CN111112650A - 带工具就位确认功能的旋转工具用主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不在圆锥孔产生凸起的带有工具就位确认功能的旋转工具用主轴。如图(a)所示，将喷出流体的开口(34)设置于圆筒部(38)而非圆锥孔(31)。如图(d)所示，开口(34)与外螺纹锥部(12)分开。由于开口(34)不与外螺纹锥部(12)接触，因此不会在开口(34)的缘形成凸起。由于流体(36)积存于封闭空间(67)，因此流体通路(33)的压力升高，压力开关(66)切换，能够确认外螺纹锥部(12)正确地安装于圆锥孔(31)。

Description

带工具就位确认功能的旋转工具用主轴

技术领域

本申请主张基于2018年10月31日申请的日本专利申请第2018-204598号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及复合车床旋转工具用主轴(以下简称为旋转工具用主轴)，特别涉及带工具就位确认功能的工具用主轴。

背景技术

使车刀或铣刀等工具绕主轴旋转并对被切削物进行切削的复合车床得到广泛普及。

旋转工具使用工具支架安装于旋转工具用主轴。(例如，参照专利文献1(图1))。

图5是说明现有技术的基本原理的图。

旋转工具101安装于工具支架102。工具支架102具备外螺纹锥部103。

在工具保持部104设置有与外螺纹部103对应的圆锥孔105。在外部放置罐106，在该罐106中装满液体107，通过泵108吸取该液体107。流体供给路111从泵108的排出口延伸，流体供给路111的前端在圆锥孔105开口。

该开口112被外螺纹锥部103堵塞。若堵塞，则流体供给路111的压力与泵108的排出压力相同。

当存在异物113时，外螺纹锥部103不与圆锥孔105密合，液体107向外部泄漏。于是，流体供给路111的压力比泵108的排出压力低。

通过监视流体供给路111的压力，判断工具支架102是否正确地安装于工具保持部104。

然而，本发明者们尝试了专利文献1记载的构造，结果判明了如下所述的问题点。

在外螺纹锥部103上确认到细微的擦伤。

卸下工具支架102，从工具支架102侧观察圆锥孔105时，如图6(a)所示，看到开口112。

如图6(a)的b-b线剖视图即图6(b)所示，在圆锥孔105开设有开口112。

图6(c)是图6(b)的c部放大图，在开口112的缘处形成了很小的凸起114。

如图6(d)所示，可以推定，在向圆锥孔105反复地插入外螺纹锥部103时，外螺纹锥部103的后端边缘与开口112的缘(后缘)抵接。可以认为，若该抵接为多次，则生长而形成凸起114。

作为对策，对开口112实施了倒角加工。虽然有所改善，但若长期使用则还会产生凸起114。可知倒角作为对策不充分。

如果凸起114变大，则液体泄漏，而输出未向工具保持部103正确地安装工具支架102的压力信息，因此需要定期地或随时去除凸起114。由于该去除作业，成本升高。

要求在追求各费用的压缩的过程中不在圆锥孔产生凸起那样的结构。

专利文献1：日本特开2006-334676号公报。

发明内容

本发明的课题在于提供一种不在圆锥孔产生凸起的带有工具就位确认功能的旋转工具用主轴。

在技术方案1的发明中，旋转工具收纳于工具支架，所述工具支架具有外螺纹锥部，所述工具支架通过旋转工具用主轴旋转，

所述旋转工具用主轴包括中空主轴，

所述中空主轴在前端具有与所述外螺纹锥部对应的圆锥孔，

所述中空主轴具有检测所述外螺纹锥部正确地安装于所述圆锥孔的流体通路、以及喷出流体的开口，

其特征在于，所述开口设置在偏离所述圆锥孔的部位。

技术方案2的发明是技术方案1所述的带工具就位确认功能的旋转工具用主轴，

其特征在于，从所述圆锥孔偏离的部位是从所述圆锥孔的小径端延伸的圆筒部。

技术方案3的发明是技术方案1或2所述的带工具就位确认功能的旋转工具用主轴，

其特征在于，所述开口设置在喷出的流体与所述外螺纹锥部冲撞的位置。

发明效果

在技术方案1的发明中，开口设置在偏离圆锥孔的部位。不必担心外螺纹部的后端边缘碰到开口。由于不接触，因此不会在圆锥孔产生有害的凸起。

即，根据本发明，提供一种带有不在圆锥孔产生凸起的工具就位确认功能的旋转工具用主轴。

在技术方案2的发明中，偏离圆锥孔的部位为从圆锥孔的小径端延伸的圆筒部。外螺纹锥部相对于旋转轴倾斜，但圆筒部与旋转轴平行，因此圆筒部不与外螺纹锥部密合。通过在这样的圆筒部设置开口，能够防止凸起的产生。

此外，由于圆筒部与圆锥孔连续，因此中空主轴的加工费用不会增多。

在技术方案3的发明中，开口设置在喷出的流体与外螺纹锥部冲撞的位置。即，开口的中心轴与外螺纹锥部交叉。

在向圆锥孔插入外螺纹锥部时且尚未完成插入时，喷出的流体一边接触到外螺纹锥部，一边沿外螺纹锥部流动。通过该流动，对圆锥孔和外螺纹锥部进行清扫。

附图说明

图1是本发明的旋转工具用主轴的剖视图。

图2是旋转工具用主轴的作用图。

图3(a)图1的3a部放大图、图3(b)以及图3(c)是说明流体的流动的图，图3(d)是图2的3d部放大图。

图4是变更例所涉及的旋转工具用主轴的剖视图。

图5是说明现有技术的基本原理的图。

图6(a)是刀具架的主视图，图6(b)是图6(a)的b-b线剖视图，图6(c)是图6(b)的c部放大图，图6(d)是说明凸起的产生过程的图。

符号说明：

10…工具支架、11…旋转工具、12…外螺纹部、20…旋转工具用主轴、30…中空主轴、31…圆锥孔、31a…圆锥孔的小径端、33…流体通路、34…开口、36…流体、38…圆筒部。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例

如图1所示，工具支架10收纳被称为刀具的旋转工具11，并具有外螺纹锥部12，且在尾部具有拉钉13。

工具支架10通过旋转工具用主轴20旋转。

旋转工具用主轴20具有中空缸筒21、轴承22、23、24、中空主轴30、夹头卡盘机构40、拉杆50、液压缸60以及碟形弹簧61。

轴承22、23、24嵌于中空缸筒21而支承中空主轴30。中空主轴30自由旋转。

夹头卡盘机构40被收纳于中空主轴30。

拉杆50起到操作夹头卡盘机构40的作用。

液压缸60起到使拉杆50前进的作用。

碟形弹簧61起到使拉杆50后退的作用。

中空主轴30在前端具有与外螺纹锥部12对应的圆锥孔31，在后半部分37具有弹簧收纳室32。

夹头卡盘机构40由被收纳于中空主轴30的夹头收纳筒41、内置于该夹头收纳筒41的蟹钳状的夹头42、固定于拉杆50且对夹头42进行开闭的夹头驱动构件43构成。

拉杆50被收纳于中空主轴30，并具有承接碟形弹簧61的弹簧座部51。

碟形弹簧61在弹簧收纳室32中配置于拉杆50与中空主轴30之间。

碟形弹簧61配置在前方。其结果，碟形弹簧61被配置在从拉杆50的前端到弹簧座部51为止的轴向距离L1的至少一半的距离L2中。通过增加碟形弹簧61的片数，能够增加拉杆50的行程。

拉杆50由具有弹簧座部51的杆主体52、以能够轴向移动的方式安装于该杆主体52的前端的管状的喷嘴53、以及收纳于杆主体52且将喷嘴53向前方按压的弹簧54构成。在该例中，喷嘴53的前进限度(前进限度位置)被夹头驱动部件43规定。

在杆主体52及喷嘴53中形成有由空心箭头所示的冷却液55流动的冷却液流路56。冷却液55是指兼冷却液的切削液。

向工具支架10供给冷却液55，将该冷却液55供给至旋转工具11。旋转工具11被高效地冷却且与被切削物之间被有效地润滑，能够进行高负荷切削。

用于检测外螺纹锥部12正确地安装于圆锥孔31的流体通路33及喷出流体的开口34设置于中空主轴30的前半部分35。向流体通路33供给由箭头表示的流体36。流体36优选为空气，但也可以是氮气等惰性气体或其他液体。

然而，也可以在中空主轴30的后半部分37的壁内设置流体通路33。但是，这样的话，需要增大后半部分37的壁厚。在本实施例中，在碟形弹簧61的外周与弹簧收纳室32的壁面之间设置间隙62，使流体36在该间隙62中流动。

由此，能够使中空主轴30的后半部分37的壁变薄，相应地，能够增大碟形弹簧61的外径。

在实施例中，碟形弹簧61的外径设定得比夹头收纳筒41的外径大。

外径大的碟形弹簧61的容许挠曲变大。若容许挠曲大，则能够以比较少的片数的碟形弹簧61得到较大的行程。

或者，在碟形弹簧61的片数确定的情况下，确定每一片蝶形碟簧61的挠曲。若挠曲恒定，则外径大的碟形弹簧61的应力变小。如果应力小，则对碟形弹簧61的负担减轻。

从另一观点出发，可以说，根据本实施例，能够减小弹簧收纳室32的长度(轴向长度)。

假设外径较小的碟形弹簧的每一片的容许挠曲较小，弹力也较小。为了得到所希望的总挠曲(行程)和所希望的弹力，需要增加外径小的碟形弹簧的片数。增加的话，弹簧容纳室32变长。

关于这一点，如本实施例那样，若使用外径大的碟形弹簧61，则碟形弹簧61每一片的允许挠曲较大，弹力也变大。为了得到所希望的总挠曲(行程)和所希望的弹力，碟形弹簧61的个数较少即可。减少的话，弹簧收纳室32的长度变小。

接着，使外螺纹锥部12与圆锥孔31抵接，将工具支架10安装于中空主轴30。拉钉13插入夹头42之间。拉钉13与喷嘴53抵接。当进一步插入拉钉13时，弹簧54收缩，喷嘴53后退。

接着，使液压缸60的液压为零。于是，通过碟形弹簧61的弹力，拉杆50向图右侧(远离圆锥孔31的方向)移动。通过该移动，夹头42的直径变小。

如图2所示，工具支架10安装于中空主轴30。由于喷嘴53被弹簧54按压于拉钉13，因此冷却液55不会泄漏到夹头42侧。

当中空主轴30旋转时，工具支架10旋转，旋转工具11旋转。此时，通过工具支架10，夹头卡盘机构40旋转，通过该夹头卡盘机构40，拉杆50旋转。即，拉杆50与中空主轴30一起旋转。

拉杆50与中空主轴30未通过键等连结机构机械连结。

在图1中，工具支架10未安装于圆锥孔31，因此即使旋转中空主轴30，拉杆50也不会一同旋转。在图1中，原则上不使中空主轴30转动。在需要试验性地旋转时，若安装与工具支架10相当的虚设支架，则能够使中空主轴30与拉杆50一起旋转。

接着，对检测外螺纹锥部12正确地安装于圆锥孔31的机构以及检测的顺序进行说明。

图3(a)是图1的3a部放大图。

如图3(a)所示，优选从圆锥孔31的小径端31a延伸圆筒部38，在该圆筒部38设置开口34。由于开口34设置在偏离圆锥孔31的位置，因此开口34不会被外螺纹锥部12损伤。

从流体源64供给的流体(例如空气)被电磁阀65阻断，因此流体通路33的压力成为大气压。

接着，如图3(b)所示，当打开电磁阀65时，流体36通过流体通路33，并从开口34喷出。由于从开口34喷出，因此流体通路33中的压力不会升高。

接着，如图3(c)所示，当将工具支架10向圆锥孔31插入时，在即将完成插入之前，开口34的轴线与外螺纹锥部12交叉。

于是，喷出的流体36与外螺纹锥部12冲撞。接着，流体36改变流动方向而高速地在圆锥孔31和外螺纹锥部12之间的间隙流动。通过该高速的流动，对圆锥孔31和外螺纹锥部12进行清扫。此时，流体通路33中的压力也不会变高。

图3(d)是图2的3d部放大图。

如图3(d)所示，即使在锥部12完全插入圆锥孔31的状态下，开口34也不会被外螺纹锥部12堵塞。流体36积存于拉钉13周围的封闭空间67。

由于流体36不会泄漏，因此封闭空间67以及流体通路33中的压力变高。高压通过压力开关66检测。通过切换压力开关66，检测出在圆锥孔31正确地安装有外螺纹锥部12。

压力开关66也可以是测定压力的压力传感器。但是，压力传感器价格昂贵。关于这一点，压力开关66是2触点开关，因此价格低廉。

然而，若频繁地更换旋转工具11，则重复图1和图2，多片碟形弹簧61被伸缩。某碟形弹簧61与相邻的碟形弹簧61直接接触，由于相互摩擦而稍微发热。另外，由于直接接触，虽然微量，但产生污物(垃圾)。

通过使流体在碟形弹簧61的外周的间隙(图1的附图标记62)流动，利用该流体冷却碟形弹簧61。用流体冲去碟形弹簧61周围的污物。

基于图4对本发明的变更例进行说明。在该变更例中，不设置在图3中说明的圆筒部38。

如图4所示，使圆锥孔31延伸至与外螺纹锥部12对应的长度。然后，使开口34面向封闭空间67。由于开口34位于圆锥孔31之外，因此不必担心在开口34的缘形成凸起。

但是，由于开口34的轴线偏离外螺纹锥部12，因此来自开口34的流动不会直接与外螺纹锥部12冲撞。但是，积存于封闭空间67的流体二次地在圆锥孔31和外螺纹锥部12之间的间隙流动，因此能够进行圆锥孔31和外螺纹锥部12的清扫。

因此，开口34的位置只要是偏离圆锥孔31的位置即可，可以是任意的部位，但优选的是，如果是图3的位置，就能够得到图3(c)的作用效果。

另外，在实施例中，利用碟形弹簧61使拉杆50后退，但也可以利用螺旋弹簧使拉杆50后退、或利用液压缸60使拉杆50后退。

另外，在实施例中，碟形弹簧61的外径比夹头收纳筒41的外径大，但也可以比夹头收纳筒41的外径小。

另外，在实施例中，在杆主体52中设置有冷却液流路56，但也可以省略冷却液流路56。在省略的情况下，不需要喷嘴53及弹簧54，因此拉杆50仅由杆主体52构成。

产业上的可利用性

本发明适用于使工具支架旋转的旋转工具用主轴。

Claims (3)

1.一种带工具就位确认功能的旋转工具用主轴，其特征在于，

旋转工具收纳于工具支架，所述工具支架具有外螺纹锥部，所述工具支架通过旋转工具用主轴旋转，

所述旋转工具用主轴包括中空主轴，

所述中空主轴在前端具有与所述外螺纹锥部对应的圆锥孔，

所述中空主轴具有检测所述外螺纹锥部正确地安装于所述圆锥孔的流体通路、以及喷出流体的开口，

所述开口设置在偏离所述圆锥孔的部位。

2.根据权利要求1所述的带工具就位确认功能的旋转工具用主轴，其特征在于，

偏离所述圆锥孔的部位是从所述圆锥孔的小径端延伸的圆筒部。

3.根据权利要求1或2所述的带工具就位确认功能的旋转工具用主轴，其特征在于，

所述开口设置在喷出的流体与所述外螺纹锥部冲撞的位置。

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