专利名称：工具定位装置及加工部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中空圆柱形的工具定位装置，该装置具有一个与一工具相配合的孔，用以在与该工具相连接时定位工具的边缘；本发明还涉及一种使用该装置的加工部件。
背景技术：
图4是一个现有印刷电路板加工装置主体部分的正视图，图5A和5B是显示了该印刷电路板加工装置的一个套爪卡盘部的示图，其中图5A是其正面剖视图，而图5B是沿图5A中箭头方向取的视图，且图6是工具保持单元的正面剖视图。
在图4中，X工作台1在垂直于纸面的X方向上是可移动的。工具保持单元20和印刷电路板15放置在X工作台1上。Y工作台2可在图中的Y方向上水平移动。一Z工作台3保持于该Y工作台2上，以便可通过一个具有编码器和滚珠螺杆5的马达4而在图中Z方向上竖直移动。轴6保持于Z工作台3上，该轴6借由一媒介物——套爪卡盘7可旋转地保持一工具(这里是一个端铣刀)。一个数控(NC)单元9控制马达4的旋转以精确定位套爪卡盘7的边缘7a。
如图5A和5B所示，套爪卡盘7具有一个形成于其中间处的孔7b和一个宽度大约为0.5mm且设于其边缘部分的缝隙7s。设有缝隙7s处的部分在下文中将称之为爪部7d(注意仅在图5A中显示了爪部7d)。该爪部7d在其中部设有一通道7m。一个由塑料件制成的垫块10放置在该通道7m中。垫块10自身的厚度大于缝隙7s的宽度，这样垫块10在扩宽缝隙7s的方向上推压爪部7d。
爪部7d的外周形成渐缩面7f，该渐缩面7f具有与轴6的渐缩面6f相同的角度。当通过以图中未示出的装置向下移动套爪卡盘7而将减缩面7f与减缩面6f分离时，由于套爪卡盘7本身的弹性以及垫块10使得爪部7d打开，孔7b的直径变得比端铣刀8的柄部8a大。当通过图中未示出的装置而使套爪卡盘7向上移动以及当其在渐缩面7f抵接渐缩面6f的状态下被进一步向上推动时，该爪部7d受到使缝隙7s变窄的方向的推压，从而通过摩擦力牢固地保持住柄部8a。
Z工作台3通过一对圆柱12支撑压脚11，该圆柱12将压脚11向图中的下方压迫。一个环形刷13置于该压脚11的底面上。要指出的是，在该图中，压脚11于其上升端处定位。
如图6所示，工具保持单元20的基座21以可在竖直方向移动的方式支撑一保持器22。弹簧23将该保持器22向上推迫。保持器22在其中心部设有一个孔22a，该孔22a的直径比端铣刀8(即工具)的柄部8a的外径大，或者当刃部8t的外径大于柄部8a的外径时比刃部8t大。而且，保持器22构造成其上面22u延伸到距X工作台1表面的预置高度。
环30由例如硬合成树脂制成，并且其中心设有一个孔30a，而该孔30a的直径略小于柄部8a的外径。这样，当柄部8a插入孔30a时，该环30由于其弹性而与端铣刀8结合成一体。即，该环30是端铣刀8的工具定位装置。保持器22支撑附装有环30的端铣刀(加工部件)8。要指出的是，环30的外径约为7至8mm且高度h约为4至8mm，并且柄部8a的外径约为3mm。
接下来，将说明现有印刷电路板加工装置的操作。
首先，将说明通过轴6保持端铣刀8的程序。要指出的是，保持器22在端铣刀8插入环30的状态下支撑端铣刀8。此外，环30相对端铣刀8固定，从而由其底面30d到端铣刀8的前端8p的距离成为距离k。因此，由于环30在竖直方向的高度h是预置的，从环30的上面30u到端铣刀8的前端8p的距离得到确定。
移动X工作台1和Y工作台2，使得套爪卡盘7(即轴6)的轴心与孔22a的轴线重合。然后，向下移动Z工作台3，同时打开套爪卡盘7以在图6中示以双点划线的位置N处定位套爪卡盘7的边缘7a。当套爪卡盘7在此状态下关闭时，端铣刀8就保持在套爪卡盘7的边缘7a与环30的上面30u相接触的状态。
接下来，将说明在印刷电路板15上加工通道的程序。
在将端铣刀8的轴心定位至要加工的通道中心后，Z工作台3向下移动，同时向轴6的中心部供应空气，以便端铣刀8的前端8p切入印刷电路板15的一预定深度中。然后，X工作台1和Y工作台2依据加工程序进行移动。供应至所述轴的中心的空气由套爪卡盘7的缝隙7s流出并且阻止碎屑进入缝隙7s。
由于使用了环30从而使得可以如上所述精确地控制端铣刀前端8p的定位，在加工印刷电路板的过程中，切削深度可以以所需的最小值设置，从而提高了加工效率。这样也不会导致端铣刀8的不充分切削。此外，在加工过程中确认前端8p的位置不再是必要的。
顺便提一下，通过抑制在加工过程中工具温度的升高，可以延长工具的寿命。工具寿命的延长不仅提高了加工效率，而且降低了运转成本。
然后，如日本公开专利第2894924号公报所揭示的，已经有一装置，其装备有直线状的且凹入设置的冷却剂供应部，该冷却剂供应部与从柄部尾端至刃部的切削面的轴线相平行，以便向端铣刀的刃部的切削面直接施加冷却剂；以及如日本专利公开2002-337016号公报所揭示的，已有一装置，其中多个独立的切削刃沿轴向螺旋状设置在一个矩形上，可对该矩形的轴向宽度进行限定，使得轴向间隔比切削刃宽。如日本专利公开1997-117815号公报所揭示的，还有一装置，其中在工具附近设置有一个压缩空气的吹出口。
然而，由于在日本公开专利第2894924号公报和日本专利公开第2002-337016号公报中所揭示的两种现有技术中在柄部设置了通道，相对于标准工具来说，其工具的单位成本很高。此外，由于日本专利公开第1997-117815号公报所揭示的工具的结构复杂，其维修和检测很麻烦。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能解决上述问题的工具定位装置和加工部件，其结构简单并且可以降低运转成本。
此目的可以通过本发明的独立权利要求所描述的特征组合实现。其中从属权利要求详细说明了本发明的优选实施方式。
为解决上述问题，依照本发明的第一方面，提供一种用于定位工具边缘的中空圆柱形工具定位装置，其具有一个沿轴向贯穿所述装置中心部的孔，用以附装所述工具；一个上面，其为正交于该轴向的平面；一个下面，其为正交于该轴向的平面；一个外侧面，其连接上面的外部边缘与下面的外部边缘；以及一个中空部分，其在轴向上与所述上面和下面连通。
在此情况下，可以提供一个与所述孔相连通并且开口至所述上面的凹入部分，并且中空部分的一端可以经由该凹入部分与所述上面相连通。
所述中空部分可以在所述轴向的全部范围上与所述孔相连通。
所述中空部分可以是设置在所述装置外侧面上的一个通道或者可以是一个圆柱形孔。
依照本发明的另一方面，提供一种加工部件，其中上述工具定位装置可拆卸地与一具有柄部和刃部的工具的柄部附装在一起。
上述发明允许使用标准工具并且该工具的寿命得以延长，从而可降低运转成本。此外，本发明不需要改变印刷电路板加工装置的结构，从而它可以应用于现有的印刷电路板加工装置之中。
此外，由于本发明的装置设有凹入部分，其无需在带有中空部分的套爪卡盘中定位通道，从而简化了将工具附装至套爪卡盘以及将工具保持于工具保持单元中的工作。
而且，由于在使用该装置过程中，空气沿着工具的表面流动，工具冷却效果可以得到加强。
依照本发明，中空部分易于形成，这样所述工具定位装置和加工部件可以低成本形成。
要指出的是，上述对本发明的概括并非描述了本发明的所有特征。本发明还可以是一个上述特征的分组合。
图1A和1B显示了一个所发明的环，其中，图1A是其平面图，而图1B是其正面剖视图。
图2是显示了应用本发明时的加工结果的图表。
图3A和3B显示了一个依照本发明的修改实施例的环，其中，图3A是其平面图，而图3B是其正面剖视图。
图4是可应用本发明的印刷电路板加工装置的主体部分的正视图。
图5A和5B显示了一个套爪卡盘部分，其中，图5A是其正面剖视图，而图5B是沿图5A中箭头A取的视图。
图6是工具保持单元的正面剖视图。
具体实施例方式
现在将基于优选实施例描述本发明，所述优选实施例并非旨在限制本发明的范围，而是对本发明进行举例说明。这些实施例中描述的所有特征及其组合对本发明不一定是必要的。
图1A和1B显示了一个所发明的环，其中图1A是其平面图，而图1B是其正面剖视图。要指出的是，其中与示于图4至图6中的零部件相同或具有相同功能的零部件将用同样的标号表示，并且在此省略重复的说明。
所发明的环(工具定位装置)30具有一个轴向(O-O)穿过装置中心部的孔30a，用以附装所述工具；一个上面30u，其为正交于该轴向的平面；一个下面30d，其为正交于该轴向的平面；一个外侧面30p，其连接上面的外部边缘与下面的外部边缘。此外，设置有一个凹入部分31，该凹入部分开设至环30的上面30u并且与孔30a相连通，还设置有四个通道(中空部分)32，通道32形成为在孔30a的轴向全长上与孔30a相连通并且平行于孔30a的轴线。通道32的上端经凹入部分31与上面30u相连通，并且其下端与下端30d相连通，在轴向上穿过环。此后，在使用所发明的环30的过程中，将其附装到一端铣刀(工具)8上，从而该凹入部分31面对套爪卡盘7的侧部。
由于环30依上述进行制造，一部分供应到轴6的轴心部分并且由套爪卡盘7流出的空气进入凹入部分31，并且该部分空气在穿过通道32之后由环30的下面30d流出。此时，空气沿着柄部8a流动，从而端铣刀8由于热传递而受到冷却。流出环30的部分空气还冷却了刃部8t。
这样，即使供应到所述轴的轴心部分的空气——即流向套爪卡盘7的空气的流量与现有装置相当，端铣刀8也可得到有效冷却。
图2是显示应用本发明的环时的工具加工结果的图表。横坐标轴代表切削速度，纵坐标轴代表切削长度。为了进行对比，也显示了使用传统环的情况下的结果。
在以下条件下进行测试(1)端铣刀8的刃部的外径1mm；(2)轴的转速50,000rpm、60,000rpm和80,000rpm；(3)供应到轴的中心部分的空气流量50l/min.；以及(4)工件大量厚度为1mm的三层式玻璃环氧树脂板(玻璃含量重量的20％)。
要指出的是，通道32的数量是4个，其宽度w为1.5mm，且位于一直径上的通道32的两端部间的长度1为5mm。此外，孔30a的直径是3.0mm且柄部8a的直径是3.175mm。
从图中很明显看出，与现有的环相比，所发明的环可以增加8倍到10倍的切削长度。
即，由于本发明允许增加切削速度，从而可以提高加工效率。此外，由于本发明允许延长切削长度，在切削长度相等的情况下更换工具的次数可以减少。因此，本发明可进一步提高加工效率。
此外，由于本发明允许使用标准工具，可以降低运转成本。
而且，由于本发明允许重复使用环30，可以降低运转成本。
在上述实施例中设置有凹入部分31，这样无需相对于通道32调整套爪卡盘7的缝隙7s的位置，从而简化了将端铣刀8附装到套爪卡盘7和通过保持器22保持端铣刀8的工作。
要指出的是，虽然本实施例提供了四个通道，但其数量不限于四个，而甚至一个通道就够了。此外，通道32可以形成为螺旋形而非直线形。
此外，并非总是需要设置凹入部分31。
图3A和3B显示了一个依照本发明的修改实施例的环，其中图3A是其平面图，而图3B是其正面剖视图。
通过提供如图所示的孔(中空部分)33而不是通道32，可以以如上所述的相同方式延长切削长度并且提高加工效率。
要指出的是，虽然可以在环30的外侧面30p上提供直线的或螺旋状的通道32，与上述情况相比，当在环30的侧面上设置通道32时，冷却效果倾向于降低。
此外，在本发明的情况下，相较于现有状况来说，大量的空气供应到刃部的外周，这样吹起了加工所产生的碎屑。因此，当压脚内部与一个废弃物收集器相连时，收集废弃物的效率得到改善，减少了存留于印刷电路板表面上和加工通道内的碎屑。
虽然以上说明了工具是端铣刀的情况，本发明也可应用到所述工具为钻头或者其他工具的情况。
虽然本发明已经通过例举性的实施例进行了描述，应当理解，在没有背离本发明的要旨和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行许多变化以及替换。从所附的权利要求的限定可以明显得知，具有这种改变的实施方式也属于本发明的范围。
权利要求
1.一种用于定位工具边缘的中空圆柱形工具定位装置，其包括在轴向上穿过所述装置的中心部、用以附装所述工具的孔；上面，其为正交于所述轴向的平面；下面，其为正交于所述轴向的平面；外侧面，其将所述上面的外部边缘与所述下面的外部边缘相连接；以及中空部分，其在所述轴向上将所述上面和下面连通。
2.如权利要求1所述的工具定位装置，进一步包括与所述孔连通并且开设至所述上面侧的凹入部分，其中所述中空部分的一端经由所述凹入部分与所述上面连通。
3.如权利要求1所述的工具定位装置，其中所述中空部分在所述轴向的整个范围上与所述孔连通。
4.如权利要求1所述的工具定位装置，其中所述中空部分是一个圆柱形孔。
5.如权利要求1所述的工具定位装置，其中所述中空部分是一个设于所述外侧面上的通道。
6.一种加工部件，其中如权利要求1所述的工具定位装置可拆卸地装附到一具有柄部和刃部的工具的柄部上。
全文摘要
本发明提供一种工具定位装置和一种加工部件，它们的结构简单并且可以降低运转成本。除了一个与端铣刀的柄部相接合的孔之外，还提供了一个通道，该通道穿过所述装置，从而使其一端与装置的上面相连通而另一端与装置的下端相连通。在此情况下，提供一个开设至所述上面并且与所述孔相连通的凹入部分会更加有效。通过利用例如一个圆柱形孔代替所述通道可获得同样的效果。
文档编号B23Q3/18GK1762652SQ200510112870
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年10月20日
发明者桥本崇之, 长沢胜浩, 高桥进太郎 申请人:日立比亚机械股份有限公司