专利名称：五面加工用角度头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在附设于立式加工中心且能够进行五面加工的五面加工用附件 单元上装备的角度头(angle tool holder)。
背景技术：
下述的专利文献1、2公开了一种角度头，其拆装自如地安装在机床的主轴上并且 使刀具围绕与主轴的轴线正交的轴线旋转。专利文献1 日本特公平3-4339号公报；专利文献2 日本特开平7-308839号公报。
发明内容
专利文献1所记载的结构使用液压活塞限制角度头的转动。另外，专利文献2所 记载的内容公开了如下所述的机构，其利用直通式冷却液(through-coolant)的液压进行 操作而使设在角度头上的滑动部件脱离与块侧的卡合。所述的专利文献1、2所示出的夹紧单元的刚性都低，所以耐角铣刀所进行的重切 削的能力弱。本发明的目的在于提供附设于立式加工中心且能够实现强力的五面加工的五面 加工用角度头。适用本发明的安装在立式加工中心的主轴头上的五面加工用附件单元具备环形 缸体部件，其嵌入安装在主轴箱体的外周部而固定在主轴头上，所述主轴箱体向立式加工 中心的主轴头下端部突出且支承主轴；夹紧单元，其与环形缸体部件内的环形活塞直接连 结而升降运动；四个弹簧夹，其等间隔地设置在夹紧单元下表面的圆周上。而且，本发明的角度头具备柄部，其插入立式加工中心的主轴；箱体，其将柄部 和角铣刀支承成旋转自如且在内部具备将柄部的驱动力变换到与该驱动力正交的方向上 而向角铣刀传递的传动机构；臂部，其与箱体连结；三根拉钉，其设在臂部上且由五面加工 用附件单元的四个弹簧夹中的三个弹簧夹把持。通过将适用本发明的五面加工附件单元追加装备到立式加工中心，能够利用角度 头简单地提高加工能力。并且，本发明的角度头具有高刚性并能够进行重切削。
图1是表示本发明的高刚性角度头的例子的说明图。图2是表示本发明的高刚性角度头的使用例子的说明图。图3是表示本发明的高刚性角度头的使用例子的说明图。图4是表示本发明的高刚性角度头的其他例子的说明图。图5是表示本发明的图19的高刚性角度头的使用例子的说明图。图6是立式加工中心的机械结构图。
图7是装备有五面加工附件单元的主轴头的说明图。图8是装备有五面加工附件单元的主轴头的说明图。图9是装备有五面加工附件单元的主轴头的说明图。图10是五面加工附件单元的主视图和仰视图。图11是表示角度头的夹紧作用的说明图。图12是表示角度头的夹紧作用的说明图。图13是五面加工附件单元的剖视图。图14是五面加工附件单元的剖视图。图15是五面加工附件单元的剖视图。图16是五面加工附件单元的剖视图。图17是角度头的臂部和杆件的具体结构图。
具体实施例方式图6是表示装备有适用本发明的五面加工附件单元的立式加工中心的机械结构 的立体图。以符号1表示整体的立式加工中心具有在底座10上沿X轴方向移动的工作台20。在底座10上竖立设置有门形的立柱30，由设在门形立柱30的前面的导轨所支承 的溜板40沿Y轴方向移动。在溜板40的前面配备有主轴头50，向Z轴方向驱动主轴70。在底座10上安装有托架410并配备有刀库400。在刀库400内收容有各种更换刀 具T1, ATC臂部420更换自如地供给主轴70所需的刀具。五面加工附件单元100固定在支承主轴70的圆筒形的主轴箱体的外周部。角度 头200利用该五面加工附件单元100安装在主轴头50上。图7、8、9是配备有五面加工附件单元100的主轴头50的装配图和主要结构要素 的分解图。在主轴头50的下端部突出有圆筒形状的主轴箱体60，该主轴箱体60支承主轴70 且使其旋转自如。五面加工附件单元100具有主轴箱体60的外周部插入的内径部，其上部利用螺栓 等安装在主轴头50的下端部52。五面加工附件单元100具有嵌入安装在主轴箱体60上且固定在主轴头50的下端 部的环形缸体部件110，夹紧单元130与环形部件110内的环形活塞120直接连结而进行升 降运动。在夹紧单元130下表面的圆周上配备有四个弹簧夹140。通常使用的角度头200具备插入主轴70的锥孔内的柄部210和由柄部210的旋 转力驱动的角铣刀220。在箱体MO内配备有动力传递机构、轴承等。臂部250具备拉钉 270。在后述的方式中，当拉钉270被夹紧单元130的弹簧夹140夹紧时，限制角度头 200的旋转而承受切削阻力。当拉钉270松开时，臂部250与柄部210 —同旋转，从而分度 出四个弹簧夹140的位置。
图10表示五面加工附件单元100的主视图(a)、仰视图(b)，其示出了五面加工附 件单元100的夹紧单元130下降而四个弹簧夹140中的一个将角度头200的臂部250的拉 钉270夹紧的状态。在该状态下，角铣刀220成为能够进行加工的状态。图11 (a)、(b)表示将角度头200分度为五面加工附件单元100的四个弹簧夹140 中的任意一个弹簧夹的状态。在该状态下，五面加工附件单元100的夹紧单元130位于被 拉起的位置。图12(a)、(b)表示使五面加工附件单元100的夹紧单元130相对于完成分度后的 角度头200下降并利用弹簧夹140夹紧拉钉270的状态。图13至图16是是表示本发明的五面加工附件单元100的具体结构和作用的图 10(b)的A-A线的剖视图。五面加工附件单元100具有环形缸体部件110，环形缸体部件110利用螺栓112固 定在主轴头侧。环形缸体部件Iio内设有液压室114，环形的活塞120滑动自如地嵌入安装 在环形缸体部件110内。用于使活塞120动作的液压口 116a、116b与液压室114连通。活塞120的下端部与环形的夹紧单元130连结。在夹紧单元130的外周部的四个 部位上设有弹簧夹140。弹簧夹140在主体150内具有液压室152，活塞142滑动自如地插入到液压室152 内。活塞142对爪部144进行开闭操作。形成与液压室152连通的口部15 、巧4b。角度头200具有柄部210，该柄部210插入并保持在主轴侧的柄部孔内。在与柄部 210 一体的轴212的外周部具有切口部，杆件260的内端部262卡合在该切口部。臂部250 与箱体240连结，拉钉270安装在臂部250上，其贯穿杆件260且与弹簧夹140侧对置。图13表示将在主轴侧更换的角度头200分度为四个弹簧夹140中的一个的作用。 当与柄部210 —体的轴212为了分度而以低速旋转时，卡合在轴212上的杆件260使与臂 部250 —体的箱体240旋转运动，从而将拉钉270分度为规定的弹簧夹140的位置。在这个动作中，对活塞142向上方施力，爪部144关闭。图14表示角度头200分度完成后的状态。利用液压对与拉钉270对置的弹簧夹140的活塞142向下方施力，以打开爪部 144。图15表示如下状态，S卩，从口部116a向环形缸体部件110的液压室114供给工作 油，以向下方驱动活塞120，从而使夹紧单元130下降。弹簧夹140收容臂部250的拉钉270。解除杆件沈0的端部沈2与轴212的切口部的卡合。图16表示如下状态，即，从口部154b向夹紧单元130的主体150的液压室152供 给工作油使活塞142上升，从而爪部144夹紧拉钉270。在该状态下，角度头200的臂部250能够可靠地把持五面加工附件单元100的夹 紧单元130。与柄部210 —体的轴212利用由主轴侧传递的动力驱动角铣刀220，从而对工件实 施加工。
将杆件沈0与轴212分离，从而防止产生干涉。图17是表示臂部250和杆件沈0的结构的剖视图。轴280插入到臂部250的有底的孔254内，并利用螺栓282固定。在轴观0的上 端利用螺纹部272竖立设置有拉钉270。杆件260具有嵌合在轴280的外周部的内径部沈4，并在滑动自如的状态下支承于 轴观0。在杆件沈0的内端部沈2的附近设有孔，竖立设置在臂部250上的突起252插入到 该孑L内。利用弹簧沈6向远离臂部250的方向对杆件260施力，杆件沈0的端部沈2与轴 212的切口部卡合而被进行分度。如上所述，本发明的五面加工用附件单元能够追加配备到立式加工中心，从而能 够简单地扩大加工能力。另外，四个弹簧夹中的与角度头的把持无关的三个弹簧夹保持关闭所述爪的状 态。由于五面加工附件单元100配备在主轴上，所以在加工时露出在喷射切削液、切 削粉末等严酷的环境中。因此，优选具备防止异物从未使用的三个弹簧夹140的开口部浸入的装置。图1是表示以上说明的适用于五面加工用附件单元的本发明的高刚性角度头的 例子的说明图。以符号500表示整体的角度头，具有插入到本机的主轴的柄部510，柄部510的旋 转通过箱体MO内的齿轮传动机构等使驱动轴变更为直角方向，而驱动角铣刀520。与箱体540连结的臂部550具备三根拉钉570。每隔90度地配置三根拉钉570， 该拉钉570由配置在五面加工附件单元上的四个弹簧夹中的三个弹簧夹同时夹紧。在配置 在中央处的拉钉570的臂部550上设有在分度角度头500时使用的杆件560。该杆件560 的结构和功能与前面说明的结构相同。该角度头500与前述的角度头200同样能够利用ATC臂部420实现从刀库向主轴 的自动换刀。图2是表示将角度头500安装到在主轴头50上装备有五面加工用附件单元100 后的状态的说明图。五面加工用附件单元100在圆周上具有四个弹簧夹140。由于本发明的角度头500 在臂部550上具有三根拉钉570，所以能够对每隔90度的角度位置进行变更以进行夹紧。图2的(a)表示角铣刀520被安装成其轴线相对于主轴70朝向箭头A方向的状 态。图17的(b)表示角铣刀520的轴线朝向与箭头A方向成180度的方向的箭头B方向 的状态。图3表示使用角度头500加工工件W1的侧面的状态。将角度头500向图2的(b)所示的方向安装，以进行对工件W1的侧面WB的加工。由于角度头500的三根拉钉570由3个弹簧夹140把持在五面加工用附件单元 100，所以其刚性高，从而能够对工件W1的侧面WB进行重切削。图4是表示高刚性角度头的其他例子的说明图。 角度头600在臂部650具有三根拉钉670，并由五面加工附件单元100的四个弹簧夹140中的三个弹簧夹夹紧。该角度头600具备长的角铣刀620，该角铣刀620以刀尖位置向比主轴70的中心
轴线突出的位置前进的方式突出。图5表示使用该角度头600加工工件W1的侧面WB的状态。由于角铣刀620的突 出量大，所以对工件W1的深的位置也能够进行加工。由于该角度头由五面加工附件单元的四个弹簧夹中的三个弹簧夹夹紧，所以具有 如下的优点。(1)由于有一个部位的弹簧夹不用于夹紧从而避免在侧面加工时工件与机床发生 干涉，所以能够进行深加工。(2)由于相对于通常使用的角度头的一点夹紧而言，本发明的高刚性角度头能够 以三倍的力进行夹紧，所以能够实施更大强度的重切削。(3)通过形成三点夹紧，能够利用标准的ATC臂部进行把握。符号说明50主轴头60主轴箱体7O 主轴100五面加工附件单元110环形缸体部件114液压室116a、116b 口部120环形活塞130夹紧单元140弹簧夹142 活塞144 爪150 主体152液压室154a、154b 口部200角度头210 柄部212 轴220角铣刀240 箱体250 臂部260 杆件270 拉钉300开闭器装置305 箱体310 第一挡片
320第一挡片的转动轴330 第二挡片340第二挡片的转动轴350 活塞380环形部件500高刚性角度头520角铣刀550 臂部570三根拉钉600高刚性角度头620角铣刀650 臂部670三根拉钉
权利要求
1.一种角度头，其更换自如地安装在五面加工用附件单元上，所述五面加工用附件单 元具备环形缸体部件，其嵌入安装在主轴箱体的外周部而固定在主轴头上，所述主轴箱体向 立式加工中心的主轴头下端部突出且支承主轴；夹紧单元，其与环形缸体部件内的环形活塞直接连结而升降运动； 四个弹簧夹，其等间隔地设置在夹紧单元下表面的圆周上， 其中，所述角度头具备 柄部，其插入立式加工中心的主轴；箱体，其将柄部和角铣刀支承成旋转自如且在内部具备将柄部的驱动力变换到与该驱 动力正交的方向上而向角铣刀传递的传动机构； 臂部，其与箱体连结；三根拉钉，其设在臂部上且由五面加工用附件单元的四个弹簧夹中的三个弹簧夹把持。
2.如权利要求1所述的角度头，其中，具备一根杆件，该杆件配备在设于臂部上的三根拉钉中的中央的拉钉上，将主轴的旋转传 递到臂部且与主轴卡止脱离自如。
全文摘要
本发明提供一种装备在立式加工中心的主轴头而把持角度头且能够进行五面加工的附件单元上装备的五面加工用角度头。以符号(500)表示整体的角度头具有插入到本机的主轴的柄部(510)，柄部(510)的旋转通过箱体(540)内的齿轮传动机构等使驱动轴被变更为直角方向以驱动角铣刀(520)。与箱体(540)连结的臂部550具备三根拉钉(570)。每隔90度地配置三根拉钉(570)，该拉钉(570)由配置在五面加工附件单元上的四个弹簧夹中的三个弹簧夹同时夹紧。
文档编号B23Q3/12GK102149512SQ20098011974
公开日2011年8月10日 申请日期2009年10月1日 优先权日2009年10月1日
发明者伊藤大介, 吉信智史, 臼田聪 申请人:山崎马扎克公司