CN107530787B

CN107530787B - 用于钻头和铰刀的工具耦合装置

Info

Publication number: CN107530787B
Application number: CN201680022372.1A
Authority: CN
Inventors: 吉尔·赫克特
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2019-08-20
Anticipated expiration: 2036-04-12
Also published as: IL254923A0; KR20170135974A; WO2016174657A1; JP6776255B2; EP3288703A1; US20160311036A1; CN107530787A; JP2018514400A; EP3288703B1; KR102486962B1; US9597737B2

Abstract

一种用于钻头和铰刀的工具耦合装置(12)包括工具部(14)和柄部(16)，它们各自具有工具轴向止动部(46)和柄轴向止动部(48)。工具部(14)的至少部分为柱状的工具耦合端部(24)位于柄部(16)中的纵向穿通的孔前部部分(76)内并且通过细长的耦合构件(18)耦合在其中，所述细长的耦合构件(18)在柄部(16)中位于更内侧并且包括轴向相对的构件耦合端部(56)和构件牵拉端部(58)。孔前部部分(76)具有前子部分(76F)和后子部分(76R)以及位于它们之间并且径向向外延伸的孔槽(80)。在锁紧位置(图3‑6)，工具轴向止动部(46)抵接柄轴向止动部(48)。工具耦合端部(24)抵接前子部分(76F)和后子部分(76R)，并且耦合构件(18)的耦合端部(56)楔入工具耦合端部(24)和孔槽(80)之间。

Description

用于钻头和铰刀的工具耦合装置

技术领域

本申请的主题涉及工具，诸如钻头和铰刀，并且特别涉及钻头或铰刀的两个部分之间的轴向耦合装置。

背景技术

US6976815公开了一种铣刀，其包括主体，该主体具有由该主体形成的三条切削刃。设置为与切削刃相对的、主体的端部限定铣刀的紧固端部。铣刀包括具有钩形耦合部的第一锥形柄，其包括第一肩部以及第一凹槽。该铣刀还包括设置有第二耦合部的第二锥形部，该第二耦合部用来与第一耦合部相配合。在第二耦合部内部，在轴向方向上，锁紧螺钉具有带有外螺纹的、优选为柱状的部分。这种耦合装置基于锥形表面的概念，该锥形表面在铣刀的两个部分之间提供中心轴向定位和扭矩传递。凸部和凹部的锥形表面具有连续的抵接区域。为了达到适当的精度，锥形表面需要被磨削，这可能是昂贵的。锥形表面相对于旋转轴线的角度可能会影响壁厚以及它们承受加工力的能力。换言之，可能难以使角度小到足以提高精度，或者使其太大而不能加固锥形座。此外，与锥形座的开口处或端面处测得的直径相比，耦合区域的长度(也受上述角度影响)较短，这可能不利地影响加工期间的丢弃。

发明内容

根据本申请的主题的第一方面，提供一种用于钻头和铰刀的耦合装置，其包括工具部和柄部，它们各自具有工具轴向止动部和柄轴向止动部。工具部的、至少部分为柱状的工具耦合端部位于柄部中的、纵向穿通的孔前部部分内并且通过细长的耦合构件耦合在其中，所述细长的耦合构件在柄部中位于更内侧并且包括轴向相对的构件耦合端部和构件牵拉端部。其中，孔前部部分包括轴向分开的、柱状的前子部分和后子部分以及位于它们之间并且径向向外延伸的孔槽。并且其中，在锁紧位置，工具轴向止动部抵接柄轴向止动部，工具耦合端部抵接前子部分和后子部分，并且构件耦合端部楔入工具耦合端部和孔槽之间。

下面的任何特征可以单独或组合地用于本申请的主题的上述任一方面。

工具部和柄部可以包括相应的、平行的工具轴线T和柄轴线S。

孔前部部分朝柄前部表面打开，并且孔槽在纵向方向上朝柄前部表面增加深度。

孔槽可以为锥形。

孔槽可以围绕纵向的柄轴线S延伸360度。

孔槽包括第一孔抵接表面，并且后子部分和前子部分各自包括第二孔抵接表面和第三孔抵接表面；并且第一孔抵接表面可以被定位为与第二孔抵接表面和第三孔抵接表面径向相对，同时至少与第三孔抵接表面轴向间隔开。

工具耦合端部具有平坦的第一工具抵接表面，其抵接构件耦合端部的平坦的内抵接表面。

构件耦合端部包括径向相对的内抵接表面和外抵接表面。

内抵接表面可以是平坦的，并且外抵接表面可以是锥形的。

内抵接表面和外抵接表面朝构件牵拉端部会聚。

工具耦合端部与构件耦合端部中的每一个都是不对称的。

在轴向方向上，工具耦合端部在孔槽的轴向分开的两侧之间抵接内抵接表面。

构件牵拉端部可以包括外螺纹，其被拧入位于柄部的孔后部部分中的内螺纹。

工具耦合端部可以具有平坦的第一工具抵接表面，其与工具轴线T形成0至45度范围内的抵接角α。

抵接角α在0至20度的范围内。

工具部、耦合构件和柄部各自包括工具冷却管、构件冷却管和柄冷却管。

在锁紧位置，工具耦合端部具有工具耦合长度LN和在柄前部表面处测得的工具直径D；并且其中工具耦合端部具有的长度和直径比RT＝(LN/D)＞2。

在锁紧位置，工具耦合端部的任何部分都不抵接孔槽。

附图说明

为了更好地理解本申请的主题并且表明在实践中可以如何实施本申请，现在将参照附图，在附图中：

图1是示出钻头部和柄部的已组装的钻头的等距视图；

图2是在组装位置的、图1的钻头的耦合装置的侧视图，其中柄部被部分剖开以示出耦合构件和工具耦合端部；

图3是使钻头部相对于柄部旋转之后处于锁紧位置的、图2的耦合装置的侧视图；

图4是图3的耦合装置的剖视图；

图5是图3的耦合装置的第一等距视图；以及

图6是图3的耦合装置的第二等距视图。

在认为合适的情况下，可以在附图中重复附图标记，以指示对应的或类似的元件。

具体实施方式

在下面的描述中，将描述本申请的主题的各个方面。为了说明的目的，充分详细地阐述了具体的构造和细节，以提供对本申请的主题的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有本文给出的具体构造和细节的情况下实施本申请的主题。

参照图1和图2。钻头10具有耦合装置12，其包括工具部14和柄部16，它们通过内部的、细长的耦合构件18耦合在一起。已组装的钻头10限定前至后方向(F、R)，其在图2中通过箭头限定。为了组装钻头10，工具部14被轴向插入柄部16中，直到耦合装置12到达组装位置。然后，使工具部14相对于柄部16轴向旋转，直到到达锁紧位置。工具部14可以由耐磨材料制成，例如，硬质合金。柄部16可以由钢制成。

工具部14具有细长的工具轴线T和外部的工具周面20。工具周面20可以在工具部14的、相对的工具切削端部22和工具耦合端部24之间延伸。工具周面20至少在工具耦合端部24处是柱状的。工具周面20在工具耦合端部24处具有工具直径D。工具部14可以包括工具冷却管26，其纵向延伸穿过工具部14并且在工具切削端部22和工具耦合端部24处打开。

在工具切削端部22处，工具部14包括加工头部32，例如，加工头部32可以是工具部14的可更换的或一体化的(是整体的单件构造)部分。切削端部22可以由硬质合金制成。注意，加工头部32可以是铰刀头部或钻头头部。根据期望的加工应用，加工头部32具有设置在其上的切削刃34。根据本实施方式，钻头10为具有单一切削刃34的枪钻式钻头。

参照图2至图5。工具耦合端部24在宽度方向上不对称。工具耦合端部24包括工具后表面38、在工具周面20中的切口区域36以及同样位于周面20上的第二工具抵接表面52和第三工具抵接表面54。工具后表面38横切于工具轴线T取向。工具耦合端部24在工具后表面38与第三工具抵接表面54之间(轴向地)延伸(如图4所示)，并且在锁紧位置限定工具耦合长度LN。切口区域36在工具后表面38和台阶表面40之间(轴向地)延伸。切口区域36包括引导表面42、第一工具抵接表面44、台阶表面40和工具轴向止动部46。这是有利的，因为切口区域36制造起来相对廉价，仅用砂轮打磨非常少的次数(在本实施方式中，具有适配轮廓的砂轮打磨一次)。

工具轴向止动部46可以在工具后表面38与工具周面20之间延伸。工具轴向止动部46可以是斜角的锥形表面。引导表面42可以横切于工具轴线T从工具轴向止动部46或工具后表面38朝工具切削端部22延伸。引导表面42与第一工具抵接表面44在顶部50处相交。当工具部14被插入柄部16时，引导表面42被构造为接合耦合构件18，并引导耦合构件18，或允许耦合构件18在其上滑动，直到耦合构件18越过顶部50并且耦合装置12到达组装位置(将在下文描述)。

第一工具抵接表面44可以是平坦的。第一工具抵接表面44可以从引导表面42朝工具切削端部22延伸，并与台阶表面40连接。台阶表面40与工具周面20相交。第一工具抵接表面44与工具轴线T形成0至45度范围内的抵接角α。有利地，抵接角α在0至20度的范围内，以便在使用的便利性和强耦合力之间进行平衡。换言之，例如，较小的抵接角α使得更容易插入和移除工具耦合端部24，而较大的抵接角α可以有助于增大轴向抗拔出力。

工具周面20包括第二工具抵接表面52和第三工具抵接表面54。第二工具抵接表面52位于工具耦合端部24中、在轴向方向上邻近工具后表面38。根据本实施方式，第二工具抵接表面52相对于工具轴线T被定位为与引导表面42相对。第三工具抵接表面54位于工具耦合端部24中、与工具后表面38轴向分离并且比第二工具抵接表面52距离工具后表面38更远。在轴向方向上，第三工具抵接表面54可以被定位为与台阶表面40相邻。根据本实施方式，当耦合装置12处于锁紧位置时，第三工具抵接表面54轴向地定位为与切口区域36相邻。第一工具抵接表面44轴向地定位在第二工具抵接表面52和第三工具抵接表面54之间。第一工具抵接表面44被定位为与第二工具抵接表面52和第三工具抵接表面54径向相对(例如，周向上间隔大约180°)，同时至少与第三工具抵接表面54轴向间隔开。

参照图2至图6。耦合构件18是细长的，并且包括轴向相对的构件耦合端部56和构件牵拉端部58。耦合构件18在纵向方向和宽度方向上是不对称的。耦合构件18包括在构件耦合端部56和构件牵拉端部58之间延伸的主体部分60。

根据本实施方式，构件牵拉端部58包括外螺纹62，耦合构件18在柄部16中通过该外螺纹62被向内牵拉，从而从组装位置到达锁紧位置。

构件耦合端部56在纵向方向和宽度方向上是不对称的。构件耦合端部56包括构件前部表面66。构件耦合端部56还包括内抵接表面68和外抵接表面70，它们从构件前部表面66朝构件牵拉端部58延伸。构件耦合端部56可以具有楔形形状，以将工具耦合端部24精确地耦合在柄中。换言之，内抵接表面68和外抵接表面70朝构件牵拉端部58会聚。内抵接表面68可以是平坦的，并且外抵接表面70可以是锥形的。耦合构件18还可以包括纵向的构件冷却管28，其在构件牵拉端部58处和构件主体部分60处打开。

柄部16具有柄轴线S并包括柱状耦合孔72。柄部16可以包括柄冷却管30，其纵向延伸穿过柄部16。柄部16包括柄前部表面74，其横切于柄轴线S延伸。耦合孔72朝柄前部表面74打开。耦合孔72包括孔前部部分76和孔后部部分78(二者如图2所示轴向延伸)。孔前部部分76朝柄前部表面74打开。孔前部部分76在柄前部表面74与孔后部部分78之间延伸。

孔前部部分76为柱状。为了确保工具部14与柄部16之间的紧密配合，孔前部部分76具有孔前部直径D1，其略大于工具直径D。注意，在轴孔配合的标准公差内，本装置被构造为允许手动组装，同时保持工具耦合端部24在孔前部部分76内的轴向对准精度和滑动性。根据ANSI标准，定位过渡配合LT为优选的、有利的标准公差。紧密配合的另一优点是可重复性。具体而言，就是工具轴线T与柄轴线S之间的准确的平行对准的可重复性。

参照图2。孔前部部分76还包括孔槽80，其径向向外延伸。孔槽80轴向位于柱状的前子部分76F与后子部分76R之间(如在图2的底部处所示)。前子部分76F和后子部分76R都具有孔前部直径D1。孔槽80被构造为在插入或移除工具耦合端部24时允许连接构件18移动离开工具耦合端部24的路径。在朝柄前部表面74沿孔前部部分76轴向前进时，孔槽80深度增加(即，横截面积增加)。根据本实施方式，孔槽80为锥形。锥形孔槽80与柄轴线S同轴地取向或延伸。孔槽80可以围绕柄轴线S延伸360°。孔槽80包括第一孔抵接表面82。孔槽80与柄前部表面74通过前子部分76F轴向间隔开。孔槽80与孔后部部分78通过后子部分76R间隔开。

孔前部部分76包括第二孔抵接表面84和第三孔抵接表面86。第二孔抵接表面84位于后子部分76R中。第三孔抵接表面86位于前子部分76F中。第一孔抵接表面82在轴向方向上位于第二孔抵接表面84与第三孔抵接表面86之间。第一孔抵接表面82被定位为与第二孔抵接表面84和第三孔抵接表面86(相对于柄轴线S)径向相对，同时至少与第三孔抵接表面86轴向间隔开。

如图2所示，孔前部部分76和工具耦合端部24大致沿相同的轴向区域延伸，该轴向区域(轴向上)包括第二工具抵接表面52，第二孔抵接表面84，第三工具抵接表面54和第三孔抵接表面86。在本耦合装置12中，工具耦合长度LN显著大于工具直径D(直径D是在已组装或锁紧位置时在柄前部表面74处测得的)。具体地，工具耦合端部24具有的长度和直径比RT＝LN/D＞2，并且在本实施方式中，RT＝LN/D＞3。这种扩大的比值是有利的，因为其可以帮助防止工具部伸出并且增大耦合精度。

孔后部部分78相对于孔前部部分76在耦合孔72内位于轴向上更内侧。根据本实施方式，孔后部部分78具有的孔后部直径D2＜D＜D1。根据本实施方式，柄轴向止动部48连接在孔前部部分76和孔后部部分78之间。柄轴向止动部48可以是斜角的锥形表面，其围绕柄轴线S延伸。

根据本实施方式，孔后部部分78可以包括内螺纹64。孔后部部分78可以包括轴向地定位在内螺纹64与柄轴向止动部48之间的离隙部。

参照图2。为了到达组装位置，工具耦合端部24被插入耦合孔72中，直到工具轴向止动部46抵接柄轴向止动部48(因此，保证了工具部14在(最终)锁紧位置的轴向定位)。

在该位置，构件耦合端部56与工具耦合端部24之间的松动接合允许在耦合孔72内容易或平滑地转动两个部件。然而，耦合孔72内相对紧凑的封装基本上防止了构件耦合端部56与工具耦合端部24之间的相对轴向旋转。换言之，如果工具部14转动，则松动接合变为完全接触，这将扭矩传递到耦合构件18，引起其旋转。

在组装位置，耦合构件18的外螺纹62被拧入孔后部部分78的内螺纹64中，正好足以防止耦合构件18从耦合孔72中掉出。在该位置，耦合构件18没有被拧紧。这使得外螺纹62和内螺纹64之间能够松开，使耦合构件18相对于柄部16能够具有一定的运动自由度。换言之，耦合构件18可以围绕构件牵拉端部58枢转。这种运动自由度允许工具耦合端部24(具体为顶部50)在其插入或移除期间将构件耦合端部56在孔槽80内推到“一旁”(径向向外)，从而允许顶部50在轴向方向上越过构件前部表面66。为了说明(图2)顶部50可以在无干扰的情况下移动跨过构件耦合端部56，干扰线L被绘制成与顶部50相切并且平行于柄轴线S和工具轴线T。

在使用的便利性方面这是有利的，因为在更换工具部14期间，使用者不必将耦合构件18从耦合孔72中移除。根据本实施方式，耦合构件18仅拧松几圈就足以允许上述耦合构件18枢转，从而能够容易地插入或移除工具耦合端部24。

参照图3至图6，它们示出了处于锁紧位置的耦合装置12。在锁紧位置，工具耦合端部的任何部分都不抵接孔槽80。在锁紧位置，工具耦合端部24的任何部分都不抵接孔槽80。在锁紧位置，工具轴向止动部46抵接柄轴向止动部48。耦合构件18的外抵接表面70抵接孔槽80的第一孔抵接表面82。工具耦合端部24的第一工具抵接表面44抵接耦合构件18的内抵接表面68。第二工具抵接表面52抵接第二孔抵接表面84。第三工具抵接表面54抵接第三孔抵接表面86。

根据本申请的主题，耦合装置12通过相对于柄部16转动工具部14而从组装位置转变到锁紧位置。转动工具部14使耦合构件18转动(第一工具抵接表面44抵接内抵接表面68，因此传递扭矩)，该耦合构件18继而将构件牵拉端部58在内螺纹64内拧紧，这将耦合构件18轴向向内牵拉。由于工具部14不能进一步向内移动的事实(工具轴向止动部46抵接柄轴向止动部48)，耦合构件18的向内轴向平移进一步使构件耦合端部56楔入第一孔抵接表面82和第一工具抵接表面44之间。通过进一步转动工具部14而增大的这些抵接力(并因此增加耦合构件18的楔入)将工具耦合端部24进一步推向第二孔抵接表面84和第三孔抵接表面86，从而到达准确的耦合和锁紧位置。这是有利的，因为工具部14相对于柄部16的准确径向定位保证了工具轴线T和柄轴线S在锁紧位置处平行。因此，这能够尽可能减少(或在一些情况下防止)加工期间的不希望的丢弃，并有利于可重复性。

一旦达到期望的相对转动扭矩(工具部14与柄部16之间)就达到锁紧位置，而不引起耦合装置12的任何部件的塑性变形。如本领域所已知的，所需的扭矩被限定为大于相应加工应用中的加工力。

Claims

1.一种用于钻头和铰刀的工具耦合装置（12），其包括具有工具轴向止动部（46）的工具部（14）和具有柄轴向止动部（48）的柄部（16），

工具部（14）的至少部分为柱状的工具耦合端部（24）位于柄部（16）中的纵向穿通的孔前部部分（76）内，并且通过细长的耦合构件（18）耦合在其中，所述细长的耦合构件（18）在柄部（16）中位于更内侧并且包括轴向相对的构件耦合端部（56）和构件牵拉端部（58），

其中，孔前部部分（76）包括轴向分开的、柱状的前子部分（76F）和后子部分（76R），以及位于它们之间并且径向向外延伸的孔槽（80）；并且

其中，在锁紧位置，工具轴向止动部（46）抵接柄轴向止动部（48），工具耦合端部（24）抵接前子部分（76F）和后子部分（76R），并且构件耦合端部（56）抵接工具耦合端部（24）和孔槽（80）。

2.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，工具部（14）和柄部（16）包括相应的、平行的工具轴线（T）和柄轴线（S）。

3.根据权利要求1或2所述的工具耦合装置（12），其中，孔前部部分（76）朝柄前部表面（74）打开，并且孔槽（80）在朝柄前部表面（74）沿孔前部部分（76）轴向前进时增加深度。

4.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，孔槽（80）为锥形。

5.根据权利要求2所述的工具耦合装置（12），其中，孔槽（80）围绕纵向的柄轴线（S）延伸360度。

6.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中：

孔槽（80）包括第一孔抵接表面（82），并且后子部分（76R）包括第二孔抵接表面（84），和前子部分（76F）包括第三孔抵接表面（86）；并且

第一孔抵接表面（82）被定位为与第二孔抵接表面（84）和第三孔抵接表面（86）径向相对。

7.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，工具耦合端部（24）具有平坦的第一工具抵接表面（44），其抵接构件耦合端部（56）的、平坦的内抵接表面（68）。

8.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，构件耦合端部（56）包括径向相对的内抵接表面（68）和外抵接表面（70）。

9.根据权利要求8所述的工具耦合装置（12），其中，内抵接表面（68）是平坦的，并且外抵接表面（70）是锥形的。

10.根据权利要求8或9所述的工具耦合装置（12），其中，内抵接表面（68）和外抵接表面（70）朝构件牵拉端部（58）会聚。

11.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，工具耦合端部（24）与构件耦合端部（56）中的每一个都是不对称的。

12.根据权利要求8所述的工具耦合装置（12），其中，在轴向方向上，工具耦合端部（24）在孔槽（80）的轴向分开的两侧之间抵接内抵接表面（68）。

13.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，构件牵拉端部（58）包括外螺纹（62），其被拧入位于柄部（16）的孔后部部分（78）中的内螺纹（64）。

14.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，工具耦合端部（24）具有平坦的第一工具抵接表面（44），其与工具轴线（T）形成0至45度范围内的抵接角（α）。

15.根据权利要求14所述的工具耦合装置（12），其中，抵接角（α）在0至20度的范围内。

16.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，工具部（14）包括工具冷却管（26），耦合构件（18）包括构件冷却管（28），和柄部（16）包括柄冷却管（30）。

17.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，在锁紧位置，工具耦合端部（24）具有工具耦合长度LN以及在柄前部表面（74）处测得的工具直径（D）；并且其中工具耦合端部（24）具有的长度和直径比（RT）＝（LN/D）＞2。

18.根据权利要求1所述的工具耦合装置（12），其中，在锁紧位置，工具耦合端部（24）的任何部分都不抵接孔槽（80）。