[发明专利]超音波加工机的模块化工具夹持器

说明书

本发明提供一种超音波加工机的模块化工具夹持器，用于与一通过一心轴提供一电源的一加工机并用，其包括：被容纳在心轴中的一柄部，柄部上设置有与心轴形成电气连接的一导电盘；一工具架设部，包括一轴向延伸的工具架设孔径，能容纳及固定一工具的一部份；一固设于工具架设部内的超音波振动单元，其能接收电源并产生一高频振动，该高频振动经由工具架设孔径传递到工具；以及一被锁固于该工具架设孔径上的分离式工具夹头，供结合不同形式及不同规格的工具替换使用。

技术领域

本发明涉及一种工具夹持器，特别是指一种应用于超音波加工的模块化工具夹持器。

背景技术

现有超音波加工机(Ultrasonic Machining,USM)，是将超音波振动单元安装在一旋转主轴上，使得超音波所产生的高频振动，经由一工具夹持器传递到一工具上，让工具兼具有高速旋转及超音波高频振动等功能，可用以进行各种研磨或切削加工，特别适用于硬脆材料的精密加工。

使用超音波加工机进行加工时，工具的切削面不断高频振动并与切屑分离，明显改善切屑与加工工具的切削面间，因高温、高压所造成的不良效果，进而提供防止颤纹、降低切削阻力、降低加工应变、有效改善排屑及有效改善加工表面等切削作业效果。

超音波加工机工作时，振动源由超音波振动单元产生，经由工具夹持器传递到工具刀尖，使的对一被加工件进行超音波高频振动加工作业。超音波加工作业期间，除超音波高频振动外，超音波加工机各种部件相互接触工作，也必然产生不期待的意外振动；此不期待的意外振动与超音波高频振动间产生相互干扰，进而影响加工工序，对产品精度具有不利的影响。

加长长度的长形工具夹持器或例如美国USP1502528、USP2716030及USP8821084等专利案所揭示的组合连接式工具夹持器，在应用高的细长比(L/D)时，往往受到工具夹持器的材料刚性与精度所影响，造成加工质量不佳或无法加工的问题，是目前加工机所面临的加工瓶颈；或者上述工具夹持器如被应用于超音波加工机时，由于超音波高频振动源的传递路径加长，超音波振动与上述不期待的意外振动相互干扰的情形将更为严重，工具夹持器受到超音波高频振动影响而产生连结振动的情形，且各种振动频率的最大振幅点位置更难以控制在工具的刀尖位置上，导致不期望的切削性能，诸如较差的工件表面光洁度和超过公差范围的已加工工件；进而对机器和对工具产生磨损，在最坏的情况下结果是导致无法修复的损坏。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种超音波加工机的模块化工具夹持器，其能有效缩短超音波高频振动源的传递路径，避免工具夹持器受到超音波高频振动影响而产生不期待的连结振动，维持较优的工件表面光洁度和加工精密度。

本发明的次一目的在于提供一种超音波加工机的模块化工具夹持器，其能改善工具夹持器因长度加长，造成刚性降低与偏摆增加的问题，及克服高细长比工具夹持器刚性不足问题，并能缩短细长比，如图1所示，工具夹持器的细长比由未设超音波振动器的L1/D，缩短至本发明设置前置式超音波振动器的L/D，同时工具夹持器的长度可以持续加长，其细长比维持于L/D的固定值，不受限于L1的长度。

本发明的又一目的在于提供一种超音波加工机的模块化工具夹持器，特别适合应用于各式不同加长长度的长形工具夹持器或组合连接式工具夹持器中使用。

本发明的另一目的在于提供一种超音波加工机的模块化工具夹持器，利用一分离式工具夹头，模块化结合不同形式及不同规格的工具替换使用，特别适用于五轴加工机或其它特殊要求等，可避免干涉现象与保持最佳的刚性，并具有灵活性，热缩式刀杆或ER弹性筒夹刀杆等均可使用。