用于錐形夾頭的內(nèi)套筒和切削工具保持件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將切削工具緊固到旋轉(zhuǎn)式切削機(jī)的錐形夾頭的內(nèi)套筒，還涉及包含所述內(nèi)套筒的切削工具保持件。
【背景技術(shù)】
[0002]在切削操作中，當(dāng)由于切削工具與要切削的工件之間的接觸產(chǎn)生連續(xù)振動(dòng)，即所謂的“振刀(chattering)”(下文稱為“顫振(chatter vibrat1n)”)時(shí)，要切削的工件的機(jī)加工精度降低，從而導(dǎo)致切削質(zhì)量差。為應(yīng)對該問題，除了提出增加用于固定切削工具的卡盤或緊固到卡盤的保持件的剛度外，還提出通過提供具有減振功能的元件來減少振動(dòng)，由此防止產(chǎn)生振動(dòng)。
[0003]例如PTL.1公開了將在內(nèi)徑機(jī)加工中使用的鉆桿安裝到機(jī)床等的刀具保持件上的鉆桿保持件(保持工具)，其中在鉆桿保持件和鉆桿之間插入由阻尼合金制成的元件。通過將鉆桿的柄部插入保持件的內(nèi)孔并利用夾緊螺釘將柄部推到內(nèi)孔的一側(cè)而固定鉆桿。由鋁、紫銅、鋅、黃銅或阻尼鋼板制成的板條元件安放在推動(dòng)面上，以插置在柄部和內(nèi)孔之間。利用具有減振特性的板條元件，使得在切削操作期間廢切肩的切削邊緣中產(chǎn)生的振動(dòng)在從鉆桿的柄部擴(kuò)散到鉆桿保持件之前就得到減少，由此防止振動(dòng)直接傳遞到鉆桿保持件并防止鉆桿與鉆桿保持件一起振動(dòng)。
[0004]在例如立銑刀等切削工具安裝到緊固至旋轉(zhuǎn)式切削機(jī)的卡盤上的切削工具保持件的情況下，往往使用具有從中心沿徑向形成的切口的基本為筒狀的夾頭。具體而言，在安裝具有相對小直徑的切削工具的情況下，往往使用設(shè)有具有朝切削工具側(cè)直徑增加的漸縮部的錐形夾頭，從而在卡盤中可以獲得大的緊固尺寸。即使在使用這種錐形夾頭的情況下，也需要防止顫振。
[0005]例如PTL.2描述了在使用錐形夾頭的切削工具保持件中，切削工具保持件借助高速旋轉(zhuǎn)的離心力而擴(kuò)張，錐形夾頭的緊固螺母的緊固力減小，容易產(chǎn)生顫振。然后，PTL.2公開了在錐形夾頭的緊固螺母的內(nèi)側(cè)設(shè)置用于施加沿緊固錐形夾頭的方向的偏壓的偏壓裝置例如蝶形彈簧，以增加保持件、錐形夾頭和切削工具的剛度。
[0006]此外，PTL.3描述了防止使用錐形夾頭的切削工具保持件在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生顫振的方法。PTL.3公開了不從切削工具側(cè)通過緊固螺母緊固錐形夾頭，而是將連接到拉桿的對拉螺栓(pull bolt)延伸到切削工具側(cè)，并利用對拉螺栓將錐形夾頭的頂端擰緊。錐形夾頭借助拉桿的張力被牢固地牽拉在切削工具保持件的夾頭卡盤主體的內(nèi)周漸縮部中，由此可以防止顫振。
[0007]PTL.1:JP-UM-A-H05-088804
[0008]PTL.2:JP-A-H07-276116
[0009]PTL.3:JP-UM-A-H06-066901

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]人們認(rèn)為，在使用錐形夾頭的切削工具保持件中也一樣，除了通過提高保持件的剛度來防止產(chǎn)生顫振之外，還通過提供具有減振功能的元件來吸收振動(dòng)。提供減振功能的阻尼合金一般將振動(dòng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)摩擦的熱量并吸收該熱量，因此，阻尼合金的剛度與工具鋼等的剛度相比不是很高。因此，需要優(yōu)化由阻尼合金制成的具有減振功能的元件的形狀和構(gòu)造，以提高要切削的工件的機(jī)加工精度。
[0011]考慮到上述情況作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種用于將切削工具緊固到旋轉(zhuǎn)式切削機(jī)的錐形夾頭中并能夠提高要切削的工件的機(jī)加工精度的內(nèi)套筒，本發(fā)明的目的還在于提供包括所述內(nèi)套筒的切削工具保持件。
[0012]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供用于錐形夾頭的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒用于插入到將切削工具的柄部抓持住的錐形夾頭中，該內(nèi)套筒包括含有阻尼合金的筒部，該筒部上設(shè)有狹槽。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，利用安裝到錐形夾頭的緊固部上的含有阻尼合金的筒狀內(nèi)套筒，可以減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，從而可以防止顫振、提高要切削的工件的機(jī)加工精度、特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0014]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是所述狹槽包括第一狹槽和第二狹槽，所述第一狹槽形成為從所述筒部的縱向上的第一端部朝所述筒部的第二端部延伸而不貫穿所述第二端部，所述第二狹槽形成為從所述第二端部朝所述第一端部延伸而不貫穿所述第一端部，并且所述第一狹槽和所述第二狹槽交替設(shè)置。根據(jù)該實(shí)施例，可以減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，在利用錐形夾頭保持切削工具的可靠緊固的同時(shí)減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，可以提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0015]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是所述第一狹槽和所述第二狹槽中每一者的長度大于所述筒部的縱向長度的1/2。根據(jù)該實(shí)施例，可以在利用錐形夾頭保持切削工具的可靠緊固的同時(shí)有效地減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，可以提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0016]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是所述狹槽包括第三狹槽，所述第三狹槽從所述第一端部貫穿至所述第二端部。根據(jù)該實(shí)施例，可以在利用錐形夾頭保持切削工具的可靠緊固的同時(shí)減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，可以提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0017]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是內(nèi)套筒還包括位于所述筒部的縱向端部上的鎖定區(qū)段，所述鎖定區(qū)段與所述錐形夾頭接合。根據(jù)該實(shí)施例，可以穩(wěn)當(dāng)?shù)貓?zhí)行將內(nèi)套筒相對于錐形夾頭定位的處理，可以在利用錐形夾頭保持切削工具的可靠緊固的同時(shí)穩(wěn)當(dāng)?shù)刈コ智邢鞴ぞ?，可以減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0018]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是所述錐形夾頭包括漸縮部，并且所述筒部的縱向中部位置處的厚度與所述漸縮部的縱向中部位置處的厚度的比是5:95至99:1。根據(jù)該實(shí)施例，可以有效地減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，可以提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
[0019]此外，本發(fā)明提供了包括夾頭卡盤主體、錐形夾頭和本發(fā)明的用于錐形夾頭的內(nèi)套筒的切削工具保持件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，可以減少在切削工具中產(chǎn)生的振動(dòng)，同時(shí)提高切削工具保持件的剛度，由此可以防止顫振，可以提高要切削的工件的機(jī)加工精度，特別是可以改進(jìn)機(jī)加工表面的表面粗糙度。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的切削工具保持件的側(cè)部剖視圖。
[0022]圖2示出在切削工具保持件中使用的錐形夾頭，(a)是側(cè)視圖，(b)是正視圖。
[0023]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)套筒，(a)是側(cè)視圖，(b)是正視圖。
[0024]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一內(nèi)套筒，(a)是側(cè)視圖，(b)是正視圖。
[0025]圖5是示出切削試驗(yàn)中的切削方法的視圖。
[0026]圖6A是示出在切削試驗(yàn)中振動(dòng)加速度的強(qiáng)度的曲線圖。
[0027]圖6B是示出在切削試驗(yàn)中振動(dòng)加速度的功率的曲線圖。
[0028]圖7A是示出在切削試驗(yàn)中比較例的表面粗糙度的測量結(jié)果的曲線圖。
[0029]圖7B是示出在切削試驗(yàn)中實(shí)例的表面粗糙度的測量結(jié)果的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合圖1至圖4描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的切削工具保持件。
[0031]如圖1所示，切削工具保持件I包括夾頭卡盤主體10、插入夾頭卡盤主體10的卡盤筒體13中的錐形夾頭20以及固定成將錐形夾頭20推入卡盤筒體13中的螺母30?；緸橥矤畹膬?nèi)套筒40插入錐形夾頭20的內(nèi)周內(nèi)，以抓持切削工具3的柄部5。
[0032]夾頭卡盤主體10在一端側(cè)具有安裝在機(jī)床的主軸(未示出)上的柄部11，并具有位于另一端側(cè)的卡盤筒體13與柄部之間的凸緣部12。卡盤筒體13的內(nèi)周上具有直徑朝另一端側(cè)增加的漸縮面14，卡盤筒體13的外周上具有與螺母30旋緊在一起的螺紋15。螺母30具有位于另一端側(cè)的端面處的在內(nèi)周側(cè)凸出的按壓部31，并且當(dāng)緊固到螺紋15時(shí)，按壓部31朝夾頭卡盤主體10的一端側(cè)按壓錐形夾頭20。因此，錐形夾頭20的外周面?zhèn)鹊臐u縮部21 (見圖2)被推壓在卡盤筒體13的內(nèi)周側(cè)的漸縮面14上，由此錐形夾頭20受到使直徑縮小的壓縮力。
[0033]也參考圖2，錐形夾頭20包括具有位于軸向中部的漸縮部21的基本為筒狀的主體。錐形夾頭20在漸縮部21的沿軸向的大直徑側(cè)具有肩部22，該肩部被螺母30的按壓部31按壓。錐形夾頭20設(shè)有從肩部22的端面沿軸向進(jìn)一步延伸的突出部23，在突出部23的端部還設(shè)有直徑比肩部22的直徑小的凸緣24。錐形夾頭20還具有從漸縮部21的小直徑側(cè)的端面上沿軸向延伸的平行部25。錐形夾頭20沿周向以相等的間隔還設(shè)有六個(gè)狹槽26，各狹槽從漸縮部21側(cè)的平行部25的端部附近貫穿到凸緣24的端面。狹槽26是所謂的開口槽，并且可以在漸縮部21推壓在夾頭卡盤主體10的漸縮面14上時(shí)縮小錐形夾頭20的直徑。
[0034]錐形夾頭20的內(nèi)周側(cè)具有內(nèi)周面27，該內(nèi)周面具有沿從凸緣24側(cè)的端面連續(xù)至漸縮部21的平行部25側(cè)的端部附近的圓筒表面形狀，并且錐形夾頭20還具有通過臺階部29連接到內(nèi)周面27的大直徑部28，該大直徑部延伸到平行部25的端部。錐形夾頭20中使用的材料不具體限定，但可以使用例如高碳鉻軸承鋼、用于機(jī)器構(gòu)造的碳鋼、鉻鋼、或鉻鉬鋼。
[0035]此外，還參考圖3，將要插入錐形夾頭20的內(nèi)周中的內(nèi)套筒40具有由基本為筒狀的主體形成的主體部41以及位于主體部41的一個(gè)軸向端部處的與錐形夾頭20的內(nèi)周的臺階部29 (見圖2)接合的凸緣部42。插入錐形夾頭20中的內(nèi)套筒40被凸緣部42鎖定在預(yù)定位置。在抓持切削工具3時(shí)，凸緣部42使得內(nèi)套筒40相對于錐形夾頭20的定位容易且可靠，因此，內(nèi)套筒40可以以穩(wěn)定的方式穩(wěn)當(dāng)?shù)刈コ智邢鞴ぞ?，使得可以減少在所抓持的切削工具3中產(chǎn)生的振動(dòng)。
[0036]主體部41具有與錐形夾頭20的內(nèi)周面27接觸的外周面41a以及作為將切削工具3的柄部5抓持住的抓持部的內(nèi)周面41b。主體部41還具有從凸緣部42的端部沿軸向朝主體部的另一端部延伸的第一狹槽43。也就是說，第一狹槽43設(shè)置成不從具有凸緣部42的端部貫穿到該另一端部。主體部41還具有從該另一端部沿軸向朝凸緣部42延伸的第二狹槽44。也就是說，第二狹槽44設(shè)置成不從該另一端部貫穿到具有凸緣部42的端部。第一狹槽43和第二狹槽44形成為大于內(nèi)套筒40的軸向長度的1/2，并沿周向以相等的間隔交替設(shè)置。第一狹槽43的長度和第二狹槽44的長度是相互獨(dú)立的且優(yōu)選地為內(nèi)套筒40的軸向長度的65 %至95 %，更優(yōu)選地為75 %至85 %。在該實(shí)例中，設(shè)有兩個(gè)第一狹槽43和兩個(gè)第二狹槽44，總共四個(gè)狹槽。借此，當(dāng)外周面41a被錐形夾頭20的內(nèi)周面27按壓時(shí)，內(nèi)套筒40可以均勻地且容易地沿徑向縮小直徑，并且另外還可以減少在所抓持的切削工具3中產(chǎn)生的振動(dòng)。
[0037]在抓持切削工具3以減少切削工具3中產(chǎn)生的振動(dòng)的狀態(tài)中，考慮到剛性和振動(dòng)吸收，內(nèi)套筒40的軸向中部位置處的厚度與錐形夾頭20的漸縮部21的軸向中部位置處的厚度的比優(yōu)選在從5:95至99:1