CN101927356B - 背镗孔切削工具 - Google Patents

Abstract

一种背镗孔切削工具，无须最低限度的纵深长度，能以简单的构造手动地使刀具朝径方向出没。背镗孔心轴(11)具有：主轴(12)，沿着一点划线所示的轴线延伸，具有轴线方向后端部可安装至机床的固持具(101)的插入形状；刀具(13)，以可转动的方式被支撑在主轴的轴线方向前端部，并设成沿着主轴倒放的收容位置以及相对于主轴立起的突出位置；弹簧(22)，使刀具转动立起并弹压至突出位置；以及导引套筒(16)，为可在主轴的外周朝轴线方向滑动的方式设置的筒状体，在筒状体的侧面具有窗部，通过在轴线方向后端侧位置覆盖刀具而将刀具保持在收容位置，并通过在轴线方向前端侧位置使刀具从窗部露出而使刀具从窗部朝径方向外侧突出从而设成突出位置。

Description

背镗孔切削工具

技术领域

本发明涉及一种安装至机床(machine tool)的固持具(holder)的切削工具，尤其是涉及一种插入至工件(work)的导孔后，使刀具出没而对导孔的背面侧施予镗孔(counterbore)切削的背镗孔切削工具。

背景技术

背镗孔切削为以NC(Numerical Control；数控)加工机等预先形成贯穿工作物的表面及背面的导孔，将安装在机床的固持具的背镗孔心轴(arbor)从表面侧插入至工作物的导孔，将背镗孔心轴的前端从工作物的背面突出，将刀具从背镗孔心轴的前端朝径方向扩张突出，而对背面施予镗孔。背镗孔切削结束后，将刀具没入至背镗孔心轴的前端后，从导孔抽出背镗孔心轴。

以在该背镗孔切削中自动地实施刀具的出没的技术而言至今已有各种技术，其中例如日本特开平11-156612号公报(专利文献1)的图11所显示的推压型式的背镗孔心轴为泛知的现有技术。此种推压型式的背镗孔心轴是使其前端贯穿工作物的导孔，并将位在背镗孔心轴的后端侧且具有比前端部还大的外径的心轴本体端面推压至工作物的表面。并且，通过推压心轴本体端面使刀具从心轴前端部朝径方向外侧突出，而对工作物的背面施予镗孔。接着，通过再次将心轴本体端面推压至工作物的表面使刀具没入至心轴前端部，而从导孔将背镗孔心轴抽出。

由于该推压型式的背镗孔心轴在心轴本体端面抵接至工作物表面为止必须将心轴前端部插入至深处，因此需要最低限度的工件纵深，当工作物的纵深较短时，刀具无法突出及没入。

因此，专利文献1揭示有一种技术，该技术是将冷却液的压力作为驱动源，使刀具朝径方向出没成为自动背镗孔切削，而取代推压型式的背镗孔心轴。

专利文献：日本特开平11-156612号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

然而，如所述现有技术，由于使用冷却液的压力使刀具出入的背镗孔心轴需要将液压导引至工具内部的缸筒(cylinder)室、将液压转换成直线运动的活塞、以及连结活塞与刀具而使刀具动作的杆(rod)等，因此构造复杂且成本高。

此外，由于是以冷却液的压力自动地使背镗孔心轴的刀具动作，因此无法手动地使刀具动作。

有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种不需要最低限度的纵深长度，而且能以简单的构造手动地使刀具朝径方向出没的背镗孔切削工具。

(解决技术问题的技术方案)

为了实现目的，本发明的背镗孔切削工具具备有：主轴(mainshaft)，沿着轴线延伸，且具有轴线方向后端部可安装至机床的固持具的插入形状；刀具，以可转动的方式被支撑在主轴的轴线方向前端部，并设成沿着主轴倒放的收容位置以及相对于主轴立起的突出位置；弹压构件，使刀具转动立起并弹压至突出位置；以及导引套筒(guidesleeve)，为可在主轴的外周朝轴线方向滑动而设置的筒状体，在筒状体的侧面具有窗部，通过在轴线方向后端侧位置覆盖刀具而将刀具保持在收容位置，并通过在轴线方向前端侧位置使刀具从窗部露出而使刀具从窗部朝径方向外侧突出从而设成突出位置。

依据本发明，由于沿着主轴的外周朝轴线方向滑动的导引套筒会使刀具出没，因此无须复杂的缸筒机构，而有利于降低成本。

此外，由于朝轴线方向滑动的导引套筒会使刀具出没，因此如现有的推压型式般，无须最低限度的纵深长度，而能对各种形状的工作物施予背镗孔切削。

此外，由于导引套筒朝轴线方向滑动，使窗部与刀具的位置一致或使窗部从刀具的位置错开从而使刀具朝径方向出没，因此能手动地使导引套筒动作，使刀具朝径方向出没。

(发明的效果)

如上所述，由于本发明通过可朝轴线方向滑动的导引套筒使安装在主轴的刀具出没，因此不仅无须复杂的缸筒机构而有利于降低成本，且如现有的推压型式般，无须最低限度的纵深长度，而能对各种形状的工作物施予背镗孔切削。并且，通过手动地使导引套筒朝轴线方向前端侧及后端侧滑动，而可使刀具朝径方向出没。

附图说明

图1为显示本发明一实施例的背镗孔心轴的主要部分的侧面图。

图2为显示使一实施例的背镗孔心轴插通至导孔的状态的主要部分的侧面图。

图3为显示一实施例的背镗孔心轴的刀具从收容位置转动立起而朝向突出位置的情形的主要部分的侧面图。

图4为显示一实施例的背镗孔心轴的刀具处于突出位置的状态的主要部分的侧面图。

图5为显示使一实施例的背镗孔心轴正旋转而施予背镗孔切削的样子的主要部分的侧面图。

图6为显示对应图1及图2的条沟及突起的位置关系的扩大图。

图7为显示对应图3的条沟及突起的位置关系的扩大图。

图8为显示对应图4及图5的条沟及突起的位置关系的扩大图。

图9为显示工件纵深较少的工作物的一例的斜视图。

图10为显示对图9所示的工作物施予背镗孔切削的情形的侧面图。

图11为显示一实施例的背镗孔心轴的切削液通路的侧面图。

符号说明

11     背镗孔心轴    12    主轴

12b    前端内壁      13    刀具

14     刀柄部        15    夹圈

16     导引套筒      17    凸缘部

18     窗部          19    凹部

19S    倾斜面        21    枢轴

22             弹簧        23     调整螺丝

24             螺栓        24t    螺栓前端

25             条沟        25b    条沟后端部

25f            条沟前端部  25k    条沟的另一端

25t            条沟的一端  27     弹簧

28、31         长孔        29     键

32             切削液通路  32f    切削液通路前端部

101            固持具      201    工作物

201a、201b     凸缘        202    导孔

203            表面        204    背面

205            背镗孔开孔

具体实施方式

以下，依据附图所示的实施例详细说明本发明的实施方式。

图1为局部剖切显示本发明一实施例的背镗孔切削工具的主要部分的侧面图，且显示使刀具没入至工具本体的状态。

成为背镗孔切削工具的背镗孔心轴11为将沿着图1中以一点划线所示的旋转轴线延伸的长条圆柱形的主轴12作为工具本体。主轴12为于轴线方向前端部具有可朝径方向出没的刀具13，且在轴线方向后端部形成有刀柄(shank)部14。刀柄部14为圆筒状，并插入而安装至图1中以虚拟线所示的机床的固持具101的前端。此外，刀柄部14可卡定(chucking)至各种固持具101。

比主轴12的轴线方向中央还靠近后端的轴线方向位置设置有作为刀具操作构件的夹圈(clamp ring)15。夹圈15为圆筒状，以可转动的方式安装至主轴12的外周。夹圈15的前端侧通过螺栓24而以可与作为刀具导引构件的导引套筒16相对转动的方式连结。此外，夹圈15的后端与凸缘(flange)部17抵接。在凸缘部17与夹圈15之间压缩设置弹簧27，弹簧27为将夹圈15朝轴线方向前端侧推压。

螺栓24从夹圈15的外周面朝径方向内侧扭进，螺栓24的头部侧固定至夹圈15。从夹圈15的内周面朝内径侧突出的螺栓24的前端24t被插通至形成在导引套筒16的朝周方向延伸的长孔31，而与刻设在主轴12的外周面的条沟25扣合。

凸缘部17为以比刀柄部14及主轴12还大径的方式形成在刀柄部14的前端侧，在背镗孔心轴11的安装时与固持具101抵接。

导引套筒16为圆筒状，从主轴12的轴线方向中央部跨设至前端部。在导引套筒16的前端部侧面形成窗部18。在导引套筒16形成朝轴线方向延伸的长孔28。此外，在主轴12的外周面安装固定有键(key)29。键29为扣合至长孔28，将导引套筒16朝轴线方向导引。如此，导引套筒16可将主轴12的外周朝轴线方向滑动。

在主轴12的前端部侧面，朝轴线直角方向形成有凹陷的凹部19。在夹着凹部19而相对向的一对前端内壁12b架设有枢轴21，刀具13以可转动的方式被支撑在枢轴21。如此，刀具13会如图1所示在沿着主轴12倒放的收容位置以及如后所述在相对于主轴12立起的突出位置转动。

在凹部19的后端侧形成有与轴线倾斜交叉的直线状的倾斜面19s。在倾斜面19s与刀具13之间压缩设置有弹簧22。弹簧22以从凹部19朝径方向外侧突出的方式弹压刀具13。被枢轴21转动支撑的刀具13虽能被弹簧22推压而转动立起，但如图1所示，被设置于轴线方向后端侧位置的导引套筒16覆盖而收容在凹部19。具体而言，刀具13会在比窗部18还靠近前端侧位置的导引套筒16的内周面16m被阻挡立起，而保持在凹部19内的收容位置。

针对使用本实施例的背镗孔切削工具的背镗孔切削，首先依据图1至图5依序概略说明主要的动作，接着依据图6至图8详细说明动作。

首先，如图1所示，操作者使背镗孔心轴11移动至工作物201的导孔202的正前方。在此状态下，刀具13被收容在主轴12的内部(收容位置)。导引套筒16位于轴线方向后端侧位置。

接着，如图2所示，将主轴12的前端部从表面203插入至导孔202，使主轴12的前端部从背面204突出。导引套筒16仍位于轴线方向后端侧位置，刀具13被保持在收容位置。

接着，如图3所示，使背镗孔心轴11的刀具13从主轴12的侧面突出。即，当操作者非转动主轴12，而是使夹圈15朝图3中以箭头S所示的方向正旋转时，导引套筒16会相对于主轴12朝轴线方向滑动，而从轴线方向后端侧位置朝轴线方向前端侧前进。如此，刀具13从导引套筒16的窗部18露出，刀具13会转动立起而从窗部18朝径方向外侧突出。

接着，当使夹圈15正旋转时，如图4所示，导引套圈16位于轴线方向前端侧位置，刀具13被设定于用以施予背镗孔切削的突出位置。

位于突出位置的刀具13具有：刀刃部13h，朝径方向外侧立起，以该突出位置位于刀具13的轴线方向后端侧而切削工作物201；以及背部13b，位于刀具13的轴线方向前端侧。如图4所示，刀刃部13h为朝轴线直角方向延伸，而相对地背部13b的径方向外侧则以刀具13朝径方向外侧成为前端较细的形状的方式倾斜延伸。而，背部13b的径方向内侧朝轴线直角方向延伸。

此外，在主轴12的前端设置有用以调整刀具13的转动角度的调整螺丝23。比刀具13更位于轴线方向前端侧的调整螺丝23为朝刀具13螺出螺丝前端而与突出位置的刀具13抵接。通过调整该螺出量，能将突出位置的刀具13的角度调整到期望的角度。当螺出量为最小值时，刀具13被保持在轴线直角方向。相对于此，当使螺出量朝轴线方向后端侧增大时，与刀具13的背部13b抵接的调整螺丝23的前端会以使刀具13稍微沿着主轴12的方式倾斜，而使突出位置中的刀具13的转动角度接近到收容位置。因此，背镗孔心轴11的操作者能通过适当调整成为调整机构的调整螺丝23的螺出量而将位于突出位置的刀具13保持在期望的转动角度。

接着，如图5所示，一边使固持具101朝箭头S所示的方向正旋转一边使背镗孔心轴11朝后方移动，将刀具13推压抵接至背面204，对工作物201施予背镗孔切削。于背面204切削形成为通过背镗孔切削而扩大孔径的背镗孔开孔205。

以上的说明为概略说明通过背镗孔心轴11所进行的背镗孔切削的动作。

接着，详细说明背镗孔心轴11的动作。在本实施例中，如以下所说明，具有通过操作者转动夹圈15而使导引套筒16朝轴线方向滑动的机构。

图6至图8为背镗孔心轴11外周的扩大图。图6为对应图1及图2，图7为对应图3，图8为对应图4及图5。如图6至图8所示，以与以一点划线所示的轴线方向及一点划线的周方向交叉的方式，在主轴12的外周面形成有朝螺旋方向延伸的条沟25。该条沟25具有在轴线方向前端侧改变方向而朝周方向延伸的条沟前端部25f，且条沟25的一端25t从前端部25f朝轴线方向前端侧些微延伸。此外，条沟25具有在轴线方向后端侧改变方向而朝周方向延伸的条沟后端部25b，且条沟25的另一端25k从后端部25b朝轴线方向前端部些微延伸。

螺栓24的前端24t为与条沟25扣合而沿着条沟25被导引。由于夹圈15被弹簧27朝轴线方向前端侧推压，因此被夹圈15固定的螺栓24的前端24t在位于轴线方向后端侧时会如图6所示被推压至轴线方向前端侧而嵌入至条沟后端侧的另一端25k，故夹圈15以难以转动的方式被保持。如此，当导引套筒16位于轴线方向后端侧时，刀具13被保持在收容位置。

对于以不能朝轴线方向移动与转动的方式所保持的主轴12，操作者会以对抗弹簧27的方式将夹圈15朝轴线方向后端侧些微拉回，并以手动使夹圈15朝箭头S的正旋转方向转动。如此，固设在夹圈15的内周面的螺栓前端24t被条沟25导引，而如图7所示在从条沟的另一端25k经由后端部25b沿着螺旋方向延伸的条构25中移动。该螺栓前端24t及螺旋方向条沟25为用以将夹圈15的周方向转动运动变换成轴线方向的运动，如此，导引套筒16会如虚拟线所示朝轴线方向滑动。

此外，由于螺栓24插通至形成在导引套筒16的朝周方向延伸的长孔31，因此在螺栓前端24t被条沟25导引的期间，螺栓24会沿着长孔31朝周方向移动，而导引套筒16不会一同连动转动，而仅朝轴线方向滑动。

此外，通过弹簧27的弹压力，螺栓前端24t会沿着朝螺旋方向延伸的条沟25被导引，因此操作者能容易地以些微转矩使夹圈15朝箭头S的正旋转方向旋转。

接着，当操作者手动地使夹圈15朝箭头S的正旋转方向转动时，螺栓前端24t沿着条沟25的前端部25f被导引而推压至轴线方向前端侧，并如图8所示嵌入至条沟前端侧的一端25t，从而夹圈15以难以转动的方式被保持。如此，当导引套筒16位于轴线方向前端侧时，刀具13被保持在突出位置。

当完成图5所示的背镗孔切削时，将刀具13收容至主轴12的内部，从导孔202抽出背镗孔心轴11。此顺序为与上述相反的顺序，即，如图5至图1所示依序进行。

以下说明该抽出顺序。首先，操作者停止固持具101的正旋转，使背镗孔心轴11如图4所示朝前方移动。在图5及图4中，夹圈15完全地转动至正旋转方向S，导引套筒16位于轴线方向前端侧位置。此时，螺栓前端24t如图8所示保持在条沟25的一端25t。

接着，操作者以不能移动与转动的方式保持主轴12，并以对抗弹簧27的方式将夹圈15朝近侧些微拉回，接着，朝与图3的箭头S相反的旋转方向手动转动。如此，固设在夹圈15的内周面的螺栓前端24t被条沟25导引，而如图7所示在从条沟的一端25t经由前端部25f朝螺旋方向延伸的条沟25中移动。如此，导引套筒16朝轴线方向后端侧滑动。

当导引套筒16从轴线方向前端侧位置朝轴线方向后端滑动时，窗部18的缘部中的轴线方向前端侧的缘部18f抵接至刀具13的背部13b，使刀具13从突出位置转动直至倒放至收容位置。

接着，当以手动使夹圈15朝与箭头S相反的旋转方向转动时，螺栓前端24t会沿着条沟后端部25b移动。接着，如图6所示，螺栓前端24t被弹簧27弹压并嵌入至条沟的另一端25k，而以难以转动的方式被保持。如此，导引套筒16会朝轴线方向后端侧滑动于主轴12的外周面上，而如图2所示将刀具13保持在收容位置。

接着，通过将背镗孔心轴11朝轴线方向后端侧移动，而如图1所示，从导孔202抽出背镗孔心轴11。如此，完成抽出操作。

从以上说明及图6至图8可知，依据突起状的螺栓前端24t、弹簧27、以及朝螺旋方向延伸且具有前端部25f、后端部25b、一端25t、以及另一端25k的特殊形状的条沟25，夹圈15会以朝轴线方向前端的方式接收弹压力，故操作者能容易地以较少的转矩使夹圈15朝箭头S的正旋转方向转动。此外，能将窗部18朝轴线方向移动至确切的位置，则能使刀具13露出。此外，螺栓前端24t被保持在与刀具突出位置对应的条沟的一端25t，而可将刀具13稳定保持在图4及图5所示的突出位置。

反之，当操作者以大转矩手动地使夹圈15朝相反的旋转方向(与图3所示的箭头S相反的方向)转动时，螺栓前端24t会被条沟25导引而朝轴线方向后端侧相对移动，并被保持在与刀具收容位置对应的条沟的另一端25k，而能将刀具13稳定保持在图1及图2所示的收容位置。

依据本实施例的背镗孔心轴11，由于使导引套筒16滑动而使刀具13出没，因此即使是工件纵深较短的工作物，也可进行背镗孔切削。例如如图9的斜视图及图10的侧面图所示，在对具备有相对向的一对凸缘201a及凸缘201b的工作物201施予背镗孔切削的情形中，即使为凸缘201a与凸缘201b间的距离L(即，工件的纵深L)为较短的工作物，如图10所示也可毫无问题地进行背镗孔切削。

图11为显示背镗孔心轴11的切削液通路的侧面图。主轴12具有从刀柄部14的后端朝轴线方向前端侧延伸的切削液通路32。切削液通路32设置于主轴12的内部，其前端部32f在前端内壁12b(图1)的内部方向改变90度，而朝与轴线垂直的方向延伸。该切削液通路前端部32f从窗部18露出而指向位于突出位置中的刀具13。在背镗孔切削中，切削液通路32从固持具101供给切削液，朝箭头方向对刀具13喷出切削液。如此，在背镗孔切削中冷却刀具13。

此外，本发明的一实施例的背镗孔心轴11具有：主轴12，沿着轴线延伸，且具有轴线方向后端部可安装至机床的固持具101的刀柄部14的形状；刀具13，可设成以可转动的方式被支撑在主轴12的轴线方向前端部，并沿着主轴12倒放的收容位置以及相对于主轴12立起的突出位置；弹簧22，使刀具13转动立起并将刀具13弹压至突出位置；以及导引套筒16，为以可在主轴12的外周朝轴线方向滑动的方式设置的筒状体，在筒状体的侧面具有窗部18，通过在轴线方向后端侧位置覆盖刀具13而将刀具13保持在收容位置，并通过在轴线方向前端侧位置使刀具13从窗部18露出而使刀具13从窗部18朝径方向外侧突出从而设在突出位置。

依据本发明，由于沿着主轴12的外周朝轴线方向滑动的导引套筒16会使刀具13出没，因此无须复杂的缸筒机构，而有利于降低成本。

此外，由于朝轴线方向滑动的导引套筒16会使刀具13出没，因此如以往的推压型式般，无须最低限度的纵深长度L(图10)，能对各种形状的工作物施予背镗孔切削。

此外，由于导引套筒16朝轴线方向滑动，使窗部18与刀具13的位置一致或使窗部18从刀具13的位置错开，从而使刀具13朝径方向出没，因此能以手动操作的方式使导引套筒16滑动而使刀具朝径方向出没。

此外，依据本实施例，背镗孔心轴11还具备有夹圈15，该夹圈15比导引套筒16更位于轴线方向后端侧，以可转动的方式安装在主轴12的外周，将周方向的转动运动变换成轴线方向运动，并传达至导引套筒16。依据本实施例，由于还具备有可转动的夹圈15，因此操作者能容易地使导引套筒16滑动。此外，虽未图示，导引套筒16也可由操作者以朝轴线方向滑动的方式直接操作。

此外，依据本实施例，由于在夹圈15的内周面或主轴12的外周面的一方以与轴线方向及周方向交叉的方式形成朝螺旋方向延伸的条沟25，并于夹圈15的内周面或主轴12的外周面的另一方形成与条沟25扣合的突起24t，因此夹圈15可一边转动一边朝轴线方向滑动，从而提升操作性。此外，夹圈15与主轴12的扣合并未限定于本实施例，例如也可为凸轮(cam)机构等此类的机构。

此外，依据本实施例，主轴12具有调整机构23，用以调整突出位置中的刀具13的转动角度。依据本实施方式，可将刀具13的转动角度调整至期望的位置，而能以各种态样施予背镗孔切削。因此，在背镗孔切削中，可成为背面的倒角切削。

此外，依据本实施例，主轴12的轴线方向后端部的插入形状为圆筒状的刀柄部14。依据本实施例，可将主轴12卡定至各种机床的固持具101，故能提高背镗孔切削工具的泛用性。

此外，依据本实施例，由于主轴12具有切削液通路32，该切削液通路32从轴线方向后端部朝前端侧延伸，并对突出位置中的刀具13喷出切削液，因此适用于冷却切削中的刀具13。

以上，已参照附图说明本发明的实施方式，但本发明并未限定于附图的实施方式。对于附图的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内中，可进行各种修正和变形。

(产业实用性)

本发明的背镗孔切削工具适用于机床中。

Claims (6)

1.一种背镗孔切削工具，其特征在于，具备：

主轴，沿着轴线延伸，且具有轴线方向后端部可安装至机床的固持具的插入形状；

刀具，能在所述主轴的轴线方向前端部以可转动的方式被设置在沿着主轴倒放的收容位置以及相对于主轴立起的突出位置；

弹压构件，使所述刀具转动立起并弹压至所述突出位置；以及

导引套筒，为可在主轴的外周朝轴线方向滑动而设置的筒状体，在筒状体的侧面具有窗部，通过在轴线方向后端侧位置覆盖所述刀具而将刀具保持在所述收容位置，并通过在轴线方向前端侧位置使所述刀具从所述窗部露出而使刀具从窗部朝径方向外侧突出从而设置在所述突出位置。

2.根据权利要求1所述的背镗孔切削工具，其特征在于，还具备夹圈，在比所述导引套筒还靠近轴线方向后端侧以可转动的方式安装在所述主轴的外周，将周方向的所述转动运动变换成轴线方向运动并传达至所述导引套筒。

3.根据权利要求2所述的背镗孔切削工具，其特征在于，在所述夹圈的内周面或所述主轴的外周面的一方，以与轴线方向及周方向交叉的方式形成有朝螺旋方向延伸的条沟；

在所述夹圈的内周面或所述主轴的外周面的另一方形成有与所述条沟扣合的突起。

4.根据权利要求1所述的背镗孔切削工具，其特征在于，所述主轴具有调整机构，用以调整所述突出位置中的所述刀具的转动角度。

5.根据权利要求1所述的背镗孔切削工具，其特征在于，所述插入形状为圆筒状刀柄部。

6.根据权利要求1所述的背镗孔切削工具，其特征在于，所述主轴具有切削液通路，从轴线方向后端部朝前端侧延伸，对所述突出位置中的所述刀具喷出切削液。

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