专利名称：机床和刀具保持装置的制作方法
技术领域：
本实用新型总地涉及机床和刀具保持装置(tool holder)。更具体地，本实用新型 涉及具有使用固定刀具的车削功能(turning function)及使用旋转刀具的铣削功能的机 床，并且涉及在这样的机床中使用的刀具保持装置。
背景技术：
在传统的机床领域中，例如，日本实用新型No. 62-104833公开了一种机床中的刀 头保持装置(tool bit holder)用的定位装置，该定位装置用以精确地设定切削刀具的位 置(专利文件1)。作为专利文件1中公开的刀头保持装置用的定位装置，研究了例如车削加工中心 的主轴头。主轴头包括支承套和可旋转地支承于支承套中的主轴。主轴是中空的。穿经 (drawing in)刀头保持装置的主接合部的主卡盘以可缩进的方式安装于主轴的中央孔。在 支承套中形成四个孔。具有类似于主卡盘构造的、用于穿经刀头保持装置的副接合部的副 卡盘安装于各孔。作为安装在机床上的自动换刀装置(ATC)，已知用于将安装到主轴的刀具保持 装置换成另一刀具保持装置的装置，其使用在任一端设置夹持器的双臂，即所谓的双臂法 (scheme)。因为安装到主轴的刀具保持装置和处于备用状态的另一刀具保持装置通过双臂 的一系列旋转和滑动运动被同时替换，所以双臂法的自动换刀装置能够在短时间内完成换 刀操作。在前述专利文件1中公开的刀头保持装置用的定位装置中，不仅借助于主接合部 和主卡盘实现主轴与刀头保持装置的联结，而且借助于多个副接合部和副卡盘实现支承套 与刀头保持装置的联结，满足了刀头保持装置与主轴箱牢固联结以承受大的切削力的需要。在专利文件1中公开的刀头保持装置用的定位装置中，副接合部设置于形成为方 形的刀头保持装置的四个角。副卡盘设置于与相关的副接合部对应的位置。在双臂法的自 动换刀装置被应用于包括这样的刀头保持装置的定位装置的机床的情况下，在换刀操作过 程中，与旋转运动相关地在支承套的端面上方移动的双臂将与副接合部和副卡盘之间的联 结部发生干涉。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够获得足以承受车削加工过程中所施加的负载 的夹持力并且允许在短时间内换刀的机床，以及提供一种在这样的机床中使用的刀具保持
直ο根据本实用新型的机床具有使用固定刀具的车削功能和使用旋转刀具的铣削功 能。该机床包括主轴，其能够旋转；壳体构件，其以使所述主轴能够旋转的方式支承主轴； 主夹具，其设置于主轴，在固定刀具和旋转刀具的固定过程中夹紧刀具保持装置；副夹具，其设置于壳体构件，在固定刀具的固定过程中与主夹具一起夹紧刀具保持装置；以及臂构 件，其包括能够抓持刀具保持装置的第一夹持器和第二夹持器，臂构件通过绕配置于第一 夹持器和第二夹持器之间的中央位置的中心轴线的旋转以及沿中心轴线的方向的滑动，而 将安装到主轴并且被第一夹持器抓持的刀具保持装置更换成被第二夹持器抓持的另一刀 具保持装置，副夹具被配置在不与在更换刀具保持装置的过程中移动的臂构件干涉的位 置。根据如上所述构造的机床，在固定刀具的固定过程中，不仅通过设置于旋转侧的 主轴处的主夹具而且通过设置于主轴支承侧的壳体构件处的副夹具来夹紧刀具保持装置。 因此，即使在使用固定刀具的车削加工过程中过大的负载作用在刀具上，也能够通过足以 承受该负载的夹紧力保持刀具保持装置。另外，通过将副夹具配置在不与在更换刀具保持 装置的过程中移动的臂构件干涉的位置，能够通过所谓的双臂法更换刀具保持装置，即，能 够通过臂构件的一系列的旋转和滑动运动将安装到主轴的刀具保持装置替换成另一刀具 保持装置。因此，能够缩短换刀所需的时间。当从主轴的旋转轴线的方向观察时，在壳体构件的上方存在臂构件在更换刀具保 持装置的过程中旋转的旋转区域。优选地，副夹具配置在该旋转区域外侧的位置。通过如 上所述构造的机床，能够避免在该旋转区域内旋转的臂构件与副夹具之间的干涉。更优选地，副夹具相对于主轴的旋转轴线被配置在与臂构件的旋转中心相反的一 侧。通过如上所述构造的机床，能够避免配置在主轴的旋转轴线的一侧的臂构件与配置在 另一侧的副夹具之间的干涉。更优选地，副夹具包括装配部。该装配部形成有锥面，该锥面的直径沿着刀具保持 装置的缩回方向变化。夹紧过程中，在锥面形成面接触的状态下装配部与刀具保持装置装 配在一起。通过如上所述构造的机床，在副夹具处设置形成有锥面的装配部允许在安装部 处接收车削加工过程中施加的负载。因此，能够防止车削加工过程中过大的负载作用于主 轴O副夹具包括主体，其具有从所述壳体构件向加工区域开口的孔；和夹紧机构，其 配置在所述孔中用于保持刀具保持装置。优选地，机床还包括盖构件，盖构件可拆装地安装 到主体，当刀具保持装置未被副夹具夹紧时，盖构件用于堵塞孔的开口。根据如上所述构造 的机床，通过在刀具保持装置未被副夹具夹紧时将盖构件安装至主体，能够防止加工过程 中产生的异物侵入配置夹紧机构的孔中。因此，能够适当地保护夹紧机构。根据本实用新型的刀具保持装置，其用于具有车削功能和铣削功能的机床，刀具 保持装置在车削加工过程中处于被安装到机床的主轴的状态，并且能够通过自动换刀装置 进行更换，刀具保持装置包括锥部，其具有直径沿预定轴线变化的锥面；主缩回部，其设 置在预定轴线上，并且受到来自机床的主轴侧的、沿着预定轴线的方向的牵引力；至少一个 副缩回部，其位于沿径向离开预定轴线的位置，并且受到来自机床的主轴侧的、沿平行于主 缩回部的方向的牵引力；以及架构件，其在沿径向离开预定轴线的位置处包括刀头安装部， 车削加工过程中使用的刀头被以可拆装的方式安装到刀头安装部，架构件使得锥部、主缩 回部以及副缩回部形成为一体，所有的副缩回部配置在第一范围和第二范围中的一方，其 中，第一范围被限定为当沿预定轴线的方向观察时以刀头安装部所设位置与预定轴线的连 线为中心线的180度范围，并且第二范围被限定为相反侧的180度范围。
5[0015]根据如上所述构造的刀具，通过将所有的副缩回部配置在绕预定轴线的第一范围 和第二范围中的一方，第一范围和第二范围中的另一方能够被用作通过自动换刀装置进行 换刀的区域。根据本实用新型，能够提供获得足以承受车削加工过程中所施加的负载的夹持力 并且允许在短时间内换刀的机床，以及在这样的机床中使用的刀具保持装置。从
以下结合附图对本实用新型的具体说明，本实用新型的上述和其它目的、特征、 方面和优点将更加明显。
图1是根据本实用新型的实施方式的机床的立体图。图2是设置于图1的机床处的主轴周围的构造的截面图。图3是图2的主轴周围的截面图，其示出了安装有固定刀具的状态。图4是图2的主轴周围的截面图，其示出了安装有旋转刀具的状态。图5是自动换刀装置的附近的正视图，其示出了换刀过程中的第一状态。图6是自动换刀装置的附近的正视图，其示出了换刀过程中的第二状态。图7示出了从图5和图6中的箭头VII所示的方向观察时的、自动换刀装置的附 近的构造。图8是图1的机床中采用的用于车削加工的刀具保持装置的示意图。图9示出了从图8中的箭头IX所示的方向观察时的刀具保持装置。
具体实施方式
将参照附图说明本实用新型的实施方式。在下文所涉及的图中，相同或相应的构 件具有相同的附图标记。机床的构造参照图1的立体图，根据本实用新型的实施方式的机床10具有使用固定刀具的车 削功能和使用旋转刀具的铣削功能。机床10是具有铣削功能的车床。机床10是通过工作 台的以纵轴为中心的旋转运动和作为固定刀具的刀头的进给运动切削保持在工作台上的 工件(机件)的立式车床。首先将说明根据本实用新型的机床10的整体构造。机床10包括作为主要部件的 底座210、立柱220、横导轨230、床鞍M0、滑枕250和工作台沈0。底座210是支承立柱220、工作台260等的基部构件，其位于例如工厂处的安装面 上。立柱220从底座210的顶面以竖立的姿势安装到底座210。横导轨230以可沿由箭头 202表示的轴向( 轴方向)滑动的方式安装到立柱220。床鞍240以可沿由箭头201表示的轴向(X轴方向)滑动的方式安装到横导轨230。 滑枕250以可沿由箭头203表示的轴向(Z轴方向)滑动的方式安装到床鞍M0。滑枕250 安装有后述的主轴21。用于保持固定刀具的刀具保持装置50或用于保持旋转刀具的刀具 保持装置50’(未示出)以可拆装的方式安装到主轴21。相对于立柱220、横导轨230、床鞍240和滑枕250适当地设置进给机构、导向机 构、伺服电机等以允许各部件的滑动运动。[0034]作为横导轨230的移动轴的观轴与作为滑枕250的移动轴的Z轴互相平行并且 沿上下方向延伸。作为床鞍MO的移动轴的X轴与观轴和Z轴正交并且沿水平方向延伸。 在本实施方式的机床10中，通过横导轨230、滑枕250和床鞍MO的各自的滑动运动的组 合，通过安装到刀具保持装置50、50’的刀具来加工工件的加工位置能够在X-Z平面内任意 移位。本实用新型的机床不限于上述结构，也可以构造成可沿与X轴和Z轴正交的Y轴 方向滑动的结构。在该情况下，通过安装到刀具保持装置的刀具来加工工件的加工位置可 以三维地移位。工作台260设置成可通过电机驱动绕沿上下方向延伸的中心轴线103旋转。工件 借助于卡盘和/或各种类型的夹具被保持于工作台260。在使用固定刀具的车削加工过程 中，工件随着工作台260的旋转而绕中心轴线103旋转。通过将固定刀具移近旋转的工件 进行车削加工。在使用旋转刀具的铣削加工过程中，工作台260基本上是不动的。通过将 旋转刀具移近固定在工作台260上的工件进行铣削加工。以下将参照图2、图3和图4的截面图说明机床10的主轴的结构和刀具保持装置 的夹具的结构。参照图2至图4，机床10还包括作为主要部件的主轴21、主轴壳体26、主夹具31 和副夹具41。主轴21具有沿中心轴线101的方向延伸的筒状构造。主轴21设置成可通过电机 驱动绕沿上下方向延伸的中心轴线101旋转。换句话说，主轴21是绕中心轴线101旋转的 旋转体。主轴21具有形成为在主轴21的端面处开口的锥面22。锥面22形成为与垂直于 中心轴线101截取的平面对应的直径随着沿中心轴线101的方向接近主轴的端面而增大。主轴壳体沈由多个部件的装配体形成，其整体上具有沿中心轴线101的方向延伸 的筒状构造。主轴壳体26配置成覆盖主轴21的外周。换句话说，主轴21布置在主轴壳体 26的内侧。通过设置在主轴21的外周面和主轴壳体沈的内周面之间的轴承23将主轴21 可旋转地支承到主轴壳体26。换句话说，主轴壳体沈是适于用作作为旋转体的主轴21的 支承方(supporting side)的支承构件，并且主轴壳体沈是不旋转的固定构件。主夹具31在主轴21的内部被设置于中心轴线101上。当从主轴端面观察时，主 夹具31配置在锥面22的后侧。主夹具31的作用为在车削加工过程中将用于保持固定刀 具的刀具保持装置50(参见图幻保持到主轴21以及在铣削加工中将用于保持旋转刀具的 刀具保持装置50’ (参见图4)保持到主轴21。将更具体地说明主夹具31的构造。主夹具31由筒夹(collet) 32和筒夹开闭构 件33构成。筒夹32具有能够与设置于刀具保持装置50、50’的牵引双头螺栓(pull stud bolt)51接合的爪形，并且配置成以中心轴线101为中心的中空套筒状。筒夹开闭构件33 以可沿中心轴线101的方向移动的方式设置在主轴21的内部。筒夹开闭构件33配置成使 得筒夹开闭构件33的顶端容纳在筒夹32内。通过未示出的使用液压、弹簧力、气压等的驱 动装置，使筒夹开闭构件33沿中心轴线101的方向前进/缩回以减小/增大筒夹32的直 径。与筒夹32的直径减小相关联，刀具保持装置50、50’的牵引双头螺栓51在被筒夹32保持的同时沿中心轴线101的方向缩回，由此刀具保持装置50被相对于主轴21夹紧。 与筒夹32的直径增大相关联，刀具保持装置50、50’的牵引双头螺栓51被从筒夹32释放， 由此刀具保持装置50被从主轴21松开。副夹具41设置于主轴壳体26。副夹具41配置在沿径向离开中心轴线101的中心 轴线102上。主轴壳体沈具有端部开口的带有底部的凹部27。副夹具41安装在凹部27。 副夹具41设置成沿中心轴线101和102的方向从主轴21的端面突出。副夹具41的作用 是在车削加工过程中将用于保持固定刀具的刀具保持装置50 (参见图幻保持在主轴壳体 26。除相对于主轴壳体沈定位刀具保持装置50之外，副夹具41还起到夹紧刀具保持装置 50并且将刀具保持装置50固定到主轴壳体沈的作用。如图4所示，副夹具41不用于夹紧 在铣削过程中用于保持旋转刀具的刀具保持装置50’。将更具体地说明副夹具41的构造。副夹具41包括筒夹46、筒夹开闭构件47以及 作为装配部或主体部的副夹具主体43。筒夹46和筒夹开闭构件47构成用于保持刀具保持 装置50的夹紧机构。副夹具主体43形成有中空筒状的孔42。孔42从主轴壳体沈起朝向利用防溅板 (splash guard)分隔的加工区域开口，并且工件在该加工区域被加工(图7中的将在后面 说明的加工区域8 。副夹具主体43以从主轴壳体沈的端面突出的方式被装配在凹部27 中。筒夹46配置在孔42中。筒夹46具有允许设置于刀具保持装置50的牵引双头螺栓56 缩回的爪形，并且配置成以中心轴线102为中心的中空套筒状。筒夹开闭构件47配置成使 得筒夹开闭构件47的前端容纳在筒夹46内。筒夹开闭构件47以可沿中心轴线102的方 向移动的方式设置在凹部27的内部。液压室48和液压室49设置在筒夹开闭构件47的沿中心轴线102的方向的前侧 和后侧。向液压室48供油使得筒夹开闭构件47向主轴的后侧移动，由此减小筒夹46的直 径。向液压室49供油使得筒夹开闭构件47向主轴的前侧移动，由此增大筒夹46的直径。 与筒夹46的直径减小相关联，刀具保持装置50的牵引双头螺栓56在被筒夹46保持的同 时沿中心轴线102的方向缩回，由此刀具保持装置50被相对于主轴壳体沈夹紧。与筒夹 46的直径增大相关联，刀具保持装置50的牵引双头螺栓56被从筒夹46释放，由此刀具保 持装置50被从主轴壳体沈松开。在车削加工过程中，过大的负载将作用在作为固定刀具的刀头上。例如，施加的最 大切削力大于等于30000N。在本实施方式的机床10中，刀具保持装置50在固定刀具的固 定过程中不仅被设置在旋转侧的主轴21处的主夹具31夹紧，而且被设置在主轴21的支承 侧的主轴壳体沈处的副夹具41夹紧。因此，在车削加工过程中即使过大的力作用在刀头 上，刀具保持装置50也能够被足以承受该负载的夹紧力保持。参照图3，本实施方式的机床10具有形成于副夹具主体43的锥面45。锥面45形 成为与垂直于中心轴线102截取的平面对应的直径沿着刀具保持装置50的缩回方向变 化。具体地，锥面45形成为与垂直于中心轴线102截取的平面对应的直径随着沿中心轴 线102的方向接近主轴壳体沈的端面而增大。在刀具保持装置50的夹紧过程中，副夹具 主体43与刀具保持装置50的基部57接合，其中该基部57与锥面45处于面接触状态。根据如上所述的构造，车削加工过程中的负载能够被接收在副夹具主体43的锥 形区域。因此，能够防止车削加工过程中过大的负载作用在主轴21上。[0052]参照图4，本实施方式的机床10还包括作为盖构件的副夹具盖81。副夹具盖81 可拆装地安装到副夹具主体43。形成于副夹具主体43的孔42的开口在副夹具盖81安装 到副夹具主体43的状态下被堵塞。副夹具盖81设置成可借助于后述的自动换刀装置70自动地拆装。具体地，副夹 具盖81包括牵引双头螺栓88和基部85。牵引双头螺栓88是将要在后面描述的、与刀具保 持装置50的牵引双头螺栓56对应的构件，并且牵引双头螺栓88通过筒夹46而缩回。基 部85是将要在后面描述的、与刀具保持装置50的基部57对应的构件。基部85形成有将 与锥面45进行面接触的、与刀具保持装置50的锥面57a对应的锥面87。基部85包括槽 86，其中槽86具有大致V形的截面，设置于自动换刀装置70的双臂71的夹持器72/73 (参 见图7)能够配合到槽86中。如上所述，副夹具41不用于夹紧在铣削过程中保持旋转刀具的刀具保持装置 50’。在该情况下，通过借助于副夹具盖81堵塞孔42的开口，能够防止铣削过程中产生的 来自工件的碎屑、油等进入副夹具主体43。因此，能够适当地保护由筒夹46和筒夹开闭构 件47构成的副夹具41的夹紧机构。在安装用于珩磨(honing)加工的旋转刀具的情况下，可将从旋转刀具侧面延伸 的销插入到形成于副夹具41的孔42，以使旋转刀具不能旋转。在该情况下，副夹具盖81不 必安装到副夹具主体43。以下将说明设置于机床10的自动换刀装置及周围装置的构造。参照图1，机床10 还包括作为主要部件的自动换刀装置70和刀具库(tool magazine)600刀具库60能够容纳车削加工或铣削加工中使用的多个刀具保持装置50和50’。 多个刀具保持装置50和50’被以如下状态储存在刀具库60中刀具保持装置50和50’通 过等间隔设置的多个刀具筒(tool pot)61被保持到无端链。通过电机驱动的无端链的循 环，将预定的刀具筒61移位到后述的移位装置(shifter) 62的位置。图5和图6是自动换刀装置周围的正视图，其分别示出了换刀过程中的第一状态 和第二状态。图5和图6典型地示出了将车削加工中使用的刀具保持装置50A换成另一刀 具保持装置50B的状态。参照图1、图5和图6，自动换刀装置70能够自动地将安装到主轴21的刀具保持 装置50、50’换成刀具库60处备用的刀具保持装置50、50’。自动换刀装置70包括移位装 置62、双臂71和驱动装置76。例如，诸如气缸等驱动装置和被该驱动装置驱动的筒夹持器63构成移位装置62。 筒夹持器63能够抓持刀具筒61。筒夹持器63被驱动装置驱动以在刀具库60的换刀位置 和标定位置(indexing position)之间往复移动。双臂71包括能够抓持刀具保持装置50、50’的夹持器72和夹持器73。双臂71形 成为在夹持器72和夹持器73之间沿一个方向延伸。双臂71设置成可绕位于夹持器72和 夹持器73之间的中央位置的中心轴线106旋转，并能够沿中心轴线106的方向滑动。在本 实施方式中，中心轴线106沿上下方向延伸。换句话说，双臂71能够沿上下方向滑动，同时 在水平面内旋转。驱动装置76由液压缸、电机等形成，以使双臂71在预定的定时旋转和滑 动。以下将参照图5至图7说明将车削加工中使用的刀具保持装置50A换成另一刀具保持装置50B的步骤。为了换刀，主轴21移动到加工区域82中的换刀位置。在AT C闸板80打开的状 态下，双臂71顺时针方向转动90°，其中ATC闸板80将切削区域82与非加工区域83阻隔 开。在该阶段，夹持器72抓持安装到主轴21的刀具保持装置50A，而夹持器73抓持在移位 装置62处被刀具筒61保持的刀具保持装置50B。在刀具保持装置50A被夹持器72抓持 时，主夹具31和副夹具41对刀具保持装置50A的夹紧被释放。双臂71在沿中心轴线106的方向滑动的同时绕中心轴线106旋转。因此，被夹持 器72抓持的刀具保持装置50A朝向非加工区域83中的换刀位置移动，而被夹持器73抓持 的刀具保持装置50B则朝向加工区域82中的换刀位置移动。当刀具保持装置50A和50B 接近各区域的换刀位置时，双臂71沿中心轴线106的方向滑动。因此，被夹持器72抓持的 刀具保持装置50A被插入到刀具筒61中，并且被夹持器73抓持的刀具保持装置50B被插 入到主轴21。刀具保持装置50B被主夹具31和副夹具41夹紧。然后，双臂71反转以返回 到图5所示的先前的待机位置。以上说明基于更换车削加工中使用的刀具保持装置50。倘若刀具保持装置50’的 夹紧和释放仅通过主夹具31进行，则上述步骤同样适用于更换铣削加工中使用的刀具保 持装置50，。参照图7，本实施方式的机床10具有设置不与换刀过程中旋转和滑动的双臂71干 涉的位置处的副夹具41。当沿作为主轴21的旋转中心的中心轴线101的方向观察时，在主 轴壳体26的上方存在换刀过程中双臂71旋转的旋转区域121。旋转区域121位于绕中心 轴线106移动的双臂71的顶端的轨迹的内侧。副夹具41位于旋转区域121外侧的位置。 相对于作为主轴21的旋转中心的中心轴线101，副夹具41设置在与作为双臂71的旋转中 心的中心轴线106相反的一侧。副夹具41设置成使中心轴线102位于连接中心轴线101和中心轴线106的直线 上，其中副夹具41绕中心轴线102配置，中心轴线101是主轴21的旋转中心，中心轴线106 是双臂71的旋转中心。如果在旋转区域121外侧的位置，则副夹具41可以配置成使得中 心轴线102偏离连接中心轴线101和中心轴线106的直线。通过这样的构造，本实施方式的机床10允许通过双臂法换刀，在双臂法中，通过 双臂71的一系列旋转和滑动运动将安装到主轴21的刀具保持装置50换成另一刀具保持 装置50，。下面总结根据本实用新型的实施方式的机床10的基本构造。本实施方式的机床 10具有使用固定刀具的车削功能和使用旋转刀具的铣削功能。机床10包括可旋转的主 轴21 ；主轴壳体沈，其作为以可旋转的方式支承主轴21的壳体构件；主夹具31，其设置于 主轴21 ；副夹具41，其设置于主轴壳体沈；以及双臂71，其作为臂构件。主夹具31在固定固定刀具和/或旋转刀具期间夹紧刀具保持装置50、50’。副夹 具41在固定固定刀具期间与主夹具31 —起夹紧刀具保持装置50。双臂71包括作为第一 夹持器的夹持器72和作为第二夹持器的夹持器73，这些夹持器能够抓持刀具保持装置50、 50’。双臂71通过绕位于夹持器72和夹持器73之间的中央位置的中心轴线106旋转，并 且通过沿中心轴线106的方向的滑动，将安装在主轴21并且被夹持器72抓持的刀具保持 装置50、50’更换成被夹持器73抓持的另一刀具保持装置50、50’。副夹具41配置在不与在更换刀具保持装置50的过程中移动的双臂71干涉的位置。虽然本实施方式已经通过设置于主轴壳体沈的一个副夹具41进行了说明，但是 也可以设置多个副夹具41。在该情况下，所有的副夹具41均被配置在旋转区域121外侧的 不与双臂71干涉的位置。本实用新型基于但不局限于应用到具有铣削功能的立式车床的本实施方式。例 如，本实用新型可应用于诸如具有主轴刀具的车床或包括旋转工作台的加工中心等复合加 工机器。刀具保持装置的构造以下将详细说明图1的机床10中使用的在车削加工中用以保持固定刀具的刀具 保持装置50的构造。图8是图1的机床中使用的在车削加工中使用的刀具保持装置的立体图。图9示 出了从图8中的箭头IX所示的方向观察时的刀具保持装置。参照图3、图8和图9，刀具保持装置50用于在车削加工过程中将作为固定刀具的 刀头阳安装到主轴21。刀具保持装置50包括作为主要部件的柄(shank) 52、牵引双头螺 栓51、刀架(tool block) 58、牵引双头螺栓56和基部57。柄52形成有如下的锥面52a 该锥面的与垂直于中心轴线111截取的平面对应的 直径沿着中心轴线111的轴线方向变化。在刀具保持装置50被安装到主轴21的状态下， 锥面5 与主轴侧的锥面22形成面接触以接收从主轴21传来的转矩。柄52形成有槽53， 该槽53具有大致V形的截面并且绕中心轴线111回转。在前述的通过自动换刀装置70换 刀的过程中，双臂71的夹持器72、73配合到槽53中。牵引双头螺栓51连接至柄52。牵引双头螺栓51设置在中心轴线111上。牵引双 头螺栓51形成为沿着中心轴线111柱状地延伸。当将刀具保持装置50安装到主轴21时， 牵引双头螺栓51在被筒夹32扣紧(clasped)的状态下受到来自主轴21侧的沿着中心轴 线101的方向的牵引力。牵引双头螺栓56设置在沿径向离开中心轴线111的中心轴线112上。牵引双头 螺栓56形成为沿着中心轴线112柱状地延伸。牵引双头螺栓56和槽53设置在沿中心轴 线111和中心轴线112的方向互相重叠的位置。牵引双头螺栓51位于沿中心轴线111和 中心轴线112的方向比牵引双头螺栓56向外突出的位置。当将刀具保持装置50安装到主 轴21时，牵引双头螺栓56在被筒夹46扣紧的状态下受到来自主轴21侧的沿着中心轴线 112的方向的牵引力，即，沿平行于牵引双头螺栓56的方向的牵引力。基部57为直径大于牵引双头螺栓56的直径的盘状，并且沿中心轴线112的方向 与牵引双头螺栓56被设置成一前一后。基部57与牵引双头螺栓56形成为一体。基部57 形成有如下的锥面57a 该锥面的与垂直于中心轴线112截取的平面对应的直径沿着中心 轴线112的方向变化。在刀具保持装置50被安装到主轴21的状态下，锥面57a与形成于 副夹具主体43的锥面57面接触。刀架58整体上具有大致实心长方体形状。刀架58连续形成有柄52和牵引双头 螺栓51，并且还经由基部57形成有牵引双头螺栓56。通过这样的构造，柄52和牵引双头 螺栓51通过刀架58与牵引双头螺栓56形成为一体。当沿中心轴线111的方向观察时，刀架58形成为沿中心轴线111的一个径向方向延伸，并且沿与该一个方向成180°的相反方向径向地延伸。刀架58在沿径向离开中心轴 线111的位置处具有刀头安装槽M。刀头安装槽M形成为具有允许作为固定刀具的刀头 阳插入的形状。围绕中心轴线111，限定以刀头安装槽M所设位置处的相位角为中心的跨越 180°角的范围131P，以及在范围131P的相反侧跨越180°角的范围131Q。范围131P在 本实施方式中可以理解为在图9的俯视图中，以刀架58的侧面上的刀头安装槽M的开口 的中心位置与中心轴线111的连线为中心线的180度范围。在本实施方式的刀具保持装置 50中，牵引双头螺栓56配置在作为范围131P和131Q中的一方的范围131P处。牵引双头螺栓56可以不位于设置有刀头安装槽M的范围131P，而位于相反侧的 范围131Q。在本实施方式中，与一个副夹具41设置于主轴壳体沈的构造相对应，一个牵引双 头螺栓56设置于刀具保持装置50。当多个副夹具41设置于主轴壳体沈时，牵引双头螺栓 56将设置在与各个副夹具41对应的位置。在该情况下，所有的牵引双头螺栓56配置在范 围131P和131Q中的一方。根据如上所述的构造，无论所设置的牵引双头螺栓56的数量如何，通过将所有的 牵引双头螺栓56容纳于范围131P和131Q中的一方，范围131P和131Q中的另一方能够被 用作通过自动换刀装置70执行换刀的区域。以下将总结本实施方式的刀具保持装置50的基本构造。本实施方式的刀具保持 装置50被用在具有车削功能和铣削功能的机床10中，并且在车削加工过程中被安装到机 床10的主轴21。通过自动换刀装置70可以更换刀具保持装置50。刀具保持装置50包括 作为锥部的柄52、作为主缩回部的牵引双头螺栓51、作为至少一个副缩回部的牵引双头螺 栓56以及作为架构件(block member)的刀架58。柄52形成有锥面52a，锥面5 的直径沿着作为预定轴线的中心轴线111而变化。 牵引双头螺栓51设置于中心轴线111上，并且受到来自机床10的主轴侧的、沿着中心轴线 111的方向的牵引力。至少一个牵引双头螺栓56位于沿径向离开中心轴线111的位置处， 并且受到来自机床10的主轴侧的、沿平行于牵引双头螺栓51的方向的牵引力。刀架58在 沿径向离开中心轴线111的位置处设置有作为刀头安装部的刀头安装槽M，在车削加工过 程中使用的刀头阳以可拆装的方式安装到该刀头安装槽M。刀架58具有一体地形成于 其上的柄52、牵引双头螺栓51和牵引双头螺栓56。所有的牵引双头螺栓56配置在作为范 围131P和131Q中的一方的范围131P，其中范围131P被定义为围绕中心轴线111、以设置 刀头安装槽M处的相位角为中心的、跨越180°角的第一范围，并且范围131Q被定义为在 范围131P的相反侧跨越180°角的第二范围。虽然本实施方式在图8和图9中示出了具有倾斜度为7/ 的锥面52a的通常 刀柄，但是在本实用新型中不特别限制刀柄的规格。例如，可使用各种类型的2-面约束 (2-face restraint)刀柄，其具有的锥面倾斜度例如为1/10。根据本实用新型的实施方式中的机床10和刀具保持装置50，通过使用包括如上 所述构造的副夹具41的刀具夹紧机构，能够通过足以承受车削加工过程中所施加的负载 的夹持力将刀具保持装置50保持在机床10的主轴侧。另外，根据避免在副夹具41和在换 刀过程中移动的双臂71之间的干涉的构造，能够利用双臂法进行换刀。因此，可在短时间内进行换刀操作。本实用新型主要应用于具有使用固定刀具的车削功能和使用旋转刀具的铣削功 能的机床。虽然已经详细描述和说明了本实用新型，但是应当清楚地理解，上述描述仅仅是 图解和示例而不是限制，本实用新型的范围应当通过所附的权利要求书的范围来解释。
权利要求1.一种机床，其具有使用固定刀具的车削功能和使用旋转刀具的铣削功能，其特征在 于，该机床包括主轴，其能够旋转，壳体构件，其以使所述主轴能够旋转的方式支承所述主轴，主夹具，其设置于所述主轴，在固定刀具和旋转刀具的固定过程中夹紧刀具保持装置，副夹具，其设置于所述壳体构件，在固定刀具的固定过程中与所述主夹具一起夹紧刀 具保持装置，以及臂构件，其包括能够抓持刀具保持装置的第一夹持器和第二夹持器，所述臂构件通过 绕配置于所述第一夹持器和所述第二夹持器之间的中央位置的中心轴线的旋转以及沿所 述中心轴线的方向的滑动，而将安装到所述主轴并且被所述第一夹持器抓持的刀具保持装 置更换成被所述第二夹持器抓持的另一刀具保持装置，所述副夹具被配置在不与在更换刀具保持装置的过程中移动的所述臂构件干涉的位置。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，当沿所述主轴的旋转轴线的方向观察时，所述臂构件在更换刀具保持装置的过程中旋 转的旋转区域位于所述壳体构件的表面，以及所述副夹具被配置在所述旋转区域的外侧的位置。
3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述副夹具相对于所述主轴的旋转轴线 被配置在所述臂构件的旋转中心的相反侧。
4.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述副夹具包括形成有锥面的装配部，所 述锥面的直径沿着刀具保持装置的缩回方向变化，并且在夹紧过程中，刀具保持装置装配 成与所述锥面形成面接触的状态。
5.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述副夹具包括主体，其具有从所述壳 体构件向加工区域开口的孔；和夹紧机构，其配置在所述孔中并且保持刀具保持装置，所述机床还包括盖构件，所述盖构件以可拆装的方式安装到所述主体，当刀具保持装 置未被所述副夹具夹紧时，所述盖构件用于堵塞所述孔的开口。
6.一种刀具保持装置，其用于具有车削功能和铣削功能的机床，所述刀具保持装置在 车削加工过程中处于被安装到所述机床的主轴的状态，并且能够通过自动换刀装置进行更 换，所述刀具保持装置包括锥部，其具有直径沿预定轴线变化的锥面，主缩回部，其设置在所述预定轴线上，并且受到来自所述机床的主轴侧的、沿着所述预 定轴线的方向的牵引力，至少一个副缩回部，其位于沿径向离开所述预定轴线的位置，并且受到来自所述机床 的主轴侧的、沿平行于所述主缩回部的方向的牵引力，以及架构件，其在沿径向离开所述预定轴线的位置处包括刀头安装部，车削加工过程中使 用的刀头被以可拆装的方式安装到所述刀头安装部，所述架构件使得所述锥部、所述主缩 回部以及所述副缩回部形成为一体，所有的所述副缩回部配置在第一范围和第二范围中的一方，其中，所述第一范围被限 定为当沿所述预定轴线的方向观察时以所述刀头安装部所设位置与所述预定轴线的连线为中心线的180度范围，并且所述第二范围被限定为相反侧的180度范围。
专利摘要一种机床，其具有车削功能和铣削功能，该机床包括主轴(21)；主轴壳体(26)，其以可旋转的方式支承主轴(21)；主夹具(31)，其设置于主轴(21)；副夹具(41)，其设置于主轴壳体(26)；以及双臂(71)，其具有第一夹持器(72)和第二夹持器(73)。在固定刀具的固定过程中，副夹具(41)与主夹具(31)一起夹紧刀具保持装置。双臂(71)通过旋转和滑动运动将夹持在第一夹持器(72)处的刀具保持装置更换成夹持在第二夹持器(73)处的另一刀具保持装置。副夹具(41)配置在不与在更换刀具保持装置过程中移动的双臂(71)干涉的位置。通过该构造，能够提供获得足以承受车削加工过程中所施加的负载的夹持力并且允许在短时间内换刀的机床，并且提供了在这样的机床中使用的刀具保持装置。
文档编号B23Q3/12GK201863032SQ20102060777
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者安松谷薰, 宫原克仁, 新海洋平, 藤冈一也 申请人:株式会社森精机制作所