CN107921552B - 可更换切削刀头、刀具保持器和旋转切削刀具 - Google Patents

Abstract

可更换切削头(22)包括前部切削部(26)和后部安装部(28)。安装部(28)包括从头部基部表面(40)向后部突出的凸式联接构件(38)。凸式联接构件(38)包括前部支承部分和后部支承部分(50,52)以及位于其间的外螺纹(42)。前部支承部分和后部支承部分(50,52)包括相应的锥形形状的前部头部邻接表面和后部头部邻接表面(54,56)。前部头部邻接表面和后部头部邻接表面(54,56)具有相同的锥角（α,β）。当包括所述切削头(22)和具有凹式联接构件(68)的刀具保持器(24)的切削刀具(20)处于锁定位置时，外螺纹(42)被螺纹接合在凹式联接构件(68)中，并且前部头部邻接表面和后部头部邻接表面(54,56)锥形地邻接凹式联接构件（68）中对应的锥形形状的表面(84,88)。

Description

可更换切削刀头、刀具保持器和旋转切削刀具

技术领域

本申请的主题涉及这种类型的旋转切削刀具，其中具有凸式联接构件的可更换切削头通过螺纹联接机构可拆卸地保持在刀具保持器的凹式联接构件中。

背景技术

旋转切削刀具可以设置有螺纹接联机构，用于将可更换切削头牢固地保持在刀具保持器内。

可更换切削头可以包括凸式联接构件，并且刀具保持器可以包括凹式联接构件。凸式联接构件可以包括外螺纹和至少一个邻接表面。凹式联接构件可以包括各自对应于凸式联接构件上的外螺纹和至少一个邻接表面的内螺纹和至少一个邻接表面。

在一些这样的旋转切削刀具中，凸式联接构件包括具有锥形形状的一个邻接表面，并且外螺纹是直（即“非锥形”）螺纹。例如在US 6,485,220中公开了这样的旋转切削刀具的示例。

在其他这样的旋转切削刀具中，凸式联接构件包括具有锥形形状的一个邻接表面，并且外螺纹是锥形螺纹。例如在US 7,374,376中公开了这样的旋转切削刀具的示例。

在另外的这样的旋转切削刀具中，凸式联接构件包括两个邻接表面，其中一个邻接表面具有锥形形状，另一个邻接表面具有圆柱形形状，并且外螺纹是直螺纹。US 7,341,409中公开了这样的旋转切削刀具的示例。

在又一个其他这样的旋转切削刀具中，凸式联接构件包括两个相邻的锥形邻接表面，并且外螺纹是锥形螺纹。在例如US2015 / 016905中公开了这样的旋转切削刀具的示例，其中，锥形螺纹沿着联接构件的后部方向远离两个相邻的邻接表面并朝向球形支撑区域延伸。

本申请的主题的一个目的是提供具有改进的刚度的可更换切削头在刀具保持器中的联接。

本申请的主题的另一个目的是提供一种旋转切削刀具，其具有带有两个锥形邻接表面的螺纹联接机构，与具有带有两个锥形邻接表面的螺纹联接机构的其他旋转切削刀具相比，易于制造。

本申请的主题的又一个目的是提供具有改进的抗横向切削力稳定性的可更换切削头在刀具保持器中的联接。

发明内容

根据本申请的主题的第一方面，提供了一种用于旋转切削操作的可更换切削头，其具有头部纵向轴线，可更换切削头围绕所述头部纵向轴线沿旋转方向旋转，头部纵向轴线沿前部方向至后部方向延伸，包括：

形成切削部的前部部分和形成安装部的后部部分，其中：

安装部包括从向后部面向的头部基部表面向后部突出的凸式联接构件，头部基部表面相对于头部纵向轴线横向延伸，并限定切削部和安装部之间的边界，所述凸式联接构件包括：

向外面向的前部支承部分和后部支承部分以及位于其间的外螺纹，其中：

前部支承部分包括锥形形状的前部头部邻接表面，所述前部头部邻接表面沿后部方向向内渐缩，从而限定前部头部锥角；

后部支承部分包括锥形形状的后部头部邻接表面，所述后部头部邻接表面沿后部方向向内渐缩，从而限定后部头部锥角；以及

前部头部锥角和后部头部锥角具有相同的值。

根据本申请的主题的又一方面，还提供了一种刀具保持器，具有沿前部方向至后部方向延伸的保持器纵向轴线，其包括从向前部面向的保持器前部表面向后部延伸的凹式联接构件，保持器前部表面相对于保持器纵向轴线横向延伸，凹式联接构件包括：

向内面向的前部支撑部分和后部支撑部分以及位于其间的内螺纹，其中：

前部支撑部分包括前部保持器邻接表面，前部保持器邻接表面沿后部方向向内渐缩以限定前部保持器锥角；

后部支撑部分包括后部保持器邻接表面，后部保持器邻接表面沿后部方向向内渐缩以限定后部保持器锥角；以及

前部保持器锥角和后部保持器锥角具有相同的值。

根据本申请的主题的另一方面，还提供了一种旋转切削刀具，其包括：

可更换切削头；和

刀具保持器；其中，

旋转切削刀具能在释放位置和锁定位置之间调节，其中在锁定位置中：

凸式联接构件可拆卸地保持在凹式联接构件中；

外螺纹和内螺纹彼此螺纹接合；

头部基部表面邻接保持器前部表面；

前部头部邻接表面邻接前部保持器邻接表面；以及

后部头部邻接表面邻接后部保持器邻接表面。

可以理解的是，上述内容是概要性的，并且下面描述的特征可以以任何组合应用于本申请的主题，例如，以下特征中的任一个可适用于可更换切削头、刀具保持器或旋转切削刀具：

前部头部锥角可以在5°≤α≤7°的范围内。后部头部锥角可以在5°≤β≤7°的范围内。

优选地，前部头部锥角和后部头部锥角可以确切地等于6°。

外螺纹可以是直螺纹。

前部头部邻接表面位于围绕头部纵向轴线定中心的假想的外部前部锥体上。多个外螺纹牙底限定由前部支承部分和后部支承部分轴向界定的假想的外部牙底圆柱体。假想的外部前部锥体可以与假想的外部牙底圆柱体相交。

后部头部邻接表面位于围绕头部纵向轴线定中心的假想的外部后部锥体上。多个外螺纹牙顶限定了由前部支承部分和后部支承部分轴向界定的假想的外部牙顶圆柱体。假想的外部后部锥体可以与假想的外部牙顶圆柱体相交。

最靠近前部支承部分的外螺纹的大直径限定了大外部直径，该大外部直径可以小于前部头部邻接表面的最小外部前部直径。

最靠近后部支承部分的外螺纹的小直径限定了小外部直径，该小外部直径可以大于后部头部邻接表面的最大外部后部直径。

后部头部邻接表面的最大外部后部直径可以小于前部头部邻接表面的最小外部前部直径。

前部头部邻接表面具有前部头部锥体轴向高度。后部头部邻接表面具有后部头部锥体轴向高度。后部头部锥体轴向高度可以大于前部头部锥体轴向高度。

头部基部表面可以垂直于头部纵向轴线。

前部保持器锥角可以在4.7°≤γ≤6.7°的范围内。后部保持器锥角可以在4.7°≤δ≤6.7°的范围内。

优选地，前部保持器锥角和后部保持器锥角可以等于5.7°。

内螺纹可以是直螺纹。

前部保持器邻接表面位于围绕保持器纵向轴线定中心的假想的内部前部锥体上。多个内螺纹牙顶确定了由前部支撑部分和后部支撑部分轴向界定的假想的内部牙顶圆柱体。假想的内部前部锥体可以与假想的内部牙顶圆柱体相交。

后部保持器邻接表面位于围绕保持器纵向轴线定中心的假想的内部后部锥体上。多个内螺纹牙底限定了由前部支撑部分和后部支撑部分轴向界定的假想的内部牙底圆柱体。假想的内部后部锥体可以与假想的内部牙底圆柱体相交。

最靠近前部支撑部分的内螺纹的大直径限定了可以小于前部保持器邻接表面的最小内部前部直径的大内部直径。

最靠近后部支撑部分的内螺纹的小直径限定了小内部直径，该小内部直径可以大于后部保持器邻接表面的最大内部后部直径。

后部保持器邻接表面的最大内部后部直径可以小于前部保持器邻接表面的最小内部前部直径。

前部保持器邻接表面具有前部保持器锥体轴向高度。后部保持器邻接表面具有后部保持器锥体轴向高度。后部保持器锥体轴向高度可以大于前部保持器锥体轴向高度。

在释放位置中：凸式联接构件可以位于凹式联接构件的外侧。前部头部锥角可以在5°≤α≤7°的范围内。后部头部锥角可以在5°≤β≤7°的范围内。前部保持器锥角可以在4.7°≤γ≤6.7°的范围内。后部保持器锥角可以在4.7°≤δ≤6.7°的范围内。

在释放位置中：前部头部锥角和后部头部锥角可以比前部保持器锥角和后部保持器锥角大不超过0.6°。

优选地，在释放位置中，前部头部锥角和后部头部锥角可以比前部保持器锥角和后部保持器锥角大0.3°。

在锁定位置中，前部支撑部分和后部支撑部分弹性变形，以使得前部头部锥角和后部头部锥角以及前部保持器锥角和后部保持器锥角具有相同的值。

在锁定位置之前，旋转切削刀具能够在释放位置和第一预锁定位置之间进一步可调节，并且在第一预锁定位置中：外螺纹和内螺纹可以彼此螺纹接合。头部基部表面可以与保持器前部表面间隔开第一前部距离。前部头部邻接表面可以与前部保持器邻接表面初始接触。后部头部邻接表面可以与后部保持器邻接表面间隔开第一后部距离。

旋转切削刀具还能够在锁定位置之前在第一预锁定位置和第二预锁定位置之间可调节，并且第二预锁定位置中：外螺纹和内螺纹可以彼此螺纹接合。头部基部表面可以与保持器前部表面间隔开第二前部距离，第二前部距离小于第一前部距离。前部头部邻接表面可以与前部保持器邻接表面接触。后部头部邻接表面可以与后部保持器邻接表面初始接触。

前部头部邻接表面具有前部头部锥体轴向高度。后部头部邻接表面具有后部头部锥体轴向高度。前部保持器邻接表面具有前部保持器锥体轴向高度。后部保持器邻接表面具有后部保持器锥体轴向高度。前部头部锥体轴向高度可以大于前部保持器锥体轴向高度。后部头部锥体轴向高度可以大于后部保持器锥体轴向高度。

附图说明

为了更好地理解本申请并示出可以如何在实践中实现本申请，现在将参照附图，其中：

图1是旋转切削刀具的透视纵向截面图；

图2是图1所示的旋转切削刀具的分解透视纵向截面图；

图3是图1和2所示的可更换切削头的透视图；

图4是图3所示的可更换切削头的侧视图；

图5是图4的细节；

图6是图1和图2所示的刀具保持器的透视图；

图7是图6所示的刀具保持器的纵向截面图；

图8是图1和图2所示的旋转切削刀具的详细纵向截面图，当旋转切削刀具处于第一预锁定位置时；

图9是图8的细节；

图10是图8所示的类似视图，当旋转切削刀具处于第二预锁定位置时；和

图11是图8所示的类似视图，当旋转切削刀具处于锁定位置时。

应该理解的是，为了说明的简单和清楚，图中所示的元件不一定按比例进行绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，或者若干物理部件可以包含在一个功能块或元件中。在认为合适的情况下，附图标记可以在各附图中重复以指示对应的或类似的元件。

具体实施方式

在以下描述中，将描述本申请的主题的各个方面。为了解释的目的，具体配置和细节被足够详细地阐述以提供对本申请的主题的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，还显然的是，本申请的主题可以在没有本文中呈现的具体配置和细节的情况下实施。

首先请注意图1和2，图1和图2示出根据本申请的主题的实施例的用于铣削操作（特别是端铣）的类型的旋转切削刀具20。旋转切削刀具20包括具有头部纵向轴线A的可更换切削头22，可更换切削头22围绕头部纵向轴线A沿旋转方向R旋转。头部纵向轴线A沿前部方向D_F至后部方向D_R延伸。可更换切削头22通常可以由硬质合金制成。旋转切削刀具20还包括刀具保持器24。刀具保持器24通常可以由钢制成。在所示的实施例中，切削头22没有沿头部纵向轴线A延伸的中央冷却剂通道，尽管在其他实施例中可以存在这样的冷却剂通道。可更换切削头22可以通过螺纹联接机构可拆卸地保持在刀具保持器24中。这样的螺纹联接机构对于除上文所述的其它类型的旋转切削操作（例如像扩孔或钻孔）可能是有利的。

应该理解的是，在整个说明书和权利要求中使用术语“前部”和“后部”指在图4至图8和图10至图11中沿头部纵向轴线A分别朝向左侧和右侧的相对位置。

现在参照图3至图5。可更换切削头22具有形成切削部26的前部部分和形成安装部28的后部部分。根据本申请的主题的一些实施例，可更换切削头22可以是由一体的整体式一件结构形成。这提供的做点在于可更换切削头22没有可拆卸的切削刀片（未示出）。这样的可拆卸的切削刀片可能周期地更换，并且这可能是耗时的过程。例如，还存在下面的可能性：在更换操作期间，可用于将可拆卸的切削刀片可释放地保持至可更换切削头22的螺纹螺钉（未示出）可能被放错位置和/或丢失。

参照图3和图4，切削部26包括至少一个外周切削刃30。在附图所示的这个非限制性示例中，至少一个外周切削刃30可以围绕头部纵向轴线A螺旋地延伸。而且，在所示的非限制性示例中，可以精确地具有四个外周切削刃。每个外周切削刃30形成在外周后刀面32和外周前刀面34的相交部处。外周后刀面32旋转地位于外周切削刃30的后面，并且外周前刀面34旋转地位于外周切削刃30的前面，两者都相对于旋转方向R而言。外周切削刃30的取向允许执行金属切削操作。根据本申请的主题的一些实施例，切削部26可以包括用于排出在切削操作期间产生的切屑（未示出）的至少一个排屑槽36。一个排屑槽36与每个外周切削刃30相关联。可替换切削头22可以包括在切削部26的端表面37处的一个或多个端部切削刃30b。在附图所示的这个非限制性示例中，可更换切削头22可以精确地包括四个端部切削刃30b。

现在参照图4和图5，安装部28包括从向后部面向的头部基部表面40向后部突出的凸式联接构件38。头部基部表面40相对于头部纵向轴线A横向延伸并且限定切削部26和安装部28之间的边界。也就是说，切削部26形成在头部基部表面40的前部，而安装部28形成在头部基部表面40的后部。根据本申请的主题的一些实施例，凸式联接构件38可以是刚性的。头部基部表面40可以垂直于头部纵向轴线A。当旋转切削刀具20处于锁定位置时，头部基部表面40用于邻接刀具保持器24上的对应表面，如将在下文中描述的。

凸式联接构件38包括外螺纹42。参照图5，外螺纹42包括外螺纹脊部44，该外螺纹脊部44围绕外螺纹轴线B螺旋地延伸，从而形成多个外螺纹牙顶46和多个外螺纹牙底48。外螺纹轴线B与头部纵向轴线A重合。因此，外螺纹部分42和可更换切削头部22是同轴的。分别地，多个外螺纹牙顶46限定了大直径，并且多个外螺纹牙底48限定了外螺纹42的小直径。外螺纹具有沿外螺纹轴线B的方向测量的外螺纹长度LE。根据本申请的主题的一些实施例，外螺纹42可以具有大约三圈。

根据本申请的主题的一些实施例，外螺纹42可以是直螺纹。应该理解的是，在整个说明书和权利要求中的术语“直螺纹”涉及其中螺纹脊部围绕圆柱体延伸并且因此螺纹牙顶与螺纹纵向轴线等距的螺纹。类似地，应当理解的是，在整个说明书和权利要求中的术语“锥形螺纹”涉及其中螺纹脊部围绕锥体延伸并且因此螺纹牙顶沿后部方向距螺纹纵向轴线的距离减小的螺纹。由于外螺纹42是直螺纹，所以与例如外螺纹42是锥形的情况相比，可更换切削头22更容易制造。

如图4和图5所示，凸式联接构件38包括两个支承部分，即各自远离头部纵向轴线A向外面向的前部支承部分50和后部支承部分52。也就是说，前部支承部分50和后部支承部分52大致径向向外面向。前部支承部分50和后部支承部分52位于外螺纹42的任一侧。换句话说，外螺纹42位于前部支承部分50和后部支承部分52之间。也就是说，前部。

当外螺纹42是直螺纹时，假想的外牙顶圆柱体62由外螺纹42的多个外螺纹牙顶46限定，并且由前部支承部分50和后部支承部分52轴向界定。此外，假想的外部牙底圆柱体66由外螺纹42的多个外螺纹牙底48限定并且由前部支承部分50和后部支承部分52轴向界定。

前部支承部分50包括前部头部邻接表面54，所述前部头部邻接表面54沿后部方向D_R向内渐缩以限定前部头部锥角α。也就是说，前部头部邻接表面54具有大致径向向外面向的锥形形状，其中前部头部锥角α是内角。根据本申请的主题的一些实施例，前部头部邻接表面54可以是截头圆锥形的。前部头部锥角α可以在5°≤α≤7°的范围内。优选地，前部头部锥角α可以确切地等于6°。换句话说，前部头部邻接表面54可以相对于头部纵向轴线A 限定3°的角度。应当注意的是，当旋转切削刀具20处于锁定位置中时，前部头部邻接表面54旨在邻接刀具保持器24上的对应表面，如下文将要描述的。

应该理解的是，在整个本说明书和权利要求中，使用术语“径向向内/向内”和“径向向外/向外”是指相对于头部纵向轴线A和/或保持器纵向轴线C、在图4至图8以及图10至图11中朝向和远离相应的轴线、在垂直方向上的相对位置。应当进一步理解的是，在整个说明书中使用术语“锥角”是指由锥体的锥形表面在纵向截面中形成的角度。应注意的是，术语“纵向截面”是指在包含纵向轴线的平面中截取的截面。

前部头部邻接表面54位于围绕头部纵向轴线A定中心的假想的外部前部锥体60上。也就是说，假想的外部前部锥体60与凸式联接构件38同轴。假想的外部前部锥体60是正圆锥体。根据本申请的主题的一些实施例，假想的外部前部锥体60可以与假想的外部牙顶圆柱体62相交。

根据本申请的主题的一些实施例，前部支承部分50的前部部分可以相邻头部基部表面40定位。前部支承部分50和头部基部表面40的相交部可以是凹入地弯曲的。前部支承部分50的后部部分可以相邻外螺纹42定位。

后部支承部分52包括后部头部邻接表面56，后部头部邻接表面56沿后部方向D_R向内渐缩以限定后部头部锥角β。也就是说，后部头部邻接表面56具有大致径向向外面向的锥形形状，其中后部头部锥角β是内角。在附图中所示的这个非限制性示例中，后部头部邻接表面56可以是截头圆锥形。根据本申请的主题的一些实施例，后部头部锥角β可以在5°≤β≤7°的范围内。优选地，后部头部锥角β可以等于6°。换句话说，后部头部邻接表面56可以相对于头部纵向轴线A限定3°的角度。应当注意，当旋转切削刀具20处于锁定位置中时，后部头部邻接表面56旨在邻接刀具保持器24上的对应表面，如下文将要描述的。

后部头部邻接表面56位于围绕头部纵向轴线A定中心的假想的外部后部锥体64上。也就是说，假想的外部后部锥体64与凸式联接构件38同轴。假想的外部后部锥体64是正圆锥体。根据本申请的主题的一些实施例，假想的外部后部锥体64可以与假想的外部牙底圆柱体66相交。

根据本申请的主题的一些实施例，后部支承部分52的前部部分可以相邻外螺纹42定位。后部支承部分52的后部部分可以相邻凸式联接构件38的头部后表面58定位。后部支承部分52和头部后表面58的相交部可以是倾斜的。头部后表面58可以垂直于头部纵向轴线A。

前部头部锥角α和后部头部锥角β具有相同的值。因此有利的是，磨削轮（用于制造可更换切削头22）的旋转角度在磨削前部头部邻接表面54和后部头部邻接表面56时不需要重新配置。应该认识到，应用于锥角α、β的表述“相同的值”意味着在±0.5°内。

前部头部邻接表面54具有沿头部纵向轴线A的方向测量的前部头部锥体轴向高度H1。后部头部邻接表面56具有沿头部纵向轴线A的方向测量的后部头部锥体轴向高度H2。根据本申请的主题的一些实施例，H1通常可以具有1.3mm的值，并且H2通常可以具有2.5mm的值。后部头部锥体轴向高度H2可以大于前部头部锥体轴向高度H1。外螺纹长度LE可以大于前部头部锥体轴向高度H1。外螺纹长度LE可以大于后部头部锥体轴向高度H2。

如图5进一步所示，最靠近前部支承部分50的外螺纹42的大直径限定了大外部直径DE1。根据本申请的主题的一些实施例，大外部直径DE1可以小于前部头部邻接表面54的最小外部前部直径FD_E。

最靠近后部支承部分52的外螺纹42的小直径限定了小外部直径DE2。根据本申请的主题的一些实施例，小外部直径DE2可以大于后部头部邻接表面56的最大外部后部直径RD_E。后部头部邻接表面56的最大外部后部直径RD_E可以小于前部头部邻接表面54的最小外部前部直径FD_E。

本申请的主题的另一个方面涉及刀具保持器24。现在参照图6和图7，刀具保持器24具有保持器纵向轴线C，该保持器纵向轴线C沿前部方向D_F至后部方向D_R延伸。刀具保持器24包括从向前部面向的保持器前部表面70向后部延伸的凹式联接构件68。保持器前部表面70相对于保持器纵向轴线C横向地延伸。根据本申请的主题的一些实施例，保持器前部表面70可垂直于保持器纵向轴线C。

凹式联接构件68包括内螺纹72。如在凹式联接构件68的纵向截面图（即图7）所示，内螺纹72包括内螺纹脊部74，内螺纹脊部74围绕内螺纹轴线D螺旋地延伸，以形成多个内螺纹牙顶76和多个内螺纹牙底78。内螺纹轴线D与保持器纵向轴线C重合。因此，内螺纹部分72与刀具保持器24共轴。相应地，多个内螺纹牙顶76限定内螺纹72的小直径，并且多个内螺纹牙底78限定大直径。内螺纹具有沿内螺纹轴线D的方向测量的内螺纹长度L1。根据本申请的主题的一些实施例，内螺纹72可以具有大约三圈。

根据本申请的主题的一些实施例，内螺纹72可以是直螺纹。由于内螺纹72是直螺纹，所以与例如内螺纹72是锥形的情况相比，刀具保持器24更容易制造。

如图7所示，凹式联接构件68包括两个支撑部分，即各自朝向保护器纵向轴线C向内面向的前部支撑部分80和后部支撑部分82。也就是说，前部支撑部分80和后部支撑部分82大致径向向内面向。前部支撑部分80和后部支撑部分82位于内螺纹72的任一侧。换句话说，内螺纹72位于前部支撑部分80和后部支撑部分82之间。

当内螺纹72是直螺纹时，假想的内部牙顶圆柱体92由内螺纹72的多个内螺纹牙顶76限定并由前部支撑部分80和后部支撑部分82轴向界定。而且，假想的内部牙底圆柱体96由内螺纹72的多个内螺纹牙底78限定并且由前部支撑部分80和后部支撑部分82轴向界定。

前部支撑部分80包括前部保持器邻接表面84，该前部保持器邻接表面84沿后部方向D_R向内渐缩以限定前部保持器锥角γ。也就是说，前部保持器邻接表面84具有大致径向向内面向的锥形形状，其中前部保持器锥角γ是外角。根据本申请的主题的一些实施例，前部保持器邻接表面84可以是截头圆锥形的。前部保持器锥角γ可以在4.7°≤γ≤6.7°的范围内。优选地，前部保持器锥角γ可以等于5.7°。换句话说，前部保持器邻接表面84可相对于保持器纵向轴线C 限定2.85°的角度。

前部保持器邻接表面84位于围绕保持器纵向轴线（C）定中心的假想的内部前部锥体90上。也就是说，假想的内部前部锥体90与凹式联接构件68同轴。假想的内部前部锥体90是正圆锥体。根据本申请的主题的一些实施例，假想的内部前部锥体90可以与假想的内部牙底圆柱体96相交。

根据本申请的主题的一些实施例，前部支撑部分80可以包括前部环形凹槽86，并且前部保持器邻接表面84可以通过前部环形凹槽86与内螺纹72间隔开。前部支撑部分80的前部部分可以相邻保持器前部表面70定位。前部支撑部分80与保持器前部表面70的相交部可以是倾斜的。

后部支撑部分82包括后部保持器邻接表面88，该后部保持器邻接表面88沿后部方向D_R向内渐缩以限定后部保持器锥角δ。也就是说，后部保持器邻接表面88具有大致径向向内面向的锥形形状，其中后部保持器锥角δ是外角。根据本申请的主题的一些实施例，后部保持器邻接表面88可以是截头圆锥形的。后部保持器锥角δ可以在4.7°≤δ≤6.7°的范围内。优选地，后部保持器锥角δ等于5.7°。换句话说，后部保持器邻接表面88可相对于保持器纵向轴线C限定2.85°的角度。

后部保持器邻接表面88位于围绕保持器纵向轴线C定中心的假想的内部后部锥体94上。也就是说，假想的内部后部锥体94与凹式联接构件68同轴。假想的内部后部锥体94是正圆锥体。根据本申请的主题的一些实施例，假想的内部后部锥体94可以与假想的内部牙顶圆柱体92相交。

根据本申请的主题的一些实施例，后部支撑部分82的前部部分可以相邻内螺纹72定位。后部支撑部分82可以包括后部环形凹槽89并且后部保持器邻接表面88可通过后部环形凹槽89与凹式联接构件68的后端98间隔开。

前部保持器锥角γ和后部保持器锥角δ具有相同的值。因此有利地，当在制造刀具保持器24的过程中例如通过车削操作形成前部保持器邻接表面54和后部保持器邻接表面56时，车削刀具不需要重新配置。应该理解的是，应用于锥角γ、δ的表述“相同的值”表示在±0.5°内。

前部保持器邻接表面84具有沿保持器纵向轴线C的方向测量的前部保持器锥体轴向高度H3。后部保持器邻接表面88具有沿保持器纵向轴线C的方向测量的后部保持器锥体轴向高度H4。根据本申请的主题的一些实施例，H3通常可以具有0.8mm的值，并且H4通常可以具有1.4mm的值。后部保持器锥体轴向高度H4可以大于前部保持器锥体轴向高度H3。内螺纹长度L1可以大于前部保持器锥体轴向高度H3。内螺纹长度L1可以大于后部保持器锥体轴向高度H4。

如图7所示，最靠近前部支撑部分80的内螺纹72的大直径限定了大内部直径DI1。根据本申请的主题的一些实施例，大内部直径DI1可以小于前部保持器邻接表面84的最小内部前部直径FD_I。

最靠近后部支撑部分82的内螺纹72的小直径限定了小内部直径DI2。根据本申请的主题的一些实施例，小内部直径DI2可以大于后部保持器邻接表面88的最大内部后部直径RD_I。后部保持器邻接表面88的最大内部后部直径RD_I可以小于前部保持器邻接表面84的最小内部前部直径FD_I。

本申请的主题的另一个方面涉及一种旋转切削刀具20，其包括如本文上面所限定的可更换切削头22和刀具保持器24。旋转切削刀具20可在释放位置和锁定位置之间调节。如图2所示，在旋转切削刀具20的释放位置中，旋转切削刀具20未被组装，并且凸式联接构件38位于凹式联接构件68的外侧。根据本申请的主题的一些实施例，在释放位置中，前部头部锥角α和后部头部锥角β可以比前部保持器锥角γ和后部保持器锥角δ大不超过0.6°。优选地，前部头部锥角α和后部头部锥角β可以比前部保持器锥角γ和后部保持器锥角δ大0.3°。

旋转切削刀具20的组装通过以下步骤来完成。凸式联接构件38被插入到凹式联接构件68中。外螺纹42沿与内螺纹72内的旋转方向R相反的方向转动，以使得外螺纹42和内螺纹72彼此螺纹接合，直到前部头部邻接表面54与前部保持器邻接表面84形成初始接触，从而获得旋转切削刀具20的第一预锁定位置（见图8）。显然，一旦外螺纹部分42和内螺纹部分72螺纹接合，外螺纹42沿与旋转方向R相反的方向的任何进一步的旋转就将可更换切削头22朝向刀具保持器24拉动。如在处于旋转切削刀具20的第一预锁定位置中（即图8）的旋转切削刀具的纵向截面图中所见的，头部基部表面40与保持器前部表面70间隔开第一前部距离F1。如图9所示，后部头部邻接表面56与后部保持器邻接表面88间隔开第一后部距离R1。根据本申请的一个实施例，当前部头部邻接表面54的前部头部锥角α大于前部保持器邻接表面84的前部保持器锥角β时，确保前部头部邻接表面54和前部保持器邻接表面84在前部保持器邻接表面84的前部部分处进行初始接触，由此当达到旋转切削刀具20的锁定位置时，增加了在前部支承部分50和前部支撑部分80处凸式联接构件38和凹式联接构件68之间的联接的刚度。

可更换切削头22进一步沿与旋转方向R相反的方向旋转，直到后部头部邻接表面56与后部保持器邻接表面88形成初始接触，从而获得旋转切削刀具20的第二预锁定位置（见图10，示出处于第二预锁定位置的旋转切削刀具20的纵向截面图）。在旋转切削刀具20的第二预锁定位置中，头部基部表面40与保持器前部表面70间隔开第二前部距离F2，第二前部距离F2小于第一前部距离F1。显然，前部头部邻接表面54保持与前部保持器邻接表面84接触。根据本申请的一个实施例，当后部头部邻接表面56的后部头部锥角β大于后部保持器邻接表面88的后部保持器锥角δ时，确保在后部保持器邻接表面88的前部部分处形成后部头部邻接表面56和后部保持器邻接表面88之间的初始接触，由此当达到锁定位置时，增加了在后部支承部分52和后部支撑部分82处凸式联接构件38和凹式联接构件68之间的联接的刚度。由于可更换切削头22由比刀具保持器24更硬的材料制成，并且还考虑到锥形邻接表面，所以在可更换切削头22相对于刀具保持器24旋转期间（从旋转切削刀具20的第一预锁定位置到第二预锁定位置），前部头部邻接表面54沿径向向外方向推压前部保持器邻接表面84，以使得前部支撑部分80变形。

可更换切削头22进一步沿与旋转方向R相反的方向旋转，直到头部基部表面40邻接保持器前部表面70，从而达到旋转切削刀具20的锁定位置（参见图11，示出了处于锁定位置的旋转切削刀具20的纵向截面图）。在旋转切削刀具20的锁定位置中，凸式联接构件38可拆卸地保持在凹式联接构件68中。头部纵向轴线A与保持器纵向轴线C重合。外螺纹42和内螺纹72彼此螺纹接合。前部头部邻接表面54邻接前部保持器邻接表面84。后部头部邻接表面56邻接后部保持器邻接表面88。头部基部表面40邻接保持器前部表面70。此外，由于可更换切削头22由比刀具保持器24更硬的材料制成以及考虑到锥形邻接表面，所以在可更换切削头22相对于刀具保持器24旋转期间（从旋转切削刀具20的第二预锁定位置到锁定位置），前部头部邻接表面54将前部保持器邻接表面84沿径向向外方向进一步推压，并且使前部支撑部分80产生进一步的变形。

而且，后部头部邻接表面56沿径向向外方向推压后部保持器邻接表面88，以使后部支撑部分82变形。后部支撑部分82处的变形小于前部支撑部分80处的变形。由于具有锥形形状的后部头部邻接表面56和后部保持器邻接表面88，因此切削刀具20从第二预锁定位置到锁定位置的调节是平滑和渐进的。

由于位于两个锥形邻接区域之间的螺纹接合，旋转切削刀具20具有提高的抗横向切削力的稳定性。

有利的是，前部头部锥角α和后部头部锥角β大于前部保持器锥角γ和后部保持器锥角δ不超过0.6°（处于释放位置中）的设计确保了在发生了变形之后（即，处于旋转切削刀具20的锁定位置中）前部头部邻接表面54和前部保持器邻接面84以及后部头部邻接表面56和后部保持器邻接表面88之间的锥形邻接。根据本申请的主题的一些实施例，在锁定位置中，由于前部支撑部分80和后部支撑部分82处的变形，因此前部头部锥角α和后部头部锥角β以及前部保持器锥角γ和后部保持器锥角δ可以具有相同的值。前部头部锥体轴向高度H1可以大于前部保持器锥体轴向高度H3。因此，沿前部保持器邻接表面84的整个轴向范围获得干涉配合。同样，后部头部锥体轴向高度H2可以大于后部保持器锥体轴向高度H4。因此沿着后部保持器邻接表面88的整个轴向范围获得干涉配合。

在旋转切削刀具20的锁定位置中，实现可更换切削头22与刀具保持器24之间的紧密配合。本文上面所述的联接机构提供了可更换切削头22和刀具保持器24之间的快速自锁联接。

应当指出的是，本申请的主题的特征是：两个锥形邻接区域在可更换切削头22被保持在刀具保持器24中时提供可更换切削头22的精确定位，并且额外地防止出现轴向摆动，即使外螺纹42和内螺纹72被制成在其公差极限之外。

Claims (27)

1.一种可更换切削头（22），用于旋转切削操作，其具有头部纵向轴线（A），可更换切削头（22）沿着旋转方向（R）围绕头部纵向轴线（A）旋转，头部纵向轴线（A）沿前部方向（D_F）至后部方向（D_R）延伸，所述可更换切削头（22）包括：

形成切削部（26）的前部部分和形成安装部（28）的后部部分，其中；

安装部（28）包括从向后部面向的头部基部表面（40）向后部突出的凸式联接构件（38），头部基部表面（40）相对于头部纵向轴线（A）横向延伸，并限定切削部（26）和安装部（28）之间的边界，所述凸式联接构件（38）包括：

向外面向的前部支承部分（50）和后部支承部分（52）以及位于其间的外螺纹（42），其中：

前部支承部分（50）包括磨削的锥形形状的前部头部邻接表面（54），所述前部头部邻接表面（54）沿后部方向（D_R）向内渐缩，从而限定前部头部锥角（α）；

后部支承部分（52）包括磨削的锥形形状的后部头部邻接表面（56），所述后部头部邻接表面（56），沿后部方向（D_R）向内渐缩，从而限定后部头部锥角（β）；以及

前部头部锥角（α）和后部头部锥角（β）在彼此的±0.5°内。

2.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中：

所述前部头部锥角（α）在5°≤α≤7°的范围内；以及

所述后部头部锥角（β）在5°≤β≤7°的范围内。

3.根据权利要求2所述的可更换切削头（22），其中所述前部头部锥角（α）和后部头部锥角（β）确切地等于6°。

4.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中所述外螺纹（42）是直螺纹。

5.根据权利要求4所述的可更换切削头（22），其中：

所述前部头部邻接表面（54）位于围绕头部纵向轴线（A）定中心的假想的外部前部锥体（60）上；

多个外螺纹牙顶（46）限定由前部支承部分（50）和后部支承部分（52）轴向界定的假想的外部牙顶圆柱体（62）；以及

假想的外部前部锥体（60）与假想的外部牙顶圆柱体（62）相交。

6.根据权利要求4所述的可更换切削头（22），其中：

后部头部邻接表面（56）位于围绕头部纵向轴线（A）定中心的假想的外部后部锥体（64）上；

多个外螺纹牙底（48）限定了由前部支承部分（50）和后部支承部分（52）轴向界定的假想的外部牙底圆柱体（66）；以及

假想的外部后部锥体（64）与假想的外部牙底圆柱体（66）相交。

7.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中：

最靠近前部支承部分（50）的外螺纹（42）的大直径限定了大外部直径（DE1），所述大外部直径（DE1）小于前部头部邻接表面（54）的最小外部前部直径（FD_E）。

8.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中：

最靠近后部支承部分（52）的外螺纹（42）的小直径限定了小外部直径（DE2），所述小外部直径（DE2）大于后部头部邻接表面（56）的最大外部后部直径（RD_E）。

9.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中：

后部头部邻接表面（56）的最大外部后部直径（RD_E）小于前部头部邻接表面（54）的最小外部前部直径（FD_E）。

10.根据权利要求1所述的可更换切削头（22），其中：

前部头部邻接表面（54）具有前部头部锥体轴向高度（H1）；

后部头部邻接表面（56）具有后部头部锥体轴向高度（H2）；以及

后部头部锥体轴向高度（H 2）大于前部头部锥体轴向高度（H 1）。

11.一种刀具保持器（24），具有沿前部方向（D_F）至后部方向（D_R）延伸的保持器纵向轴线（C），其包括从向前部面向的保持器前部表面（70）向后部延伸的凹式联接构件（68），保持器前部表面（70）相对于保持器纵向轴线（C）横向延伸，凹式联接构件（68）包括：

向内面向的前部支撑部分（80）和后部支撑部分（82）以及位于其间的内螺纹（72），其中：

前部支撑部分（80）包括前部保持器邻接表面（84），所述前部保持器邻接表面（84）沿后部方向（D_R）向内渐缩以限定前部保持器锥角（γ）；

后部支撑部分（82）包括后部保持器邻接表面（88），所述后部保持器邻接表面（88）沿后部方向（D_R）向内渐缩以限定后部保持器锥角（δ）；和

前部保持器锥角（γ）和后部保持器锥角（δ）在彼此的±0.5°内。

12.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

前部保持器锥角（γ）在4.7°≤γ≤6.7°的范围内；以及

后部保持器锥角（δ）在4.7°≤δ≤6.7°的范围内。

13.根据权利要求12所述的刀具保持器（24），其中，前部保持器锥角（γ）和后部保持器锥角（δ）等于5.7°。

14.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中所述内螺纹（72）是直螺纹。

15.根据权利要求14所述的刀具保持器（24），其中：

所述前部保持器邻接表面（84）位于围绕保持器纵向轴线（C）定中心的假想的内部前部锥体（90）上；

多个内螺纹牙底（78）限定由前部支撑部分（80）和后部支撑部分（82）轴向界定的假想的内部牙底圆柱体（96）；以及

假想的内部前部锥体（90）与假想的内部牙底圆柱体（96）相交。

16.根据权利要求14所述的刀具保持器（24），其中：

所述后部保持器邻接表面（88）位于围绕保持器纵向轴线（C）定中心的假想的内部后部锥体（94）上；

多个内螺纹牙顶（76）限定由前部支撑部分（80）和后部支撑部分（82）轴向界定的假想的内部牙顶圆柱体（92）；以及

假想的内部后部锥体（94）与假想的内部牙顶圆柱体（92）相交。

17.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

最靠近前部支撑部分（80）的内螺纹（72）的大直径限定了大内部直径（DI1），所述大内部直径（DI1）小于前部保持器邻接表面（84）的最小内部前部直径（FD_I）。

18.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

最靠近后部支撑部分（82）的内螺纹（72）的小直径限定了小内部直径（DI2），所述小内部直径（DI2）大于后部保持器邻接表面（88）的最大内部后部直径（RD_I）。

19.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

后部保持器邻接表面（88）的最大内部后部直径（RD_I）小于前部保持器邻接表面（84）的最小内部前部直径（FD_I）。

20.根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

前部保持器邻接表面（84）具有前部保持器锥体轴向高度（H3）；

后部保持器邻接表面（88）具有后部保持器锥体轴向高度（H4）；以及

后部保持器锥体轴向高度（H4）大于前部保持器锥体轴向高度（H3）。

21.一种旋转切削刀具（20），包括：

根据权利要求1所述的可更换切削头（22）；和

根据权利要求11所述的刀具保持器（24），其中：

旋转切削刀具（20）能在释放位置和锁定位置之间调节，其中在锁定位置中：

凸式联接构件（38）可拆卸地保持在凹式联接构件（68）中；

外螺纹（42）和内螺纹（72）彼此螺纹接合；

头部基部表面（40）邻接保持器前部表面（70）；

前部头部邻接表面（54）邻接前部保持器邻接表面（84）；以及

后部头部邻接表面（56）邻接后部保持器邻接表面（88）。

22.根据权利要求21所述的旋转切削刀具（20），其中在释放位置中：

凸式联接构件（38）位于凹式联接构件（68）的外侧；

前部头部锥角（α）在5°≤α≤7°的范围内；

后部头部锥角（β）在5°≤β≤7°的范围内；

前部保持器锥角（γ）在4.7°≤γ≤6.7°的范围内；以及

后部保持器锥角（δ）在4.7°≤δ≤6.7°的范围内。

23.根据权利要求22所述的旋转切削刀具（20），其中在释放位置中：

前部头部锥角（α）和后部头部锥角（β）比前部保持器锥角（γ）和后部保持器锥角（δ）大不超过0.6°。

24.根据权利要求23所述的旋转切削刀具（20），其中所述前部头部锥角（α）和后部头部锥角（β）比前部保持器锥角（γ）和后部保持器锥角（δ）大0.3°。

25.根据权利要求21所述的旋转切削刀具（20），其中在锁定位置中：

前部支撑部分（80）和后部支撑部分（82）弹性变形，以使得前部头部锥角（α）和后部头部锥角（β）与前部保持器锥角（γ）和后部保持器锥角（δ）具有相同的值。

26.根据权利要求21所述的旋转切削刀具（20），其中所述旋转切削刀具（20）在锁定位置之前还能在第一预锁定位置和第二预锁定位置之间调节，并且在第二预锁定位置中：

外螺纹（42）和内螺纹（72）彼此螺纹接合；

头部基部表面（40）与保持器前部表面（70）间隔开第二前部距离（F2），第二前部距离（F2）小于第一前部距离（F1）；

前部头部邻接表面（54）与前部保持器邻接表面（84）接触；以及

后部头部邻接表面（56）与后部保持器邻接表面（88）初始接触。

27.根据权利要求21所述的旋转切削刀具（20），其中：

前部头部邻接表面（54）具有前部头部锥体轴向高度（H1）；

后部头部邻接表面（56）具有后部头部锥体轴向高度（H2）；

前部保持器邻接表面（84）具有前部保持器锥体轴向高度（H3）；以及

后部保持器邻接表面（88）具有后部保持器锥体轴向高度（H4）；其中：

所述前部头部锥体轴向高度（H1）大于前部保持器锥体轴向高度（H3）；以及

所述后部头部锥体轴向高度（H2）大于后部保持器锥体轴向高度（H4）。

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