专利名称：机床的主轴装置与刀具夹的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能从刃具顶端喷出雾状切削液的机床主轴装置与刀具夹。
背景技术：
在用机床进行切削加工时，为了冷却、润滑工件或刃具，或者除去切屑，要向加工部提供大量的切削液，但是这样一来造成了许多问题切削液会污染环境，对人体健康带来不良影响，切削液的废油处理需要大量的费用，工件的过分冷却会使刃具的寿命缩短，刃具进行精细切削加工时切削液过多会造成滑动磨损的问题，此外，由于在加工时有大量的切削液附着在切屑上，因此在对切屑进行处理或者将其再使用时，必须将附着在切屑上的切削油分离。
为了解决这些问题，近年来出现了一种使极少量的切削液成为雾状，一边供给到加工部，一边进行切削加工，即进行所谓的干切削的机床。
本申请人已经制造出进行干切削的机床，其主轴装置为例如图5或图6所示的主轴装置。
首先对图5所示的主轴装置进行说明，2是主轴，在其中心部设置有牵引杆7，在牵引杆7的顶端拧着锁紧杆11。在牵引杆7与锁紧杆11的中心部形成有主轴内雾状切削液通道102。11c是刀具夹18的锥形嵌入轴部，可紧密地嵌入主轴2顶端形成的锥形嵌合孔5a，被筒夹12向后方f2方向拉引处于夹紧状态。14是切削液的雾化喷嘴，103是在刀具夹18的中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道，该通道103的顶端开口于固定在刀具夹18上的刃具的顶端面，其后端开口于在锥形嵌入轴部11c的中心部位形成的凹穴b的底面。
下面，对图6所示的主轴装置进行说明，在主轴2的中心部固定着筒25，钢球26支承于该筒25的周壁上形成的通孔25a中，可在半径方向移动。该钢球26因结合于牵引杆7的锁紧杆11向后位移而压向带楔形面的凹部27，产生在筒25的半径方向向外的位移，因该位移而嵌入刀具夹18的锥形嵌入轴部18c的周壁部的圆孔b1，将锥形嵌入轴部18c向后方f2拉。这样，锥形嵌入轴部18c就处于锁紧状态。其他与图5所示的主轴装置一样。
在图5与图6中，雾状切削液均从主轴2内的雾化喷嘴14的出口喷射到主轴内雾状切削液通道102内，这样喷射出来的切削液从锁紧杆11的前端开口流入刀具夹18的凹穴b内，然后经过刀具夹内雾状切削液通道103，以及固定于该刀具夹18的刃具中心部形成的雾状切削液通道，从刃具顶端向大气一侧流出。
采用这种机床，即使刃具切削至工件的深处，刃具的加工部也可以由刃具顶端喷出的雾状切削液有效地进行润滑，可合理地进行切削。
但是，采用上述已有的机床，流到刀具夹18的凹穴b内的雾状切削液会通过部件间的间隙流出到大气中，造成切削液的浪费。
另外，由于刀具夹18的凹穴b的直径比其前后的通道直径大，因此流到该凹穴b内的雾状切削液会产生液化现象，切削液的液化使得切削液不能稳定地供给到工件的加工部位，造成刃具顶端开始与停止喷出雾状切削液的反应不灵敏。
本发明是为了解决上述问题而开发完成的，其目的是通过一种机床的主轴装置，以及用于这种机床的刀具夹。
发明内容
为了达到上述目的，在本发明的主轴装置中，如权利要求1所述，形成有由刀具夹中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道向后延长而成的延长通道，主轴的中心部形成的主轴内雾状切削液通道与上述刀具夹内雾状切削液通道通过该延长通道相连通。
这样，主轴内雾状切削液通道、刀具夹内雾状切削液通道以及延长通道的直径就没有太大的差异，而且这些通道是紧密连通的。因此，通过这些通道的雾状切削液不会因通道直径的急剧变化而液化，可以稳定地从刀具夹的刃具顶端喷出，而由于上述各通道是紧密连接的，因此可以防止切削液通过部件间的间隙白白地流到大气中。此外，在刀具夹中形成延长通道，历来的主轴结构无须改变便可采用。
下面对上述发明进行详细说明。
即如权利要求2所述，延长通道可以在刀具夹的前后方向自由位移，而且由弹簧使其靠向后方，该延长通道的后端面因上述弹簧的弹力而与主轴内雾状切削液通道的顶端面压接。这样，主轴内雾状切削液通道顶端与延长通道后端的连接即使在主轴转动时也可以因弹力而保持紧密状态。
在这种情况下，如权利要求3所述，主轴内雾状切削液通道的顶端面为用作锁紧装置的锁紧杆的顶端面。这样，便可以不加改变地使用历来的主轴结构。
或者，也可以不用权利要求2所述的结构而用权利要求4所述的结构，也就是说，让延长通道的后端可进退地插入主轴内雾状切削液通道的顶端部。这样，延长通道可以固定在刀具夹上。
在这种情况下，如权利要求5所述，主轴内雾状切削液通道的顶端部可以形成于锁紧杆上，这样，便可以几乎不加改变地使用历来的主轴结构。
此外，在本发明的刀具夹中，如权利要求6所述，在形成于锥形嵌合轴部的较大直径的凹穴底面中央部，形成由刀具夹主体部的中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道向后延长而构成的延长通道。这样，便可以几乎不加改变地使用历来的锁紧装置。
在这种情况下，如权利要求7所述，延长通道也可以在前后方向自由进退，靠弹力使其靠向后方。这样，便可以几乎不加改变地使用历来的锁紧装置。
图1是表示本发明的一个实施例的机床主轴装置的侧视剖视图，图2是表示该主轴装置主要部分的放大侧视图，图3是表示上述实施例的主轴装置的变形例的侧视剖视图，图4是表示该变形例的主轴装置主要部分的放大侧视图，图5是表示历来的机床主轴装置一部分的侧视剖视图，图6是表示历来的机床的另一种主轴装置一部分的侧视剖视图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明进行说明。
在附图中，1是机床的主轴支架，2是主轴，通过轴承3可转动地支承着。4是限制轴承3或主轴2前后方向f位移的环形部件，用螺栓固定于主轴支架1的前端面上。
5是嵌合在主轴2顶端部直径较大的阶梯孔2a中、且用螺栓固定于主轴2的环形支承部件。该环形支承部件5在其前部有与主轴的旋转中心c垂直相交的凸缘端面s1，同时在其中心部形成锥形嵌合孔5a。6是插入主轴2的中心孔2b的筒形导向部件，保持着前端嵌合在中心孔2b的阶梯部k中的状态。
在主轴2的内部设置有锁紧装置KR，具体情况如下所述。
牵引杆7可作前后方向f位移地插在筒形导向部件6的中心孔中，弹簧支架8支承于筒形导向部件6的前端，外嵌在该牵引杆7长度方向的中间，在该弹簧支架8的前侧设置着碟簧9，按压用的环形部件10插在主轴2的中心孔内，从前面覆盖着该碟簧9。在这种情况下，按压用环形部件10在其前部形成有前后方向f的切口a1，且其前端面为斜面s2，其外周面可由主轴2的中心孔引导前后方向f自由地滑动位移。
在牵引杆7的顶端部拧着锁紧杆11。该锁紧杆11的前端部为粗大部11a，同时该粗大部11a的前后端面为斜面，另外后端面不仅是斜面，而且在其中心部还形成有阶梯形的内孔11b。在锁紧杆11的周围设置有筒夹12，该筒夹12由圆筒形部件构成，在其前部圆周方向的适当间隔部位形成有图中未表示出的前后方向的切口，其前部可以在半径方向作适当的弹性形变，其后端部为粗大部，该粗大部的前后端为斜面，同时在后端部形成切口a2，该切口的底面为与上述斜面s2相对接的斜面。
在这样形成的锁紧装置KR的中心部形成气液通道100，雾化装置101以及主轴内雾状切削液通道102。气液通道100具有在牵引杆7的中心部形成的阶梯形内孔内同心设置的内管13，内管13内即为切削液通道100a，牵引杆7的内孔与内管13之间即为压缩空气通道100b，雾化装置101由将从主轴2外经气液通道100供给的切削液与压缩空气进行混合搅拌、使其成为雾状切削液的雾化喷嘴14，以及在向该喷嘴14前面的主轴内雾状切削液通道102内喷出的雾状切削液压力降低时、稍稍向前位移、将压缩空气通道100b内的压缩空气直接鼓入雾状切削液的压缩空气供给阀15所构成，主轴内雾状切削液通道102由压缩空气供给阀15的内孔形成。
在这种情况下，压缩空气供给阀15具有大直径部与小直径部，小直径部可自由滑动位移地插入拧在锁紧杆11内孔中的连结螺丝16的中心孔中，靠该连结螺丝16的后面支承着的弹簧17的弹力而被压向后方f2，将与压缩空气通道100b的连通部位关闭。连结螺丝16的中心孔周围设有小透孔，泄漏的切削液或泄漏的压缩空气可以通过该小透孔泄放至适当的地方。
18是能嵌入环形支承部件5的锥形嵌合孔5a、且通过锁紧装置KR锁紧的刀具夹。
该刀具夹18具有前端固定刃具19的刀具夹主体部18a，通过图中未表示出的自动刀具更换装置支承着的刀具夹支承部18b，以及嵌入环形支承部件5的锥形嵌入轴部18c。
刀具夹主体部18a在其中心部形成有内孔，刃具19插入该内孔，该刃具19由装在刀具夹主体部18a顶部的刃具固定具固定，处于固定状态。在刃具19的中心部形成两条雾状切削液通道19a。刀具夹18的内孔中形成母螺纹，支承刃具19的后端用的刃具挡块21拧入该母螺纹。
锥形嵌入轴部18c具有锥形凸面s3及与其中心线(与主轴转动中心c一致)垂直相交方向的接触面s4，在其中心部形成直径较大的凹穴b，同时在该凹穴b的周壁部形成多个圆孔b1。在这种情况下，锥形凸面s3与接触面s4同时与环形支承部件5的锥形嵌合孔5a以及凸缘端面s1压接，成为与主轴2一体。凹穴b的内周面形成与筒夹12的前端部扣合的斜面，在凹穴b周壁部的后端形成切口部d。
在刀具夹主体部18a的中心部，比凹穴b的底面s5更靠前面的部位，形成有刀具夹内雾状切削液通道103，具体地说，在刀具夹支承部18b上形成中心孔，在该中心孔中插入连通管22，其顶端紧密地插入刃具挡块21的中心孔，连通管22的内孔前部与刃具挡块21的中心孔构成刀具夹内雾状切削液通道103。在这种情况下，连通管22的顶端可相对于刃具挡块21作前后方向的相对位移，刃具19的前后位置可以进行调整。
此外，在凹穴b的底面形成有刀具夹内雾状切削液通道103向后延长而成的延长通道104，具体地说，就是在从凹穴b的底面向后面f2方向突出的连通管22的后部外嵌套管部件23，该套管部件23的前端凸缘通过螺钉24固定在凹穴b的底面，在这种情况下，连通管22的后部与套管部件23的内部构成了延长通道104。套管部件23在刀具夹18装上主轴2时，其顶端较紧密地插入锁紧杆11的内孔11b，另一端较紧密地套在压缩空气供给阀15的小直径部的前端。
在上述的本实施例的主轴装置中，在将刀具夹18从主轴2上取下时，首先让牵引杆7向前f1方向位移。这样，锁紧杆11向前f1方向位移，解除了对筒夹12前部的约束，筒夹12的前部靠自身的弹性而收缩，这样筒夹12与凹穴b的周壁部的内周面上的斜面的扣合被解除，锁紧装置KR对刀具夹18的锁紧状态被解除，刀具夹18便可取下。
在这种状态下，图中未表示出的自动刀具更换装置将刀具夹18向前f1方向拔下，然后将要用的刀具夹18的锥形嵌合轴部18c从前面嵌合至环形支承部件5的锥形嵌合孔5a中。
接下来，将牵引杆7向后移动。这样锁紧杆11的粗大部11a与筒夹12的前部嵌合，使其直径扩张，与凹穴b的周壁部的内周面上的斜面嵌合，接着筒夹12与锥形嵌合轴部18c克服碟簧9的弹力向后方f2位移，这样，锥形嵌合轴部18c的锥形凸面s3处于与锥形嵌合孔5a压接，接触面s4处于与凸缘端面s1压接的状态，刀具夹18被锁紧装置KR锁紧。
在刀具夹18被锁紧的状态下，在主轴2转动时，雾状切削液从刃具19的顶端喷出时，从主轴2的外部分别以适当的压力将压缩空气与切削液供给至主轴2内的气液通道100，其后各部分的动作如下所述。
气液通道100将切削液与压缩空气供给至雾化喷嘴14，雾化喷嘴14将其混合、搅拌，同时将其喷射至压缩空气供给阀15的内孔、即主轴内雾状切削液通道102内，使其成为雾状切削液，主轴内雾状切削液通道102将该雾状切削液通过刀具夹18的套管部件23送入延长通道104内。
接下来，连通管22的前部与刃具挡块21等的中心孔形成的刀具夹内雾状切削液通道103将送入延长通道104内的雾状切削液送入刃具19内的雾状切削液通道19a，这样，雾状切削液便可从刃具19的顶端喷出。
这时，由于主轴内雾状切削液通道102与延长通道104处于较紧密的连通状态，因此可以抑制雾状切削液大量地流出至延长通道104外面的凹穴b内，防止从部件的间隙白白地飞散到大气中。而且由于主轴内雾状切削液通道102，延长通道104，刀具夹内雾状切削液通道103的直径在长度方向没有太大的差异，因此，可以防止雾状切削液因通道直径的急剧扩大或缩小而液化，可以稳定地从刃具19的顶端喷出。
在上述实施例中，如不用气液通道100与雾化装置101，而单用圆孔构成的主轴内雾状切削液通道，将预先在主轴2外生成的雾状切削液通过该主轴内雾状切削液通道供给至上述主轴内雾状切削液通道102，也是可以的。
下面，对上述实施例的一种变形例进行说明。图3是表示该变形例的侧视图，图4是表示变形例的主轴装置主要部分的放大侧视图，图中，与上述实施例实质上相同的同一部位采用同一符号，并简化说明。
25是圆筒形且其前部周壁上形成有圆孔25a的筒，用螺栓固定于环形支承部件5的后端面。钢球26可在半径方向自由位移地嵌入圆孔25a，且不会脱落到筒25的内孔内。
11是可由筒25的内孔引导自由地前后滑动位移的锁紧杆，在其前部外周面上形成有上述杆11向前f1方向位移时容许钢球26向半径内方向位移，反过来，在上述杆11向后f2方向位移时容许钢球26向半径外方向位移的带楔面的凹部27。这时，锁紧杆11的后端部嵌合在拧在牵引杆7前端部的带螺帽的连结具28上。
29是扣合在主轴2的内孔的阶梯部的弹簧支架，30是支承于该弹簧支架29、将牵引杆7向后方f2按压的碟簧。
在上述的主轴周边结构中，主轴内雾状切削液通道102由压缩空气供给阀15的内孔，以及牵引杆7顶端的内孔与锁紧杆11的内孔形成。
另一方面，在刀具夹主体部18a的中心部，形成有开口于锥形嵌合轴部18c的凹穴b底面的、较深的内孔e，通道部件31插入该内孔e中，由内孔e的阶梯部e1支承。在该通道部件31的中心部的内孔中紧密地插着连通管22的后端部，后部的外周部可紧密地前后自由滑动地套着套管部件32。在通道部件31的前端凸缘部与套管部件32之间，套着压簧33。34是固定在上述内孔e的环形扣合部件，限制套管部件32从内孔e中脱落出来。凹穴b的周壁部形成的圆孔b1的周面后部为与钢球26扣合的斜面。在这样的结构中，刀具夹内雾状切削液通道103由通道部件32、连通管22以及刃具挡块21的内孔形成。
在上述变形例中，在将刀具夹18装上主轴2或将其取下时，与前面的实施例一样，要使牵引杆7在前后方向f位移。
牵引杆7向前f1方向位移时，锁紧杆11向前方f1位移，带楔面的凹部27容许钢球26向筒25的半径内方向位移，刀具夹18便可从主轴2上拔下，锥形嵌合轴部18c可以插入锥形嵌合孔5a内。
反过来，牵引杆7向后方f2方向位移时，锁紧杆11向后方f2位移，带楔面的凹部27强制钢球26向筒25的半径外方向位移，与圆孔b1的周面后部的斜面压接。这样，锥形嵌合轴部18c被拉向后方f2，锥形凸面s3成为与锥形嵌合孔5a压接状态，接触面s4成为与凸缘端面s1压接状态，形成锁紧装置KR将刀具夹18锁紧的状态。
在该锁紧状态下，套管部件32在其后端与锁紧杆11的顶端面靠接的状态下克服压簧33的弹力使通道部件31向前方f1位移，然后由压簧33的弹力压向锁紧杆11的前端面。这样，主轴内雾状切削液通道102，延长通道104与刀具夹内雾状切削液通道103便可发挥与前面的实施例同样的功能。
产业上利用的可能性采用具有上述结构的本发明，由于主轴内雾状切削液通道、刀具夹内雾状切削液通道以及延长通道的直径在长度方向没有太大的差异，而且这些通道是紧密连通的。因此，通过这些通道的雾状切削液不会因通道直径的急剧变化而液化，可以稳定地从刀具夹的刃具顶端喷出雾状切削液，可以防止切削液通过部件间的间隙流到大气中，可以防止雾状切削液的浪费。此外，在刀具夹中形成延长通道的做法，历来的主轴结构无须改变便可采用。
采用权利要求2所述的发明，主轴内雾状切削液通道的顶端与延长通道的后端的连接，即使在主轴转动时也可以靠弹簧的弹力而得到切实地保证。
采用权利要求3所述的发明，历来的主轴结构不加改变便可使用。
采用权利要求4所述的发明，延长通道可以在刀具夹中形成固定形状。
采用权利要求5所述的发明，历来的主轴结构几乎不加改变便可使用。
采用权利要求6所述的发明，历来的锁紧装置几乎不加改变便可使用。
采用权利要求7所述的发明，对延长通道与锁紧装置不必要求精密的相对距离，历来的锁紧装置不加改变便可使用。
权利要求
1.一种机床主轴装置，该机床通过锁紧装置(KR)可装卸地将刀具夹(18)机械地固定在主轴(2)的顶端部，其特征是形成有由刀具夹(18)中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道(103)向后延长而成的延长通道(104)，主轴(2)的中心部形成的主轴内雾状切削液通道(102)与上述刀具夹内雾状切削液通道(103)通过该延长通道(104)相连通。
2.根据权利要求1所述的机床主轴装置，其特征是延长通道(104)可以在刀具夹(18)的前后方向自由位移，而且由弹簧(33)使其靠向后方，该延长通道(104)的后端面因上述弹簧(33)的弹力而与主轴内雾状切削液通道(102)的顶端面压接。
3.根据权利要求2所述的机床主轴装置，其特征是主轴内雾状切削液通道(102)的顶端面为用作锁紧装置(KR)的锁紧杆(11)的顶端面。
4.根据权利要求1所述的机床主轴装置，其特征是延长通道(104)的后端可进退地插入主轴内雾状切削液通道(102)的顶端部。
5.根据权利要求4所述的机床主轴装置，其特征是主轴内雾状切削液通道(102)的顶端部形成于用作锁紧装置(KR)的锁紧杆(11)上。
6.根据权利要求1所述的机床主轴装置的刀具夹，其特征是在形成于锥形嵌合轴部(18c)的较大直径的凹穴(b)的底面中央部，形成由刀具夹主体部(18a)的中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道(103)向后延长而构成的延长通道(104)。
7.根据权利要求6所述的机床主轴装置的刀具夹，其特征是延长通道(104)可以在前后方向自由进退，由弹力使其靠向后方。
全文摘要
一种能让雾状切削液稳定地从刀具夹(18)的刃具(19)顶端喷出,并能抑制雾状切削液浪费的机床主轴装置及刀具夹,该机床通过锁紧装置(KR)可装卸地将刀具夹(18)机械地固定在主轴(2)的顶端部,形成有由刀具夹(18)中心部形成的刀具夹内雾状切削液通道(103)向后延长而成的延长通道(104),主轴(2)的中心部形成的主轴内雾状切削液通道(102)与上述刀具夹内雾状切削液通道(103)通过该延长通道(104)相连通。
文档编号B23Q1/70GK1370100SQ00809755
公开日2002年9月18日 申请日期2000年7月3日 优先权日1999年7月9日
发明者菅田秦介, 小林隆志, 濑尾义秀 申请人:报国株式会社