工具把持機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于把持機床的工具的工具把持機構。
【背景技術】
[0002]—般來說，在超精密加工機中，由于工具裝卸時的精度、機械系統(tǒng)的大小等，工具自動更換系統(tǒng)不被采用。在進行光學部件的金屬模加工的加工機中，一般利用一個工具進行加工，每次更換工具都進行工具的偏轉調整或動平衡調整。
[0003]在超精密加工機所具備的流體軸承主軸安裝有旋轉工具。由于流體軸承主軸通過空氣渦輪方式等高速旋轉，所以主軸主體小型。因此，在主軸的軸設置復雜的工具更換的構造較困難。在超精密加工機的一部分中，工具更換采用了熱壓配合方式。但是，為此在機械內部或者周邊設置接近500°C的熱源，這從溫度的穩(wěn)定性方面來看不優(yōu)選。特別是，在要求數(shù)納米級的精度的超精密加工機中，工具更換難以采用熱壓配合方式。
[0004]另外，在超精密加工領域中，動平衡的調整在加工中很重要。在使主軸以每分鐘數(shù)萬轉的旋轉速度旋轉來加工的情況下，偏轉、振動對加工造成影響，所以需要進行數(shù)mg左右的平衡調整。因此，軸的偏移、工具的不平衡狀態(tài)不能忽略。在超精密加工中經常使用的空氣渦輪主軸中，在現(xiàn)狀中無法自動地使工具和軸的相位一致，所以需要在將工具支架安裝到軸后進行動平衡調整。

【發(fā)明內容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，提供在將工具支架安裝到軸時，能夠通過磁鐵的配置使相位一致來安裝的工具把持機構。
[0006]超精密加工機中的加工著眼于切削力小，在本發(fā)明中，采用利用磁鐵的工具的裝卸。在把持工具的工具支架和軸的各個對置的面設置磁鐵，利用這些磁鐵的吸引力把持工具支架。通過在工具支架的面將多個磁鐵配置在圓周上，并且，在軸的面也將磁鐵配置在圓周上，來確保針對軸的工具支架的吸引力，并且，在分別配置于工具支架以及軸的面的多個磁鐵中，僅使一對與其他極性不同，從而使工具支架安裝的相位確定。另一方面，在將工具支架從軸拆下的情況下，通過施加壓力使空氣等通過在軸內設置的孔來減弱磁力。
[0007]通過在超精密加工機搭載工具自動更換系統(tǒng)，能夠自動地更換多個工具，所以能夠實現(xiàn)長時間的加工。例如，能夠自動地更換粗加工用的工具以及精加工用的工具，進行從粗加工到精加工連貫的加工。通過將多個磁鐵配置成僅其中的一對與其他相反的極性，從而能夠決定軸與工具支架的唯一的相位，所以通過利用預先使相位一致的工具支架和軸的組合進行平衡調整，從而在將工具支架安裝到軸后，由于無需進行動平衡調整而能夠立刻進行加工。
[0008]本發(fā)明提供的工具把持機構由能夠安裝工具的工具支架和安裝該工具支架的軸構成，且該軸固定于主軸裝置的旋轉軸。上述工具支架以及上述軸具有相互對置的第一面以及第二面。并且，在上述工具支架的第一面配置至少兩個磁鐵，而且，該至少兩個磁鐵中的至少一個為與其他的磁鐵不同的方向的磁極。另外，在上述軸的第二面，且在與配置于上述第一面的磁鐵對應的位置，以在對該配置于第一面的磁鐵吸引的方向上產生磁力的方式配置磁鐵。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過磁鐵的配置來使這些軸和工具支架的相位一致而將工具支架安裝到軸。另外，磁鐵越大越多越增加吸引力，所以能夠更強力地把持工具。另外，通過對配置在工具支架和軸的各個的面的多個磁鐵準備僅其中一對與其他極性不同的組合(在軸的面將多個磁鐵配置為，僅其中的一個使N極向上，其余為S極向上，在工具支架的面使多個磁鐵為，僅其中的一個使S極向下，其余為N極向下。)，從而能夠以唯一的相位的組合將工具支架結合到軸。這樣，能夠利用本發(fā)明提供的工具把持機構使工具和軸的相位一致，所以通過準備與工具的不平衡對應的工具支架，而不需要進行將工具支架安裝到主軸之后的動平衡調整。
[0010]上述軸也可以經由流體軸承支承于主軸裝置的旋轉軸。根據(jù)該實施方式，通過軸被流體軸承(空氣軸承等)的旋轉阻力少的軸承支承，從而得到了軸通過磁力旋轉這樣的效果。在將工具支架自動地安裝到軸時，在軸向工具支架接近時，軸通過該磁力旋轉并在唯一的組合的相位停止，能夠在工具支架與軸的相位一致的狀態(tài)下安裝。在空氣渦輪主軸中機構部沒有產生磁力的機構，無法定位固定，所以利用磁鐵的定位有效。
[0011]也可以為上述工具支架以及上述軸具有成對的錐形狀，將上述工具支架同軸地安裝到上述軸。根據(jù)該實施方式，通過在工具支架和軸的雙方設置錐形狀，從而其錐形狀部分成為引導，所以能夠將工具支架同軸地安裝到軸。
[0012]上述軸能夠在與安裝上述工具支架的面相反的一側的端面具有朝向上述工具支架沿軸向貫通的貫通孔。根據(jù)該實施方式，通過在工具更換時從軸內的貫通孔的后方朝向工具支架施加空氣等的壓力，能夠減弱工具支架與軸之間的磁力而容易分開。
[0013]配置于上述軸的第二面的磁鐵能夠相對于上述軸為軸對稱。根據(jù)該實施方式，通過磁鐵對于軸為軸對稱，從而軸的不平衡的影響變少，不需要工具支架更換后的平衡調整。
[0014]通過本發(fā)明，能夠提供在將工具支架安裝到軸時，能夠通過磁鐵的配置使相位一致來安裝的工具把持機構。
[0015]本發(fā)明的上述的以及其他的目的以及特征根據(jù)參照附圖的以下的實施例的說明變得清楚。這些圖中如下。
【附圖說明】
[0016]圖1是用于對構成本發(fā)明的工具把持機構的一個實施方式的工具支架和軸的各個的構造進行說明的剖視圖。
[0017]圖2是表示分別設置于工具支架和軸的多個磁鐵中一對為與其他相反的極性的圖。
[0018]圖3是對在工具支架主體部和軸分別等間隔地將相同的形狀的磁鐵配置在同心圓上的例子進行說明的圖。
[0019]圖4是對使在工具支架和軸分別配置為定位用的一對磁鐵的大小比其他大的例子進行說明的圖。
[0020]圖5是表示在軸和工具支架分別配置半月狀的磁鐵的例子的圖。
[0021]圖6是表示軸經由流體軸承能夠旋轉地支承于主軸裝置的旋轉軸的圖。
[0022]圖7是表示空氣軸承的空氣渦輪主軸(主軸裝置)的內部構造的圖。
[0023]圖8是表示在工具支架和軸的接合部設置了錐形部的構造的圖。
[0024]圖9表示在工具支架2和軸3的接合部設置了錐形部的構造。
【具體實施方式】
[0025]使用圖1對構成本發(fā)明的工具把持機構的一個實施方式的工具支架和軸的各個的構造進行說明。
[0026]把持工具I的工具把持機構由工具支架2和軸3構成，工具I安裝于工具支架2。
[0027]工具支架2由工具支架主體部2d、以及在中心具有插入工具I的貫通孔2b的緊固部件2a構成。該緊固部件2a的貫通孔2b具有內徑朝向工具支架主體部2d逐漸擴大的形狀。另一方面，在緊固部件2a與貫通孔2b平行地設置有螺栓安裝用的螺栓孔2c。另外，在工具支架主體部2d設置有爪部2e和貫通孔2f，還設置有用于固定安裝于螺栓孔2c的螺栓的內螺紋(未圖示)。由緊固部件2a的貫通孔2b和工具支架主體部2d的爪部2e形成楔構造。
[0028]對利用圖1的工具支架2的工具I的把持進行說明。
[0029]首先，通過將工具支架主體部2d的爪部2e嵌合于緊固部件2a的貫通孔2b，來將緊固部件2a與工具支架主體部2d臨時結合。接下來，將工具I插入緊固部件2a的貫通孔2b與工具支架主體部2d的貫通孔2f。將螺栓(未圖示)安裝到緊固部件2a的螺栓孔2c，通過緊固部件2a的貫通孔2b與工具支架主體部2d的爪部2e的楔構造將工具I固定于工具支架2。
[0030]軸3具備螺栓孔3a，通過螺栓(未圖示)貫通該螺栓孔3a，從而固定于旋轉驅動單元(未圖示)的旋轉軸。此外，在軸3設置有供工具I的端部插入的漏斗形狀部3b。
[0031]在將工具支架主體部2d固定于軸3時對置的工具支架主體部2d的面和軸3的面分別安裝有磁鐵4a、5a、4b、5b。詳細而言，在工具支架主體部2d的面，一個磁鐵4a和多個磁鐵5a配置于圓周上，在軸3的面，在與配置于工具支架主體部2d的面的磁鐵