CN1118352C - 机床的刀具装置 - Google Patents

Abstract

一种机床刀具装置，在回转轴的前端固定着平面切削刀具，还设有密闭地包围除了刀具的前端面以外的周围部分的吸入罩。在上述吸入罩的前端开口边缘上，安装着从该边缘向前方延长出来的，可在一定范围内自由地前后移动的套筒。另外，还设有给套筒施加向前的力的加力装置。这样，不论在粗加工或精加工中使用，都可以可靠地将刀具产生的切屑，吸入排除至其它地方。

Description

机床的刀具装置

本发明涉及机床的刀具装置，特别是，可以合理地去除切屑的刀具装置。

作为在回转轴前端固定铣刀，设有除了铣刀的前端面，将周围部分密闭地包围起来的吸入罩的机床刀具装置，例如，在日本专利申请第2535964号等中已有说明。

这种刀具装置在使用中，向着与回转轴交叉的方向移动，在移动过程中，铣刀切削工件被加工表面的平面。另一方向，吸入罩内的空气，被另外设置的空气吸入装置吸入至其它地方排出。随着空气的排出，在铣刀周围形成的空气流，连续地将铣刀切削生成的切屑排出至其它地方。

在上述刀具装置中，由于工件被加工表面凹凸的大小，与一次切削的吃刀量大小有关，一般，在粗加工和精加工的每个加工阶段，铣刀的前端面和吸入罩前端面的前后方向，要留下多个不同的距离。另外，这种刀具装置，在工件切削完成之前的各个加工阶段中，要与在该加工阶段所用的刀具装置交换安装使用。

如上所述，在先前的刀具装置中，根据工件加工阶段的不同，必需使用不同结构的刀具，这是不经济的；另外，切削中必须换刀，增大了安装刀具的麻烦；同时不能确保切削精度。这些都是不利的。

本发明的目的是提供一种解决上述问题的机床的刀具装置。

为了达到上述目的，本发明提供一种机床的刀具装置，其特征为，将平面切削用的刀具固定在回转轴的前端，设置了密闭包围除了刀具前端面以外的周围部分的吸入罩，在上述吸入罩的前端开口边缘上，安装着向前方延长的，可在一定范围内自由地前后移动的罩，另外还设有给该罩施加向前的力的加力装置。

这样，罩(即：套筒19)与工件被加工表面的凹凸接触时，可以退避，不会成为切削的障碍，因此，不必要改变调整该罩(套筒19)的前端面位置。所以，在粗加工阶段和精加工阶段，该套筒都可与被加工表面十分接近。这种套筒的作用，可使在粗加工阶段和精加工阶段都能兼用一个刀具装置。

上述发明也可以如下所述具体实现。

当该套筒在其前后移动范围的前端限制位置时，套筒的前端面，向前后方向的后端，离开刀具前端面大约0.5～3mm。这样，在大多数实际的粗加工和精加工中，都可方便地使用该刀具装置。

在本发明中，可以改变和调整该套筒前后移动范围内的前端限制位置。这样，对于被加工表面凹凸的平均大小不同的各种工件，对各种不同大小的一次吃刀量，该套筒都可在最优的状态下工作。

在本发明中，套筒的前端面，向着其半径外方向，逐渐后退，形成一个锥面。这样，当套筒的前端面与被加工表面的凹凸接触时，套筒难以挂在被加工表面的凹凸上，同时在该套筒上，可平稳地得到一个大的向上力作用，可以进行高品质的切削。

在本发明中，回转轴、刀具、吸入罩、套筒和加力装置做成一个独立的整体结构，这个结构可以安装在机床主轴上和从主轴上拆下。这样，可以方便地与其它刀具装置交换，也可以用自动换刀机构进行刀具的安装和取出。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1为表示具有本发明的刀具装置的机床的一部分的侧视截面图；

图2为上述刀具部分的主视图；

图3(A)～图3(C)为说明本发明装置的作用的图；图3(A)为表示加工开始前，图3(B)表示加工中套筒主轴行进方向前端部位周边的情况；图3(C)表示加工中套筒主轴行进方向后端部位周边的情况。

首先，详细说明刀具装置。1为形成回转轴的心轴，在该心轴1的平行部分1a的前端面上，形成截面为圆形的突起部分1b；在该平行部分1a的前端外圆周上，做出阳螺纹1c；而在该平行部分1a的后端，做出第一个凸缘1d，在该第一个凸缘1d的后部，夹着平行部分1e，形成第二个凸缘1f。而在该第二个凸缘1f的后端，形成锥柄1g，在锥柄1g的后端面上，形成向后方伸出的拉杆1h。图中，1i为在第二个凸缘1f的前后方向的中间形成的，截面为台阶形的环形槽，它是由图中没有示出的换刀装置握持的部位。

2是作为切削平面的刀具的铣刀，它具有台阶圆筒形的刀具本体2a。在该本体2a的前端面a的外圆周上，沿圆周方向，以一定间隔，在前后方向固定着从侧面看成四角形的刀片3。同时，除在中心形成台阶状的内孔2b之外，在该刀具本体2a的后面，还做出使固定在心轴1的平行部分1a的前端面上的防止转动的键4嵌入的嵌入凹槽2c。

这时，如图3(A)等所示，刀具本体2a前端的边缘上，形成各个刀片3的正面侧切削刃3a；而刀具本体2a的外周边缘上，形成刀片3的侧面切削刃3b。

铣刀2固定在心轴1的前端，现在来说明其固定结构。将刀具本体2a的内孔2b的最后部分，套在心轴1的突起部分1b外面，将固定在心轴1前端面上的防止转动键4，嵌入嵌入槽2c内，再将带有凸缘的套筒5装在刀具本体2a的内孔2b的中间，将固定螺钉6插入该套筒5的内孔中，使该螺钉6的螺纹部分，与在心轴1的突出部分1b上形成的阴螺纹啮合。

7a和7b为套在心轴1的平行部分1a外面的前后两个滚珠轴承，后端的滚珠轴承7b的内圈后端面，靠紧在第一个凸缘1d上；同时，将前端滚珠轴承7a内周的前端面，通过隔环和环形板件9，压在拧在平行部分1a的阳螺纹1c上的螺母8上，这样，可限制心轴1的前后位置。另外，环形板件9可限制螺母8的松开。

10为吸入罩。它由密闭地包围除了上述铣刀2的前端面a以外的周围部分的台阶形圆筒部分10a；和从该圆筒部分10a圆周壁的一部分，向横向伸出；并通向后方的吸入通路部分10b构成。

上述圆筒部分10a具有带有套在滚珠轴承7a、7b外面的内孔的基部b1；和带有包围铣刀2的周围的直径较大的内孔的前端部分b2。在基部b1的后面，用螺钉固定着后端环形挡板11。该挡板11可阻止吸入罩10，相对于向基部内孔内面伸出的后端滚珠轴承7b外圈向前移动。另外，在基部b1的内孔和前端部分b2的内孔边界的台阶上，用螺钉固定着前端环形挡板12。该挡板12可阻止吸入罩10，相对于上述螺母8的前面，向后移动。另外，在环形挡板12和刀具本体2a之间，放置着保持气体密封的密封装置13。

上述吸入通路部分10b具有与上述前端部分b2的内孔内的空间连通的吸入通路c。该吸入通路c，从与前端部分b2的内孔连通处c1，向横向伸出；接着又向后方延伸，在使上述基部b1的后端面向横向延长的伸出表面d上开口。在吸入通路c的后端，固定着连接用的接头圆筒14；在该接头圆筒14的后端边缘上，安装着环形密封件15。

另外，在上述伸出表面d上，在该接头圆筒14和后端环形挡板11之间，形成防止吸入罩10转动的装置。即：在该伸出表面d上做出的导向孔e中，插入滑动杆16，同时，在该滑动杆16和导向孔e的底面之间放入压缩弹簧17。用螺钉将接合板16a和盖18固定在滑动杆16的前端；将接合板16a的外端，装入在接头圆筒14的外圆周面上做出的纵向槽f内。另外，将接合板16a的内端，装入与第二个凸缘1f的环形槽1i交叉地做出的纵向槽g内。

现在来说明接合板16a的作用。在自由状态下，滑动杆16，在压缩弹簧17的弹力作用下，向后移动；这个移动受到纵向槽f的后端和接合板16a的外端干涉的限制。在这个限制状态下，接合板16a的内端，位于纵向槽g的上端，可以限制心轴1的转动。当从其它物体，给与滑动杆16一个向前推压的力，使滑动杆向前移动一定距离时，接合板16a的内端位于环形槽g内，可允许心轴1回转。

其次，来说明本发明有特点的结构。

在上述吸入罩10的前端开口边缘上，安装着可在一定范围内自由地前后移动的，使该前端开口向前延长的式样的套筒19。具体地说，在上述前端开口边缘上，做出环形导向槽h，套筒19的后端嵌入部分，可在该导向槽h内自由地在前后方向滑动；同时，形成将套筒19的滑动限制在一定范围内，可在一定范围内前后移动的可变限制机构20。

这个可变限制机构20的结构是：在上述前端开口边缘的外周表面上，做出阳螺纹i，使螺母21与阳螺纹啮合；同时，在该螺母21的前端面的圆周方向的一定间隔位置上，用螺纹固定着一个向着套筒19的中心的挡片22。该挡片22的前端，装入在套筒19的外圆周表面上做出的一定宽度的环形限制槽j中。这时，由于螺母21可以移动至阳螺纹i上的任意位置，并固定，在螺母壁厚的圆周方向一定间隔位置上，拧入一个前端压紧阳螺纹i的表面的固定螺钉23。

另外，形成一个给上述套筒19施加向前的力的一个加力装置。为此，在位于导向槽h内的套筒19的后端面和导向槽h底面之间，在导向槽h的圆周方向一定间隔位置的地方，放入压缩弹簧24。这些压缩弹簧24的弹力，使套筒19向前移动。当套筒19在自由状态时，将环形限制槽j的后侧壁k1，参见图3(A)～图3(C)，压在调整固定在阳螺纹i上的特定位置上的螺母21的整个挡片22上，使套筒19保持在其移动范围的前端限制位置上。

另外，上述套筒19的前端面m，做成是向其半径外方向，逐渐后退的锥面形状。这时，该锥面与铣刀2的关系是：当套筒19在其前后移动范围的前端限制位置上时，套筒19的前端面m，向后离开铣刀2的前端面a，大约0.5～3mm。

以上刀具装置的结构中，各个构成元件是相互结合的，但整体是一个独立的整体结构。

下面，将参照图1来说明安装着上述刀具装置的主轴部件。100为主轴支承部件；101为通过滚珠轴承102a，102b支承在主轴支承部件100上，可以自由转动的主轴；103为用螺钉固定在主轴支承部件100的前端面上的环形前端面件；104为套在主轴101前端的小直径部分外面固定的，覆盖主轴101和环形前端面件103之间的间隙的环形覆盖件；105为避开上述环形覆盖件104，用螺钉固定在环形前端面件103的前面上的伸出支承件。

如图2所示，伸出支承件105具有两个向前突出的部分n1、n2。该两个突出部分n1、n2是在主轴101上，沿主轴回转方向，夹住刀具装置的盖18，如斜线所示位置配置的。在这两个突出部分n1、n2的外侧，在与上述接头圆筒14对应的位置上，作有一个吸入口c2，空气吸入管106的一端与该吸入口c2的后端连接。

其次，来说明上述机床的实施例及其作用。

在不使用时，将上述刀具装置，按一定姿势放入例如，工具存放台上保管。当将该刀具装置从保管状态安装在机床的使用位置上时，由图中没有示出的换刀装置，将它输送至主轴101的前方；接着，如图1所示，将刀具装置的锥柄1g，插入主轴101的中心孔中。

其次，利用图中没有示出的拉伸机构，将拉杆1h向后牵拉。这样，心轴1牢固地与主轴101结合在一起，刀具装置完全固定在其使用位置。在这个固定状态下，接头圆筒104的内孔和伸出支承件105的吸入口c2连通，这个连通状态通过密封件15保持对气体密封。另外，吸入罩10的防止转动装置的盖18，嵌入上述两个向前突出的部分n1、n2之间，并且克服压缩弹簧17的弹力，向前压入一定距离。这样，主轴101相对于吸入罩10的回转位置固定；同时，接合板16a的内端位于环形槽1h内，可允许心轴1在主轴中心上回转。

当要将安装在使用位置的刀具装置取出，送回上述工具存放台上时，可以做与以上相反的动作。

利用固定在图1所示状态的刀具装置，切削工件w可按下述方式进行。将工件w固定在图中没有示出的工作台上，使图中没有示出的空气吸入装置工作，同时，使主轴101转动。

其次，使主轴101向前移动，使铣刀2在工件的特定高度位置进行切削。再如图3(A)所示，决定刀具装置前后方向的位置，然后使主轴101向着与刀具交叉的方向u做直线移动。这样，如图3(B)所示，铣刀2的正面切削刃3a和侧面的切削刃3b，连续地在工件w上切削平面。在切削过程中，连续地产生切屑w1。

另一方面，图中没有示出的空气吸入装置的真空压力，加在空气吸入通路c和铣刀2与吸入罩10之间的切屑排出空间p中；因此，大气可通过套筒19的前端面m和工件w的加工表面s之间的间隙，流入切屑排出空间p中。空气的流动，将铣刀2产生的切屑w1，通过切屑排出空间p，空气吸入通路c和空气吸入管106，连续地排出至其它地方。

然而，由于套筒19的环形限制槽j决定的前后移动范围内的前端限制位置，相对于粗加工阶段的被加工表面s的凹凸较低，因此，在粗加工中，套筒19的前端面m，在主轴前进方向的部位19a，可能与未切削的表面s1的凸部接触。这时，由于未切削的表面s1给套筒19的前端面m加一个向上推力，因此，套筒19克服压缩弹簧24的弹力，被推至主轴行进方向前端的部位19a上。这样，如图3(C)所示，套筒19在主轴行进方向后端的部位19b，不与已切削的表面s2接触，处在套筒19前后移动范围的前端限制位置。在许多情况下，套筒19成为后端向下倾斜的退避姿势，向着与主轴交叉的方向u移动。这样，套筒19与工件w被加工表面s的距离可保持较小。不会挂在被加工表面s上，而是与主轴101和吸入罩10等一起移动。这时，套筒19的前端面m与被加工表面s的距离小，空气流入吸入罩10内的速度增大，使切屑w1排出能力增大。由于套筒19的前端面m做成向着半径的外方向逐渐后退的锥面，因此，套筒19在与上述工件加工表面上的凸部接触状态下的相对移动，可以平稳地进行，更可以可靠地避免与被加工面挂住。

在精加工中，由于工件w的被加工表面s的凹凸或每次切削时的吃刀量小，因此，一般，套筒19不与被加工面s接触，而是与主轴101和吸入罩10一起向前移动。但由于如上所述，套筒19的环形限制槽j决定的前后移动范围内的前端限制位置，相对于被加工面s较低，因此在精加工中，套筒19保持与工件w的被加工表面s较小的距离。当在被加工表面s上，存在着意想不到的大的凸部时，套筒19以粗加工时为基准，成为倾斜退避姿势。因此，在这种情况下，与工件w的被加工表面之间的距离也可维持较小，使大气流入吸入罩10内的速度加大，增大切屑排出的能力。

套筒19的环形限制槽j决定的前后移动范围内的前端限制位置，根据工件w的被加工表面s的凹凸程度，或铣刀2每次的吃刀量，可做适当的变更。在做这种变更时，可操作固定螺钉23，改变螺母21在阳螺纹i上的前后位置。

另外，在上述实施例中，套筒19的通路断面不仅限于是圆形，可以是任意形状。另外，作为加力装置，也可以不用弹簧24，而利用板簧或弯折的线状弹簧，或利用流体压力的压紧装置。另外，不用铣刀2，而使用其它铣刀或立铣刀作为平面切削刀具也可以。

如上所述结构的本发明，不论在粗加工阶段或精加工阶段使用，都可有效地吸入排除切屑。这样，就不需要因为加工阶段的不同，而采用不同的结构，比较经济。另外，由于在转换加工阶段时，不需要改换切削刀具的安装，可减轻装配的麻烦，飞跃地提高工作效率，也可不产生因改换安装刀具造成的精度降低。另外，在切削中，套筒19在工件未切削的地方和切削过的地方之间，成倾斜状接触，套筒19的前端面和工件被加工表面之间的间隙可减小，这样，例如，在粗加工阶段，可将切屑回收率提高至大约95％。

具体地说，根据本发明，可以在大多数通常的粗加工和精加工中使用，而且可以任意使用。

同样，根据本发明，对于被加工表面凹凸的平均大小不同的各种工件，即使一次切削中的吃刀量不同的广范围的加工，也可以发挥最佳的切屑吸入功能。

同样，根据本发明，由于通过被加工表面的凹凸等与套筒19的前端面接触，可以平滑地得到作用在套筒19上的较大的向上力，因此，可以使套筒19可靠地进行退避动作。同时，套筒19的前端面，难以挂在被加工表面上，因此套筒19在工作上移动时，完全没有因接触引起的振动，可以进行高品质的切削。

同样，根据本发明，可以与其它刀具装置交换使用，也可以有利于自动换刀装置的刀具安装和取出结构的形成。

Claims (10)

1.一种机床的刀具装置，设有将平面切削用的刀具固定在回转轴的前端，并密闭包围除了刀具前端面以外的周围部分的吸入罩，其特征为，在上述吸入罩的前端开口边缘上，安装着向前方延长的，可在一定范围内自由地前后移动的罩，另外还设有给该罩施加向前的力的加力装置。

2.如权利要求1所述的机床刀具装置，其特征为，当该套筒(19)在其前后移动范围的前端限制位置时，套筒(19)的前端面，向前后方向的后端，离开刀具前端面大约0.5～3mm。

3.如权利要求1所述的机床刀具装置，其特征为，可以改变和调整套筒(19)前后移动范围内的前端限制位置。

4.如权利要求2所述的机床刀具装置，其特征为，可以改变和调整套筒(19)的前后移动范围内的前端限制位置。

5.如权利要求1所述的机床刀具装置，其特征为，套筒(19)的前端面，向着其半径外方向，逐渐后退，形成一个锥面。

6.如权利要求2所述的机床刀具装置，其特征为，套筒(19)的前端面，向着其半径外方向，逐渐后退，形成一个锥面。

7.如权利要求3所述的机床刀具装置，其特征为，套筒(19)的前端面，向着其半径外方向，逐渐后退，形成一个锥面。

8.如权利要求1所述的机床刀具装置，其特征为，回转轴、刀具、吸入罩、套筒(19)和加力装置做成一个独立的整体结构，这个结构可以安装在机床主轴上和从主轴上拆下。

9.如权利要求3所述的机床刀具装置，其特征为，回转轴、刀具、吸入罩、套筒(19)和加力装置做成一个独立的整体结构，这个结构可以安装在机床主轴上和从主轴上拆下。

10.如权利要求5所述的机床刀具装置，其特征为，回转轴、刀具、吸入罩、套筒(19)和加力装置做成一个独立的整体结构，这个结构可以安装在机床主轴上和从主轴上拆下。

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