工具把持機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于把持機(jī)床的工具的工具把持機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般來說，在超精密加工機(jī)中，由于工具裝卸時(shí)的精度、機(jī)械系統(tǒng)的大小等，工具自動(dòng)更換系統(tǒng)不被采用。在進(jìn)行光學(xué)部件的金屬模加工的加工機(jī)中，一般利用一個(gè)工具進(jìn)行加工，每次更換工具都進(jìn)行工具的偏轉(zhuǎn)調(diào)整或動(dòng)平衡調(diào)整。
[0003]在超精密加工機(jī)所具備的流體軸承主軸安裝有旋轉(zhuǎn)工具。由于流體軸承主軸通過空氣渦輪方式等高速旋轉(zhuǎn)，所以主軸主體小型。因此，在主軸的軸設(shè)置復(fù)雜的工具更換的構(gòu)造較困難。在超精密加工機(jī)的一部分中，工具更換采用了熱壓配合方式。但是，為此在機(jī)械內(nèi)部或者周邊設(shè)置接近500°C的熱源，這從溫度的穩(wěn)定性方面來看不優(yōu)選。特別是，在要求數(shù)納米級的精度的超精密加工機(jī)中，工具更換難以采用熱壓配合方式。
[0004]另外，在超精密加工領(lǐng)域中，動(dòng)平衡的調(diào)整在加工中很重要。在使主軸以每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)來加工的情況下，偏轉(zhuǎn)、振動(dòng)對加工造成影響，所以需要進(jìn)行數(shù)mg左右的平衡調(diào)整。因此，軸的偏移、工具的不平衡狀態(tài)不能忽略。在超精密加工中經(jīng)常使用的空氣渦輪主軸中，在現(xiàn)狀中無法自動(dòng)地使工具和軸的相位一致，所以需要在將工具支架安裝到軸后進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，提供在將工具支架安裝到軸時(shí)，能夠通過磁鐵的配置使相位一致來安裝的工具把持機(jī)構(gòu)。
[0006]超精密加工機(jī)中的加工著眼于切削力小，在本發(fā)明中，采用利用磁鐵的工具的裝卸。在把持工具的工具支架和軸的各個(gè)對置的面設(shè)置磁鐵，利用這些磁鐵的吸引力把持工具支架。通過在工具支架的面將多個(gè)磁鐵配置在圓周上，并且，在軸的面也將磁鐵配置在圓周上，來確保針對軸的工具支架的吸引力，并且，在分別配置于工具支架以及軸的面的多個(gè)磁鐵中，僅使一對與其他極性不同，從而使工具支架安裝的相位確定。另一方面，在將工具支架從軸拆下的情況下，通過施加壓力使空氣等通過在軸內(nèi)設(shè)置的孔來減弱磁力。
[0007]通過在超精密加工機(jī)搭載工具自動(dòng)更換系統(tǒng)，能夠自動(dòng)地更換多個(gè)工具，所以能夠?qū)崿F(xiàn)長時(shí)間的加工。例如，能夠自動(dòng)地更換粗加工用的工具以及精加工用的工具，進(jìn)行從粗加工到精加工連貫的加工。通過將多個(gè)磁鐵配置成僅其中的一對與其他相反的極性，從而能夠決定軸與工具支架的唯一的相位，所以通過利用預(yù)先使相位一致的工具支架和軸的組合進(jìn)行平衡調(diào)整，從而在將工具支架安裝到軸后，由于無需進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)整而能夠立刻進(jìn)行加工。
[0008]本發(fā)明提供的工具把持機(jī)構(gòu)由能夠安裝工具的工具支架和安裝該工具支架的軸構(gòu)成，且該軸固定于主軸裝置的旋轉(zhuǎn)軸。上述工具支架以及上述軸具有相互對置的第一面以及第二面。并且，在上述工具支架的第一面配置至少兩個(gè)磁鐵，而且，該至少兩個(gè)磁鐵中的至少一個(gè)為與其他的磁鐵不同的方向的磁極。另外，在上述軸的第二面，且在與配置于上述第一面的磁鐵對應(yīng)的位置，以在對該配置于第一面的磁鐵吸引的方向上產(chǎn)生磁力的方式配置磁鐵。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過磁鐵的配置來使這些軸和工具支架的相位一致而將工具支架安裝到軸。另外，磁鐵越大越多越增加吸引力，所以能夠更強(qiáng)力地把持工具。另外，通過對配置在工具支架和軸的各個(gè)的面的多個(gè)磁鐵準(zhǔn)備僅其中一對與其他極性不同的組合(在軸的面將多個(gè)磁鐵配置為，僅其中的一個(gè)使N極向上，其余為S極向上，在工具支架的面使多個(gè)磁鐵為，僅其中的一個(gè)使S極向下，其余為N極向下。)，從而能夠以唯一的相位的組合將工具支架結(jié)合到軸。這樣，能夠利用本發(fā)明提供的工具把持機(jī)構(gòu)使工具和軸的相位一致，所以通過準(zhǔn)備與工具的不平衡對應(yīng)的工具支架，而不需要進(jìn)行將工具支架安裝到主軸之后的動(dòng)平衡調(diào)整。
[0010]上述軸也可以經(jīng)由流體軸承支承于主軸裝置的旋轉(zhuǎn)軸。根據(jù)該實(shí)施方式，通過軸被流體軸承(空氣軸承等)的旋轉(zhuǎn)阻力少的軸承支承，從而得到了軸通過磁力旋轉(zhuǎn)這樣的效果。在將工具支架自動(dòng)地安裝到軸時(shí)，在軸向工具支架接近時(shí)，軸通過該磁力旋轉(zhuǎn)并在唯一的組合的相位停止，能夠在工具支架與軸的相位一致的狀態(tài)下安裝。在空氣渦輪主軸中機(jī)構(gòu)部沒有產(chǎn)生磁力的機(jī)構(gòu)，無法定位固定，所以利用磁鐵的定位有效。
[0011]也可以為上述工具支架以及上述軸具有成對的錐形狀，將上述工具支架同軸地安裝到上述軸。根據(jù)該實(shí)施方式，通過在工具支架和軸的雙方設(shè)置錐形狀，從而其錐形狀部分成為引導(dǎo)，所以能夠?qū)⒐ぞ咧Ъ芡S地安裝到軸。
[0012]上述軸能夠在與安裝上述工具支架的面相反的一側(cè)的端面具有朝向上述工具支架沿軸向貫通的貫通孔。根據(jù)該實(shí)施方式，通過在工具更換時(shí)從軸內(nèi)的貫通孔的后方朝向工具支架施加空氣等的壓力，能夠減弱工具支架與軸之間的磁力而容易分開。
[0013]配置于上述軸的第二面的磁鐵能夠相對于上述軸為軸對稱。根據(jù)該實(shí)施方式，通過磁鐵對于軸為軸對稱，從而軸的不平衡的影響變少，不需要工具支架更換后的平衡調(diào)整。
[0014]通過本發(fā)明，能夠提供在將工具支架安裝到軸時(shí)，能夠通過磁鐵的配置使相位一致來安裝的工具把持機(jī)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的上述的以及其他的目的以及特征根據(jù)參照附圖的以下的實(shí)施例的說明變得清楚。這些圖中如下。
【附圖說明】
[0016]圖1是用于對構(gòu)成本發(fā)明的工具把持機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式的工具支架和軸的各個(gè)的構(gòu)造進(jìn)行說明的剖視圖。
[0017]圖2是表示分別設(shè)置于工具支架和軸的多個(gè)磁鐵中一對為與其他相反的極性的圖。
[0018]圖3是對在工具支架主體部和軸分別等間隔地將相同的形狀的磁鐵配置在同心圓上的例子進(jìn)行說明的圖。
[0019]圖4是對使在工具支架和軸分別配置為定位用的一對磁鐵的大小比其他大的例子進(jìn)行說明的圖。
[0020]圖5是表示在軸和工具支架分別配置半月狀的磁鐵的例子的圖。
[0021]圖6是表示軸經(jīng)由流體軸承能夠旋轉(zhuǎn)地支承于主軸裝置的旋轉(zhuǎn)軸的圖。
[0022]圖7是表示空氣軸承的空氣渦輪主軸(主軸裝置)的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
[0023]圖8是表示在工具支架和軸的接合部設(shè)置了錐形部的構(gòu)造的圖。
[0024]圖9表示在工具支架2和軸3的接合部設(shè)置了錐形部的構(gòu)造。
【具體實(shí)施方式】
[0025]使用圖1對構(gòu)成本發(fā)明的工具把持機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式的工具支架和軸的各個(gè)的構(gòu)造進(jìn)行說明。
[0026]把持工具I的工具把持機(jī)構(gòu)由工具支架2和軸3構(gòu)成，工具I安裝于工具支架2。
[0027]工具支架2由工具支架主體部2d、以及在中心具有插入工具I的貫通孔2b的緊固部件2a構(gòu)成。該緊固部件2a的貫通孔2b具有內(nèi)徑朝向工具支架主體部2d逐漸擴(kuò)大的形狀。另一方面，在緊固部件2a與貫通孔2b平行地設(shè)置有螺栓安裝用的螺栓孔2c。另外，在工具支架主體部2d設(shè)置有爪部2e和貫通孔2f，還設(shè)置有用于固定安裝于螺栓孔2c的螺栓的內(nèi)螺紋(未圖示)。由緊固部件2a的貫通孔2b和工具支架主體部2d的爪部2e形成楔構(gòu)造。
[0028]對利用圖1的工具支架2的工具I的把持進(jìn)行說明。
[0029]首先，通過將工具支架主體部2d的爪部2e嵌合于緊固部件2a的貫通孔2b，來將緊固部件2a與工具支架主體部2d臨時(shí)結(jié)合。接下來，將工具I插入緊固部件2a的貫通孔2b與工具支架主體部2d的貫通孔2f。將螺栓(未圖示)安裝到緊固部件2a的螺栓孔2c，通過緊固部件2a的貫通孔2b與工具支架主體部2d的爪部2e的楔構(gòu)造將工具I固定于工具支架2。
[0030]軸3具備螺栓孔3a，通過螺栓(未圖示)貫通該螺栓孔3a，從而固定于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元(未圖示)的旋轉(zhuǎn)軸。此外，在軸3設(shè)置有供工具I的端部插入的漏斗形狀部3b。
[0031]在將工具支架主體部2d固定于軸3時(shí)對置的工具支架主體部2d的面和軸3的面分別安裝有磁鐵4a、5a、4b、5b。詳細(xì)而言，在工具支架主體部2d的面，一個(gè)磁鐵4a和多個(gè)磁鐵5a配置于圓周上，在軸3的面，在與配置于工具支架主體部2d的面的磁鐵