CN105579173A - 用于金属加工的可换头部系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统(300)。该系统(300)包括至少一个头部(200)、支架(100)以及用于通过孔将头部(200)固定在支架(100)处的销(304)。所述孔正切地穿过在支架(100)和头部(200)之间的配合面。所述孔相对于支架(100)和头部(200)的连接轴线的法线倾斜地伸延。

Description

用于金属加工的可换头部系统

技术领域

本发明涉及一种可换头部系统，该可换头部系统作为用于金属加工所用的机械的应用工具。

背景技术

在金属加工中，为了切削加工、无切屑地成形或者为了以摩擦的方式进行磨蚀，使用例如用于钻孔、铣削或研磨的多种工具系统。这些机械大多具有卡盘(例如夹紧卡盘或收缩卡盘)，以用于容纳应用工具(例如钻孔工具或铣削工具)。

应用工具通常完全地或部分地由硬质金属(例如烧结的碳化硬质金属)制成。硬质金属工具在制造方面很昂贵，然而具有高的稳定性，从而能够在良好的切割性能的情况下实现高的寿命或高的切割功率。

已知的是，用于钻孔或铣削的工具被实施成可换头部系统。这种类型的系统包括用于例如钻孔或铣削加工的实际头部以及用于容纳头部的支架或轴。支架自身设置成被容纳到机械卡盘中。如果出现损坏现象，仅从支架中取出应用工具的用坏的头部并且插入新的头部。这降低了硬质金属材料消耗并且由此降低了成本。

为了最优的稳定性，除了头部，支架大多也由硬质金属制成。在头部和支架之间的连接应实现头部快速且可靠地插入支架中或头部从支架中取出，并且由此对于操作者来说可以低的消耗并且在短的工具更换时间中进行连接。此外，在加工时必须可靠地保持头部，也就是说，防止在支架中旋转或转动。在锚定或卡住时，头部不应能从支架中被拉出。

已知不同的可换头部系统，在其中，头部和支架通过螺纹相互连接；例如，可在支架处设置内螺纹以用于拧入头部，或者相反。然而，在硬质金属中攻螺纹带来很高的成本，从而这种系统在制造方面非常昂贵。

从文献US2011/0193299A1中已知一种系统，在其中，工具具有插入区域，并且工具支架具有带有容纳开口的容纳区域。工具通过其插入区域被容纳到支架的容纳开口中。在容纳区域中的另一侧向的开口伸延到在容纳开口的侧向内壁中的凹口处。工具的插入区域同样具有侧向的凹口。在被容纳的状态中，机械的保持元件、例如销通过在容纳区域中的侧向的开口被插入在支架处的容纳开口的侧壁中和头部的插入区域中的彼此对应的凹口中，从而将头部固定在支架中以防轴向移动。

在锚定或卡住头部时，这种系统不能实现自动稳定。因为头部通过插入支架中并且紧接着旋转固定，此外当头部在加工期间在支架中旋转时，通过该销的固定失效。

文献DE102006028408A1描述了一种工具支架，其具有用于容纳工具柄的工具容纳部和拉出固定部，以防工具的轴向移动。该拉出固定部包括：锁止元件，和与其对应的且容纳该锁止元件的锁止槽。在此，不仅锁止元件而且锁止槽构造成球头形的。优选地，工具具有锁止槽。工具支架例如具有两个可旋转支承的球。每个球例如可通过螺纹销被保持在这样的位置中，即，在该位置中螺纹销伸入容纳开口的内腔中。由于优选沿着旋转工具的圆柱柄螺旋形地布置的锁止槽，实现了工具的轴向锁止。

文献DE202011109498U1描述了一种具有用于夹紧工具的容纳部的工具支架。锁止元件用于防止工具从工具支架中轴向移动出来，并且为此接合到在工具处的对应的配合元件中。为了简单的制造性和简单的装配性，锁止元件与容纳部构造成一体的。

发明内容

本发明的目标在于，提出一种可换头部系统，其实现在短的时间内且以低的消耗更换头部，该可换头部系统在使用中可靠地被保持，并且在此是成本适宜的，本发明也提出一种相应的支架、相应的头部和相应的制造方法。

对于可换头部系统，该目标通过权利要求1所述的特征实现，对于支架，该目标通过权利要求9所述的特征实现，对于头部，该目标通过权利要求11所述的特征实现，并且对于所述方法，该目标通过权利要求12所述的特征实现。

根据本发明，提出由硬质金属制成的可换头部系统，除了头部和支架，该可换头部系统也包括销，该销用于通过孔将头部保持在支架处。孔正切地穿过在头部和支架之间的配合面。此外，孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延，也就是说，孔轴线相对于在支架和头部之间的连接轴线具有轴向分量。

如此设置销从而容纳在孔中，使得在头部被容纳在支架处时销接合到槽中。该接合可小于销直径的一半，从而销大部分被支架包围并且由此被稳定。销可由硬质金属制成，为了更低的成本，其没有螺纹。

在几个实施方式中，在头部处构造槽，并且在支架处构造孔。孔可一次地穿过支架的外表面，从而孔仅具有一个开口，销可通过该开口被插入。备选地，孔完全地穿过支架，从而销可通过两个开口被插入。

在一定的实施方式中，孔和/或槽相对于支架和头部的连接轴线的法线具有角度，该角度大于典型地用于螺纹的角度。该角度可在20°至60°之间，优选地在30°至45°之间。例如，在头部处的槽的斜度在轴向方向上大于在头部处的用于金属加工的切割棱边的斜度。

在几个实施方式中，槽螺旋形地围绕头部伸延。在一圈之后，槽自身的轴向距离可为槽宽度的多倍，例如至少为其双倍，优选地为槽宽度的三倍或更多。在这些或其它实施方式中，槽在其整个长度上围绕头部伸延3圈或者更少，优选地1.5圈或者更少。

槽例如可半圆形地被切入到头部的外表面中。销可具有圆形的横截面。在此，槽的直径可大于销的直径，从而销带间隙地接合到槽中。这简化了头部到支架中的嵌入。

支架可具有用于容纳头部的无螺纹的凹口。为了形状配合地容纳头部，在支架处的配合面可构造成用于贴靠在头部处的圆锥形地变细的锥形区段。

根据本发明的可换头部系统的实施方式可由套件组成，该套件包括一个支架和多个头部，这些头部可构造成相同的并且用作在用坏时的替代物，和/或可构造成不同的，用于不同的加工任务。该套件也可包括多个具有例如不同尺寸的支架。该套件可包括一个或多个销。

此外，根据本发明，提出一种由硬质金属制成的用于可换头部系统的头部。该头部在用于与可换头部系统的支架连接的连接区域中具有圆锥形地变细的锥形区段。在连接区域中的槽围绕头部螺旋形地伸延3圈或者更少、优选地1.5圈或更少。

此外，提出一种由硬质金属制成的用于可换头部系统的支架。该支架具有用于形状配合地容纳可换头部系统的头部的配合面。孔正切地穿过该配合面。孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延。支架可具有无螺纹的配合面。

最后，根据本发明提出一种用于由硬质金属制成的支架的制造方法，在其中，将销引入支架的孔中。该孔正切地穿过配合面，该配合面设置成用于形状配合地将可换头部系统的头部与支架连接在一起。该孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延。

该方法的实施方式包括，将销卡锁在孔中和/或销被切断在孔中。该销可以从出厂已经被嵌入孔中并且卡锁在其中(例如粘接在其中)，或者可以在(例如第一次)使用可换头部系统时才被嵌入。销可比在支架中的孔更长；这简化了销的嵌入(如有可能同样取出)。在嵌入并卡锁之后，可切断该销，从而其切割面与支架的外轮廓齐平。

在根据本发明构造的可换头部系统中，可省去用于连接支架和头部的螺纹，并且根据本发明设置的元件、销、孔和槽可实施成无螺纹的。这显著减小了支架、头部和/或销的制造成本。此外，在支架处无螺纹的容纳区域和/或在头部处无螺纹的连接区域简化了头部在支架中的容纳或头部从支架中的取出，也就是说，可更快速且更简单地进行头部更换。不需要用于头部更换的特殊工具。

为了将头部固定在支架处，仅必须将销容纳到孔中。该销在容纳头部之前或之后被嵌入孔中。尤其地，在更换头部时销可保留在孔中。

例如可如此保证在金属加工期间头部的保持，即，在头部和支架处的彼此配合面具有锥形形状，也就是说，圆锥形地伸延。该形状在连接时与在加工时同样地引起自动对中。此外，在加工时头部和支架自动地形状配合地且尤其地传力地连接在一起。可省去借助于平面挡块或收缩的保持。在这些实施方式中，在孔、销和槽处对机械稳定性没有更高的要求，因为锥形形状在锚定或卡住时允许自动的自稳定。

在支架处的孔和在头部处的槽具有轴向分量。以这种方式，可利用螺纹的性能和优点，虽然不存在螺纹。由此，例如在螺旋形的槽中，头部被拧入具有被嵌入的销的支架中，并且可在没有其它措施的情况下实现可靠的保持。在运行中，孔、销和/或槽的倾斜布置与可能存在的在头部的加工区域中的螺纹共同作用，实现在支架和头部之间例如通过锥形的配合面的最优摩擦配合。同时，可避免或防止在阻断或卡住时头部被拉出，相反地头部可被旋入支架中。由此可实现更高的切割便利性或更高的切割速度。

在头部处的槽与螺纹相比较短。由此，槽相对地仅可环绕头部几圈，或者仅可环绕周边的一部分。也可设想的是，在头部处设置多个短的槽，例如两个、三个或四个槽，以简化在具有被嵌入的销的支架处的容纳。

销基本上在仅一个点处贴靠到头部处，并且在该点处接合到在头部中的槽中。因此，孔或销与槽在螺纹中不同地、不必尤其准确地彼此匹配。由此，孔和槽的斜度例如可为不同的。例如，当孔和槽的轴向角度为60°和45°时(或者相反时)，也可实现本发明的优点。孔或销与槽的直径也不必精确地彼此匹配。更低的精度要求导致适宜的制造成本。

此外，对于可换头部系统，上述目标通过权利要求13所述的特征实现，对于支架，上述目标通过权利要求23所述的特征实现，对于头部，上述目标通过权利要求24所述的特征实现，以及对于所述方法，上述目标通过权利要求25所述的特征实现。

以上阐述的实施方式的多个方面以相同的方式或者含义相同地也适用于以下示出的实施方式。以下不再阐述这些方面中的多个，相反地，示出了在此的备选方案和/或改进方案。

根据本发明，提出一种作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统，该可换头部系统包括至少一个支架、头部和销。该头部具有圆锥形地变细的锥形区段。支架具有用于容纳并在共同的配合面上贴靠锥形区段的无螺纹的凹口。销用于通过孔将头部固定在支架处，其中，孔相对于支架和头部的共同的中轴线垂直地且径向地伸延。

锥形区段可与支架和头部的中轴线形成角度，该角度在2°至10°之间，优选地在3°至7°之间，尤其优选地为5°。

孔可穿过用于贴靠锥形区段的配合面。在其它实施方式中，孔不是设置在锥形匹配的区域中，而是设置例如在支撑部的这样的区域中，即，在该区域中与圆柱形的头部区段对应地形成该孔。

头部、支架和销可由钢或金属、尤其地硬质金属制成。在目前优选的实施方式中，设置刚好一个孔和刚好一个销。该销可设置成被焊接在支架中。

销可具有在0.5mm(毫米)至4.0mm之间的直径、优选地在1.0mm至3.0mm之间的直径、尤其优选地2.0mm的直径。

销可具有构造成球形的用于接合到工具头部中的接合区域。该头部可构造成用于通过在工具头部处的销接合具有恒定的斜度的槽。该斜度可与支架和头部的中轴线形成角度，该角度在70°至85°之间、优选地在75°至83°之间、尤其优选地为80°。

根据本发明，此外提出一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的支架。该支架包括无螺纹的凹口，该无螺纹的凹口用于容纳头部的圆锥形地变细的锥形区段且在共同的配合面上贴靠头部的圆锥形地变细的锥形区段。该支架此外包括用于借助于销将头部固定在支架处的孔，其中，该孔相对于支架和头部的共同的中轴线垂直地且径向地伸延。

根据本发明，此外，提出一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的头部。该头部包括圆锥形地变细的锥形区段，该圆锥形地变细的锥形区段用于容纳到支架的无螺纹的凹口中且在共同的配合面上贴靠到支架的无螺纹的凹口处。此外，该头部包括具有恒定的斜度的槽，以用于通过销的径向接合而将头部固定在支架处。该斜度可与支架和头部的共同的中轴线形成角度，该角度在70°至85°之间、优选地在75°至83°之间、尤其优选地为80°。

最后，根据本发明，提出一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的支架的制造方法。该方法包括将销引入在支架处的孔中。该孔通入到支架的无螺纹的凹口中。该凹口构造成用于容纳头部的圆锥形地变细的锥形区段且在共同的配合面上贴靠头部的圆锥形地变细的锥形区段。该孔相对于支架和头部的共同的中轴线垂直地且径向地伸延。此外该方法包括使销焊接在孔中和/或销在孔中被切断。

以上已经解释的优点中的多个以相同的方式或含义相同地也适用于最后阐述的实施方式。以下讨论附加的或其它优点。

如开头所述的那样，已知这样的可换头部系统，即，在其中，工具例如被保持在收缩卡盘中。通过在收缩卡盘中的张紧防止工具的旋转；如果应可承受附加的扭矩或扭转力矩，那么例如可设置附加的销固定。在这种情况中，设置多个销；适宜地，也设置成具有大直径的销，以能承受显著的扭矩。

与此相反地，在在此的例如这样由实心硬质材料制成的可换头部系统中，借助于锥形配合保持工具。工具的张紧主要通过锥形实现，也就是说，销主要用于夹紧或松开工具头部。如果销固定不必设计成用于承受扭转力矩，则在多个实施例中仅需要一个销，并且仅需要一个孔。但是也可存在多个销。该销也可相对小，并且例如仅具有2.0mm的直径。一个或多个这种方面的考虑导致与已知的系统相比相对成本适宜的解决方案。

径向孔可相对简单地制造并且成本适宜地加工。附加地或备选地，如果尤其需要保证工具头部的圆形度，径向孔和径向销也可是有利的。

如果在工具头部处构造有槽，以上已经阐述的优点适用于其轴向分量。然而可有利的是，实施具有平缓的斜度的槽，也就是说，例如相对于中轴线具有80°的角度，以使得圆形度问题最小化。

附图说明

下面根据附图详细示例性地描述本发明的其它方面和优点。其中：

图1以示意性的形式示出了根据本发明的支架的实施例；

图2以示意性的形式示出了根据本发明的可换头部的实施例；

图3以部分截面图的形式示出了具有图1中的支架和图2中的头部的可换头部系统；

图4以示意性的形式以旋转了90°的视图示出了具有销的图1中的支架；

图5示出了具有孔和销的图4中的放大的局部；

图6示出了具有孔的图1的支架的横截面图；

图7以示意性的形式以更多细节示出了图2中的可换头部系统的容纳部分；

图8示出了支架的另一实施例的纵截面；

图9示出了图8的支架的示意性俯视图；

图10以部分图示出了具有被插入的工具头部的图1的支架的纵截面的立体图；

图11示出了图10的可换头部系统的另一立体图；以及

图12示出了图10和图11的可换头部系统的侧视图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了用于可换头部系统的根据本发明的支架100的实施例。支架100至少被分成夹紧区域102和容纳区域104。夹紧区域102设置成用于将支架100夹紧到金属加工机械的卡盘中。容纳区域104设置成用于容纳头部。支架100和可换头部沿着连接轴线106连接在一起。

夹紧区域102可根据已知的标准规定构造，例如根据相关的对于本领域技术人员熟悉的标准连接构造成中空短锥刀柄(Hohlschaftkegel，HSK)。这一方面不是本发明的对象并且以下不再继续讨论。

在容纳区域104中构造有用于容纳锥形形状的容纳开口108，也就是说，侧壁110利用内表面111形成沿着轴线106圆锥形地变细的容纳开口108，其中，在远离头部或待加工的工件的方向上变细。在该方向上，在容纳开口108中联接圆柱形的内表面112和另一圆锥形的内表面114。后者通入孔116中，该孔116在容纳开口108和夹紧区域102之间伸延，并且朝向支架100的后端部118敞开，例如用于将冷却介质引导到头部处或者实现为了插入和/或取出头部而对工具进行的作用。

内表面111、112和114实施成没有螺纹的。与多个传统的可换头部系统相反地，在在此描述的系统中，不需要螺纹以将头部可靠地容纳且支撑在容纳开口108中。以下将详细描述头部和支架的共同作用。

在支架100的容纳区域104中存在圆柱形地实施的孔120，其正切地且蹭着地穿过侧壁110的内表面111，从而孔120向容纳开口108的内部敞开，并且在侧壁110的内表面111处形成通道或沟部或刻槽部。

图2示出了用于可换头部系统的根据本发明的头部200的实施例。头部200具有加工区域202和连接区域204。加工区域202用于加工工件，并且为此例如可具有一个或多个切割棱边，这些切割棱边例如螺旋形地以通过箭头206指出的方向和斜度围绕头部200伸延。槽212的旋转方向有利地可与加工区域的切割棱边的旋转方向206相同；但是相反的旋转方向也是可行的。然而，用于金属加工的头部的加工区域不是本发明的对象，并且在图2中仅示意性地示出了该加工区域。

连接区域204用于沿着轴线208将头部200容纳在支架中，该轴线208为此与在图1中的支架100的轴线106大致一致。连接区域204构造成锥形的，也就是说具有侧壁210，其外表面211沿着轴线208圆锥形地变细，确切地说在向着支架的方向或者远离待加工的工件的方向上。

槽212被切入到侧壁210中，槽212在该实施例中在整个连接区域204上延伸，并且为此螺旋形地围绕头部200伸延1.5圈。槽212不代表螺纹，如已经从在槽212的两个回旋之间的距离214中得到的那样。距离214不等于螺纹中的距离，通常为槽宽216的三倍。

图3显示了具有图1中的支架100的可换头部系统300，图2中的头部200被容纳在支架100中。具体地，头部200的连接区域204被容纳在支架100的容纳开口108中。在此，连接区域204的表面211以及容纳开口108的内表面111构造成配合面302，其直接彼此贴靠，以便一方面保证头部200在支架100中自对中的容纳，并且另一方面保证在运行中摩擦配合的连接，该摩擦配合的连接以不旋转地方式将头部200保持在支架100中。

对于最优的保持来说，在支架100中的容纳开口108在轴向106的方向上比头部200的连接区域204更低，也就是说，在配合面302或内表面111的区域中的容纳开口108具有几乎相应于连接区域204的轴向深度218的轴向深度122(见图1)；然而，容纳开口108整体具有更大的轴向深度124。在在此示出的示例中，没有设置头部200在支架100处的平面贴靠。

配合面302相应于头部200的外表面210在支架100的容纳开口108中的内表面111处的贴靠。表面210和表面111不必精确地具有同样的轴向延伸。在图3中示出，锥形的连接区域210延伸到在容纳开口108中的圆柱形的侧面112的区域中。如果槽212仅占据连接区域204的表面210的仅部分表面，则利用锥形的配合实现的摩擦配合不会受到在头部200中的槽212损害。

销304被容纳在孔120中，销304接合到在头部200处的槽212中。销304可在容纳头部200之前被嵌入孔中，从而头部200通过其旋转运动被引入在支架处的容纳开口108中。销304也可事后被嵌入。

图4以旋转了90°的示意图示出了图1中的支架100，从该视图中可看出孔120穿过侧壁110的延伸。孔120直线地在容纳区域104的外表面406处的两个开口402、404之间伸延。如可从图1至图3中看出的那样，如此选择点402、404，使得内表面111或配合面302刚好被正切蹭着地穿过。此外，孔120的走向具有轴向分量，也就是说，孔120不是垂直于轴线106伸延，而是相对于轴线106倾斜小于90°的角度408。该角度408例如可为60°或更小，并且例如可为45°。

图5示出了具有孔120的图1中的放大的局部，该孔在侧壁110的内表面111的穿过点处形成刻槽部502。在该示例中，孔120为圆柱形，由此，刻槽部502具有部分圆的轮廓。圆柱形的孔120的半径以504表示。在穿过面111时，刻槽部502的最小深度506大于半径504，也就是说，孔轴线508在侧壁110之内。由此，如果销304基本上填充孔120，那么销的伸入容纳开口108中的直径份额小于销的半径。这为销的稳定做出贡献，确切地说实现了更细的销。

在其它实施例中，代替圆柱形的轮廓，槽120和/或销304附加局部地或者备选地具有其它横截面形状，并且例如可具有多边形的、例如六边形的横截面。这种或其它横截面例如可改进销在孔中的保持和/或销的机械稳定性。

图6在轴向方向上、也就是说在图1中的轴线106的轴向方向上示出了支架100的示意性俯视图。在此，再次可看出孔120的切向走向，该孔120刚好蹭着容纳开口108。孔120直线地在侧壁110的外表面406中的开口402和开口404之间伸延。销304可比孔120更长。在被插入孔120中之后，可缩短销，从而销与外表面406齐平。

图7示出了图2中的头部200的连接区域204的细节。在表面211的平行线704和轴线208之间的角度702表示了区域204的锥形。与圆柱形的偏差可以很小，也就是说，角度702可在1°至10°的范围中，优选地例如为4°。

螺旋形地伸延的槽212的斜度可通过在一方面支架100和头部200的连接轴线208或连接轴线106与另一方面槽212的伸延方向708之间的角度706描述。该角度706通常选择成小于典型地用于螺纹的角度，也就是说，槽212比螺纹更倾斜地伸延。例如，角度706可具有70°或更小的值。角度706可具有约60°的值，如在图7中示出的那样，或者可具有更小的值，例如约45°。

在图4中根据角度408示出的孔120的轴向斜度可与在图7中根据角度706示出的槽212的斜度重合。然而，仅在这样的点处进行销304到槽212中的接合，也就是说，在该处孔120穿过内侧壁110。因此，一方面孔和销并且另一方面槽的尺寸不必非常准确地彼此一致；尤其地，存在比在其整个长度上彼此接合的螺纹中更小的要求。例如，在斜度408和斜度706中可承受这样的偏差，即，其可彼此相差15°或更多，或者在孔或销以及槽的直径中：销例如可具有比槽更小的半径，从而销带一些间隙地接合到槽中。

在在此示出的实施例中，设置槽212，其螺旋形地围绕整个连接区域204伸延。如果销仅在一个部位处接合到槽中，则在其它实施例中可设置仅一个更短的槽，该槽例如仅在连接区域的小的轴向和/或径向的节段上延伸。在这些或其它实施例中，也可设置多个槽，以用于简化头部的快速插入或更换。

原则上也可设想的是，在支架处设置多个孔并且相应地设置多个销。例如，可设置两个彼此在容纳开口中相对的销，其接合到在头部处的两个相应的槽中。

孔、销和槽的直径与支架和头部的其它尺寸相比通常可选择成较小的，例如相对于容纳区域或连接区域的轴向延伸或直径。例如，孔、销和槽的直径在几毫米的范围中，例如在约1毫米至2毫米的范围中，而容纳开口的直径可在10毫米至20毫米之间，并且形成容纳开口的侧壁例如可具有几毫米、例如5毫米的厚度。孔、销和槽由此对支架和头部或应用工具的机械稳定性没有影响。

一种用于制造以上图中的销304的方法可包括一个步骤，在该步骤中，将销304切割成期望的长度。

一种用于制造以上图中的支架100的方法可包括这样的步骤，即，通过该步骤将由实心硬质金属制成的棒缩短到所需的长度。在另一步骤中，例如引入孔116和容纳开口108。通过以下方式简化该步骤，即，可省去在容纳开口108中的内螺纹。在另一步骤中，引入孔120。

在工厂中制造支架100时或者现场在(例如第一次)将支架100插入金属加工机械中时进行的步骤中，将销304嵌入孔120中。在另一步骤中，使销304卡锁在孔120中，例如通过粘接。在另一步骤中，切下销304的伸出的端部。也可根据单个情况的要求省去以上步骤。

一种用于提供图1至图7的准备好应用的可换头部系统的方法，其包括这样的步骤，即，在其中，将可换头部200引入支架100的容纳开口108中。如果已经引入了销304，仅需将头部200旋入支撑部100中，直至达到可靠的配合。参考图8至图12的实施例，以下还将描述另一备选的提供方法，在其中，首先插入(第一)头部，并且然后使销穿过孔与头部接合。这两种方法都可以用于所有在此阐述的实施例。

如果应更换工具头部200，借助于旋转运动将其从支撑部100中取出，例如该旋转运动通过与销304接合的槽212的走向而预先确定。然后，可以相应的方式将新的可换头部压入支撑部100中，直至达到这样的配合，即，在其中销304接合到新的头部的槽212中。

可自动地实现提供准备好应用的可换头部系统。尤其地，可自动地进行工具头部200的更换。为此，工具更换头部200的区段220构造成用于作用合适的外部工具。在图3的示例中，在区段220中构造有扳手面222，其构造成用于活动扳手的作用。其可手动地或自动地作用，以松开、拧出在支架100中的头部200等。

一种用于制造上述图中的头部200的方法包括这样的步骤，即，通过该步骤将由实心硬质金属制成的棒缩短成所需长度。在另一步骤中，制造加工区域202，例如加工出切割棱边。在该步骤之前或该步骤中，如有可能，可引入冷却通道。在另一步骤中，槽212被引入连接区域204中。以上步骤可设置成并行的或者以任意顺序有序地进行。

例如可使用金刚石工具来制造销、支架和头部。

图8示意性地示出了用于可换头部系统的另一实施例的支架800。

以上描述的实施例的其它方面以相同的方式或者含义相同地也涉及以下描述的实施例。以下不再重新阐述这些方面中的多个，而是主要示出备选方案和/或改进方案。

支架800包括以缩短的方式示出的夹紧区域802和容纳区域804。夹紧区域802设置成用于将支架800夹紧到金属加工机械的卡盘中。容纳区域804如以下将更详细描述的那样设置成用于容纳并支撑工具头部。支架800和可换头部沿着连接轴线806连接在一起。该连接轴线806与支架800或工具头部的相应的中轴线重合。

在容纳区域804中构造有用于容纳锥形的容纳开口808，也就是说，侧壁810利用内表面811形成沿着轴线806圆锥形地变细的容纳开口808。圆柱形的内表面812和另一圆锥形的内表面814联接到容纳开口808处。圆锥形的内表面814通入在容纳开口808和夹紧区域802之间的孔816中。在锥形配合中可省去例如通过止动螺栓引起的平面限位，工具头部被装到该止动螺栓上。内表面811、812和814可实施成没有螺纹的。

圆柱形实施的孔820穿过容纳区域804的侧壁810，也就是说，孔820从侧壁810的外侧伸延出来，并且向容纳开口808的内部中敞开。孔820垂直于中轴线806伸延。

图9是在轴向方向上、也就是说进入容纳开口808和孔816中的方向上的支架800的示意性俯视图，从而可看到内壁811和内壁814。线A-A表示穿过例如在图8中示出的支架800的截面。利用虚线指出孔820，从而可看出孔820的直线的径向走向，也就是说，孔820相对于支架800的中轴线806在径向方向上伸延。

在约18mm的容纳区域804的外直径中，孔820例如可设计成用于具有约2.0mm的直径的销。

图10、图11和图12局部地示出了可换头部系统的实施例1000，该可换头部系统包括图8和图9中的支架800以及工具头部1002，该工具头部1002在图纸中被容纳在支架800的容纳区域808中。为了说明，以沿着截面1004剖开的方式示出支架800。头部1002仅部分地示出，也就是说，仅具有一个连接区域1006，其中，省去了联接到限制面1008处的加工区域。图10、图11和图12从不同的视角示出了该布置，其中，在图12中的观察方向刚好落到截面平面1004中。

连接区域1006用于沿着轴线806将头部1002容纳到支架800中，从而轴线806同时表示头部1002和支架800的中轴线。连接区域1006至少部分地构造成锥形的，也就是说，连接区域1006具有带有圆锥形地变细的侧壁1010的锥形区段1009。锥形区段1009可与头部1002的中轴线形成例如约5°的角度。

一方面头部1002的锥形区段1009的表面1011和另一方面支架的容纳开口808的内表面811形成配合面1012，其在头部1002容纳到支撑部800中时直接彼此贴靠。以这种方式，可保证头部1002在支架800中的自动对中的容纳。附加地或备选地，头部1002在运行中无旋转地保持在支架800中，从而可省去其它用于承受附加扭转的元件。

在支架800中的孔820穿过用于贴靠锥形区段1006的内表面811或配合面1012。在图10、图11和图12中以纵截面示出的销1014被容纳在孔820中。销1014可由与支架800和/或工具1002相同的材料制成，例如由硬质金属制成。如果销1014不必承受扭转力矩，其可实施成相对细的，并且例如具有约2.0mm的直径。

销1014具有用于接合到工具头部1002中的头部接合区域1016。销1014在接合区域1016处具有全半径，也就是说是球形的，在该示例中构造成半球形的。

在可换头部系统1000的准备好使用的状态中，销1014接合到在头部1002处的槽1018中。该槽1018构造成用于容纳销1014的球头1016，如最好地从图10和图11中看出的。

在该示例中，槽1018被引入连接区域1006的锥形区段1009中。也可设想，槽设置在与锥形区段不同的区段中，例如在工具头部的圆柱形的区域中，只要该区段或区域为槽提供足够的纵向延伸(沿着纵轴线或中轴线)。在一个实施例中，径向的孔可通入容纳区域的圆柱形的内壁中，其与在图8中的内表面812相似。附加地或备选地可设想，用于销的孔未通入配合面中，而是在头部被插入时，销消除了在支架和头部之间的距离。

槽1018可部分地、完全地或多重地围绕头部1002延伸。现在优选的是，槽1018以相对于工具1002的中轴线806具有恒定的斜度地伸延。该斜度与中轴线806可形成角度1020，其例如约为80°，参见图12。以这种形式的平缓斜度有利于实现工具1002在支架800中无障碍地对中的配合，以使得旋转偏摆(Rundlauffehler)最小化等。

销1014可在容纳头部1002之前被嵌入孔820中，从而头部1002以旋转的运动被引入在支架800处的容纳开口808中。销1014也可事后被嵌入。为此销1014可设置成，焊接在支架中。在插入时，销1014可比孔820更长。在插入到孔820中之后，可使销1014缩短，从而其与支架800的外表面齐平。

一种用于提供准备好使用的图8至图12的可换头部系统1000的方法可包括这样的步骤，即，在其中，将可换头部1002引入支架800的容纳开口808中。在另一步骤中，将销1014引入在支架处的孔820中，并且确切地说如此程度地，即，直至销1014的接合部分1016与头部1002的连接部分1006接合。具体地，销1014应接合到在连接区域1006处的槽1018中。为了实现这种情况，尝试旋转工具头部1002，例如以不同的旋转方向。之后，在另一步骤中，可将销1014焊接在孔820中。可选地，可切下销1014的向外伸出的部分。

如果应更换工具头部1002，再次将其从支撑部800中旋出，例如这通过与销1014接合的槽1018的走向预先确定。之后，可以相应的方式将新的可换头部压入支撑部800中，直至达到配合，在其中，销1014接合到新的头部的槽中。

可自动地实现提供准备好使用的可换头部系统1000，也就是说，可机械地进行一些或所有在此讨论的步骤和其它方法方面。尤其地，可自动地进行工具头部1002的更换。工具更换头部1002的区段1022可构造成用于合适的自动工具的作用，例如机器人臂等。在图10至图12的示例中，在区段1022中构造有扳手面1024，其构造成用于活动扳手的作用。该活动扳手例如可从支架800中松开头部1002。

本发明不限制于在此描述的实施例和以上得到的方面；相反地，在通过所附权利要求给出的范围之内可实现多种在专业范围中的改进方案。尤其地，由本领域技术人员确定的以上独立描述的特征的组合也可视为适宜的或有利的。例如合理的是，除了由硬质金属，可由钢制成该支架。由此，实现了更高的减振。除了硬质金属，也可由钢制成其它组件。

Claims (25)

1.一种可换头部系统，尤其地由硬质金属或钢制成，作为用于金属加工所用的机械的应用工具，其具有：

至少一个支架(100)、头部(200)以及用于通过孔(120)将头部(200)固定在支架(100)处的销(304)，其中

所述孔(120)正切地穿过在支架(100)和头部(200)之间的配合面(302)，

其特征在于，所述孔(120)相对于支架(100)和头部(200)的连接轴线的法线倾斜地伸延。

2.根据权利要求1所述的可换头部系统，其特征在于，所述销(304)设置成如此容纳在所述孔(120)中，使得在所述头部(200)被容纳在支架(100)处时所述销(304)接合到槽(212)中，确切地说，优选地所述接合小于销直径的一半。

3.根据权利要求2所述的可换头部系统，其特征在于，在所述支架(100)处构造所述孔(120)，其中，所述孔至少一次穿过所述支架的外表面，并且在所述头部(200)处构造所述槽(212)。

4.根据权利要求2或3所述的可换头部系统，其特征在于，所述孔(120)和/或所述槽(212)相对于支架(100)和头部(200)的连接轴线(106，208)的法线形成角度，所述角度在20°至60°之间，优选地在30°至45°之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，螺旋形地围绕所述头部伸延的槽(212)，其中，在一圈之后，所述槽(212)自身的轴向距离(214)为槽宽度(216)的多倍。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，所述槽(212)螺旋形地围绕所述头部(200)伸延3圈或者更少，优选地1.5圈或者更少。

7.根据上述权利要求中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，所述支架(100)具有用于容纳所述头部(200)的无螺纹的凹口(108)。

8.根据权利要求7所述的可换头部系统，其特征在于，在所述头部(200)处圆锥形地变细的锥形区段(210)，其中，在所述支架(100)处的配合面(302，111)构造成用于贴靠所述锥形区段(210，211)。

9.一种支架，尤其地由硬质金属或钢制成，用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统，

其中，所述支架(100)具有用于容纳可换头部系统(300)的头部(200)的配合面(111，302)，且设置孔(120)，所述孔(120)正切地穿过所述配合面(111，302)，

其特征在于，所述孔(120)相对于支架(100)和头部(200)的连接轴线的法线倾斜地伸延。

10.根据权利要求9所述的支架，其特征在于，所述配合面(111，302)是无螺纹的。

11.一种头部，尤其地由硬质金属或钢制成，用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统，

其中，所述头部(200)在用于与所述可换头部系统(300)的支架(100)连接的连接区域(204)中具有圆锥形地变细的锥形区段(204)，

其特征在于，在所述连接区域(204)中的槽(212)，所述槽螺旋形地围绕所述头部(200)伸延3圈或者更少、优选地1.5圈或更少。

12.一种用于尤其地由硬质金属或钢制成的支架的制造方法，所述支架用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统，所述制造方法包括以下步骤：

将销引入支架的孔中，其中，所述孔正切地穿过配合面，所述配合面设置成用于形状配合地使可换头部系统的头部与所述支架连接在一起，并且所述孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延；

使所述销卡锁在所述孔中，和/或

在所述孔中切断销。

13.一种作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统，所述可换头部系统具有：

至少一个支架(800)和头部(1002)，其中，所述头部(1002)具有圆锥形地变细的锥形区段(1009)，并且，所述支架(800)具有用于容纳并在共同的配合面(1012)上贴靠所述锥形区段(1009)的无螺纹的凹口(808)，以及

所述可换头部系统具有用于通过孔(820)将头部(1002)固定在支架(800)处的销(1014)，其中，所述孔(820)相对于支架(800)和头部(1002)的共同的中轴线(806)垂直地且径向地伸延。

14.根据权利要求13所述的可换头部系统，其特征在于，所述支架(800)、头部(1002)和销(1014)由硬质金属制成。

15.根据权利要求13或14所述的可换头部系统，其特征在于，所述锥形区段(1009)与所述支架(800)和头部(1002)的中轴线(806)形成角度，所述角度在2°至10°之间，优选地在3°至7°之间，尤其优选地为5°。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，其中所述销(1014)设置成用于焊接在所述支架(800)中。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，所述孔(820)穿过用于贴靠锥形区段(1009)的配合面(811，1012)。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，所述销(1014)具有构造成球形的用于接合到工具头部(1002)中的接合区域(1016)。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，设置刚好一个孔(820)和刚好一个销(1014)。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，所述销(1014)具有在0.5mm至4.0mm之间的直径、优选地在1.0mm至3.0mm之间的直径、尤其优选地2.0mm的直径。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的可换头部系统，其特征在于，为了通过所述销(1014)接合，在所述头部(1002)处构造有具有恒定的斜度的槽(1018)。

22.根据权利要求21所述的可换头部系统，其特征在于，所述斜度与支架(800)和头部(1002)的中轴线(806)形成角度(1020)，所述角度在70°至85°之间、优选地在75°至83°之间、尤其优选地为80°。

23.一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的支架，所述支架具有：

无螺纹的凹口(808)，所述无螺纹的凹口(808)用于容纳且在共同的配合面(1012)上贴靠所述头部(1002)的圆锥形地变细的锥形区段(1009)，以及

所述支架具有用于借助于销(1014)将头部(1002)固定在支架(800)处的孔(820)，其中，所述孔(820)相对于支架(800)和头部(1002)的共同的中轴线(806)垂直地且径向地伸延。

24.一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的头部，所述头部具有：

圆锥形地变细的锥形区段(1009)，所述圆锥形地变细的锥形区段(1009)用于容纳到支架(800)的无螺纹的凹口(808)中且在共同的配合面(1012)上贴靠到所述支架的无螺纹的凹口处，以及

所述头部包括具有恒定的斜度的槽(1018)，以用于通过销(1014)的径向接合而将头部(1002)固定在支架(800)处，其中，所述斜度与支架(800)和头部(1002)的共同的中轴线(806)形成角度，所述角度在70°至85°之间、优选地在75°至83°之间、尤其优选地为80°。

25.一种用于作为用于金属加工所用的机械的应用工具的可换头部系统的支架的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

将销(1014)引入支架(800)的孔(820)中，所述孔通入支架(800)的无螺纹的凹口(808)中，其中，所述凹口(808)构造成用于容纳且在共同的配合面(1012)上贴靠头部(1002)的圆锥形地变细的锥形区段(1009)，并且其中，所述孔(820)相对于支架(800)和头部(1002)的共同的中轴线(806)垂直地且径向地伸延，以及

使所述销(1014)焊接在所述孔(820)中，和/或

在所述孔(820)中切断销(1014)。