側突出。該突出部6的突出方向與弦 狀部件4b正交。另外，突起部6形成為軸線0方向的長度與內套2的軸線0方向的長度相 等，並被設定為與連接部件4a同寬。在突起部6的頂端面與外套3的內周面3a之間形成 有空隙。該夾頭1B由圓柱形的材料通過放電加工來形成。 根據以上結構，在旋轉支承夾頭1B的主軸時，由於內套2受各連結部4B的離心力 作用而在半徑方向被拉伸變形。 此時，離心力引起的沿半徑方向移動的力作用到各連結部4B的連接部件4a上，從 而弦狀部件4b的中心被按壓向連接部件4a而在半徑方向上彎曲。由此，發生變形的是內 套2和連結部4B，而使它們發生變形的力分散為6點均勻地作用於外套3，所以外套3幾乎 沒有變形。於是，作用於連結部4B的離心力引起的對連結部4B的拉伸力更有效地作用於 內套2，從而能夠更有效地保持工具。 此外，離心力也作用於突起部6，因此，連接部件4a上進一步被施加了作用於突起 部6的那部分離心力、即使內套2變形的力，從而能夠更有效地保持工具。另外，可以省略 圖6中的突起部6。 另外，內套2的全長可以為6mm左右。 另外，基於上述實施方式說明了本發明，但本發明並不局限於此。在上述實施方式 中，對設置了 3個連結部4或4B的情況進行了說明，但並不局限於此，也可以沿圓周方向等 間隔地配置2個或4個以上。
權利要求
一種夾頭，其安裝在主軸上並保持工具，其特徵在於，具有內套，其形成為內徑大於上述工具的柄徑的圓筒狀；外套，其形狀為內徑大於上述內套的外徑的圓筒狀、並且與上述內套同軸配置；以及多個連結部，它們沿圓周方向等間隔配置並將上述內套的外周面與上述外套的內周面連結，並且在上述主軸的旋轉而引起的離心力作用下沿半徑方向移動而使上述內套變形，上述內套的變形使得上述內套的內周面與上述工具壓接，從而保持上述工具。
2. 根據權利要求l所述的夾頭，其特徵在於，具有多個凸緣部，該多個凸緣部在外套的外周面上沿半徑方向突出設置，並且與上述主軸壓接；上述連結部是肋條，其沿半徑方向從上述內套的外周面向上述外套的內周面延伸並將上述內套的外周面與上述外套的內周面連結，並且在上述主軸的旋轉引起的離心力的作用下，在上述外套變形的同時沿上述半徑方向移動；上述凸緣部在上述外套的外周面與上述主軸之間形成容許上述外套變形的空間。
3. 根據權利要求2所述的夾頭，其特徵在於，具有突出部，其配置在上述肋條的延長線上，並且設置於上述外套的外周面。
4. 根據權利要求1所述的夾頭，其特徵在於，上述連結部具有弦狀部件，其以連結上述外套的內周面的規定距離的圓弧的方式設置於上述外套的內周面上；連接部件，其沿半徑方向從上述內套的外周面向上述外套的內周面延伸，並且將上述內套的外周面與上述弦狀部件的中心連結。
5. 根據權利要求4所述的夾頭，其特徵在於，具有突起部，其配置於上述連接部件的延長線上並且突出形成在上述弦狀部件的上述外套側。
全文摘要
本發明提供一種所保持的工具的軸心不會偏離設計上的軸心的夾頭。夾頭(1)安裝在主軸(10)上並保持工具(14)，並且具有內徑大於上述工具(14)的柄徑的圓筒狀的內套(2)、和內徑大於上述內套(2)的外徑的圓筒狀外套(3)。外套(3)與內套(2)同軸配置。此外，夾頭(1)具有多個肋條(4)，該多個肋條(4)沿圓周方向等間隔配置並且在內套(2)的整個長度上將內套(2)的外周面(2b)與外套(3)的內周面(3a)連結。
文檔編號B23B31/14GK101712078SQ20091017078
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月11日 優先權日2008年9月29日
發明者凱爾文·埃諾克, 野副悟 申請人:日立比亞機械股份有限公司