CN102284713A - 压力式启动的内径开槽工具 - Google Patents

Abstract

一种压力式启动的内径开槽工具包括一个工具本体，该工具本体具有一个通道、一个前交叉滑动件槽缝、一个突出的后交叉滑动件槽缝、以及从一个活塞孔延伸的两个支腿。一个活塞被置于该活塞孔之内。一个滑动臂具有一个伸展面以及一个收缩面。一个交叉滑动件具有一个交叉滑动件凹座，该交叉滑动件凹座具有一个与该滑动臂的伸展面直接相对的滑动件接合面以及一个与该滑动臂的收缩面直接相对的滑动件收缩面。当对该通道和该活塞孔内的流体加压时，该活塞朝向该柱塞移动，这进而致使该滑动臂的伸展面与该交叉滑动件的滑动件接合面相接触，从而致使该交叉滑动件在一个径向地向外的方向上移动，由此推动该镶片与一个工件相接触。

Description

压力式启动的内径开槽工具

相关申请的交叉记录

本申请与在2010年6月15日提交的名称为“机械式启动的内径开槽工具”的申请号12/816,169相关。

技术领域

本发明涉及用于在工件的孔洞中切割出内部凹槽的机械工具。

背景技术

经常必须或者希望的是在一个机械部件的管道或者孔洞内创造一个内部的凹陷或者凹槽。这个过程通过使用附接到旋转驱动器的工具夹持件上的一种开槽工具来完成。置于孔洞中的该开槽工具的末端具有一个或多个切削镶片。这些切削镶片经常是径向地可伸展的并且可收缩的。这个特征允许将该工具插入一个孔洞中、然后进行旋转并径向地伸展从而沿着该孔洞的内表面形成该凹槽。

可伸展的镶片在现有技术中是众所周知的。美国专利号2,333,935和美国专利号2,545,443各自示出了用于内部开槽的可伸展的镶片。总体上，使一个中心杆在一个轴向方向上移动并且它在其末端具有一个楔形表面。该楔形表面在一个楔入动作中接合了一个或多个切削镶片，从而将该轴向力转化为使该镶片移动进入切削位置中的一种径向力。用于移动该中心杆的装置经常是机械式的，但是这样一个杆的电动式或者液压式移动对于本领域而言并不是新的。不管引起移动的装置如何，总是要求一种精细控制系统来控制该中心杆的移动。这种控制是必要的，因为该中心杆的位置决定了将要在该工件的壁中制成的一个切口的直径。本发明的一个目的是消除对于用来控制该中心杆的一种复杂装置的需要。

目前的开槽工具技术还受到工具能够到达工件内多远所限制。今天本领域中这种限制的原因是在于控制这种切口直径的装置必须紧密靠近该切削镶片。本发明的另一个目的是创造一种开槽工具，该开槽工具很容易地被操纵来在以前不可能的深度处进行切削。

本发明的第三个目的是改善将切削镶片缩回的方式。目前技术的一个问题是完成切口后不能将镶片缩回。妨碍这种运动的切屑或杂物或者弹簧的失效可以致使该镶片不会缩回。大多数开槽工具现在采用了一种弹簧来将镶片直接拉回到缩回的位置。要求一种相对强力的弹簧来克服为将镶片拉回到起始位置所要求的力。弹簧失效可以是严重的问题。因为该弹簧经常是将该镶片保持在柄中的唯一装置，所以该弹簧的失效可能致使该镶片被陷在一个展开的位置并且在该工件中弄污自身。本发明期望减轻对于这样一种弹簧的需要。

发明内容

诸位发明人已经认识到与传统开槽工具关联的这些问题并且已经开发出一种改进的工具，该改进的工具克服了现有技术的许多缺陷。该开槽工具包括具有一个内部活塞的本体。该活塞与同样在该柄内部的一个交叉滑动件发生交互作用。一个滑动臂从该活塞的下端突出。该滑动臂具有两个面向外部的表面，并且该交叉滑动件具有两个面向内部的表面。该活塞装配在该滑动件内，这样该活塞的这些向外的面与该滑动件的这些向内的面相对应并且与之是邻接的。这些对应的面全部被设置为关于该柄的纵向轴线成一个锐角。一个切削镶片被安装到该滑动件上。这种安排使能进行一种楔入状的动作从而使该滑动件(它不能轴向地移动)伸展、并且在该活塞朝向工具的工作末端轴向地移动时向外插入。因为该滑动件被轴向地固定了，所以在活塞穿过它时，它必须根据这些成角的面径向地移动。当该滑动件和镶片被伸展时，该镶片接合了工件中的孔洞的一个内表面并将一个凹槽切入其中。

优选地，该活塞朝该工作末端被液压式地驱动。该液压的流体和压力是由冷却剂输送系统提供的。当该冷却剂系统开启，压力被施加到该柄内的一个空腔上从而驱动该活塞，该活塞使该镶片伸展进入切削位置。当该冷却剂系统关闭，弹簧压力被施加给该活塞从而使其回到起始位置。

该工具的与该柄相对的末端具有一个端盖，该端盖中定位了一个弹簧。该弹簧被定位为将恒定的压力轴向地施加在一个柱塞上，该柱塞接合了该活塞/滑动件的组件的端盖侧面。当冷却剂压力开启时，该弹簧被压缩并且该镶片被伸展。当冷却剂压力关闭时，该弹簧将活塞朝工具的非工作末端推回。该活塞的轴向移动致使该滑动件径向地移动并且该镶片被缩回。

当该镶片被伸展并且处于切削位置时，该切削镶片的给进速率受该镶片的几何形状所控制。每个镶片均具有一个切削刃以及一个后跟区段。该后跟区段尾随着该切削刃并且起作用来防止过度给进。此外，一个调节螺钉被结合到该端盖中，以便在一旦达到最大切削直径时就限制该活塞的前行。

附图说明

本发明的另外的特征连同由其得到的优点将从以下参考附图作出的详细说明中变得清楚，在附图中：

图1a和1b示出了工具外部两侧的透视图；

图2是该工具的一个分解视图；

图3a是该工具处于接合位置时的截面，图3b是处于收缩位置中的相同视图；

图4a至图4e是滑动臂和活塞的不同透视图；并且

图5a和图5b是自动给进镶片的透视图。

具体实施方式

参见图1，该工具由一个基本上圆柱形的工具本体1构成，该工具本体容纳了该装置的不同部件。一根中心纵向轴线23贯穿整个工具。工具本体1具有一个柄末端19以及一个工作末端20，如图2中所示。柄末端19是该工具夹持件连接到一个延伸部分、夹头或卡盘(未示出)上的这个部分。两个直径上相对的槽缝被定位在工作末端20中：一个前交叉滑动件槽缝21以及一个后交叉滑动件槽缝22。这些槽缝既是向工作末端20开放的且又朝柄末端19延伸一段短的距离。

在工具本体1内的是从柄末端19跨到一个点处的一个通道18，在该点处通道18过渡到一个更大的活塞孔24。活塞孔24朝该工具本体1的工作末端20延伸到与这些槽缝21、22的封闭末端邻接的一个平面。通道18和活塞孔24提供了从该旋转工具至工作末端20的一个流体通道。通道18和活塞孔24两者均是基本上圆柱形的并且是绕着一条中心纵向轴线23进行布置的。通道18的直径和活塞孔24的直径是本领域内公知的关于水力设计的事情。两个支腿31限定了工具本体1的从活塞孔24至工作末端20的剩余部分。每个支腿被径向地布置在这些槽缝21、22之间，这样在这些支腿31之间形成一个中心空腔。

如图3中所见，一个活塞26被定位在工具本体1的活塞孔24之内。从活塞26朝工作末端20延伸的是一个滑动臂。图4a-4e最佳地示出了滑动臂27的几何形状。滑动臂27具有两个平行的侧面。一个平行侧面是一个伸展面28而另一个侧面是一个收缩面29。这些平行侧面28、29之间的距离小于楔形活塞26的直径，并且这些平行侧面28、29被设置为相对于中心纵向轴线23成一个锐角θ。滑动臂27的一个第三侧面是一个臂中心面30。臂中心面30是垂直于这些平行侧面中的每一个并且位于包括中心纵向轴线23的一个平面内。与臂中心面30相对的、并且与楔形活塞26具有相同直径的一个第四表面横跨在这两个平行表面之间。应该注意的是在此说明的滑动臂27的形状仅受到两个平行表面28、29被设置为相对于中心纵向轴线23成一个角度这种需要所限制。如以下将要进行说明的，这些平行表面与该组件的剩余部分的交互作用是本发明的一个重要方面。

如图3中可见，滑动臂27与一个交叉滑动件11交互作用，该交叉滑动件具有一个全等地成形为与滑动臂27相匹配的交叉滑动件凹座13。交叉滑动件11具有一个前侧51以及一个后侧52。该交叉滑动件跨越了工具本体1的宽度并且安装在这些前和后交叉滑动件槽缝21、22之内。前侧51具有一个垂直于纵向轴线23对齐的带螺纹的滑动件孔34。交叉滑动件凹座13是由一个滑动件接合面12、一个滑动件收缩面14、以及一个滑动件中心面17形成的，最好见图2。该滑动件接合面是邻接并且面向滑动臂27的伸展面28的。该滑动件收缩面14是邻接并且面向滑动臂27的收缩面29的。滑动件中心面17面向着臂中心面30。

如图2和图3中所见，一个端盖2附接在工具本体1的工作末端20上以便将交叉滑动件11卡在这些前和后交叉滑动件槽缝21、22之内。端盖2具有一个径向部分54以及一个平坦部分53。在该平坦部分53内的是一个带内螺纹的孔洞33。螺旋进入该内螺纹孔洞33中并且沿着该纵向轴线位于中心的是一个外螺纹调节螺钉10。从调节螺钉10突出、并且指向柄末端19的是一个弹簧引导件32。在该弹簧引导件32周围的是一个弹簧15。一个柱塞16被定位在弹簧引导件32上，该柱塞具有的内空腔62与弹簧引导件32具有相似的几何形状，这样使得弹簧15在柱塞底部61与调节螺钉10之间被压缩。柱塞顶部60与滑动臂27的尖端35处于恒定接触中。尖端35是滑动臂27的从交叉滑动件凹座13中突出的这个平坦的末端表面。

带有镶片孔洞34的一个自动给进镶片3用一个镶片螺钉36附接到交叉滑动件11的前侧51上，该镶片螺钉旋进了交叉滑动件11的滑动件孔34之中。该自动给进镶片的特征是存在一个前导切削刃39和一个尾随跟部38，两者都与该工件相接触。这种安排允许控制该工具的每次旋转所去除的金属的量。镶片3还具有侧表面59、前导表面57、尾随表面58、顶表面55、以及底表面56。该镶片的底表面抵靠在交叉滑动件11上。顶表面55是与底表面56相对的。滑动件孔34向着顶表面55以及底表面56二者开放。切削刃39是顶表面55与前导表面的相交部分。后跟38是尾随表面58与顶表面55的相交处的一个斜切的或者径向的表面。

现在参见图3a和图3b，可以理解该工具的操作。流体40填充了通道18和活塞孔24。当对这种流体40加压时，它迫使活塞26朝向柱塞16，这进而压缩该弹簧15抵靠着调节螺钉10。活塞26和滑动臂27的轴向移动致使滑动臂27的伸展面28与交叉滑动件11的滑动件接合面12相接触。由于这些表面的角度并且该交叉滑动件不能轴向移动，这种接触迫使交叉滑动件11与该活塞的形程成比例的在径向方向上移动。交叉滑动件11推动镶片3与工件相接触从而开始切削。当不再对流体40加压时，弹簧15接合了该柱塞16抵靠滑动臂27从而迫使活塞26返回进入活塞孔24中。在滑动臂27的收缩面29与交叉滑动件11的滑动件收缩面14之间的交互作用致使该交叉滑动件收回。由收缩面29和滑动件收缩面14的交互作用所提供的机械优点确保了该镶片将被撤回并且将减少弄污该工件的机会。

应该注意的是，尽管诸位发明人考虑到液压式启动是优选的方法，但也已考虑了启动滑动臂27的其他方法。电动的、气动的、以及机械式的装置都可以用于使该滑动臂轴向地移动，并且全部都是本领域中众所周知的。然而，液压是优选的，因为它是已经存在的并且对于在该工具上进行一种冷却作用是必要的。此外，如以下将详细说明的，液力技术与对于任何其他启动装置所必须的相比，使得对该工具的深度调节更加简单。

因为滑动臂27的轴向移动控制了交叉滑动件11和镶片3的径向移动，所以调节螺钉10可以用于控制最终的切口直径。朝向交叉滑动件11调节螺钉10限制了滑动臂27能够将柱塞16推动多远。进而，交叉滑动件11的径向移动受到了限制并且该凹槽的总体切口直径被减小。当将调节螺钉10转向离开交叉滑动件11时，情况相反并且该凹槽的切口直径被增大。尽管调节螺钉10被用于控制最终的切口直径，但该镶片的切削刃39与后跟38之间的关系(参见图5)控制了每次工具旋转的切口深度。当被伸展时，后跟38和切削刃39各自位于距离中心纵向轴线23的不同半径处。这是由于该镶片的顶部具有一个切削刃39和后跟38的这种设计。后跟38的任何部分的半径总是小于切削刃39的半径。这两个半径之间的距离是每次工具旋转的切削深度。

使用上一段落中的知识，诸位发明人已经开发了一种用于在工件中机加工凹槽的方法。大多数开槽工具使用了一种预定的径向移动以及镶片进出切口的给进速率。这种工具利用该镶片的切削深度以及转轴旋转的次数来决定凹槽直径。以此种方式进行切削已经证明比早期的方法要快得多。

本发明优选的实施方案包括以上描述的连同以下的全部的限制。该工具应该具有至少一个磨损垫7，该磨损垫具有一个磨损垫孔洞41、是通过磨损垫螺钉42附接到工具本体1上，如图1和图2中所见。工具本体1具有一个螺钉孔洞43，该螺钉孔洞位于距切削刃39为180°之处，磨损垫螺钉42被旋入该螺钉孔洞中。磨损垫7起作用来将镶片3的切削压力偏置。在工具本体1以及该端盖中通过一个长形的纵向凹陷形成了一个切屑缝6。切屑缝6在切削刃39上位于中心。切屑缝6跨越了端盖2的径向部分的长度并且进入工具本体1之中到达刚超过镶片3的一个区域。在刚超过镶片3这个区域中的切屑缝6之内的是一个冷却剂孔洞5，该冷却剂孔洞是一个冷却剂管道44的终端(图2中最佳地示出)。冷却剂管道44是在工具本体1内部将活塞孔24连接到冷却剂孔洞5上的一个通路，在这里冷却剂被传送到切削区域。柄末端19可连接到一个带有通道的延伸部分上以达到深孔应用，这些深孔应用在先前是不实际的。该深度将仅受到该工具本体本身的能力的限制，因为这种液压式启动将是不受延伸部分的长度或数目的影响的。

该优选的实施方案中在活塞26的周围是多个环密封件50。这些环密封件50保持流体40不渗漏越过活塞26并引起压力损失。在没有这些环密封件时该工具已经表现得足够，但使用这些环密封件是优选的。

滑动臂27的伸展面28和收缩面29被设置为相对于中心纵向轴线23成1°与15°之间的一个角度、优选是5°。这种安排提供了一种11.5∶1的机械增益。

在工具本体1的工作末端20上，在每个支腿31中存在三个朝柄末端突出的孔洞。每个支腿具有两个带螺纹的螺栓孔44以及一个未带螺纹的对准孔45。端盖2具有四个安装孔46，这四个安装孔在该工具本体中与这些螺栓孔44对准。端盖2还具有两个盖销钉孔47，它们与工具本体1的这些对准孔45相对齐。在安装端盖2之前向每个对准孔45中插入一个对准销钉48。螺栓49穿过这些安装孔46并且进入这些螺栓孔44中以将该端盖固定在位。

该优选实施方案的另一个特征是图1b中所示的一个计量平面9。计量平区9是在工具本体1的表面上与后交叉滑动件槽缝22邻接的一个平坦区域。计量平区9是在该工具上可以将外径千分尺的一个支腿定位在上面的一个区域。通过手动地启动活塞26，可以使镶片3伸展。将该千分尺定位在镶片3的切削刃39以及计量平区9上，可以计算出该工具的最终切口直径。

在此所提及的这些文件、专利以及专利申请通过引用结合在此。

虽然已经结合本发明的某些特定实施方案对本发明予以确切说明，但应当理解这是通过解说而非限制的方式来进行的，并且所附权利要求的范围应当以现有技术所允许的程度而尽可能宽广地解释。

Claims (7)

1.一种压力式启动的内径开槽工具，包括：

一个工具本体，该工具本体是绕着一条中心纵向轴线布置的、具有一种环形的几何形状，所述工具本体具有一个柄末端以及一个工作末端，所述工具本体具有：在其中形成的、从该柄末端跨越到一个活塞孔的一个通道，从该工作末端朝该柄末端突出的一个前交叉滑动件槽缝以及一个后交叉滑动件槽缝，从该活塞孔延伸到该工作末端的两个支腿，其中每个支腿被径向地被布置在这些槽缝之间，这样使得在它们之间形成了一个中心空腔；

一个活塞，该活塞被布置在该活塞孔内；

一个滑动臂，该滑动臂从该活塞朝向该工具末端延伸，所述滑动臂具有相对于该中心纵向轴线形成了一个锐角的一个伸展面以及一个收缩面；

一个交叉滑动件，该交叉滑动件被布置在该前和后交叉滑动件槽缝之间，所述交叉滑动件具有一个在其中形成的交叉滑动件凹座，该交叉滑动件凹座具有一个与该滑动臂的伸展面直接相对的滑动件接合面以及一个与该滑动臂的收缩面直接相对的滑动件收缩面；

一个镶片，该镶片被安装在该交叉滑动件上，

一个端盖，该端盖被附接到这些支腿上；

一个调节螺钉，该调节螺钉被旋进该端盖中并且具有一个朝该柄末端突出的弹簧引导件；

一个弹簧，该弹簧被卷绕在该弹簧引导件周围；以及

一个柱塞，该柱塞被安装在该弹簧引导件上并且与该弹簧及该滑动臂相接触，

其中，当对该通道和该活塞孔内的流体加压时，造成了该活塞朝向该柱塞的轴向移动，这进而致使该滑动臂的伸展面与该交叉滑动件的滑动件接合面相接触，从而致使该交叉滑动件在一个径向地向外的方向上移动，由此推动该镶片与一个工件相接触，并且

其中，当不再对该通道和该活塞孔内的流体加压时，致使该弹簧接合该柱塞而抵靠该滑动臂，这进而致使该滑动臂的收缩面与该交叉滑动件的滑动件收缩面相接触，从而致使该交叉滑动件在一个径向地向内的方向上移动，由此将该镶片从该工件中撤出。

2.根据权利要求1所述的开槽工具，其中该镶片包括至少一个切削刃以及至少一个后跟，其中该切削刃和该后跟两者在切削过程中均接触了一个工件。

3.根据权利要求1所述的开槽工具，进一步包括至少一个磨损垫，该至少一个磨损垫在距该切削刃180°的一个点处被附接到该工具本体上。

4.根据权利要求2所述的开槽工具，进一步包括一个切屑缝，该切屑缝与该至少一个切削刃是对准的并且从刚超过该镶片的一个区域纵向地跨越到该端盖的平坦部分，其中，一个冷却剂通道从该活塞孔跨越至该切屑缝以便将冷却剂传送到该镶片的切削刃上。

5.根据权利要求2所述的开槽工具，进一步包括一个计量平区，该计量平区被定位在该工具本体上与该后交叉滑动件槽缝相邻接。

6.一种用于在工件的孔内构造多个凹槽的方法，该方法包括：

将一个具有预定给进速率的自动给进镶片安装在一个开槽工具上；

设定该开槽工具的一个最终切口直径；

将该开槽工具插入一个工件的孔中；

使该镶片与该工件相接合；

基于该镶片的给进速率将该开槽工具旋转一个设定的旋转次数，以实现一个所希望的切口深度；

使该镶片与该工件脱接合；并且

将该开槽工具从该工件中移除。

7.一种用于内径开槽工具的切削镶片，包括：

一个中心本体，该中心本体具有一个顶表面、底表面、一个前导表面、一个尾随表面、以及两个侧表面，

至少一个切削刃，该切削刃是在该顶表面与该前导表面的相交处形成的，以及，

用于各个切削刃的至少一个后跟区段，该后跟区段是在该顶表面与该尾随表面的相交处形成的。

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