TW200302901A - Tunable toolholder - Google Patents

Description

200302901 玖、發明說明 · 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種用於抑制機械加工過程中產生之振 動的可調式工具柄’而更特別是關於一種使用動態振動 吸收器以抑制振動之可調式工具柄。 【先前技術】 在金屬切削作業中，任何介於切削工具與工件間之振 動將可導致不符合需求之切削效能’例如不良之工件表面 粗度與脫離公差範圍之加工件。再者，此振動可造成切削 工具或與其連接之加工工具損壞。 為減低此振動，可降低移除金屬之速率。然而，此方 法將干擾生產且只稍許地減低該振動量。 切削工具通常係固設於工具柄内。試圖消除工具（例 如一搪孔桿）内之振動，可包括使用由固體碳化鎢製成之 搪孔桿。因為其本質上之高密度，碳化鎢可減低傳送至搪 孔桿之顫動與振動量。然而，固體碳化鎢係十分昂貴。再 者’儘管可藉由碳化鎢桿本質之高密度而減低顫動與振動 量’振動仍然可能會達到不可接受之程度。還有，碳化鶴 係相當易碎，且在使用時或設定工具時輕微地衝擊該搪孔 桿即可能不慎地損及該桿。 其他試圖減低搪孔桿内之振動包括在桿上或内部裝設 一動態振動吸收器，例如已揭示於美國專利第、3,774,73〇 號内之吸收器’其至少包含由橡膠襯套支標之高密度材料 200302901 的圓柱狀質量。當經最佳化調整時，該質量會振盪以回應 搪孔桿内產生之振動而抵銷振動。該吸收器可經調整以適 應該工件或搪孔桿之旋轉速度、搪孔桿之長度及連接至該 桿末端之切削工具的型式。此一調整係藉由縱向推動在該 圓柱狀質量相對端處之壓力板，從而將該橡膠襯套壓向該 質量。此可同時偏移該質量之位置與改變該橡膠襯套之硬 度以改變該桿之動態性質。 通常調整該壓力板係如美國專利第3,838,936號所示 由一搪孔桿之後端調整，或如美國專利第5,518,347號之 第1圖中由工具柄之側面調整。 雖然此等機構可適用於具有相當大直徑之工具柄與搪 孔桿’但當工具柄直徑較小（例如少於一对）時，則由於空 間之限制，從工具柄之後端或側面進入可能會變成相當困 難，且提供此進入之通道實質上會使搪孔桿結構減弱。 美國專利第5,518,347號（以下稱，347號專利）也指出 用於一端銑刀16(第2圖）中經調整之阻尼系統，其中一調 整夾具2 7具有一縱向定位調整螺絲，以施力在作用於一 阻尼質量19之彈性體支撐21a、21b。然而，在調整該支 撑麗向該質量後，調整夾具27必須加以移除而以一切削 刀頭取代以施行各種切削工作。阻尼質量19在調整夾具2 7 移走後係藉由一夾緊螺絲23保持壓縮狀態，而將系統之 調整鎖定於適當位置。當該切削刀頭到達適當位置時，系 統調整即固定，而無法再進一步地調整。 揭示於’347號專利之系統可允許由前調整支撐2la、 200302901 21b，但以此方式調整會產生另一缺點。在調整作業時調 整夾具27係置放於端銑刀16上，一旦使用調整夾具27 調整後，夾緊螺絲23必須加以固定而後移走調整夾具27 以一適當之刀頭取代。該調整夾具27之質量係製成非常 接近該切削刀頭之質量’以模擬在機械加工作業中使用之 切削刀頭。因此，結果使用一不同之切削刀頭，將會需要 具有不同質量之不同調整夾具27。 因此需求可部份或完全克服此等各缺點之設計，以提 供可用於小直徑工具之可調式工具柄。 【發明内容】 一種使用於金屬加工作業之可調式工具柄具有一包括 一刖端、後端與一縱軸之柄部，其中一孔穴沿該軸在該柄 内L伸而其中該孔穴界定一孔壁。一吸收器質量位於 該孔八内其中該質罝具有一第一端與一第二端。一彈性 支撐限制$質量t各端且其4立置可使該f量懸挂卜於該孔穴 中。在吸收器之各端鄰近各彈性支撐處具有一壓力板，其 中至少一壓力板可沿縱軸活動以便將各彈性支撐壓向該吸 收裔質量。工具柄之頭部具有一凹穴，適於容置一切削工 具且進一步具有一前端面與一後端面，其中該頭部之後端 面係固設於該Μ之前4。：調冑螺絲延伸it過該工具柄 頭部之前端面，1其位置可使該活動式壓力板定位於沿該 縱軸壓向該柄部第一端處之彈性支樓的一需求範圍内。 200302901 【實施方式】 請參考第1至3圖，一使用於金屬加工作業之可調式 工具柄1 〇係由具有一前端1 7與一後端1 9的一柄部1 5組 成。一縱軸L係沿工具柄1〇之長度延伸。一孔穴25沿該 縱軸L在柄部15内延伸。該孔穴25界定一孔壁27。 一吸收器質量30係位於孔穴25内《吸收器質量30 具有一第一端32與一第二端34。一第一彈性支撐40限制 吸收器質量30之第一端32且其位置靠向孔壁27而使吸 收器質量3 0懸掛於孔穴2 5中。一第二彈性支樓4 5限制 了吸收器質量30之第二端34且其位置靠向孔壁27而使 吸收器質量30懸掛於孔穴25中。一第一壓力板50係位 於吸收器質量30之第一端32鄰近第一彈性支撐4〇處。 一第二壓力板55係位於吸收器質量3〇之第二端34鄰近 第一彈性支撐45處。至少一壓力板（在此例中為壓力板5〇) 係可沿縱軸L活動以便將各彈性支撐4〇、45壓向吸收器 質量30。 7〇工具柄頭部60具有一凹穴65,適於容置一切削工 7〇工具柄頭部60另具有一前端面62與一後端面64。 具柄頭部60係藉由後端面64固設於柄部15之前端^ 60且^考第2圖，一調整螺絲75延伸通過工具柄頭 一端/置可使壓力板5〇定位於沿縱軸L壓向柄部15 器質量第—彈性支撐40的一需求範圍内。隨後，吸 二 冑被推壓向第二彈性支撑45,其於是會推壓 55，以提供第一彈性支撐40與第二彈性支撐 200302901 向吸收器質量30之壓力。 該調整螺絲75延伸通過工具柄頭部6〇 力板50，以提供一簡單之調整 觸第一壓 之整體性，因為將不會從柄部 、持柄部u u移走任何材料 内孔供調整螺絲使用。藉由將調整螺絲75納彳袄供- 部6〇,將會從工具柄頭部6〇移走材料以提供一:具柄頭 整螺絲75使用。此外，藉由將此特點納入工具孔供調

工具柄1 〇之剩餘部份的製造與組合將可簡化、。部60， 工具柄頭部60係可移動地固設於柄部。 工具柄頭部60之後端面“係一螺紋部份 二= 孔壁27之螺紋部份⑴此外，工具柄頭部60可== 括一肩部82，由碟妓邱於步匕 前端17。 …、"向周圍延伸以鄰接柄部15之 調整螺絲75可被螺接於該頭部的中 CL之配合調整螺絲孔9 〜線 丹T該中心線CL形点盥矽 軸L將近1〇至8〇度的一爽角Α。 成…縱

:二圖所示，調整螺絲75可在低於凹穴“的一位 高於凹穴：6〇之前端面62。調整螺絲75也可能在 :二、㊅一位置進入工具柄頭部60之前端面62。雖 …：此设計並未顯示 笛 ； 中，由到目前為止所揭示之詳 細說明可明瞭且 Τ心見此具體實施例。再者，調整螺絲 也可-由工具柄頭部60側邊以一角度進入工具柄頭部 6〇’而不直接通過前端面62。 第2圖所不，調整螺絲75可具有接觸—前表面w 8 200302901 的一平端部77。 調 。調整螺絲

的一平整接觸。 冢絲75可具有一角度，以提供介於 77與第一壓力板50之前表面52間

中活動。 具有朝向後端19的一内孔開口，同 60之第一壓力板50可具有一突出部 .置於一内孔95且在其内滑動。突出部 60内之内孔95間的軸向間隙，應足夠 U之孔穴25内於一需求的範圍 錐狀表面33、35， 器質量30之第一端 吸收器質量30在第—端32與第二端34處可具有圓 以致各個彈性支撐40、45可限制吸收 32與第二端34。此外，各壓力板50、 可具有面向内部之圓錐狀表面53、58，其圍繞第一彈 性支撐40與第二彈性支撐仏。 吸收器質量30之各端32、34可進一步具有延伸超過 圓錐狀表面33、35 的一圓柱狀突塊105、107，以定位且 提供第一彈性支撐40與第二彈性支撐45額外之支撐。 為了能確實地將調整螺絲75定位於調整螺絲孔90 中’調整螺絲75在其頭部79内靠近溝槽78處具有至少 一 〇形環11 0。可使用任何種類之習知設計旋轉其頭部79， 例如延伸進入頭部79而可由一匹配扳手嵌入的六角形孔 穴8 1 ° 〇形環11 〇之尺寸可使其接觸調整螺絲孔9〇之一 壁112，該壁112可容置調整螺絲75之頭部79。 彈性支撐40、45可由一些包括橡膠或彈性體材料之 200302901 彈14材料製成。該材料可由硬度計A值5G之材料製成。 "月'主意第3圖’凹穴65可具有於其内延伸以容置 匹配螺絲115的一礙好*2丨< 1 ^ 嘴紋孔67，該螺絲孔11 5係預期可適配 地裝設於凹穴6 5肉+ k Μ 内之切削工具70中心孔72。 雖然第1圖中示範之柄部15係圓柱狀，而工具柄頭 Ρ大體上如第4與5圖沿中心線乙伸展，柄部215全

二可月b為非圓柱狀’而工具柄頭部26〇可相對柄部2丨5而 偏移。以此配置方式，吸收器質量(未顯示)最好仍維持裝 叹於在柄冑215内延伸之孔穴中。此具體實施例其餘之特 點係與第1至3圖已討論過之該等相關部份類似。 儘管本發明係以某些具體實施例來加以說明，但各種 改良、修改與增加對一般熟習此項技藝人士將顯而易見。 所有此類改良、修改與增加預期將包含於只受所附申請專 利範圍所限定之本發明之範疇。 【圖式簡單說明】

本發明進一步之特點與由其衍生之優勢，可藉由參考 以下附圖的詳細說明而更加明顯，其中： 第1圖示範依據本發明之工具柄（在此例中為一搪孔 桿）的上視圖； 第2圖為第1圖中所示工具柄的剖面圖； 第3圖為依據本發明之工具柄的立體圖式； 第4圖為一搪孔桿之上視圖，其中該頭部係相對該柄 部偏移；及 10 200302901 第5圖為第4圖沿箭頭“V-V”之側視圖。 【元件代表符號簡單說明】 10 工具柄 15 柄部 17 前端 19 後端 25 孔穴 27 孔壁 30 吸收器質量 32 第一端 33 圓錐狀表面 34 第二端 35 圓錐狀表面 40 第一彈性支撐 45 第二彈性支撐 50 第一壓力板 52 前表面 53 圓錐狀表面 55 第二壓力板 58 圓錐狀表面 60 工具柄頭部 62 前端面 64 後端面 65 凹穴 67 螺紋？L 70 切削工具 72 中心孔 77 平端部 78 溝槽 79 頭部 80 螺紋部份 81 六角形孔穴 82 肩部 90 調整螺絲孔 95 内孔 100 突出部 105 突塊 107 突塊 11 0 0形環 112 壁 115 匹配螺絲 215 柄部 260 工具柄頭部

11

Claims (1)

1. 200302901 拾、申§青專利範圍 1· 一種用於金屬加工作業之工具柄，該工具柄至少包含： (a) —柄邛，具有一前端、一後端與一縱軸，其中一孔 穴沿該轴在該柄部内延伸且其中該孔穴界定一孔壁； (b) —吸收器質量，位於該孔穴内，其中該質量具有一 第一端與一第二端； (c) 一彈性支撐限制該質量之各端且其位置可使該質量 懸掛於該孔穴中； (d) —壓力板，位於該吸收器質量之各端鄰近各彈性支 撐處，其中至少一壓力板係可沿縱軸活動以致將各彈性支 撐壓向該吸收器質量； (e) —具有一凹穴之工具柄頭部，其適於容置一切削工 具且更具有一前端面與一後端面，其中該頭部之該後端面 係固5又於該柄部之該前端；及 (Ό 一調整螺絲，延伸通過該工具柄頭部之該前端面， 且其位置可使該活動壓力板定位於沿該縱軸壓向該柄部第 一端處之該彈性支撐的一需求範圍内。 2. 如申請專利範圍第i項所述之工具柄，其中該工具柄頭 部係可移動地固設於該柄部。 3. 如申請專利範圍第2項所述之工具柄，其中該工具柄頭 部具有一固設於該孔壁的一螺紋部份之螺紋部份。 12 200302901 4·如申凊專利範圍帛3項所述之工具柄，其中該工具柄頭 邓工具柄頭部更包括一肩部，由該螺紋部份向圓周圍延 伸以鄰接該柄部之該第一端。 5·如申請專利範圍第丨項所述之工具柄，其中該調整螺絲 係螺接於該頭部中具有一孔中心線之該配合調整螺絲孔 内其中該中心線與該縱轴形成介於10至8〇度的一夾 角。 6·如申請專利範圍第5項所述之工具柄，其中該調整螺絲 可在該凹穴下方進入該工具柄頭部之該前端面。 7·如申請專利範圍第5項所述之工具柄，其中該調整螺絲 可在該凹穴上方進入該工具柄頭部之該前端面。 8.如申請專利範圍第1項所述之工具柄，其中該調整螺絲 具有接觸該壓力板一斜面的一平端部。 9·如申請專利範圍第1項所述之工具柄，其中該工具柄頭 部具有朝向該柄部後端的一内孔開口，且其中該鄰近壓 力板具有一可匹配地容置於一内孔且在其内滑動之突出 部。 10·如申請專利範圍第9項所述之工具柄，其中該突出部 200302901 與該頭部内之該内孔具有一匹配長度，足以容置該壓力 板的一需求活動範圍於該内孔中。 11·如申請專利範圍第1項所述之可調式工具柄，其中該 吸收Is質量在其各端處具有一圓錐狀表面，且盆中一彈 性支撐會限制該吸收器質量之各端。 12.如申請專利範圍第11項所述之可調式工具柄，其中 各壓力板具有一面向内部而圍繞各彈性支標之圓錐狀表 面。 13·如申請專利範圍第11項所述之可調式工具柄，其中 該吸收器質量之各端更具有延伸通過該圓錐狀表面的一 圓柱狀突塊，用以定位且提供該彈性支撐額外之支撐。 14.如申請專利範圍第1項所述之工具柄，其中調整螺絲 在鄰近處具有至少一 〇形環，其中該〇形環係與該調 整螺絲接觸，以磨擦方式固設該調整螺絲於該内孔内。 1 5·如申請專利範圍第丨項所述之工具柄，其中該彈性支 撐係由一彈性體製成。 16·如申請專利範圍第i項所述之工具柄，其中該彈性支 撐係由橡膠製成。 200302901 17.如申請專利範圍第1項所述之工具柄，其中該凹穴具 有一螺紋孔延伸其中，以容置預期可適配地裝設於該凹 穴内一切削工具之中心孔的一匹配螺絲。 18.如申請專利範圍第1項所述之可調式工具柄，其中該 工具柄係一搪孔桿。

   15