CN101927371A - 用于去屑加工的钻削刀具和用于所述钻销刀具的松顶部 - Google Patents

Abstract

第一方面，本发明涉及松顶部类型的钻，其由基体(1)和可更换的松顶部(2)构成。在所述基体的前端中形成卡爪(20)，卡爪(20)由两个可弹性弯曲的分支部(21)和中间轴向支承表面(22)界定，并且在卡爪(20)中松顶部(2)能被牢固地箍紧，更确切地说是通过所述分支部(21)的内支承表面(24)弹性地压靠到所述松顶部的侧接触表面(26)。根据本发明，所述松顶部的两个侧接触表面(26)从被包括在所述松顶部的前端(9)中的间隙表面(28)向后延伸。通过将相对的侧接触表面(26)之间的直径方向的尺寸形成为越接近所述松顶部的前端越来越大，获得了卡爪的分支部(21)将所述松顶部牢固地箍紧于其前端区域中的效果，在该前端区域处，所述分支部具有其最大弯曲能力。这样，分支部提供显著和可靠的对所述松顶部的夹持。第二方面，本发明还涉及这样的松顶部。

Description

用于去屑加工的钻削刀具和用于所述钻销刀具的松顶部

技术领域

第一方面，本发明涉及一种旨在用于去屑加工的钻削刀具，且该类型的钻削刀具一方面包括具有前端和后端以及包络表面的基体，所述包络表面包括两个埋头的容屑槽且与中心轴线同心，所述基体可沿给定的旋转方向围绕所述中心轴线旋转，另一方面钻削刀具包括松顶部，所述松顶部包括：前端和后端，其中所述后端用作轴向接触表面；以及包络表面，所述包络表面与中心轴线同心，且包括两个埋头的容屑槽，从中心芯部沿径向凸出的两个条形部界定在所述两个容屑槽之间，所述两个条形部在上述前端各包括切削刃并包括旋转定位在所述切削刃后面的多个间隙表面，基体的前端包括卡爪，所述卡爪由底部和两个定位在外周围的分支部界定，所述分支部从所述底部沿轴向凸出，可弹性弯曲，且用于将松顶部夹紧在卡爪中，更确切地说是通过分支部的一对内支承表面弹性压靠到松顶部的一对外侧接触表面，由于当分支部加载时外侧接触表面之间的最大的直径方向的尺寸大于内支承表面之间的类似直径方向的尺寸，由此松顶部可被转动成与基体的卡爪接合和脱离接合。

另一方面，本发明还涉及这样的松顶部。

所讨论的所述类型的钻削刀具适合于金属工件的去屑或切削加工(尤其是造孔)，所述金属比如为钢、铸铁、铝、钛、黄铜(yellow metals)等。所述刀具还可用于加工不同类型的复合材料。

背景技术

与实心钻相反的钻削刀具已经被研发出超过十年以上，所述钻削刀具由两个部分组成，即，由基体或钻的主体和与所述基体或钻主体以可分离的方式连接的头部组成，因此所述头部是可更换的，且在所述头部中包括了所需的切削刃。这样，刀具的大部分能由具有适中的弹性模量的较为便宜的材料(比如钢)制成，而小部分即头部能由较硬且较为昂贵的材料(比如硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等)制成，这给予切削刃良好的去屑能力、良好的加工精度和较长的使用寿命。换言之，头部形成能在磨损之后被丢弃的耐磨部分，而基体能被重复使用若干次(例如10至20次更换)。这种承载了切削刃的头部的现在所被认识的名称为“松顶部”，该名称将在下文中用于本文献中。

对于松顶部类型的钻削刀具提出了多个要求，其中的一个所述要求是，转矩应当可通过可靠的方式从旋转的从动基体被传递到松顶部。此外，基体应当能够毫无问题地承载松顶部在钻削期间所受到的向后指向的轴向力。另一个要求在于，松顶部应当相对于基体以可靠的方式被保持在中心。又一个要求在于，不仅在孔的钻削期间，而且在钻削刀具从所述孔中退出期间，松顶部都应当被以固定的方式保持在基体上。来自用户方面的再一个要求或期望在于，松顶部应当可通过快速且方便的方式安装和拆卸，而基体不需要必须从驱动机器上移除。此外，刀具且具体是由昂贵材料制成的松顶部应当可能以较低的成本制造。

现有技术

松顶部类型的钻削刀具和铣削刀具(柄端铣刀)是公知的，且根据设计所基于的构想可被划分成许多不同的种类。

第一类(见EP1306152，EP1328366，EP1555075，WO03/031104，US6695551，US6783308，US6899495，US7114892，US7134186和US2008/0193237)所基于的事实在于，在刀具前端中的刀具基体形成有槽口，所述槽口位于其轴向支承表面的后方，且分开两个分支部，所述两个分支部由于基体中的材料(通常为钢)的固有弹性而(例如通过径向螺钉、偏心键等)能弯曲，且以一种或另一种方式用于夹紧松顶部。然而，由于不同原因，以工业规模制造此类松顶部刀具的尝试并未成功，其中的一个原因是槽口不仅沿轴向开口而且沿横向开口，并且以此方式形成了一个陷阱，所去除的金属屑可能在所述陷阱中自身缠绕，产生困难，例如切屑堵塞。

第二类刀具(见US7360974)类似于利用形成在基体中的可柔性或弹性弯曲的分支部来夹紧松顶部的上述第一类刀具，所基于的事实在于，松顶部形成有上紧销，所述上紧销从所述松顶部的轴向接触表面向后凸出，且能够被插入位于分支部之间和所需轴向支承表面后方的空腔中，所述上紧销部分地厚于空腔，使得上紧销在被插入空腔中时以牢固地箍紧销的方式将弹性夹紧力施加到分支部上，从而在所期望的位置上施加到松顶部上。然而，这些松顶部刀具也与难以解决的问题和缺点相关，这使得工业连续生产更为困难。一个缺点在于，松顶部的轴向长度相对于直径相当大。因此，松顶部的总体积变得相对较大，且导致在制造中昂贵的材料消耗。另一个缺点在于，松顶部与分支部之间的箍紧或夹持定位在分支部的后部(在所需的轴向支承表面后方)，在该处，分支部偏斜能力最小。因此，在夹紧期间分支部分离越多，分支部的前部失去与松顶部的接触的风险就越大。在极端的情况下，甚至还有可能在松顶部的外侧与分支部前部的内支承表面之间出现间隙。若干其他缺点(除制造复杂之外)中的另一个缺点在于，松顶部的轴向接触表面和基体的对应的轴向支承表面的这些配合表面对相当小，且定位在外周围。这样，松顶部与基体之间的轴向力传递可能变得不可靠，且事实上会出现失衡和妨碍松顶部定心。

EP1013367中公开了一种明显不同于上述刀具的松顶部刀具。在此情况中，两个柔性分支部与中间的轴向支承表面一起形成了卡爪，松顶部被牢固箍紧在所述卡爪中，所述两个柔性分支部形成为从平面轴向支承表面沿轴向凸出的、定位在外周围的指状材料部分。该松顶部刀具不需要由会卡住切屑的任何槽口或空腔横切。由于没有任何工作上需要的、从松顶部的轴向接触表面向后凸出的上紧销，故松顶部能相对于直径被制造得相当得短，这节省了材料且降低了成本。此外，松顶部的轴向接触表面和基体的轴向支承表面在定位于外周围的端部之间延伸，即，表面具有的长度或直径方向的尺寸与钻的直径一样大。

然而，EP1013367的钻削刀具的缺点在于，分支部在松顶部上的夹持有变弱和不可靠的风险。因此，分支部被布置成被转入凹穴中，所述凹穴凹进两个凸形包络表面的后部中，所述凸形包络表面形成由容屑槽所界定的松顶部中的条形部的外侧。各凹穴具有有限的轴向延伸部，这又限制了分支部的最大可能长度。此外，被夹紧到松顶部的对应锥形侧接触表面的分支部的两个锥形内支承表面大致定位在卡爪支承表面与分支部的自由端之间的中间。这意味着分支部的内支承表面将在位于离其后端较近之处的平面上牢固箍紧松顶部。换言之，只有松顶部的后部保持为被夹紧在分支部之间，而切削力作用最强的其前部缺乏有效的夹紧。具有有限长度的分支部的另一不利后果在于，用于将转矩传递给松顶部凹穴中的配合表面的切向接触表面获得有限的面积。这样，表面压力可能变高，导致变形破坏。还存在的风险在于，松顶部将难于以容许松顶部以准确的方式定心的精度制造。因此，实践中不可能精确磨削位于凹穴内部的侧接触表面。

发明内容

发明目的和特征

本发明的目的在于消除通过EP1013367已知的钻削刀具的上述缺点，以及提供改进的钻削刀具。因此，本发明的主要目的在于提供一种具有松顶部的钻削刀具，所述松顶部以其整体被可靠保持夹紧在刀具基体中的卡爪分支部之间。在此过程中，分支部的固有弹性将以有利的方式用于提供对松顶部的最佳夹持。另一个目的在于，提供一种钻削刀具，所述刀具的松顶部相对于其直径具有最小长度，且因此具有最小体积，所有的目的都在于将与制造有关的昂贵材料消耗减到最低。又一个的目的在于，提供一种钻削刀具，所述钻削刀具的基体能将最大的转矩传递给松顶部。此外，钻削刀具应当容许在没有除简单的键之外的其他装置的情况下，且在基体不需要必须从驱动机器上移除的情况下，快速、简单和方便地更换松顶部。保证顺畅更换的一个重要因素在于，不管事实上分支部保持松顶部可靠夹紧的能力应当是良好的，对松顶部转入基体卡爪中，分支部应仅存在适中的阻力。再一个目的在于，提供一种钻具，其中，松顶部以精确的方式相对于基体定心，且保持其定心性。

根据本发明，至少主要目的由权利要求1的特征部分限定的特征实现。根据本发明的钻削刀具的优选实施例进一步在从属权利要求2至20中限定。

另一方面，本发明还涉及这样的松顶部。该松顶部的典型特征在独立权利要求21中限定。松顶部的优选实施例进一步在从属权利要求22至36中限定。

发明概述

本发明所基于的理解在于，界定基体卡爪的两个分支部在其自由端区域中而非后部附近具有其最大弯曲能力，且因此具有其最佳夹持能力。通过将松顶部的侧接触表面紧邻松顶部的前端放置，上述理解已经用于提供沿切削刃附近的松顶部前部的有力夹持或箍紧。对于给定的松顶部轴向长度，还可给予分支部优化的设计，由于分支部的切向接触表面能被制造成与松顶部一样长，因此所述设计除改善适当的上紧效果外，还改善分支部传递转矩的能力。此外，根据本发明的配合表面的布置和设计给予了随后在本文献中说明的许多其它优点。

现有技术的进一步阐述

在上述US7360974中，提供了一种钻削刀具，所述钻削刀具的松顶部本身包括与松顶部的前端接壤(border)的凸形外侧。然而，在此情况下，借助于后部上紧销来提供松顶部的夹紧，所述上紧销可被插入空腔中，所述空腔位于基体的轴向支承表面后方，且在两个柔性分支部之间界定。这意味着如前文指出的，松顶部的夹持在分支部具有基本上小于其前部的弯曲和抓持能力的区域中是有效的。

附图说明

在附图中：

图1为示出处于组合状态的钻削刀具的基体和松顶部的部分截掉的透视图，

图2为示出与基体分离的松顶部的分解透视图，

图3为以顶部透视图示出松顶部和基体前端的放大分解视图，

图4为在侧视图中示出基体和松顶部的分解视图，

图5为以顶部透视图示出基体和松顶部的分解视图，

图6为穿过图4中的基体的截面VI-VI，

图7为穿过图4中的松顶部的截面VII-VII，

图8为示出松顶部处于在转入基体卡爪中时的初始位置的透视图，

图9为从在根据图8的位置中的松顶部上方的平面视图，

图10为根据图8的松顶部的侧视图，

图11为示出与图8中位置相同的松顶部的顶部透视图，但从不同于其另一角度观察，

图12为图11中的详细截面XII-XII，

图13为分解侧视图，

图14为图13中的截面XIV-XIV，

图15为图13中的截面XV-XV，

图16为分别以夸大的比例示出基体和松顶部的关键几何特征的示意性分解视图，

图17为补充根据图16的图的示意性平面视图，

图18至图20为示出本发明可选实施例的分解透视图，

图21为示出第三可选实施例的透视分解视图，以及

图22为示出本发明的另一个可选实施例的分解视图。

具体实施方式

术语

在以下的描述和权利要求中，将分别描述基体和松顶部的多个配合的成对表面。当这些表面存在于基体上时，其称为“支承表面”，而松顶部的对应表面称为“接触表面”(例如相应的“轴向支承表面”和“轴向接触表面”)。此外，应当指出的是，松顶部包括为平表面形式的后端，所述后端用作用于压靠到基体中的轴向支承表面的轴向接触表面。根据上下文，该表面将称为“后端”或“轴向接触表面”。在附图中，钻削刀具在工作状态彼此接触的配合表面由相似表面图案示出。

本发明第一实施例的详述

图1和图2中所示的钻削刀具根据本发明制造，且为所称的螺旋钻形式，其包括基体1和松顶部2，松顶部2中包括所需的切削刃3。在根据图1的其组合工作状态中，钻削刀具可围绕由C表示的中心轴线旋转，更确切地说是沿旋转R方向旋转。在图2中看到，基体1包括前端4和后端5，基体特定的中心轴线C1在前端4与后端5之间延伸。柱形包络表面6从前端4沿向后的方向延伸，在包络表面6中，两个容屑槽7为埋头的(countersunk)，在此情况下其为螺旋形(它们也可为直的)。在示例中，容屑槽7终止于被包括在后部8中的套环附近，后部8用来附接到驱动机器(未示出)上。

松顶部2同样包括前端9和后端10以及自身的中心轴线C2，包络表面11与中心轴线C2同心。在所述包络表面11中，两个螺旋形容屑槽或容屑槽段12为埋头的(同样参见图3至图7)，当松顶部安装在基体上时，所述容屑槽或容屑槽段12形成基体1的容屑槽7的延伸。如果松顶部2相对于基体1正确定心，则各中心轴线C1和C2与组合的钻削刀具的中心轴线C重合。

由于基体1的主要部分对于本发明缺少重要性，故此后(图3至图15)仅示出与松顶部2在一起的基体的前端部，更确切地说是以放大的比例示出。

现在主要参照图3至图7，图中示出了本发明的要点，并且从图中看到容屑槽7由在螺旋形边缘线14，15之间延伸的凹形表面13界定。如从图6中的截面所看到的那样，两个容屑槽7的限制凹形表面13界定出两个条形部(bar)16，所述两个条形部16之间存在中心芯部17a，条形部从中心芯部17a沿径向凸出，更确切地说是在基体1具有直径D1的平面P1内沿径向凸出。所述芯部17a由处于在基体最薄之处的彼此位置最近的凹形表面13的部分之间的内切圆组成。芯部17a具有表示为D2的直径。因为各个这种条形部16的凸形外周部分表面构成基体包络表面的一部分，所以所述凸形外周部分表面表示为6。以相似的方式，松顶部2的容屑槽12中的凹形表面18(见图7)界定一对条形部19。因为所述条形部的凸形外周表面构成松顶部包络表面的部分表面，所以所述凸形外周表面表示为11。

在基体的前端中形成卡爪20(见图3和图4)，卡爪20由两个相同的分支部21和中间底部22界定，中间底部22形成用于松顶部的轴向支承表面。各分支部21一方面包括内支承表面24，在此情况下，内支承表面24为凹形的，另一方面包括切向支承表面25，切向支承表面25向前面对旋转方向R，且用于将转矩从分支部传递给松顶部。以本质上已公知的方式，各分支部21可弹性弯曲，以便可弹性夹紧到松顶部2。这由在基体1的至少前部中的具有特定固有弹性(弹性模量低于松顶部的材料)的材料实现，所述材料适合于由钢构成。在松顶部中的材料可以通过传统的方式由硬质合金(粘结金属中的硬合金颗粒)、金属陶瓷、陶瓷等构成。有利的是，卡爪20中的底部或轴向支承表面22为平的，且垂直于中心轴线C1延伸，并沿直径方向在两个条形部的包络表面6之间延伸。换言之，轴向支承表面22具有与基体的直径D1一样大的沿直径方向的长度延伸。

如在图5中所见，松顶部2的后端10由轴向接触表面表示，所述轴向接触表面类似于轴向支承表面22，其最适于为平的，且垂直于中心轴线C2延伸。轴向接触表面10也在沿直径方向相对的包络部分表面即表面11之间延伸。此外，松顶部2包括外侧接触表面26，外侧接触表面26在该示例中的凸形的，且分支部的内支承表面24能夹紧到外侧接触表面26。

其中包括切削刃3的松顶部的前端9(见图3)通过由多个部分表面的组成的端表面表示，在此情况下，所述多个部分表面是成对相同的，且因此不会分别进行描述。在各切削刃3的后面(在沿旋转方向观察时)形成主间隙表面27，主间隙表面27具有适中的间隙角，且转变成具有较大间隙角的辅助间隙表面28，更确切地说是通过边界线29转变成具有较大间隙角的辅助间隙表面28。通过另外的边界线30，辅助间隙表面28转变成第三间隙表面31，第三间隙表面31又通过弓形的边界线32转变成后方的容屑槽12。容屑槽12的凹形表面18至少部分延伸至切削刃3并在这里形成其切屑表面。当然，在组合的端表面9中，还包括除附图中示例的那些部分表面之外的部分表面。在包络表面11附近形成引导垫33，引导垫33包括间隙表面，且用于引导钻削刀具，而且还用于表面抛光或擦拭沿轴向产生的在切削刃后方的孔壁。所钻削出的孔的直径由切削刃3接触引导垫33的外周点3a，3b之间的直径方向的距离确定。此外，两个切削刃汇合到尖端T，尖端T形成了松顶部的最前端部分，且在尖端T中可包括所称的凿尖和最小中心冲头(没有标示)。

松顶部的两个凸形外侧接触表面26(见图3和图5)从松顶部的前端9向后轴向延伸，更确切地说是目的在于使得可以沿松顶部尽可能在前部建立分支部的箍紧或夹持。外侧接触表面26形成在两个沿直径方向相对的略微为C形的腹部26a(见图7)上，腹部26a由相对于被包括在松顶部中的芯部17b加厚的材料部分构成，且在此情况下，芯部17b具有与基体1的芯部17a基本上相同的直径D2。通常表示为DM的在外侧接触表面26之间的直径方向的尺寸因此远大于芯部17b的直径D2，芯部17b的直径D2由两个容屑槽的限制凹形表面18之间的最短距离确定。

如在图3和图5中所见，各外侧接触表面26由前边界线35和后边界线36界定，并由一对侧边界线37，38界定。前面突变的边界线35形成过渡到前端9的两个间隙表面28，31的过渡部，而后边界线36位于松顶部的后轴向接触表面10附近，且仅通过一个窄半径过渡部39与后轴向接触表面10分开。侧边界线37形成过渡到容屑槽12的限制凹形表面18的过渡部。由于在此情况下容屑槽是螺旋形的，因此侧边界线37将相对于松顶部的中心轴线C2以适中的锐角(没有标示)延伸。侧边界线37在前端点40与后端点41之间延伸，其中的后端点41在旋转期间落后于前端点40，而其中的前端点40被定位成离中心轴线C2的径向距离大于后端点41(根据下面的具体示例为0.03mm)。相对的侧边界线38形成过渡到凹进表面42的过渡部。如在图7中可最佳看到的，所述凹进表面42转变成紧邻包络表面11的切向接触表面43。在工作状态中，分支部21的切向支承表面25保持压靠到表面43，以便将转矩传递给松顶部，同时，分支部的内支承表面24保持压靠到旋转落后于切向接触表面的外侧接触表面26，以便上紧松顶部。

如在图3至图5中所见，不同的部分表面共同被包括在前端表面或总体表示为9的一端，其定位在不同水平上，且相对于彼此成不同的角度。所述部分表面中的两个部分表面28，31形成各切削刃3后方的间隙表面，且侧接触表面26连接到这两个部分表面28，31上，这两个部分表面28，31部分地成楔形，且朝前尖端T成锥形。

在图1至图7中肉眼看不到的另外的关键特征已经在图16和图17中以夸大比例示意性示出。在这些附图中，假定柔性分支部21未被加载或无应变。分支部21的内支承表面24在此情况下是柱形的，且与中心轴线C3同心，并且具有由r₁表示的曲率半径。在该示例中，所述中心轴线C3平行于基体的中心轴线C1，即，表面24平行于C1延伸。松顶部2的侧接触表面26也为柱形的，且与中心轴线C4同心，并且具有曲率半径r₂。然而，在此情况中，中心轴线C4沿着从松顶部的后端10朝前端9的方向偏离，更确切地说是以偏离角度α偏离。在图16中，RPa表示基准平面，该基准平面垂直于松顶部的中心轴线C2延伸，且定位在离松顶部的后端10距离L1处。在该示例中，假定将RPa插在侧接触表面26的前端边界线35的水平上，即，在过渡到松顶部前端9中的间隙表面28的过渡部上。穿过基体1的基准平面RPb定位在分支部的自由端51的水平上，更确切地说是定位在离轴向支承表面22轴向距离L2处。

其它两个基准平面RPc和RPd(其中基准平面RPc定位在侧接触表面26的后端边界线36的水平上)是类似的，它们分别定位在离轴向接触表面10和轴向支承表面22相同的轴向距离L3处。尺寸DM1表示分支部的内支承表面24之间的直径方向的尺寸(不要与概念“直径”相混淆)。由于内支承表面24平行于基体的中心轴线C1延伸，故只要分支部未被加载，则DM1在沿距离L2的任意部分上总是同样大。此外，DM2表示在平面RPc中侧接触表面26之间的直径方向的尺寸，而DM3表示在平面RPa中的相应尺寸。由于侧接触表面26以偏离角α分开延伸，故DM3就变为大于DM2。这意味着所述直径方向的尺寸从在平面RPc中的最小值DM2连续增大到在平面RPa中的最大值DM3。换言之，沿中心轴线C2，在任意基准平面中的最大的直径方向的尺寸变得越大，基准平面被定位成离前端9越近。

在根据本发明的钻削刀具的具体实施例中，DM2等于9.00mm，而DM3等于9.08mm。这意味着α等于0.56°(α/2＝0.28)。DM1本身可准确地与DM2一样大。然而，为了便于安装松顶部和避免公差问题，优选的是为DM1留有一定裕度，因此在所述条件下，DM1有利的是被确定为9.02mm。当松顶部安装在卡爪中时(其受转入影响而不受轴向压入影响)，各分支部因此将在其前自由端的区域中偏转0.08/2-0.02/2＝0.03mm。换言之，分支部的箍紧或夹持集中在定位在分支部的自由端51的水平上的基准表面RPb上，在该处，分支部具有其最大弯曲能力。在转入期间，分支部21将沿其长度延伸L2的大部分结合在从前端9向后的方向上的松顶部的分叉形状。

在图17中，内支承表面24被示出为具有小于DM1的一半的曲率半径r₁(r₁＜DM1/2)，中心轴线C3在相对于基体的中心轴线C1偏心的位置。在本发明的范围内，C1和C3还可重合，两个表面24形成共同柱形或圆形的部分。此外，松顶部的侧接触表面26在此情况下具有小于r₁的曲率半径r₂，使得表面26，24在工作状态下获得单纯线接触。表面26的曲率半径r₂还可变化，与r₁一样大(重合表面接触)，或更大，获得双重线接触。

现在对图5进行参照，从图中看到，松顶部的轴向接触表面10获得§状的轮廓形状。其中§状轮廓由于存在C形腹部26a(见图7)而形成，腹部26a使松顶部相对于中心芯部17b加厚。在图3中看到，基体1中的轴向支承表面22具有与松顶部2的轴向接触表面10相同的§状轮廓形状。事实上可以通过使在表面25与相对的表面44(在图4中的左分支部上看不到，但可以很好地在右分支部上看到)之间的分支部21的宽度或切向延伸相对于包络表面6的对应宽度减小而产生该形状。这样，旋转存在于各分支部21前面的空间能用于提供斧刃状的外周表面部分，其形状对应于表面10的对应的外周表面部分。在图5中还看到，轴向接触表面10沿直径方向在邻近包络表面11的弓形的边界线11a之间延伸。以相似的方式，轴向支承表面22(见图3)在弓形的边界线6a之间朝基体的包络表面6延伸。

参看图3和图4，各分支部21包括两类半径过渡部，即，内支承表面24与切向支承表面25之间的竖立的第一半径过渡部45，以及轴向支承表面22与表面24，25之间的躺着的第二半径过渡部46。半径过渡部46(其为凹形的)具有小于松顶部上的对应半径过渡部39的半径。竖立的半径过渡部45(其为凸形的)具有大于凹进表面42(见图3和图7)的半径。

通常，即便在钻削刀具退出孔后，当松顶部受到目的在于将其从卡爪中拔出的力时，基体的分支部21之间的弹力箍紧也应当足以将松顶部保持在卡爪中。为了避免使松顶部意外缩回，基体设有特定的锁定装置，在根据图1至图15的实施例中，所述锁定装置由支架或唇部47构成，支架或唇部47从分支部21的前端51凸出。尽管各唇部47本身可从所隶属的分支部沿径向向内凸出，但在优选实施例中，唇部被形成为邻近转矩传递切向支承表面25，以便桥接在被包括在松顶部的前端9中的一部分表面48上(见图3)。所述部分表面48定位在外周上，且向下/向后(沿旋转方向)倾斜偏向松顶部的切向接触表面43。唇部47为楔形，且包括倾斜的下止挡表面49(见图4和图5)，下止挡表面49面对部分表面48。然而，由于唇部47被定位成在工作状态下离表面48一定距离处，所以表面48，49在钻削期间不会彼此紧靠。这在图12的详细截面中最为清楚地看出，图12示出唇部的止挡表面49与部分表面48间隔开一段短距离。只有弹性分支部在恶劣条件下将释放对松顶部的弹性摩擦夹持，唇部47才起作用。换言之，唇部在正常条件是不起作用的，而只有在需要时才启用。就此而论，应当指出的是，在缩回期间钻削刀具仍然是旋转的，因此表面25总是被有力地保持压靠到松顶部的表面43。因此，唇部47在钻削刀具缩回期间形成十分安全的锁定装置。

在图6和图12中，附图标记50表示延伸穿过基体1且在分支部21的前端表面51开口的两个冷却液导管(同样参见图3)。

在图8至图11中，松顶部2被示出为处于刚好在转入基体的卡爪20中之前的初始位置。在此位置，因为松顶部的中心部分恰好在此状态下容纳在卡爪中，所以松顶部能被沿轴向插入分支部之间。为使松顶部在随后的临时转入卡爪中期间应当相对于基体保持在适当中心位置，基体和松顶部形成有配合的粗略定心装置。在根据图1至图15的实施例中，所述装置由一方面的柱形销52(见图4和图5)和另一方面的孔53(见图3)构成，柱形销52从松顶部2的轴向接触表面10沿轴向向后凸出，且与中心轴线C2同心，所述孔53在基体的轴向支承表面22中开口，且与中心轴线C1同心。销52具有小于孔53内径的直径，这是因为销仅在于在转入期间将松顶部保持在适当中心位置上。换言之，因为销和孔没有与彼此表面接触，所以销或孔在钻削期间都无操作运动。因此，可以在没有任何尺寸精度要求的情况下提供销和孔。

在图3中看到松顶部2包括为两个切口或凹座55形式的键夹持件，切口或凹座55定位在外周，且在包络表面11和前端9中敞开(邻近主间隙表面27)。由于凹座55定位在外周，故凹座之间的距离将为最佳的，且因此在转入时，在无需任何过大的手动力的情况下，适当形成的键(未示出)能将强转矩施加到松顶部上。

现在对图13至图15进行参照，其中图13为分解侧视图，而图14和图15分别为穿过松顶部和基体的截面。从图14的截面中看到，松顶部的切向接触表面43与和凹进表面42相切的假想半径形成锐角β。在图15中看到，各分支部21的切向支承表面25与和表面25与内支承表面24之间的半径过渡部45相切的假想半径形成角γ。当这些表面25，43在钻削期间压靠到彼此时，松顶部会将力分量施加到各分支部21上，其目的在于将分支部压靠到松顶部的芯部。换言之，除分支部的固有弹性所保证的夹紧力之外，表面25，43的倾斜有助于保持分支部的内支承表面24明显压靠到侧接触表面26。角β和γ本身可同样大，例如，在20°至30°的范围内。然而，它们也可为不同，例如，使γ略微大于β。这样，转矩传递就集中于邻近凹进表面42的切向接触表面43的内部上。

通过将至少一对侧接触表面26和切向接触表面43精确磨削或以另一种方式抛光至精细的尺寸精度，松顶部获得良好的定心和位置精度。抛光切向接触表面43有助于良好的定心和位置精度，这是因为以此方式确保了分支部21同时压靠到切向接触表面43，而没有游隙。轴向接触表面10也可有利地进行精磨削。

根据本发明的钻削刀具的功能和优点

当松顶部2将要被应用于基体1上时，将松顶部沿轴向插入分支21部之间的卡爪20中，到达图8至图11中所示的初始位置。这里，销52接合孔53，且将松顶部临时保持在适当的中间位置。从该初始位置起，使松顶部沿与基体的旋转方向R相反的转动方向V转动，直到表面25，43彼此接触为止。当松顶部的侧接触表面26最初接近分支21部的内支承表面24时，侧边界线37的下部(在离下端点41一定轴向距离处，这取决于根据图16的DM1与DM2之间的差)将首先接触内支承表面，侧边界线37的其余部分通过间隙G(见图10)与内支承表面间隔开，间隙G向前变宽(在附图中向上)。在从该位置起继续转动期间，侧边界线37越来越大的部分将连续地接触内支承表面，从而然后到达结束位置，在所述结束位置，侧边界线37在理想条件下沿其长度的大部分与内支承表面接触。在所述结束位置，分支部的切向支承表面25保持压靠到松顶部的配合的切向接触表面43。在转入期间，分支部21将连续地将增大的夹紧力施加到松顶部的侧接触表面26上，所述夹紧力最终达到最大值。各侧接触表面26的边界线37相对于松顶部的中心轴线倾斜而不与其平行延伸的优点在于，松顶部最初能以连续增大的适中的阻力被转动，直到松顶部处于其工作结束位置为止。实际上，这意味着松顶部能以顺畅的方式被转动，而不需要将过大手动力施加到所述键上。

当将要使松顶部松开时，使转动方向V反向，随之将松顶部沿轴向从基体的卡爪中拔出。

根据本发明的刀具的基本优点在于，松顶部在任何情况下都被牢固箍紧在两个侧接触表面的前部之间，在该处，分支部最易弯曲，且给予了最佳的夹紧力。如果侧接触表面如示例中所示一直延伸至后轴向接触表面，则松顶部沿其长度的大部分被牢固箍紧(如果使DM1和DM2同样大，则沿整个长度的箍紧是可能的)。这样，保证了极为良好的夹持，此外，能给予松顶部相对于其直径的最小体积。在所示的示例中，松顶部因此具有远小于其直径的轴向长度。更确切地说，总长度(从轴向接触表面10至尖端T)仅等于直径的大约60％。这一关系的有利结果在于，在松顶部中昂贵材料消耗减小到绝对的最小值。另一个优点在于，因为能给予分支部的切向支承表面最佳的长度，所以基体能将相当大的转矩传递给松顶部。此外，松顶部能在除简单的键之外而没有其他装置的情况下，以简单和方便的方式被安装和拆卸。对于顺畅安装，松顶部的侧接触表面由与分支部的内支承表面连续形成接触的倾斜的侧限制线界定的这一事实有极大的帮助。此外，能在工业连续生产时以简单的方式来确保松顶部相对于基体定心。因此，不但松顶部的两个侧接触表面，还有轴向接触表面和两个承载转矩的切向接触表面都较好暴露出，且易于使磨削刀具接近，这些表面能通过所述磨削刀具来进行精磨削。换言之，这些表面并不由任何根据EP1013367的被包括在松顶部的凹穴中的那种类型的凸出限制表面界定。

本发明可选实施例的概述

在图18至图20中示出可选实施例，其中，松顶部的侧接触表面26已经缩短，且在离后端10一定距离处结束。更确切地说，侧接触表面26转变成腰部56，该腰部56由一对相对的凸形表面56a界定。表面26与56a之间的过渡部有利的是为锥形表面57。各表面56a同在卡爪的内支承表面26与轴向支承表面22之间的区域中的边界58的柱形或其他的旋转对称形状的表面58a配合，从而共同形成粗略定心装置，其代替了前述实施例中的销和孔的组合。表面56a可具有小于表面58a直径的直径，由此，表面在工作状态下并不彼此相接触。然而，配合的成对表面56a，58a用作将松顶部在转入时保持于中间位置的装置。此外，将侧接触表面26缩短的事实所具有的优点在于，消除了松顶部后部中的公差误差的风险，松顶部的箍紧被集中在松顶部的前部，比如其由表面26的长度延伸所确定。

在图21中，用于粗略定心的可选的销59被示出为从基体的轴向支承表面22突起，且与中心轴线C1同心。所述销与中心孔60配合，中心孔60在松顶部的轴向接触表面10开口。类似于根据图1至图15的实施例，孔60的直径大于销59的直径，因此孔或销均不需要任何精细的尺寸精度。销和孔的唯一目的在于在松顶部开始转入时使松顶部临时粗略定心。

在图22中示出另一个可选的钻削刀具，所述钻削刀具包括不同于图1至图15中所示的锁定装置的另一类轴向锁定装置。在此情况中，锁定装置由凹进各分支部21的后端中的凹座61和定位在松顶部2的轴向接触表面10附近的阳型部件62构成，阳型部件62在将松顶部转入分支部之间的其最终夹紧工作结束位置时可被插入凹座中。在优选实施例中，凹座61为斜槽形式，所述斜槽定位在分支部21的各切向支承表面25的后方。更具体而言，凹座61定位在切向支承表面25的后端与卡爪20的轴向支承表面22之间。凹形间隙表面63形成斜槽与轴向支承表面之间的过渡部。阳型部件62为形成在松顶部的轴向接触表面10与切向接触表面43的后端之间的凸脊。凸脊62的截面面积小于斜槽61的截面面积，因此只要分支部21对松顶部的夹持足够强以便将其保持在卡爪20中，则凸脊的限制凸形表面不会与斜槽的限制凹形表面相接触。换言之，锁定装置以及前述实施例中的唇部47通常为不起作用的，且只有在分支部意外地趋于失去其对松顶部的夹持时才起作用。

本发明的可行改进

在比如由所附的独立权利要求所限定的本发明的范围内可进行许多改进。因此，可给予松顶部的侧接触表面可变的长度和可变的形状，只要其从松顶部的前端沿轴向向后延伸即可。相应地，界定基体的前卡爪的分支部可以通过各种方式形成，只要内支承表面能以前述方式与松顶部的侧接触表面相配合即可。松顶部的侧接触表面与分支部的内支承表面之间的直径方向的尺寸的所需的差也可以通过除精确柱形表面之外的其他方式实现，例如，锥形表面或柱形和锥形表面的组合。侧接触表面和内支承表面也可为平的，而不是相应的凸形的和凹形的。此外可行的是，将本发明应用于松顶部包括三个切削刃、三个容屑槽和与三个柔性分支部配合的三个侧接触表面的钻削刀具。此外，松顶部的后部轴向接触表面不需要必须为单个的平表面。相应的，这个表面可包括定位在共同平面内的两个或更多个相互分离的部分表面。

Claims (36)

1.用于去屑加工的钻削刀具，其一方面包括具有前端(4)和后端(5)以及包络表面(6)的基体(1)，所述包络表面(6)包括两个埋头的容屑槽(7)且与中心轴线(C1)同心，所述基体能够沿给定的旋转方向(R)围绕所述中心轴线(C1)旋转，另一方面包括松顶部(2)，所述松顶部(2)包括：前端(9)和后端(10)，其中所述后端(10)用作轴向接触表面；以及包络表面(11)，所述包络表面(11)与中心轴线(C2)同心，且包括两个埋头的容屑槽(12)，从中心芯部(17b)沿径向凸出的两个条形部(19)界定在所述两个容屑槽(12)之间，所述两个条形部(19)在所述前端各包括切削刃(3)并包括旋转定位在所述切削刃(3)后面的多个间隙表面(27，28，31)，且所述基体(1)的前端(4)包括卡爪(20)，所述卡爪(20)由底部(22)和两个定位在外周围的分支部(21)界定，所述分支部(21)从所述底部(22)沿轴向凸出，能够弹性弯曲，且用于将所述松顶部(2)夹紧在所述卡爪(20)中，更确切地说是通过所述分支部(21)的一对内支承表面(24)弹性地压靠到所述松顶部(2)的一对外侧接触表面(26)，由于当所述分支部加载时所述外侧接触表面之间的最大直径方向的尺寸大于所述内支承表面之间的类似的直径方向的尺寸，由此所述松顶部能够转动成与所述基体的卡爪(20)接合和脱离接合，

其特征在于，所述松顶部(2)的两个外侧接触表面(26)从被包括在所述前端(9)中的至少一个间隙表面(28)向后延伸，且所述外侧接触表面(26)之间在基准平面(RPa)内的最大直径方向的尺寸(DM3)大于所述分支部(21)在未加载时其内支承表面(24)之间的相类似的直径方向的尺寸(DM1)，所述基准表面(RPa)垂直于所述松顶部的中心轴线(C2)且被定位成离所述前端(9)比离所述后端(10)更近。

2.根据权利要求1所述的钻削刀具，其特征在于，在垂直于所述松顶部的中心轴线(C2)延伸的任意基准平面内的最大的直径方向的尺寸(DM3)越大，所述基准平面被定位成离所述前端(9)越近。

3.根据权利要求1或2所述的钻削刀具，其特征在于，所述分支部(21)的内支承表面(24)为凹形的，而所述松顶部(2)的外侧接触表面(26)为凸形的。

4.根据权利要求3所述的钻削刀具，其特征在于，所述两个分支部(21)的内支承表面为与中心轴线(C3)同心的第一柱形表面(24)，当所述分支部未加载时，所述中心轴线(C3)平行于所述基体(1)的中心轴线(C1)延展，并且所述松顶部(2)的两个外侧接触表面为与中心轴线(C4)同心的第二柱形表面(26)，所述中心轴线(C4)沿着从所述松顶部的后端(10)朝所述前端(9)的方向偏离，所述直径方向的尺寸(DM3)为最大时的所述基准平面(RPa)被定位成与所述柱形表面(26)的前端(35)齐平。

5.根据权利要求2至4中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，在离所述松顶部(2)的后端(10)最近的基准平面(RPc)中的最大的直径方向的尺寸(DM2)最多与穿过所述分支部(21)的相似的基准平面(RPd)的所述分支部(21)的内支承表面(24)之间的最大的直径方向的尺寸(DM1)一样大。

6.根据权利要求4或5所述的钻削刀具，其特征在于，各所述第一柱形表面(24)具有不同于配合的所述第二柱形表面(26)的曲率半径(r₂)的曲率半径(r₁)。

7.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述基体(1)的轴向支承表面(22)具有与所述松顶部(2)的轴向接触表面(10)基本上相同的形状和尺寸。

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述松顶部(2)的各外侧接触表面(26)连接到螺旋形的容屑槽(7)上，且因此，所述外侧接触表面包括侧边界线(37)，所述侧边界线(37)当在侧视图中观察时相对于所述松顶部(2)的中心轴线(C2)以锐角延伸。

9.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述松顶部(2)的各外侧接触表面(26)在前端边界线(35)与后端边界线(36)之间延伸，其中所述前端边界线(35)形成了过渡到在所述松顶部的前端(9)中的所述间隙表面(28)的直接过渡部，而所述后端边界线(36)被定位成离所述松顶部的后端(10)比离所述前端(9)更近。

10.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述松顶部(2)的两个外侧接触表面(26)从所述前端(9)的间隙表面(28)沿轴向一直延伸至过渡到所述轴向接触表面(10)的半径过渡部(39)。

11.根据权利要求1至9中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述松顶部(2)的两个外侧接触表面(26)从所述前端(9)的间隙表面(28)沿轴向向后延伸至后腰部(56)，所述后腰部(56)由两个相对的凸形部分表面界定，所述凸形部分表面被定位成离所述中心轴线(C2)比离所述外侧接触表面(26)更近。

12.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述钻削刀具包括定心装置(52，53；56，58；59，60)，所述定心装置(52，53；56，58；59，60)用于在所述松顶部(2)转入所述基体(1)的卡爪(20)中时使所述松顶部(2)临时粗略定心。

13.根据权利要求12所述的钻削刀具，其特征在于，所述定心装置由定位在中心的销(52)以及定位在中心的孔(53)构成，所述销(52)从所述松顶部(2)的轴向接触表面(10)沿轴向向后凸出，所述孔(53)具有大于所述销(52)的直径，且所述孔在所述基体的轴向支承表面(22)中开口。

14.根据权利要求12所述的钻削刀具，其特征在于，所述定心装置一方面包括定位在中心的孔(60)，所述孔(60)在所述松顶部(2)的轴向接触表面(10)中开口，而另一方面包括定位在中心的销(59)，所述销(59)具有小于所述孔的直径，且所述销从所述基体(1)的轴向支承表面(22)上突起。

15.根据权利要求11和12所述的钻削刀具，其特征在于，所述定心装置由所述松顶部的后腰部(56)的两个凸形部分表面、以及形成在具有凹形内部引导表面的所述分支部(21)的后端附近的一对边界部(58)构成。

16.根据前述权利要求中的任何一项所述的钻削刀具，其特征在于，所述基体(1)包括锁定装置(47，48；61，62)，所述锁定装置(47，48；61，62)用于防止所述松顶部(2)意外轴向回缩到所述卡爪(20)外。

17.根据权利要求16所述的钻削刀具，其特征在于，所述锁定装置为形成在各所述分支部(21)的自由端上的支架(47)。

18.根据权利要求17所述的钻削刀具，其特征在于，所述支架(47)定位在所述分支部(21)的传递转矩的切向支承表面(25)的轴向延伸中，且与被包括在所述松顶部(2)的前端(9)中的一部分表面(48)间隔开。

19.根据权利要求16所述的钻削刀具，其特征在于，所述锁定装置一方面包括凹进各所述分支部(21)的后端中的凹座(61)，而另一方面包括定位在所述松顶部(2)的轴向接触表面(10)附近且能够插入所述凹座中的阳型部件(62)。

20.根据权利要求19所述的钻削刀具，其特征在于，所述凹座为定位在所述分支部的所述切向支承表面(25)后面的斜槽(61)，而所述阳型部件为定位在所述松顶部(2)的配合的切向接触表面(43)后面的凸脊(62)。

21.用于钻削刀具的松顶部，包括：前端(9)和后端(10)；以及包络表面(11)，所述包络表面(11)与中心轴线(C2)同心，并且在所述包络表面(11)中，至少两个容屑槽(12)为埋头的，从中心芯部(17b)沿径向凸出的两个条形部(19)界定在所述至少两个容屑槽(12)之间，所述两个条形部(19)在所述前端(9)各包括切削刃(3)并包括旋转定位在所述切削刃(3)后面的多个间隙表面(27，28，31)，以及两个外侧接触表面(26)，所述两个外侧接触表面(26)用于使卡爪变宽，所述卡爪容纳所述松顶部且定位在相配合的基体的两个分支部之间，且所述后端为轴向接触表面(10)，所述轴向接触表面(10)与所述中心轴线(C2)形成直角，且在所述包络表面(11)附近的沿直径方向相对的边界线(11a)之间延伸，其特征在于，所述两个外侧接触表面(26)从被包括在所述前端(9)中的至少一个间隙表面(28)向后延伸。

22.根据权利要求21所述的松顶部，其特征在于，在垂直于所述中心轴线(C2)延伸的任意基准平面(RP)中的所述外侧接触表面(26)之间的最大的直径方向的尺寸(DM)越大，所述基准平面被定位成离所述前端(9)越近。

23.根据权利要求22所述的松顶部，其特征在于，所述外侧接触表面为与中心轴线(C4)同心的柱形表面(26)，所述中心轴线(C4)沿着从所述后端(10)朝所述前端(9)的方向偏离。

24.根据权利要求21至23中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，所述外侧接触表面(26)包括被在腹部(34)中，所述腹部(34)相对于所述芯部(17b)被加厚。

25.根据权利要求21至24中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，各所述外侧接触表面(26)连接到螺旋形的容屑槽(12)，且所述外侧接触表面具有侧边界线(37)，所述侧边界线(37)当在侧视图中观察时相对于所述中心轴线(C2)以锐角延伸。

26.根据权利要求21至25中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，各所述外侧接触表面(26)在前端边界线(35)与后端边界线(36)之间延伸，其中所述前端边界线(35)形成了过渡到在所述前端(9)中的所述间隙表面(28)的直接过渡部，而所述后端边界线(36)被定位成离所述松顶部的后端(10)比离所述前端(9)更近。

27.根据权利要求26所述的松顶部，其特征在于，所述两个外侧接触表面(26)从所述前端(9)的间隙表面(28)沿轴向一直延伸至与所述轴向接触表面(10)接壤的半径过渡部(39)。

28.根据权利要求26所述的松顶部，其特征在于，所述两个外侧接触表面(26)从所述前端(9)的间隙表面(28)沿轴向延伸至具有减小的截面面积的后腰部(56)。

29.根据权利要求21至28中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，所述松顶部包括定心装置，所述定心装置用于在所述松顶部转入相配合的基体的卡爪中时使所述松顶部临时粗略定心。

30.根据权利要求29所述的松顶部，其特征在于，所述粗略定心装置为定位在中心的销(52)，所述销(52)从所述轴向接触表面(10)沿轴向向后凸出。

31.根据权利要求29所述的松顶部，其特征在于，所述粗略定心装置为定位在中心的孔(60)，所述孔(60)在所述轴向接触表面(10)中开口。

32.根据权利要求28和29所述的松顶部，其特征在于，所述后腰部(56)包括用作粗略定心装置的两个凸形引导表面(56a)。

33.根据权利要求21至32中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，所述松顶部包括凸出的阳型部件(62)，所述凸出的阳型部件(62)定位在所述后轴向接触表面(10)附近，且用于轴向锁定所述松顶部。

34.根据权利要求33所述的松顶部，其特征在于，所述阳型部件(62)定位在所述轴向接触表面(10)与各所述条形部(19)的承载转矩的切向接触表面(43)之间。

35.根据权利要求34所述的松顶部，其特征在于，所述阳型部件为凸脊(62)。

36.根据权利要求21至35中的任何一项所述的松顶部，其特征在于，所述松顶部包括呈一对切口(55)形式的键夹持件，所述切口(55)在所述前端(9)的外周围中凹进。

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