切削工具夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种切削工具夹具，用于将切削工具安装在切削机中。具体而言，本发明涉及这样一种切削工具夹具，用于在杆状切削工具的一个端部插进安装孔之后，将杆状切削工具安装到切削机中，从而使其固定。
【背景技术】
[0002]在一种切削加工中，使工件与切削工具相邻接时相对彼此移动，以执行切削，这种切削加工中，由于振动而存在导致加工精度降低的问题。尤其是，在用于对工件的孔的内周面进行切削的镗孔加工中，通过靠近长杆状切削工具(诸如镗杆)的一个端部，以悬臂方式支撑该切削工具进行加工，所以，容易在切削工具中产生“颤振(chatter vibrat1n)”。为了应对这种振动，针对用于将切削工具安装在切削机中的切削工具夹具，设置包括阻尼合金用于减少振动的阻尼机构。
[0003]例如，专利文献I披露了一种技术，其中，为了防止切削加工时镗杆中所产生的振动直接传到切削工具夹具，将包括阻尼件的筒状套筒，适配进沿筒状夹具本体(包括钢材等)的轴线延伸的适配孔，以及，将镗杆的柄部插进套筒的内周面，并且用固紧螺钉进行压迫/固定。与柄部邻接固紧螺钉部分相对的外周面部分布置为压迫面，以及，将阻尼件置于压迫面与适配孔的相对内表面部分之间，从而对镗杆中产生的振动进行阻尼/吸收，并且抑制镗杆的偏斜(deflect1n)，特别地，防止由于柄部和夹具本体的共振而导致的“颤振”。作为可在这种压迫面部分中使用的阻尼件，该文献记载了铝、铜、锌、黄铜、使用这些金属作为主要成分的合金、阻尼钢片等。
[0004]此外，专利文献2披露了这样一种技术，其中，沿金属制成的套筒的轴心，以螺纹连接方式适配芯件，通过将切削工具的柄部配合进芯件的工具保持孔，安装切削工具，以及，可以将重量轻并且振动吸收性能优良的纯镁或者镁合金用于芯件。切削工具夹具中的套筒和芯件分开形成，使得在切削加工时，从切削工具要通过切削工具夹具传到切削机底座的振动可以由芯件吸收。
[0005]此外，专利文献3披露了一种技术，其中，将阻尼件置于切削工具与工具台座之间，该切削工具压迫并固定于该工具台座，并且，该文献指出，由于阻尼件的阻尼系数较高，可以抑制切削加工时的振动，以及，可以减小冲击响应，例如，与切削工具接合过程中的冲击响应，但阻尼性能与抗拉强度等代表的刚性或强度处于折衷关系，而且，过高的阻尼性能反而导致切削工具的剧烈振动，并且带来加工精度的劣化。考虑到这一方面，规定该阻尼件适宜为这样的金属材料，其抗张强度为500?650兆帕、以及其对数阻尼系数(logarithmicdamping factor)为0.2?0.35,例如,猛(Mn)基阻尼合金，以原子百分数计，其基本组成是20±5%的铜(Cu)、5±3%的镍(祖)、以及2±1%的铁(Fe)。
[0006]【背景技术】文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I JP-UM-A-05-088804
[0009]专利文献2:日本实用新型登记N0.3，153，247
[0010]专利文献3 JP-A-2004-202649
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的问题
[0012]如专利文献I至专利文献3中所述，普遍的做法是，将阻尼件置于切削工具和被切削工具压迫及固定处之间。取决于阻尼件的材料，阻尼件的阻尼性能变化很大，虽然如此，还未在切削工具夹具的设计等方面关于阻尼件各材料的优化进行过研究。换而言之，最大程度地抑制切削工具的振动以使切削加工具有高加工精度，并不一定是正确的。
[0013]在这样的情况下提出本发明，以及，本发明的目的是，提供一种切削工具夹具，使得能以优良的加工精度进行切削加工。
[0014]解决问题的方案
[0015]本发明的切削工具夹具是这样一种切削工具夹具，用于在杆状切削工具的一个端部插进安装孔中之后，将杆状切削工具安装在切削机中，从而使其固定，其中，该切削工具夹具包括:包括阻尼合金的阻尼合金管体，按质量％计，该阻尼合金的组成成分含有16.9 ?27.7% 的铜(Cu), 2.1 ?8.2% 的镍(Ni)、以及 1.0 ?2.9% 的铁(Fe)，具有 0.05%以下的碳(C)，其余是锰(Mn)和不可避免的杂质，以及，该阻尼合金管体提供沿阻尼合金管体纵向的中央通孔作为安装孔，并且，该阻尼合金管体具有螺纹外周面；以及刚性保持管体，其包括杨氏模量大于阻尼合金的材料，并且具有螺纹筒状内表面，以及，使具有螺纹外周面的阻尼合金管体，沿刚性保持管体的螺纹筒状内表面，以螺纹连接方式固定。
[0016]根据本发明的这一方面，阻尼合金管体包括Mn基双晶(twinned)阻尼合金，其具有相对较高的刚性和强度，同时，具有有效吸收较宽频率范围内的振动的高阻尼能力，将该阻尼合金管体与沿刚性保持管体筒状内表面的较宽区域以螺纹方式固定，藉此，安装在这种切削工具夹具中的切削工具执行的切削加工，能够提供优良的加工精度。
[0017]在以上所述的本发明中，阻尼合金管体可以沿筒状内表面螺纹方式固定时，阻尼合金管体的端部插进刚性保持管体，使得设置在阻尼合金管体纵向相对端部中的凸缘部压抵刚性保持管体的端面。根据本发明的这一方面，阻尼合金管体包括具有相对较高刚性和强度的Mn基双晶阻尼合金，将该阻尼合金管体与沿刚性保持管体筒状内表面的较宽区域更牢固地以螺纹方式固定，藉此，安装在这种切削工具夹具中的切削工具执行的切削加工，能够提供更优良的加工精度。
【附图说明】
[0018]图1是示出根据本发明的切削工具夹具的侧向剖视图和正视图；
[0019]图2是示出根据本发明的切削工具夹具的组成部件的侧向剖视图和正视图；
[0020]图3是示出根据本发明的切削工具夹具的组成部件的侧向剖视图和正视图；
[0021]图4是侧向剖视图，示出由根据本发明的切削工具夹具固定切削工具所用方法；
[0022]图5是示出切削加工中圆度的测量结果的图；
[0023]图6是示出切削加工中表面粗糙度的测量结果的图；以及
[0024]图7是侧向剖视图，示出由根据本发明的另一实施例中的切削工具夹具固定切削工具所用方法。
【具体实施方式】
[0025]下面，参照图1至图4，描述作为本发明一种实施例的切削工具夹具。
[0026]如图1中所示,近似筒状保持管体(刚性保持管体)2包括刚性材料,近似筒状套筒(阻尼合金管体)3包括阻尼合金，通过将该近似筒状保持管体2与近似筒状套筒3以同心方式组合，制造用于夹持切削工具并将切削工具安装在切削机中的夹具I。保持管体2在其一个端部具有凸缘21，套筒3从与凸缘21相对的端部插入，并且，使设置在套筒3 —个端部中的凸缘部31的侧表面邻接在保持管体2的端面24上。
[0027]结合参见图2，保持管体2的内周面22在整个长度上沿轴线设置有内螺纹。同样地，保持管体2设置有通孔23，该通孔23从外周面贯穿至内周面22，将用于固定切削工具的螺栓适配进通孔23中，如后文所述。沿轴线方向设置多个通孔23。保持管体2是刚体，包括例如钢(诸如S45C)，并且具有至少大于套筒3 (下文描述)的杨氏模量，以及，通常，适宜的是，所具有的杨氏模量是套筒3的杨氏模量的两倍或更高。
[0028]如图3中所示，套筒3中除凸缘部31之外的外周面32沿轴线方向设置有外螺纹，并且可以与保持管体2的内周面22上的上述内螺纹对应地进行螺纹连接。管状套筒3的内周面限定有安装孔34，用于插入并安装切削工具。套筒3设置有多个通孔33，该通孔33与保持管体2的通孔23对应，并且从外周面32于径向贯穿至内周面。也就是，各通孔33设置所在的位置，允许在套筒3以螺纹方式固定至保持管体2 (参见图1)时与通孔23连通。
[0029]套筒3包括双晶Mn基阻尼合金，其为Mn-Cu-N1-Fe基阻尼合金，按质量％计，其组成成分含有16.9?2?.7%的Cu，2.1?8.2%的Ni，以及L O?2.9%的Fe，具有0.05%以下的C，其余是Mn和不可避免的杂质(低含量元素诸如氧(O)和氮(N))。各组分的成分范围(全部按质量％计)如下所述。如果Cu的量少于16.9%,不形成双晶，而如果其量超过27.7%，增大了偏析(segregat1n)，导致无法得到足够的阻尼性能。Cu的量适宜为19.7?25.0 %。与主元素Mn和Cu在一起，添加Ni作为第三元素，从而能增强阻尼性能。如果Ni的量少于2.1 %，该元素不能有助于双晶生成的变化，而如果其量超过8.2 %，则使对双晶生成的贡献饱和。与Mn和Cu —起或与Ni —起，添加Fe作为第四元素，从而能进一步增强阻尼性能。如果Fe的量少于1.0%，该元素不能有助于双晶生成的变化，而如果其量超过2.9%，则使对双晶生成的贡献饱和。C的量设定为0.05%以下，藉此，即使Mn蒸发且C的相对浓度升高时，也可避免阻尼性能劣化。
[0030]如上所述，本实施例中的阻尼合金形成双晶，并且通过将外部强加的振动能量转化为双晶界面处的摩擦热而吸收振动。相比于一般的阻尼合金，这种阻尼合金对于较宽频率范围内的振动具有高阻尼能力，并且能有效地吸收振动。特别地，由于压缩应力的加载，即使较小的应力也在双晶界面处产生摩擦热，并且能有效地吸收振动。此外，相比于一般的阻尼合金，本阻尼合金具有较高刚性和强度。
[0031]再次参见图1，相比于使平滑表面相互在内部适配的情况，保持管体2的内周面22和套筒3的外周面32相互旋紧，并且以较大面积固定。此外，旋紧套筒3时使其凸缘部31的侧表面压抵保持管体2 (作为具有较大杨氏模量的刚体)的端面24，从而，通过螺纹连接，向外周面32(其具有的多个面从轴线方向倾斜)施加较大表面压力，结果，使套筒3更牢固地固定于保持管体2。
[0032]如图4中所示，在将杆状切削工具50的夹持部52插进安装孔34之后，将上述夹具I插进固定于切削机(未示出)的保持架60的保持孔64。此时，凸缘21的侧表面邻接保持架60，并且使切削工具50的刀头51