CN100478141C - 旋转和/或冲击式刀具的插入端 - Google Patents

旋转和/或冲击式刀具的插入端 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种至少部分沿一条轴线(A)旋转和/或冲击式驱动的刀具(2)的插入端(1)，它沿轴线(A)在最大导引直径(D)的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端(3)上设有一个背对自由端面(4)的卡锁肩(11)的卡锁槽(5a、5b)和相对于卡锁槽(5a、5b)沿切向交替错开的至少两个朝自由端面(4)方向开口的旋转传动槽(6a、6b)，旋转传动槽(6a、6b)具有一个切向槽宽(B)和至少一个沿接触长度(K)延伸的切向力接触面(7)，其中，相对于两个卡锁槽(5a、5b)分别存在一个相对于各自的卡锁肩(11)在刀具侧轴向投影的端肩(12)，它们在刀具侧位于轴向卡锁端(3)前一个长度(L)，此长度(L)至少是导引直径(D)的三倍。

Description

旋转和/或冲击式刀具的插入端
技术领域
本发明涉及一种至少部分旋转和/或冲击式驱动的刀具，如用于加工岩石、混凝土或砖砌体的钻头、凿子或钎头的插入端。
背景技术
通常，一个旋转和/或冲击式驱动的刀具有一个沿轴线延伸的用于旋转和/或冲击式手工工具机的插入端。为了随机使用各式各样的随行夹具，在刀具插入端与手工工具机刀架之间的接口至少在规定的功率等级范围内是兼容的。在DE 2551125 A1和DE 3716915 A1中涉及目前在冲击钻机中世界上最常用的实际上已标准化的插入端和配属的刀架，它们有在刀具侧圆柱套形的导引面、朝自由端面方向轴向封闭的卡锁槽以及朝自由端面方向轴向开口的梯形旋转传动槽，其中，配属的刀架至少一个可沿径向移动的锁体可嵌入一个卡锁槽内以及可以限制刀具在刀架内轴向的可运动性。
按DE 2551125 A1的实际上已标准化的插入端和刀架有一个导引直径为10mm，其中沿周向对称地分布各正好两个形状相同沿直径对置的卡锁槽和旋转传动槽。在与卡锁槽相比长度略长的旋转传动槽上，在刀具侧连接一个一直延伸到插入端在刀具侧端部的导引面，它对于扭矩传递没有贡献。这些插入端本来设计用于直径至17mm的钻头，并因而配属于功率小于650W的小型低功率冲击钻机的范围。然而，在此期间功率越来越大的手工工具机，尤其冲击钻机，允许按规定的工作方式向刀具传递大的扭矩。从那时起导致扩展这种冲击钻机的实际使用范围到钻头直径30mm。此外，在从工件取出刀具时，尤其当刀具被钻孔卡住的情况下，要由使用者借助卡锁的手工工具机在刀具上施加大的扭矩。业已证明，超过17mm的钻头直径更多地导致损坏，具体导致插入端在卡锁槽区域内断裂和使刀架内部破坏。由于折断的端部留在冲击钻机内以及只有通过拆卸冲击钻机前部才能从刀架取出，所以这种断裂更令人恼火。即使在使用大直径钻头时没有导致断裂，也会在插入端产生一种塑性变形，它导致刀架不成比例的大的磨损，因此这些刀具往往只能艰难地从刀架取出。
按DE 3716915 A1同样实际上已标准化的插入端和刀架有18mm的导引直径，其中存在正好两个形状相同沿直径对置的卡锁槽，在它们之间对称地在一个二分之一剖面内正好设一个旋转传动槽以及在另一个二分之一剖面内正好设两个旋转传动槽。这些插入端设计用于功率较大的冲击钻机和传递较大的扭矩，其中，在上面提到的那些问题当功率等级更高或扭矩更大时当然同样会出现。然而，导引直径为18mm但钻头直径小于14mm的很小的刀具有很差的冲击脉冲传递能力。此外，此类不成比例的刀具制造起来也不经济。
在此类插入端中产生的负荷综合如下：一方面通过冲击钻机的冲击能量产生插入端的负荷，另一方面通过在钻刃上产生的扭矩造成一定的从刀架的旋转键出发的扭转负荷，它传递给插入端的旋转传动槽。当例如钻刃在钢筋混凝土中钻孔被卡住时，这种扭矩负荷特别大。在配筋内卡住的情况下还产生附加的负荷，例如试图后撤冲击钻机时，为此还要将一个从锁体作用在卡锁槽沿轴向的卡锁端上的负荷施加在卡锁槽后部危险的截面上。现在多年来的经验已经证明，这种组合的多轴负荷尤其对于处于轴向卡锁端区域内的横截面是危险的。在这方面的断裂力学原因估计在于在轴向卡锁端局部造成的多轴应力状态，这种应力状态通过横向收缩导致局部加强，这意味着一种优先的裂纹引发器，并因而限制受交变应力的插入端的疲劳强度。
按US 4655651，插入端有一个在刀具侧的圆柱套形导引面和三个朝自由端面方向轴向开口的V形槽，它们沿其纵向整化地构成多个沿轴向错开各有一个背对自由端面的卡锁肩的卡锁槽。其中，这三个分别设计有边夹角(Schenkelwinkel)准确地为120°的V形槽，起用于三爪卡头夹爪的槽的作用。这种相对于半径倾斜60°的斜边，不适用于大的扭矩，它们尤其出现在刀具阻塞时。此外，这些沿V形槽整化的卡锁槽减小了可供用于扭矩传递的边面。
发明内容
本发明的目的是实现一种设计用于破坏性低的大扭矩传递以及更佳地传递冲击脉冲的插入端。
根据本发明，提出一种至少部分沿一条轴线旋转和/或冲击式驱动的刀具的插入端，它沿轴线在最大导引直径的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端上设有一个背对自由端面的卡锁肩的、各包括一个相对于各自的卡锁肩在刀具侧轴向投影的端肩的卡锁槽和相对于卡锁槽沿切向交替错开的至少两个朝自由端面方向开口的旋转传动槽，旋转传动槽具有一个切向槽宽和至少一个沿接触长度延伸的切向力接触面，其特征为：端肩在刀具侧位于轴向卡锁端前一个长度，此长度至少是最大导引直径的三倍，并且端肩离旋转传动槽的一个在刀具侧的槽端沿轴向朝刀具侧至少错开最大导引直径的1.5倍。
根据本发明，还提出一种至少部分沿一条轴线旋转和/或冲击式驱动的刀具的插入端，它沿轴线在最大导引直径的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端上设有一个背对自由端面的卡锁肩的、各包括一个相对于各自的卡锁肩在刀具侧轴向投影的端肩的卡锁槽和相对于卡锁槽沿切向交替错开的至少两个朝自由端面方向开口的旋转传动槽，旋转传动槽具有一个切向槽宽和至少一个沿接触长度延伸的切向力接触面，其特征为：端肩在刀具侧位于轴向卡锁端前一个长度，此长度至少是最大导引直径的三倍，并且在具有最大导引直径的一个在刀具侧的导引端至两个卡锁槽的端肩之间的轴向导引长度小于最大导引直径的1.5倍。
因此，至少部分沿一条轴线旋转和/或冲击式驱动的刀具的插入端，它沿轴线在最大导引直径的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端上设有一个背对自由端面的卡锁肩的卡锁槽，其中，涉及的两个卡锁槽各存在一个相对于各自的卡锁肩在刀具侧轴向投影的端肩。与卡锁槽沿切向交替错开地有至少两个朝自由端面方向开口的旋转传动槽，它们具有一个切向的槽宽和至少一个沿接触长度延伸的切向力接触面，其中，轴向投影的端肩在刀具侧位于轴向卡锁端前一个长度，此长度至少是导引直径的三倍。
通过卡锁槽的端肩在刀具侧尽可能远的前置，使卡锁槽的横截面改变在插入端刀具侧端部附近才发生，由此，至少在刀杆直径小于或等于导引直径的刀具中，避免长度至少为导引直径e倍(e是自然对数的底)的改变声阻并因而干扰冲击脉冲传递的反射区。尤其是，由此可以在导引直径较小时低损伤地传递大的扭矩，从而改善小直径钻头的冲击脉冲特性。
有利地，端肩离旋转传动槽的一个在刀具侧的槽端沿轴向朝刀具侧错开至少导引直径的1.5倍，因此，横截面的改变离承切向负荷的旋转传动槽在刀具侧的槽端有足够远的轴向距离，从而在负荷作用区刀具侧的端部避免多轴应力状态。
有利地，在具有导引直径的一个在刀具侧的导引端至两个卡锁槽的端肩之间的轴向导引长度小于导引直径的1.5倍，由此，在有良好的冲击脉冲传递特性的同时，实现到刀具侧密封装置有足够长的导引长度。
有利地，切向力接触面至少沿接触长度不仅平行于而且垂直于轴线延伸，由此使切向力接触面的表面法线准确地沿切向定向，并因而在传入扭矩时不诱发增大磨损的剪力。
有利地，每个旋转传动槽的径向槽深至少沿接触长度在槽宽的0.5至1.0倍之间，因此可以在不明显地削弱横截面并在刀架嵌入旋转传动槽内的旋转传动板条有足够抗弯刚度的情况下传递大的扭矩。
有利地，存在至少三个旋转传动槽，它们更有利地镜像对称地布置，由此可传递更大的扭矩。
有利地，相对于两个卡锁槽的各自的卡锁肩在刀具侧轴向投影的端肩，分别由一个在刀具侧与两个卡锁槽隔开轴向间距并与它们分离的另外的卡锁槽构成，因此，在其之间设计了用于限制刀具在冲击机刀架内轴向运动的中间凸肩。
有利地，卡锁槽和另外的卡锁槽具有相同的横截面，因此，在这两种卡锁槽内可合乎目的地使用横截面形状相同的冲击钻机刀架的锁体。
附图说明
下面借助有利的实施例详细说明本发明。附图表示：
图1a  一个插入端；
图1b  放大横截面；
图2a  一种改型；以及
图2b  放大横截面图。
具体实施方式
按图1a、图1b，沿轴线A旋转的冲击式驱动的刀具2具有一个沿轴线A以最大导引直径D延伸二分旋转对称的插入端1，正好有两个相同的、沿直径布置的、在轴向卡锁端3设有一个背对自由端面4的卡锁肩11的卡锁槽5a、5b。与它们沿切向交替错开地，有两个朝自由端面4方向开口的旋转驱动槽6a、6b，它们有切向的槽宽B和一个沿接触长度K延伸的不仅平行而且垂直于轴线A延伸的切向力接触面7。对于这两个卡锁槽5a、5b，各存在一个各自的卡锁肩11刀具侧轴向投影的端肩12，它在刀具侧位于轴向卡锁端3前一个长度L，这一长度为导引直径D的3.5倍。在刀具侧具有导引直径D的导引端13至两个卡锁槽5a、5b在刀具侧的端肩12之间，设计一个轴向导引长度F为导引直径D的二分之一。端肩12与旋转传动槽6a在刀具侧的槽端15沿轴向在刀具侧错开导引直径D的两倍以上。两个旋转传动槽6a、6b沿导引直径D两倍的接触长度K设计为有导引直径D三分之一的恒定的槽宽B。两个旋转传动槽6a、6b沿径向的槽深T沿全部接触长度K等于槽宽B的二分之一。
按图2a、2b，一个镜像对称的插入端1已插入一个配属的示意表示的冲击机刀架8内，刀架8有形式上为三个沿径向向内悬伸、在刀具侧位于前面的旋转传动板条的旋转传动装置9以及两个沿径向可移动的形式上的一个锁珠10和一个轴向球辊15的卡锁装置。此外，具有比导引直径D的五分之一宽的恒定槽宽B的旋转传动槽6a至6c，在机器侧一直朝自由端面4方向开口。三个镜像对称地布置的旋转传动槽6a、6b、6c，与两个沿直径错开的卡锁槽5a、5b沿周向对称地错开。两个卡锁槽5a、5b各自的卡锁肩11在刀具侧的轴向投影的端肩12，分别由一个在刀具侧与这两个卡锁槽5a、5b有一轴向距离并与之分离的横截面相同的另外的卡锁槽5c、5d构成，在这里，在它们之间沿轴向设计有中间凸肩16。

Claims (12)

1.至少部分沿一条轴线(A)旋转和/或冲击式驱动的刀具(2)的插入端，它沿轴线(A)在最大导引直径(D)的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端(3)上设有一个背对自由端面(4)的卡锁肩(11)的、各包括一个相对于各自的卡锁肩(11)在刀具侧轴向投影的端肩(12)的卡锁槽(5a、5b)和相对于卡锁槽(5a、5b)沿切向交替错开的至少两个朝自由端面(4)方向开口的旋转传动槽(6a、6b)，旋转传动槽(6a、6b)具有一个切向槽宽(B)和至少一个沿接触长度(K)延伸的切向力接触面(7)，其特征为：端肩(12)在刀具侧位于轴向卡锁端(3)前一个长度(L)，此长度(L)至少是最大导引直径(D)的三倍，并且端肩(12)离旋转传动槽(6a、6b)的一个在刀具侧的槽端(14)沿轴向朝刀具侧至少错开最大导引直径(D)的1.5倍。
2.按照权利要求1所述的插入端，其特征为：至少在接触长度(K)上，切向力接触面(7)不仅平行于轴线(A)而且垂直于轴线(A)延伸。
3.按照权利要求1所述的插入端，其特征为：至少在接触长度(K)上，每个旋转传动槽(6a、6b、6c)的径向槽深(T)在槽宽(B)的0.5至1.0倍之间。
4.按照权利要求1所述的插入端，其特征为：存在至少三个旋转传动槽(6a、6b、6c)，它们布置为镜像对称的。
5.按照权利要求1所述的插入端，其特征为：相对于两个卡锁槽(5a、5b)的各自的卡锁肩(11)在刀具侧轴向投影的端肩(12)，分别由一个在刀具侧与两个卡锁槽(5a、5b)隔开轴向间距并与它们分离的另外的卡锁槽(5c、5d)构成。
6.按照权利要求5所述的插入端，其特征为：卡锁槽(5a、5b)和另外的卡锁槽(5c、5d)具有相同的横截面。
7.至少部分沿一条轴线(A)旋转和/或冲击式驱动的刀具(2)的插入端，它沿轴线(A)在最大导引直径(D)的范围内延伸，以及具有至少两个相对置的、在一个轴向卡锁端(3)上设有一个背对自由端面(4)的卡锁肩(11)的、各包括一个相对于各自的卡锁肩(11)在刀具侧轴向投影的端肩(12)的卡锁槽(5a、5b)和相对于卡锁槽(5a、5b)沿切向交替错开的至少两个朝自由端面(4)方向开口的旋转传动槽(6a、6b)，旋转传动槽(6a、6b)具有一个切向槽宽(B)和至少一个沿接触长度(K)延伸的切向力接触面(7)，其特征为：端肩(12)在刀具侧位于轴向卡锁端(3)前一个长度(L)，此长度(L)至少是最大导引直径(D)的三倍，并且在具有最大导引直径(D)的一个在刀具侧的导引端(13)至两个卡锁槽(5a、5b)的端肩(12)之间的轴向导引长度(F)小于最大导引直径(D)的1.5倍。
8.按照权利要求7所述的插入端，其特征为：至少在接触长度(K)上，切向力接触面(7)不仅平行于轴线(A)而且垂直于轴线(A)延伸。
9.按照权利要求7所述的插入端，其特征为：至少在接触长度(K)上，每个旋转传动槽(6a、6b、6c)的径向槽深(T)在槽宽(B)的0.5至1.0倍之间。
10.按照权利要求7所述的插入端，其特征为：存在至少三个旋转传动槽(6a、6b、6c)，它们布置为镜像对称的。
11.按照权利要求7所述的插入端，其特征为：相对于两个卡锁槽(5a、5b)的各自的卡锁肩(11)在刀具侧轴向投影的端肩(12)，分别由一个在刀具侧与两个卡锁槽(5a、5b)隔开轴向间距并与它们分离的另外的卡锁槽(5c、5d)构成。
12.按照权利要求11所述的插入端，其特征为：卡锁槽(5a、5b)和另外的卡锁槽(5c、5d)具有相同的横截面。
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