工具夹持器的输液及输电组立结构的制作方法

本发明涉及一种工具夹持器，特别是指一种工具夹持器的输液及输电组立结构。

背景技术：

高精密度金属加工，例如：钻孔、铣削、铰孔、搪孔、内外径切削或表面研磨等，经常使用计算机数值控制(computernumericalcontrol，简称cnc)加工机台，搭配工具夹持器固定例如钻头、铣刀等多种工具进行处理。

加工机台使用冷却剂及/或切削液(以下仅称为冷却剂)首先以冷却工作件及切割工具而改良机器操作的效能。冷却剂也可润滑工作件及切割工具，以减少累积的摩擦热。使用冷却剂也可凭借阻止碎屑掉落至切割工具，以及自加工机台中冲走切下的碎屑。

在现有技艺中，冷却剂凭借手动方式定位的软管及喷嘴提供至工作件上。此一系统大体上可包括鹅颈软管或源自毗邻或接合至工作母机的冷却泵的类似组合。近年来，冷却系统已发展成供应冷却剂至一切割工具夹持器或夹头。冷却剂可通过加工机台的心轴或自绕着工具夹持器而固定的轴环供应。

另外，现有超音波加工机(ultrasonicmachining,usm)，系将超音波振动单元安装在一旋转主轴上，使得超音波所产生的高频振动，经由一工具夹持器传递到一工具上，让工具兼具有高速旋转及超音波高频振动等功能，可用以进行各种研磨或切削加工，特别适用于硬脆材料的精密加工。

使用超音波加工机进行加工时，工具的切削面不断高频振动并与切屑分离，明显改善切屑与加工工具的切削面间，因高温、高压所造成的不良效果，进而提供防止颤纹、降低切削阻力、降低加工应变、有效改善排屑及有效改善加工表面等切削作业效果。

超音波加工机工作时，振动源由超音波振动单元产生，经由工具夹持器传递到工具刀尖，使的对一被加工件进行超音波高频振动加工作业。超音波加工作业期间，除超音波高频振动外，超音波加工机各种部件相互接触工作，也必然产生不期待的意外振动；此不期待的意外振动与超音波高频振动间产生相互干扰，进而影响加工工序，对产品精度具有不利的影响。

加长长度的长形工具夹持器或例如美国usp1502528、usp2716030及usp8821084等专利案所揭示的组合连接式工具夹持器，在应用高的细长比(l/d)时，往往受到工具夹持器的材料刚性与精度所影响，造成加工质量不佳或无法加工的问题，是目前加工机所面临的加工瓶颈；或者上述工具夹持器如被应用于超音波加工机时，由于超音波高频振动源的传递路径加长，超音波振动与上述不期待的意外振动相互干扰的情形将更为严重，工具夹持器受到超音波高频振动影响而产生连结振动的情形，且各种振动频率的最大振幅点位置更难以控制在工具的刀尖位置上，导致不期望的切削性能，诸如较差的工件表面光洁度和超过公差范围的已加工工件；进而对机器和对工具产生磨损，在最坏的情况下结果是导致无法修复的损坏。

技术实现要素：

本发明的目的即在于提供一种工具夹持器的输液及输电组立结构，主要系将动力单元设置于工具夹持器内部前端的前置位置上，有效缩短动力的传递路径，避免工具夹持器因动力传递路径过长而产生不期待的连结振动，维持较优的工件表面光洁度和加工精密度。配合前置式动力单元需要电力及输送冷却剂等需求，本发明更提供一输液及输电组立结构，使电力传输及冷却剂分离，以相互不干涉方式分别由工具夹持器后端输送至工具夹持器前端或前端出口处。

本发明的次一目的系在于提供一种工具夹持器的输液及输电组立结构，其能改善工具夹持器因长度加长，造成刚性降低与偏摆增加的问题，及克服高细长比工具夹持器刚性不足问题，并能缩短细长比，如图1所示，工具夹持器的细长比由未设超音波振动器的l1/d，缩短至本发明设置前置式超音波振动器的l/d，同时工具夹持器的长度可以持续加长，其细长比维持于l/d的固定值，不受限于l1的长度。

本发明的又一目的系在于提供一种工具夹持器的输液及输电组立结构，除了特别适合应用于各式不同加长长度的长形工具夹持器或组合连接式工具夹持器中使用；也可适用单一长度工具夹持器中使用。

可达成上述发明目的的工具夹持器的输液及输电组立结构，用于与一通过一心轴提供一电源及一冷却剂的一加工机并用，该工具夹持器包括：被容纳在该心轴中的一中空柄部，该中空柄部上设置有一电气结构，该电气结构与该心轴形成电气连接，用以导通该电源至该工具夹持器；一中空工具架设部，包括一轴向延伸的工具架设孔径，该工具架设孔径能容纳及固定一工具的一部分；一固设于该中空工具架设部内的动力单元，该动力单元电性连接至该电气结构，而能接收该电源并产生一动力，该动力经由该中空工具架设部传递到该工具；一由该中空柄部与该中空工具架设部界定形成的中央通道；以及一水密性分隔件，能将该中央通道区隔成相互独立的一输液通道及一电缆导孔，能以不相互干涉方式分别输送该电源及该冷却剂。

在本发明一较佳实施例中，该水密性分隔件由数个首尾相互串接的分隔管单元所组成。

在本发明一较佳实施例中，该中空柄部设有一轴向延伸的第一冷却剂口，该第一冷却剂口用以接收来自该心轴的冷却剂，并将该冷却剂输送至该输液通道。

在本发明一较佳实施例中，该动力单元选用自超音波振动单元、电动单元及气动单元中之一。

在本发明一较佳实施例中，其中该中空工具架设部更包括：一弹性夹头，该弹性夹头内部形成该工具架设孔径，该弹性夹头上开设数个相互平行且一端开口的轴向槽沟，数个轴向槽沟间形成数个弹性爪片；以及一锁紧件，该锁紧件被锁紧时，施力于该数个弹性爪片上使的弹性变形，进而向内夹紧安装于该弹性夹头内的该工具。

在本发明一较佳实施例中，该中空工具架设部设有一轴向延伸的第二冷却剂口，该第二冷却剂口用以接收来自该输液通道的冷却剂，并将该冷却剂输送至该弹性夹头。

在本发明一较佳实施例中，更包括有至少一个串接于该中空柄部与该中空工具架设部之间的延伸套管模块。

在本发明一较佳实施例中，其中该延伸套管模块具有一公接头端部及一母接头端部，使各延伸套管模块能够首尾相互串接。

本发明所提供的工具夹持器的输液及输电组立结构，将动力单元设置于用以固定工具的中空工具架设部上，能有效缩短动力的传递路径，避免工具夹持器受到动力传递路径过长，而产生不期待的连结振动，同时解决加工时所面临高细长比工具夹持器固有无法解决的刚性不足问题，维持较优的工件表面光洁度和加工精密度。配合前置式动力单元需要电力及输送冷却剂等需求，本发明更提供一输液及输电组立结构，使电力及冷却剂以相互不干涉方式，分别由工具夹持器后端输送至工具夹持器前端或前端出口处。尤其是加长长度的长形工具夹持器或组合连接式工具夹持器，特别适合使用本发明所提供的工具夹持器的输液及输电组立结构。

附图说明

图1为本发明工具夹持器的输液及输电组立结构的剖面视图；

图2为图1中的中空工具架设部的放大视图。

具体实施方式

请同时参阅图1及图2，本发明所提供的工具夹持器的输液及输电组立结构，用于与一通过一心轴(图未示出)提供一电源及一冷却剂的一加工机并用，该工具夹持器包括：被容纳在该心轴中的一中空柄部10，该中空柄部10上设置有一电气结构11，该电气结构11与该心轴形成电气连接，用以导通该电源至该电气结构11；一中空工具架设部20，包括一轴向延伸的工具架设孔径21，该工具架设孔径21能容纳及固定一工具(图未示出)的一部分(例如工具柄)；一固设于该中空工具架设部20内的动力单元30，该动力单元30电性连接至该电气结构11，而能接收该电源并产生一动力，该动力经由该工具架设孔径21传递到该工具；一由该中空柄部10与该中空工具架设部20界定形成的中央通道50；以及一水密性分隔件51，能将该中央通道50区隔成相互独立的一输液通道52及一电缆导孔53，能以不相互干涉方式分别输送该电源及该冷却剂。上述构成的前置式动力单元30，能够有效缩短动力的传递路径。

所述动力单元30选用自超音波振动单元、电动单元及气动单元中之一。当该动力单元30用气动单元时，熟悉此技艺人士应能显而易知地将电气结构11置换为一气压结构，同时将电缆导孔53置换为一输气管。

中空柄部10具有一锥形外表面15，其配置成可被容纳在一加工机的心轴中，使工具夹持器及心轴相互对齐，并延轴向紧密连接。

该中空柄部10设有一轴向延伸的第一冷却剂口16，该第一冷却剂口16用以接收来自该心轴的冷却剂，并将该冷却剂输送至该输液通道52。

该中空工具架设部20大致上可为一圆筒形组件，其更设置有一弹性夹头22，该弹性夹头22内部形成该工具架设孔径21，该弹性夹头22上开设数个相互平行且一端开口的轴向槽沟23，数个轴向槽沟23间形成数个弹性爪片24；并于弹性夹头22外部设有一锁紧件25，该锁紧件25被锁紧时，施力于该数个弹性爪片24上使的弹性变形，进而向内夹紧安装于该弹性夹头22内的该工具。上述利用弹性夹头22锁固工具的方式，并非惟一选择，熟悉此技艺人士应能了解到可采用其它固定工具的方法。

该水密性分隔件51由数个首尾相互串接的分隔管单元54所组成；该分隔件51的首尾二端分别与中空柄部10及中空工具架设部20的异径内表面，形成紧密连接状态，不但具有定位效果，也有保持水密性的效果。在上述连接处及各分隔管单元54的串接处，均设有o形环、衬垫或其它止漏构件，以保持输液通道52及电缆导孔53的水密效果。同理，在例如输送气体等其它状态下，也可将水密性止漏构件，升级成气密性止漏构件，对熟悉此技艺人士应为显而易知的等效实施例。

由数个首尾相互串接的分隔管单元54所组成的水密性分隔件51，在分隔管单元54的内孔形成一圆形断面的输液通道52；且在分隔管单元54的外壁与中央通道50的内壁面间，形成一环形断面的电缆导孔53。

该中空工具架设部20设有一轴向延伸的第二冷却剂口27，该第二冷却剂口27用以接收来自该输液通道52的冷却剂，并将该冷却剂输送至该弹性夹头22。

该电气结构11经由穿过该电缆导孔53的一电缆线13，电性连接至该动力单元30。该电气结构11与加工机的心轴间，可以采用非接触式导电连接，例如利用电磁感应通电等；当然电气结构11与加工机的心轴间，也可采用二个电极的接触式导电连接，能将电源的电力供应至电气结构11，在此不另说明。

本发明另一优选实施例，系在该中空柄部10与该中空工具架设部20之间，更设置有至少一个延伸套管模块40，每一延伸套管模块40具有一公接头端部41及一母接头端部42，且于中空柄部10上设有对应的公接头端部14，中空工具架设部20上则设有对应的母接头端部26，使各延伸套管模块40能够与该中空柄部10及该中空工具架设部20相互连接，各延伸套管模块40也能首尾相互串接。使用者可视加工需要，选择所使用延伸套管模块40的个数，以调整工具夹持器所需的长度。

本发明所提供的工具夹持器的输液及输电组立结构，将动力单元设置于用以固定工具的中空工具架设部上，能有效缩短动力的传递路径，避免工具夹持器受到动力传递路径过长，而产生不期待的连结振动，同时解决加工时所面临高细长比工具夹持器固有无法解决的刚性不足问题，维持较优的工件表面光洁度和加工精密度。配合前置式动力单元需要电力及输送冷却剂等需求，本发明更提供一输液及输电组立结构，使电力及冷却剂以相互不干涉方式，分别由工具夹持器后端输送至工具夹持器前端或前端出口处。尤其是加长长度的长形工具夹持器或组合连接式工具夹持器，特别适合使用本发明所提供的工具夹持器的输液及输电组立结构。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。