CN102307693A - 前端头可换式旋转工具，前端头及工具主体 - Google Patents

前端头可换式旋转工具，前端头及工具主体 Download PDF

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Abstract

使在前端头(14)及工具主体(12)上设置的结合凸部(30)、结合凹处(32)嵌合，并使工具主体(12)相对于前端头(14)向工具旋转方向相对旋转时，在结合凸部(30)及结合凹处(32)上设置的两组梳状齿(34a)及(36a)、(34b)及(36b)啮合，前端头(14)的脱出被阻止，并且使抵接面(44a、44b)相互抵接而限定安装相位。由此，能够靠单按容易且迅速地进行拆装，而在两组梳状齿(34a)及(36a)、(34b)及(36b)啮合的状态下，使工具主体(12)相对于前端头(14)相对旋转到安装相位时，两个位置的紧贴面(46a、46b)以规定的推压负载紧贴，通过该紧贴面(46a、46b)的摩擦能够防止前端头(14)松动或晃动，包括工具使用过程中都能够稳定地得到牢固的紧固状态。

Description

前端头可换式旋转工具,前端头及工具主体
技术领域
本发明涉及前端头可换式旋转工具，尤其是关于能够靠单按容易且迅速地拆装前端头、并且稳定地得到不松动或晃动的牢固的安装状态的前端头可换式旋转工具。
背景技术
公知一种前端头可换式旋转工具，其具有轴状的工具主体和与该工具主体分体地构成的前端头，该前端头能够拆装地同心地安装在工具主体的前端进行使用。专利文献1记载的钻，其一例是，通过两颗紧固螺钉将前端头与工具主体一体地固定，并在两者的对接面上以放射状设置凹凸，借助该凹凸传递转矩。根据这样的前端头可换式旋转工具，在因切削刃的磨损等而达到工具寿命的情况下，只要更换前端头就能够再使用工具主体，从而与废弃整体的工具的情况相比更经济，能够实现资源的有效利用。
专利文献1：日本特开2003-136319号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，像这样使用紧固螺钉将前端头固定在工具主体上的情况下，由于需要紧固螺钉，不仅零件个数变多，还需要通过进行前端头和工具主体的围绕轴心的相位配合来拧入紧固螺钉这样的麻烦作业，也并不能总是充分地满足要求。
另外，可以想到，例如图6(a)所示，沿垂直于工具轴心O的方向将锥形槽104设置在工具主体100的前端，使设置在前端头102上的倒锥形的锥形突起108与该锥形槽104嵌合，通过由切槽(すりわり溝)106产生的弹性将其拉入锥形槽104内而进行固定。但是，该情况下，为避免锥形突起108的缩颈部分的应力集中，需要使锥部角度变小，存在由加工阻力如图6(b)所示使切槽106打开，前端头102晃动，或者反复使用时夹紧力降低等，不能稳定地得到适当的安装状态的问题。
本发明以上述情况为背景而研发的，其目的是提供能够靠单按容易且迅速地拆装前端头、并且稳定地得到不会松动或晃动的牢固的安装状态的前端头可换式旋转工具。
解决课题的手段
为实现所述目的，第1发明是一种前端头可换式旋转工具，具有轴状的工具主体、和与该工具主体分体地构成的前端头，该前端头同心地能够拆装地安装使用于该工具主体的前端，其特征在于，具有：(a)结合凸部及结合凹处，沿工具轴向能够嵌合地设置在所述工具主体及所述前端头的一方及另一方，并且垂直于工具轴心O的截面为非圆形；(b)梳状齿，在该结合凸部的外周面及该结合凹处的内壁面上分别沿周向分离地设置多组，并在该结合凸部及该结合凹处在工具轴向上被嵌合的状态下，围绕工具轴心O使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此各组相互啮合而阻止该前端头相对于该工具主体向工具轴向脱出；(c)周向抵接部，分别被设置在所述工具主体及所述前端头，在所述梳状齿啮合的状态下，使该工具主体相对于该前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此相互抵接，限定围绕工具轴心O的安装相位；和(d)轴向紧贴部，分别被设置在所述工具主体及所述前端头，在所述梳状齿啮合的状态下，使该工具主体相对于该前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此在所述安装相位以规定的推压负载相互沿工具轴向紧贴。
此外，“工具旋转方向”是指旋转驱动前端头可换式旋转工具而进行钻孔等规定的加工时的工具的旋转方向。
第2发明是在第1发明的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，在所述梳状齿啮合的状态下，当使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转时，以使该前端头和该工具主体相互向工具轴向接近的方式，使该梳状齿从垂直于工具轴心O的方向以规定的倾斜角
Figure BDA0000080956910000031
倾斜。
第3发明是在第2发明的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，(a)所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿的所述倾斜角
Figure BDA0000080956910000032
在
Figure BDA0000080956910000033
的范围内，至少任意一方的倾斜角为正，在该梳状齿啮合的状态下，当使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转时，使该前端头和该工具主体相互向工具轴向接近，另一方面，(b)分别设置在所述工具主体及所述前端头的所述轴向紧贴部是相对于工具轴心O大致垂直的、相互面接触的平坦的紧贴面。
第4发明是在第1发明～第3发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，在所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿相互啮合的状态下，使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此以在所述安装相位以规定的啮合负载啮合的方式，使该梳状齿的规格相互不同。
第5发明是在第1发明～第4发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，所述周向抵接部具有以作用有沿工具轴向相互牵引的方向的力的方式，从与工具轴心O平行的方向以规定的倾斜角θ倾斜的倾斜面。
第6发明是在第1发明～第5发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿在使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转而相互啮合时，为容易啮合而使该结合凸部侧的梳状齿的周向的圆弧的曲率比该结合凹处侧的梳状齿大，或使该结合凸部侧及该结合凹处侧的梳状齿的周向的圆弧的中心相互偏心。
第7发明是在第1发明～第6发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，所述梳状齿的凸条呈顶角为25°～120°的范围内的三角山形。
第8发明是在第1发明～第7发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，所述梳状齿沿工具轴向分离地具有多个凸条，并且以只有在所述结合凸部及所述结合凹处在工具轴向上完全嵌合的情况下才能够啮合的方式，使该多个凸条的规格相互不同。
第9发明是在第1发明～第8发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，在所述结合凸部的前端及所述结合凹处的底部的一方及另一方的各个工具轴心O上，设置有相互能够相对旋转地嵌合的定位销及定位孔。
第10发明是在第1发明～第9发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，所述前端头由超硬合金构成，所述结合凸部设置在该前端头上，而所述结合凹处设置在所述工具主体上。
第11发明是在第1发明～第10发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，所述结合凸部的垂直于工具轴心O的截面呈相对于该工具轴心O对称的细长形状，在其长度方向的两端部设置有所述梳状齿，并与在所述结合凹处的内壁面上相对于工具轴心O对称地设置的一对梳状齿啮合。
第12发明是在第1发明～第11发明中的任意的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，(a)所述前端头可换式旋转工具是以跨过所述前端头及所述工具主体连续的方式相对于工具轴心O对称地设置有一对螺旋槽的两条刃的麻花钻，(b)所述结合凹处是以跨过所述一对螺旋槽沿垂直于工具轴心O的方向贯穿的方式进行设置的。
第13发明是在第12发明的前端头可换式旋转工具中，其特征在于，在所述工具主体上，在工具轴心O上设置有流体供给孔，并且在安装有所述前端头的前端附近以Y字状分支，分别向所述一对螺旋槽开口。
第14发明关于前端头可换式旋转工具的前端头，是用于第1发明～第13发明中的任意的前端头可换式旋转工具的前端头。
第15发明关于前端头可换式旋转工具的工具主体，是用于第1发明～第13发明中的任意的前端头可换式旋转工具的工具主体。
发明的效果
在这样的前端头可换式旋转工具中，在将在工具主体及前端头的一方及另一方上设置的结合凸部及结合凹处沿工具轴向嵌合的状态下，当使工具主体相对于前端头相对地向工具旋转方向旋转时，沿周向分离地设置的多组梳状齿分别与这些结合凸部及结合凹处啮合，阻止前端头的脱出，并且通过使周向抵接部相互抵接，限定围绕工具轴心O的安装相位。另外，当将前端头从工具主体拆下时，使前端头和工具主体向与上述相反的方向相对旋转即可，能够靠单按容易且迅速地进行拆装。
另一方面，在上述多组梳状齿分别啮合的状态下，当使工具主体相对于前端头相对旋转到安装相位时，分别设置在这些前端头及工具主体上的轴向紧贴部以规定的推压负载相互沿工具轴向紧贴，从而通过该轴向紧贴部的摩擦防止前端头松动或晃动，与通过周向抵接部限定围绕工具轴心O的安装相位相协作地，包括工具使用过程中也能稳定地得到牢固的紧固状态(安装状态)。
在第2发明中，在梳状齿啮合的状态下，当使工具主体相对于前端头相对地向工具旋转方向旋转时，以使这些前端头和工具主体相互向工具轴向接近的方式，使该梳状齿从垂直于工具轴心O的方向以规定的倾斜角
Figure BDA0000080956910000051
倾斜，从而通过该梳状齿的倾斜，使所述轴向紧贴部良好地紧贴，并稳定地得到牢固的紧固状态。尤其，在第3发明中，倾斜角
Figure BDA0000080956910000052
在
Figure BDA0000080956910000053
的范围内，轴向紧贴部是相对于工具轴心O大致垂直的、相互面接触的平坦的紧贴面，从而由该小的倾斜角产生的楔作用使轴向紧贴部紧贴并通过摩擦牢固地固定，能够适当地防止前端头松动或晃动，并且即使在将前端头相对于工具主体反复拆装的情况下，也能良好地维持紧固强度。
在第4发明中，结合凸部侧的梳状齿及结合凹处侧的梳状齿的规格(工具轴向的间距或所述倾斜角
Figure BDA0000080956910000055
等)相互不同，当在啮合状态下工具主体相对于前端头相对旋转到所述安装相位时，这些梳状齿以规定的啮合负载啮合，从而通过该啮合负载产生的摩擦能够防止前端头松动或晃动，能够进一步良好地维持稳定的紧固状态(安装状态)。通过该规格的不同，从而在梳状齿以规定的推压负载沿工具轴向紧贴的情况下，能够将梳状齿本身视为第1发明的轴向紧贴部。
在第5发明中，周向抵接部具有从与工具轴心O平行的方向以规定的倾斜角θ倾斜的倾斜面，作用有沿工具轴向相互牵引的方向的力，从而旋转驱动工具而进行加工时，通过施加到周向抵接部的转矩使轴向紧贴部进一步牢固地紧贴，即使在加工转矩(旋转阻力)大的情况下，也能够没有前端头松动或晃动地适当地进行加工。
在第6发明中，当使工具主体相对于前端头相对地向工具旋转方向旋转而相互啮合时，为容易啮合而使结合凸部侧的梳状齿的圆弧的曲率比结合凹处侧的梳状齿大，或使结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的圆弧的中心相互偏心，从而能够抑制梳状齿啮合时的拉挂并顺畅地啮合，并且通过相对旋转到周向抵接部所抵接的安装相位，由此梳状齿适当地啮合并得到规定的紧固强度，能够进一步容易地进行前端头的安装作业(结合作业)。
在第7发明中，梳状齿的凸条呈顶角为25°～120°的范围内的三角山形，从而即使通过该梳状齿彼此的啮合摩擦，也能够良好地维持紧固状态。
在第8发明中，在梳状齿具有多个凸条的情况下，以只有在结合凸部及结合凹处在工具轴向上完全嵌合的情况下才能够啮合的方式使该多个凸条的规格相互不同，从而能够可靠地防止将前端头以不完全嵌合的状态安装到工具主体上的安装失误。
在第9发明中，在结合凸部的前端及结合凹处的底部的一方及他方的各个的工具轴心O上设置有定位销及定位孔，并能够相对旋转地嵌合，从而前端头和工具主体被同心地定位，能够使它们相对旋转而使梳状齿啮合时的安装作业进一步顺畅且容易地进行。
在第10发明中，前端头由超硬合金构成，结合凸部被设置在该前端头上，从而能够通过成形模具容易地一体成形具有该结合凸部、梳状齿及切削刃等加工部的前端头。关于设有结合凹处的工具主体，由例如高速工具钢等工具材料构成，能够通过切削加工或放电加工等较容易地设置结合凹处或梳状齿等。
第11发明，相对于结合凸部的工具轴心O垂直的截面呈相对于该工具轴心O对称的细长形状，在其长度方向的两端部设置有梳状齿，与在结合凹处的内壁面上相对于工具轴心O对称地设置的一对梳状齿啮合，从而通过这两组梳状齿，能够使前端头相对于工具主体以稳定的安装姿态适当地安装。
第12发明，关于跨过前端头及工具主体连续地设置有一对螺旋槽的两条刃的麻花钻，结合凹处以跨过一对螺旋槽沿垂直于工具轴心O的方向贯穿的方式设置，由此优选地适用本发明。
第13发明，在上述麻花钻中，在工具主体的工具轴心O上设置有流体供给孔，并且在安装有前端头的前端附近以Y字状分支，分别向一对螺旋槽开口的情况，从而能够将润滑油或冷却空气等流体适当地供给到前端头的附近，并且因前端头不需要流体供给孔而能够简单且廉价地构成。
在与用于这样的前端头可换式旋转工具的前端头及工具主体相关的第14发明、第15发明中，实质上也能够得到与上述第1发明～第13发明同样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一实施例的前端头可换式麻花钻的图，(a)是从与工具轴心O成直角的方向观察的主视图，(b)是钻前端部分的放大图，(c)是钻前端部分的纵剖视图，(d)是(a)中的ID-ID截面的放大图，(e)是从(b)中的IE箭头观察的部分的放大图。
图2是从围绕工具轴心O的2方向观察图1的实施例的钻前端部分的主视图和立体图。
图3是从围绕工具轴心O的2方向观察图1的实施例的工具主体的前端部分的立体图。
图4是从围绕工具轴心O的2方向观察图1的实施例的前端头的主视图和立体图。
图5是说明本发明的其他实施例的图，是分别与图1(d)对应的剖视图。
图6是说明通过倒锥形的锥形突起紧固的以往的紧固构造的剖视图。
附图标记的说明
10：前端头可换式麻花钻
12：工具主体
14：前端头
20、22：螺旋槽
30：结合凸部
32：结合凹处
34a、34b、36a、36b、50a、50b、60a、60b、62a、62b：梳状齿
40：定位销
42：定位孔
44a、44b：抵接面(周向抵接部，倾斜面)
46a、46b：紧贴面(轴向紧贴部)
48：流体供给孔
O：工具轴心
Figure BDA0000080956910000081
梳状齿的倾斜角
θ：周向抵接部的倾斜角
具体实施方式
本发明的前端头可换式旋转工具能够被适用于，具有围绕工具轴心O扭转的多个螺旋槽的麻花钻、立铣刀、丝锥或具有与工具轴心O平行的直槽的直刃钻等旋转切削工具，或者旋转研磨工具等各种旋转工具。
相对于工具轴心O成直角的截面为非圆形的结合凸部及结合凹处是以例如截面呈长方形或长圆形状的方式构成，但也可以采用三叉形状、十字形状、多边形等各种截面的凸部或凹处。梳状齿与这样的结合凸部、结合凹处的截面形状相应地沿周向分离并设置多组。另外，这样的结合凸部及结合凹处例如与工具轴心O平行地设置，但也可以是所述图6所示的倒锥形。
周向抵接部优选具有以例如沿工具轴向作用相互牵引的方向的力的方式，从与工具轴心O平行的方向以规定的倾斜角θ倾斜的倾斜面，例如0°＜θ≤30°程度的范围内是适当的。但是，在第1发明中，也可以是倾斜角θ＝0°，如果较小的话，也可以向反方向倾斜。该周向抵接部优选以等角度间隔设置在围绕工具轴心O的多个位置。
轴向紧贴部以如下方式构成，例如梳状齿以规定的倾斜角
Figure BDA0000080956910000091
倾斜，前端头和工具主体相互向工具轴向接近，由此进行紧贴，结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的倾斜角在例如
Figure BDA0000080956910000093
的范围内，至少一方的倾斜角
Figure BDA0000080956910000094
为正。即，若结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的至少一方的倾斜角
Figure BDA0000080956910000095
为正，则即使另一方的倾斜角也能够通过游隙进行啮合，并且能够通过一方的梳状齿的倾斜而相互向工具轴向接近。
使得上述结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的倾斜角
Figure BDA0000080956910000097
都为0°，使轴向紧贴部成为从相对于工具轴心O成直角的方向以规定的倾斜角倾斜的倾斜面，由此也能够以规定的推压负载使其向工具轴向紧贴。重要的是，通过使梳状齿及轴向紧贴部中的任意一方或双方倾斜，使轴向紧贴部以规定的推压负载向工具轴向紧贴即可，也能够使梳状齿的倾斜角
Figure BDA0000080956910000098
比15°大，或者向负侧即反方向倾斜。该轴向紧贴部优选以等角度间隔设置在围绕工具轴心O的多个位置。
使结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的规格例如凸条的工具轴向的间距或倾斜角
Figure BDA0000080956910000099
等相互不同，由此能够在啮合初期以小的啮合负载啮合，在安装相位处以较大的啮合负载啮合，将前端头牢固地固定到工具主体，但双方的梳状齿的规格大致相同时，也可以以轴向紧贴部的摩擦为主将前端头固定在工具主体上。
结合凸部侧的梳状齿及结合凹处侧的梳状齿，在工具主体相对于前端头相对地向工具旋转方向旋转而相互啮合时，为了容易啮合，换言之为了在啮合开始侧具有较大的游隙，优选使结合凸部侧及结合凹处侧的梳状齿的圆弧的曲率相互不同，或者使圆弧的中心相互偏心，但也可以不使曲率不同，或不使圆弧的中心偏心，而与工具轴心O同心地设置相互大致相同的有效路径。另外，可以采用仅在啮合侧的前端的棱线部分设置倒角即可改善啮合等的各种方式。
梳状齿的凸条优选为顶角25°～120°范围内的三角山形，但也可以是截面为四边形或半圆弧等圆弧形状(波形形状)等各种形态。优选该梳状齿沿工具轴向分离地具有多个凸条，并且以结合凸部及结合凹处只在工具轴向上完全嵌合的情况下才能够啮合的方式使多个凸条的规格相互不同，但也可以以一定的规格设置，也可以只使单一的凸条及凹槽啮合。如第8发明那样地，为限定啮合而不同的凸条的规格是例如凸条的截面形状(宽度尺寸、高度、倾斜角等)和间距等。与该凸条啮合的多个凹槽的规格也与凸条对应地不同。
优选在结合凸部的前端及结合凹处的底部的一方及另一方的各个工具轴心O上，设置相互能够相对旋转地嵌合的圆柱形状的定位销及截面圆形的定位孔，例如在结合凸部的前端突出设置定位销，在结合凹处的底部设置定位孔，但也可以不设置这样的定位销及定位孔。
前端头优选是超硬合金制，但也可以采用高速工具钢或合金工具钢等其他的硬质工具材料。作为工具主体适合使用例如高速工具钢，但也可以采用其他的工具材料。
在第12发明中，结合凹处以跨过一对螺旋槽地沿与工具轴心O成直角的方向贯穿的方式设置，但若是立铣刀等，不一定必须以沿与工具轴心O垂直的方向贯穿的方式设置，也可以以全周具有内壁面的非圆形设置有底的凹处(有底孔)。
在第13发明中，在工具主体的工具轴心O上设有流体供给孔，并且在前端头所安装的前端附近以Y字状分支，并分别开口成一对螺旋槽，但在例如具有定位销及定位孔的情况下，也能够为在这样等的轴心(工具轴心O)设置流体供给孔，并以向前端头的退刀面开口的方式分支，流体从该退刀面排出等各种形态。在3条刃以上的麻花钻或钻以外的立铣刀等中，根据需要也能够设置同样的流体供给孔。
虽然优选分别在工具主体及前端头上设置的周向抵接部优选成为相互面接触的平坦的抵接面，但也能够为任意一方或双方采用弯曲面或球面，或者也可以点接触或线接触抵接等各种形态。关于轴向紧贴部，虽也优选相互面接触的平坦的紧贴面，但也能够使任意一方为弯曲面或球面，使其线接触或点接触。
实施例
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是表示本发明的一实施例的前端头可换式麻花钻10的图，(a)是从与工具轴心O成直角的方向观察的主视图，(b)是钻前端部分的放大图，(c)是钻前端部分的纵剖视图，(d)是(a)中的ID-ID截面的放大图，(e)是(b)中的IE箭头部分的放大图。该前端头可换式麻花钻10是2条刃的钻，并具有轴状的工具主体12、和与该工具主体12分体地构成的前端头14，前端头14同心地能够拆装地安装使用在工具主体12的前端。图2是从围绕工具轴心O的2方向观察安装了前端头14的状态的钻前端部分的主视图和立体图，图3是从围绕工具轴心O的2方向观察工具主体12的前端部分的立体图，图4是从围绕工具轴心O的2方向观察前端头14主视图和立体图。
工具主体12在同轴上一体地具有圆柱形状的刀柄16及槽部18，在槽部18中相对于工具轴心O对称地形成绕工具轴心O顺时针扭转的一对螺旋槽20。在前端头14上，在安装于工具主体12的状态下与上述一对螺旋槽20连续地设置有螺旋槽22，在该螺旋槽22的前端开口缘处对称地设置有一对切削刃24。而且，从工具主体12侧观察，被向绕工具轴心O顺时针的工具旋转方向旋转驱动，由此通过切削刃24切削加工孔，并且切屑通过螺旋槽22、20向刀柄16侧排出。工具主体12是高速工具钢制，前端头14是超硬合金制，根据需要涂敷TiN、TicN、TiAlN、金刚石等硬质覆盖膜。
在上述前端头14的后端面设置有结合凸部30，而在工具主体12的工具轴向的前端设置有沿其工具轴向能够嵌合结合凸部30的结合凹处32。结合凸部30的相对于工具轴心O垂直的截面呈相对于工具轴心O对称的细长形状，在其长度方向的两端部相对于工具轴心O对称地设置一对梳状齿34a、34b。结合凹处32跨过所述一对螺旋槽20沿与工具轴心O成直角的方向贯穿，并且以比上述结合凸部30宽的宽度尺寸设置，在图1(d)中如点划线所示地能够将结合凸部30嵌合在该结合凹处32内，并且在该结合凹处32的一对内壁面上相对于工具轴心O对称地设置有能够与上述梳状齿34a、34b啮合的一对梳状齿36a、36b。通过相互啮合的梳状齿34a及36a、34b及36b构成两组梳状齿。
上述梳状齿34a及36a、34b及36b，如图1(d)中点划线所示在结合凸部30嵌合于结合凹处32内的状态下，使工具主体12围绕工具轴心O相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转，即在图1(d)中，工具旋转方向为沿前缘38侧的顺时针方向，点划线所示的结合凸部30如箭头A所示地相对于结合凹处32相对地绕工具轴心O的逆时针方向旋转，由此，相互啮合并阻止前端头14相对于工具主体12向工具轴向脱出。该梳状齿34a及36a、34b及36b的凸条从图1(c)明确可知形成为三角山形，其顶角在25°～120°范围内，在本实施例中为约90°。凸条之间的凹槽呈与凸条对应的三角槽形状。此外，图面的各部分的尺寸比率、角度不一定必须正确地表示。
另外，梳状齿34a及36a、34b及36b沿工具轴向分离并具有多个(在实施例中是2个)凸条，并且以结合凸部30及结合凹处32只在工具轴向上完全嵌合的情况下能够啮合的方式使多个凸条的规格例如截面形状相互不同。也使凹槽的规格与该凸条的规格的不同对应地不同。由此，能够避免多个凸条只有一个啮合的不完全安装状态、即在图1(c)中梳状齿34a及36a、34b及36b的两个凸条中只有一个啮合，前端头14以一个凸条的量在浮起状态下被安装的安装失误。
另外，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b及结合凹处32侧的梳状齿36a、36b，在工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转而相互啮合时，以容易啮合的方式，换言之以啮合开始侧的游隙变大的方式，使结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的周向的圆弧的曲率比结合凹处32侧的梳状齿36a、36b大。具体地，如图1(d)所示，结合凹处32侧的梳状齿36a、36b的圆弧位于以工具轴心O为中心的圆周上，与此相对，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的圆弧的曲率作为包含凸条的外周及凹槽的槽底在内的整体比梳状齿36a、36b的圆弧大(半径小)，从而能够容易地开始啮合。在结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的圆弧的中央部分，具有与结合凹处32侧的梳状齿36a、36b对应的有效径，当该中央部分要与结合凹处32侧的梳状齿36a、36b啮合时，梳状齿34a及36a、34b及36b大致没有间隙地准确地啮合。此外，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的圆弧的曲率不恒定，在中央部分较小(大径)，并随着趋向圆弧的端部而变大(小径)。
而且，在上述结合凸部30的轴向前端，在工具轴心O上突出设置有圆柱形状的定位销40，而在结合凹处32的底部，在工具轴心O上设置有能够相对旋转地嵌合定位销40的定位孔42。因此，定位销40嵌合在定位孔42内，由此结合凸部30和结合凹处32能够绕工具轴心O相对旋转地被定位，通过使其相对旋转，能够进一步容易地使结合凸部30侧的梳状齿34a、34b和结合凹处32侧的梳状齿36a、36b啮合。在定位销40的前端及定位孔42的开口部分别设置有锥形的倒角，能够使其顺畅地嵌合。
另一方面，在工具主体12及前端头14上，抵接面44a、44b设置在相对于工具轴心O对称的两个位置，该抵接面44a、44b以使上述梳状齿34a及36a、34b及36b相互啮合的状态，通过使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转，由此相互抵接，对围绕工具轴心O的安装相位进行限定。由此，所述螺旋槽20和22平顺连续地限定工具主体12及前端头14的安装相位。另外，这样的抵接面44a、44b是如图1(e)所示地以作用沿工具轴向相互牵引的方向的力的方式随着从与工具轴心O平行的方向趋向工具前端侧而向工具旋转方向以规定的倾斜角θ倾斜的平坦的倾斜面，并相互面接触。倾斜角θ在0°＜θ≤30°的范围内，在本实施例中约20°。由此，使前端头可换式麻花钻10向工具旋转方向旋转驱动来进行钻孔加工时，通过抵接面44a及44b将旋转转矩适当地传递到前端头14，并且即使在切削阻力大的情况下，前端头14也不会脱出或晃动，能够适当地进行加工。抵接面44a、44b相当于周向抵接部。
另外在工具主体12及前端头14上，紧贴面46a、46b设置在相对于工具轴心O对称的两个位置(在实施例中与前缘38连续的部分)，所述紧贴面46a、46b以使梳状齿34a及36a、34b及36b相互啮合的状态，使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转，由此在所述安装相位以规定的推压负载相互沿工具轴向紧贴。即，在梳状齿34a及36a、34b及36b相互啮合的状态下，当工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转时，以前端头14和工具主体12相互向工具轴向接近的方式，这些梳状齿34a及36a、34b及36b随着从垂直于工具轴心O的方向趋向工具旋转方向而朝向工具前端侧以规定的倾斜角
Figure BDA0000080956910000141
(参照图4(b))倾斜。该倾斜角
Figure BDA0000080956910000142
在
Figure BDA0000080956910000143
的范围内，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b及结合凹处32侧的梳状齿36a、36b中的至少一方的倾斜角
Figure BDA0000080956910000144
为正即可，但在本实施例中任意一个都是约8°。另外，紧贴面46a、46b是相对于工具轴心O大致垂直的平坦面，相互面接触，以梳状齿34a及36a、34b及36b的稍微倾斜使前端头14和工具主体12相互向工具轴向接近，由此以楔作用，使紧贴面46a、46b以规定的推压负载沿工具轴向紧贴，通过其摩擦，前端头14相对于工具主体12牢固地固定。由此，能够适当地防止前端头14松动或晃动，即使在钻孔加工时，也能够得到稳定的紧固状态，并且即使将前端头14相对于工具主体12反复拆装的情况下，也能够良好地维持紧固强度。紧贴面46a、46b相当于轴向紧贴部。
另外，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b及结合凹处32侧的梳状齿36a、36b的规格、例如多个凸条的工具轴向的间距或倾斜角
Figure BDA0000080956910000145
稍有不同，在啮合初期，通过游隙以小的啮合负载啮合，但通过相对旋转到达安装相位，而没有游隙地以较大的啮合负载啮合。由此，通过由该啮合负载产生的梳状齿34a及36a、34b及36b的相互摩擦，也能够防止前端头14松动或晃动，与所述紧贴面46a及46b的摩擦协作地进一步增大紧固强度，能够进一步良好地维持稳定的紧固状态。利用梳状齿34a及36a、34b及36b的弹性变形等，能够使紧贴面46a及46b以规定的推压负载紧贴，且使梳状齿34a及36a、34b及36b以规定的啮合负载啮合。
在工具主体12上，从其后端在工具轴心O上设有一个流体供给孔48，并且在安装有前端头14的前端附近以Y字状分支，并分别向所述一对螺旋槽20开口。48h表示流体供给孔48的开口部。由此，根据需要能够将润滑油或冷却空气等流体适当地供给到前端头14的附近，并且由于在前端头14不需要设置流体供给孔，所以能够简单且廉价地构成。
这样，在本实施例的前端头可换式麻花钻10中，在将在工具主体12及前端头14的一方及另一方上设置的结合凸部30及结合凹处32沿工具轴向嵌合的状态下，当使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转时，沿周向分离地设置的两组梳状齿34a及36a、34b及36b分别与这些结合凸部30及结合凹处32啮合，前端头14的脱出被阻止，并且通过使抵接面44a、44b相互抵接，限定围绕工具轴心O的安装相位。另外，将前端头14从工具主体12拆下时，使前端头14和工具主体12向与上述相反的方向相对旋转即可，能够靠单按容易且迅速地进行拆装。
另一方面，在上述两组梳状齿34a及36a、34b及36b分别啮合的状态下，使工具主体12相对于前端头14相对旋转到安装相位时，由于分别相对于工具轴心O对称地设置在这些前端头14及工具主体12上的两个位置的紧贴面46a、46b以规定的推压负载相互沿工具轴向紧贴，从而通过该紧贴面46a、46b的摩擦防止前端头14松动或晃动，与通过抵接面44a、44b限定围绕工具轴心O的安装相位相协作地，包括工具使用过程中也能稳定地得到牢固的紧固状态。
在本实施例中，在两组梳状齿34a及36a、34b及36b分别啮合的状态下，使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转时，以使这些前端头14和工具主体12相互向工具轴向接近的方式，使该梳状齿34a及36a、34b及36b从垂直于工具轴心O的方向以规定的倾斜角
Figure BDA0000080956910000161
倾斜，从而通过该梳状齿34a及36a、34b及36b的倾斜，使所述紧贴面46a、46b良好地紧贴，并稳定地得到牢固的紧固状态。尤其，倾斜角在
Figure BDA0000080956910000163
的范围内，紧贴面46a、46b是相对于工具轴心O大致垂直地相互面接触的平坦面，从而以由该小的倾斜角
Figure BDA0000080956910000164
产生的楔作用使紧贴面46a、46b紧贴并通过摩擦牢固地固定，能够适当地防止前端头14松动或晃动，并且在将前端头14相对于工具主体12反复拆装的情况下，也能良好地维持紧固强度。
另外，在本实施例中，结合凸部30侧的梳状齿34a、34b及结合凹处32侧的梳状齿36a、36b的规格稍有不同，相对旋转到安装相位，由此，以较大的啮合负载啮合，从而即使通过由该啮合负载产生的梳状齿34a及36a、34b及36b的相互的摩擦，也能够防止前端头14松动或晃动，与紧贴面46a及46b的摩擦协作地进一步增大紧固强度，能够进一步良好地维持稳定的紧固状态。
另外，在本实施例中，作为周向抵接部的抵接面44a、44b是从与工具轴心O平行的方向以规定的倾斜角θ倾斜的倾斜面，作用有沿工具轴向相互牵引的方向的力，从而向工具旋转方向旋转驱动前端头更换式麻花钻10而进行钻孔加工时，经由施加到这些抵接面44a、44b的转矩，能够使作为轴向紧贴部的所述紧贴面46a、46b进一步牢固地紧贴，从而即使在加工转矩(旋转阻力)大的情况下，也能够没有前端头14松动或晃动地适当地进行加工。
另外，在本实施例中，在使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转而使梳状齿34a及36a、34b及36b啮合时，为容易啮合，使结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的圆弧的曲率比结合凹处32侧的梳状齿36a、36b大，从而梳状齿34a及36a、34b及36b啮合时的拉挂被抑制并能顺畅地啮合，并且相对旋转到抵接面44a、44b所抵接的安装相位，由此梳状齿34a及36a、34b及36b被适当地啮合并得到规定的紧固强度，从而能够进一步容易地进行前端头14的紧固作业。
另外，在本实施例中，梳状齿34a及36a、34b及36b的凸条呈顶角为25°～120°的范围内的三角山形，从而即使通过该梳状齿34a及36a、34b及36b彼此的啮合摩擦，也能够良好地维持紧固状态。
另外，在本实施例中，梳状齿34a及36a、34b及36b分别具有两个凸条，但以只有在结合凸部30及结合凹处32在工具轴向上完全嵌合的情况下能够啮合的方式，使这两个凸条的规格相互不同，从而能够可靠地防止将前端头14以不完全嵌合的状态安装到工具主体12上的安装失误。
另外，在本实施例中，在结合凸部30的前端及结合凹处32的底部的各个工具轴心O上，分别设置有定位销40、定位孔42，并能够相对旋转地嵌合，从而能够实现前端头14和工具主体12被同心地定位，使它们相对旋转，使梳状齿34a及36a、34b及36b啮合时的紧固作业进一步顺畅且容易地进行。
另外，在本实施例中，前端头14由超硬合金构成，结合凸部30被设置在该前端头14上，从而能够通过成形模具容易地一体成形具有该结合凸部30或梳状齿34a、34b、切削刃24等的前端头14。设有结合凹处32的工具主体12由高速工具钢构成，从而能够通过切削加工或放电加工等较容易地设置结合凹处32或梳状齿36a、36b等。
另外，在本实施例中，相对于结合凸部30的工具轴心O垂直的截面呈相对于该工具轴心O对称的细长形状，在其长度方向的两端部设置有梳状齿34a、34b，与在结合凹处32的内壁面上相对于工具轴心O对称地设置的一对梳状齿36a、36b啮合，从而通过这两组梳状齿34a及36a、34b及36b，能够使前端头14相对于工具主体12以稳定的安装姿态适当地进行安装。
另外，本实施例是关于跨过前端头14及工具主体12连续地设置有一对螺旋槽20、22的两条刃的麻花钻，结合凹处32以跨过一对螺旋槽20沿垂直于工具轴心O的方向贯穿的方式设置，由此能够适当地设置该结合凹处32，并且能够相对于该结合凹处32适当地嵌合结合凸部30。
另外，在本实施例中，在工具主体12的工具轴心O上设置有流体供给孔48，并且在安装有前端头14的前端附近以Y字状分支，分别向一对螺旋槽20开口，从而能够将润滑油或冷却空气等流体适当地供给到前端头14的附近，并且由于在前端头14不需要流体供给孔，从而能够简单且廉价地构成。
此外，在上述实施例中，在使工具主体12相对于前端头14相对地向工具旋转方向旋转而使梳状齿34a及36a、34b及36b啮合时，为容易地啮合，而使结合凸部30侧的梳状齿34a、34b的圆弧的曲率比结合凹处32侧的梳状齿36a、36b大，但如图5(a)、(b)所示，结合凸部30侧的梳状齿50a、50b、60a、60b及结合凹处32侧的梳状齿36a、36b、62a、62b的有效径部分的圆弧的曲率也可以大致相同，使该圆弧的中心相互偏心。图5(a)是结合凹处32侧的梳状齿36a、36b与所述实施例相同地呈以工具轴心O为中心的圆弧形状，但结合凸部30侧的梳状齿50a、50b的圆弧的中心从工具轴心O偏心，啮合开始侧(工具轴心O的逆时针方向的前端侧)接近工具轴心O而使其与梳状齿36a、36b之间的游隙变大。另外，图5(b)是结合凸部30侧的梳状齿60a、60b呈以工具轴心O为中心的圆弧形状，但结合凹处32侧的梳状齿62a、62b的圆弧的中心从工具轴心O偏心，啮合开始侧(工具轴心O的顺时针方向的开口端侧)从工具轴心O分离而使其与梳状齿60a、60b之间的游隙变大。
以上，根据附图详细说明了本发明的实施例，但这些只是一实施方式，本发明能够基于本领域技术人员的知识以增加了各种变更、改良的方式实施。

Claims (15)

1.一种前端头可换式旋转工具，具有轴状的工具主体、和与该工具主体分体地构成的前端头，该前端头同心地能够拆装地被安装使用在该工具主体的前端，其特征在于，该前端头可换式旋转工具具有：
结合凸部及结合凹处，其沿工具轴向能够嵌合地设置在所述工具主体及所述前端头的一方及另一方，并且相对于工具轴心O成直角的截面为非圆形；
梳状齿，其在该结合凸部的外周面及该结合凹处的内壁面上分别沿周向分离地设置多组，并在该结合凸部及该结合凹处沿工具轴向被嵌合的状态下，围绕工具轴心O使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此各组相互啮合而阻止该前端头相对于该工具主体向工具轴向脱出；
周向抵接部，其分别被设置于所述工具主体及所述前端头，在所述梳状齿啮合的状态下，使该工具主体相对于该前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此相互抵接，限定围绕工具轴心O的安装相位；和
轴向紧贴部，其分别被设置在所述工具主体及所述前端头，在所述梳状齿啮合的状态下，使该工具主体相对于该前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此在所述安装相位以规定的推压负载相互沿工具轴向紧贴。
2.如权利要求1所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，在所述梳状齿啮合的状态下，在使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转时，以该前端头和该工具主体相互向工具轴向接近的方式，使该梳状齿从相对于工具轴心O成直角的方向以规定的倾斜角
Figure FDA0000080956900000011
倾斜。
3.如权利要求2所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿的所述倾斜角
Figure FDA0000080956900000012
在
Figure FDA0000080956900000013
的范围内，至少任意一方的倾斜角
Figure FDA0000080956900000014
为正，在该梳状齿啮合的状态下，在使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转时，使该前端头和该工具主体相互向工具轴向接近，
另一方面，分别设置在所述工具主体及所述前端头的所述轴向紧贴部是相互面接触的、相对于工具轴心O大致成直角且平坦的紧贴面。
4.如权利要求1～3中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，在所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿相互啮合的状态下，使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转，由此以在所述安装相位以规定的啮合负载啮合的方式，使该梳状齿的规格相互不同。
5.如权利要求1～4中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述周向抵接部具有以作用有沿工具轴向相互牵引的方向的力的方式，从与工具轴心O平行的方向以规定的倾斜角θ倾斜的倾斜面。
6.如权利要求1～5中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述结合凸部侧的梳状齿及所述结合凹处侧的梳状齿在使所述工具主体相对于所述前端头相对地向工具旋转方向旋转而相互啮合时，为容易啮合而使该结合凸部侧的梳状齿的周向的圆弧的曲率比该结合凹处侧的梳状齿大，或使该结合凸部侧及该结合凹处侧的梳状齿的周向的圆弧的中心相互偏心。
7.如权利要求1～6中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述梳状齿的凸条呈顶角为25°～120°的范围内的三角山形。
8.如权利要求1～7中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述梳状齿沿工具轴向分离地具有多个凸条，并且以只有在所述结合凸部及所述结合凹处在工具轴向上完全嵌合的情况下才能够啮合的方式，使该多个凸条的规格相互不同。
9.如权利要求1～8中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，在所述结合凸部的前端及所述结合凹处的底部的一方及另一方的各个工具轴心O上，设置有相互能够相对旋转地嵌合的定位销及定位孔。
10.如权利要求1～9中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述前端头由超硬合金构成，所述结合凸部设置在该前端头上，而所述结合凹处设置在所述工具主体上。
11.如权利要求1～10中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述结合凸部的垂直于工具轴心O的截面呈相对于该工具轴心O对称的细长形状，在其长度方向的两端部设置有所述梳状齿，并与在所述结合凹处的内壁面上相对于工具轴心O对称地设置的一对梳状齿啮合。
12.如权利要求1～11中任一项所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，所述前端头可换式旋转工具是以跨过所述前端头及所述工具主体而连续的方式相对于工具轴心O对称地设置有一对螺旋槽的两条刃的麻花钻，
所述结合凹处是以跨过所述一对螺旋槽沿垂直于工具轴心O的方向贯穿的方式进行设置的。
13.如权利要求12所述的前端头可换式旋转工具，其特征在于，在所述工具主体上，在工具轴心O上设置有流体供给孔，并且在安装有所述前端头的前端附近以Y字状分支，分别向所述一对螺旋槽开口。
14.一种用于权利要求1～13中任一项所述的前端头可换式旋转工具的前端头。
15.一种用于如权利要求1～13中任一项所述的前端头可换式旋转工具的工具主体。
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