CN108025376B - 动力工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钻孔工具的主轴(10)，钻孔工具的类型是通过钻头内部将流体输送至钻孔区域，该主轴(13)由钻孔工具的马达驱动。主轴包括将钻头(20)接收和附接至主轴(10)的插口部(16)。流体导管(11)被设置成将流体输送至插口部(16)并且当钻头安装在插口部(16)中时在流体导管(11)和钻头(20)之间形成界面空间(30)。流体输送器(40；50；60；70)被设置成将流体导管(11)连接至钻头(20)，所述流体输送器具有比插口部(16)的直径更窄的直径，使得当钻头安装在插口部(16)中时避免流体积聚在流体导管(11)和钻头(20)之间的界面空间(30)的外围。本发明还涉及用于安装钻头的方法。

Description

动力工具
技术领域
本发明涉及钻孔工具的主轴，所述主轴由马达驱动并且可连接至钻头，所述钻头的类型是经由主轴并且通过主轴内部向钻头提供流体，例如用于持续冷却和/或润滑的流体。
背景技术
当在硬质材料中以高速进行钻孔时，通常通过钻头提供用于冷却和/或润滑的流体。这样的冷却和润滑是重要的，能够保证钻孔质量并且最小化钻孔设备的磨损。
在气动工具中实现冷却和润滑的一个方式是使用加压空气，所述加压空气被提供至用于驱动马达的系统从而产生由加压空气和润滑剂组合而成的薄雾或流体。另一种常规方式是从外部系统提供冷却流体和/或润滑流体。两种方式都是经由主轴和钻头之间的界面通过转动的主轴向钻头内部提供冷却流体和/或润滑流体。
这样的内部流体传导的一个问题在于，由于在整个操作中钻头前端处的流体传导口隐藏在钻孔内的事实，在持续钻孔操作中难以控制冷却和/或润滑的良好进行。因此，只能通过对钻孔进行检查或者在开放空间中运行钻头和/或在结束钻孔操作之后对钻孔进行检查从而间接地控制冷却和/或润滑的正确进行。
流体传导可能出现的一个问题在于，流体的提供可能随时间而变化，因此有的时候提供过多流体而其它时候提供过少流体。一个典型问题在于，机器启动时提供大量流体，接着是提供过少流体的阶段。在操作结束时，流体的提供通常已经稳定从而通过钻头提供希望量的薄雾。
当提供过少流体时，钻孔的精确度可能受到影响并且钻头和工件可能过热。过多的流体也会对钻孔的精确度造成负面影响，其还意味着需要从工件上洗掉过量流体。
因此，需要一种不存在本领域中已知的不可靠的流体传导问题的钻孔工具。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻孔工具，所述钻孔工具可以在整个钻孔操作中可靠并且可预见地提供润滑流体和/或冷却流体。
通过根据权利要求1的本发明实现该目的，权利要求1涉及钻孔工具的主轴，所述钻孔工具的类型是通过钻头内部将流体输送至钻孔区域，所述主轴可由钻孔工具的马达驱动，其中所述主轴包括：
-插口部，所述插口部用于将钻头接收和附接至主轴并且具有第一轴向长度和第一直径，所述第一直径适合接收钻头的附接部，
-流体导管，所述流体导管用于将流体输送至插口部并且具有比插口部的第一直径更窄的第二直径，其中附接部具有比插口部的特定轴向长度更短的特定第二轴向长度，使得当钻头安装在插口部中时在流体导管和钻头之间形成具有第一直径的界面空间。流体输送器被设置成将流体导管连接至钻头，所述流体输送器具有比第一直径更窄的第三直径，使得当钻头安装在插口部中时避免流体积聚在流体导管和钻头之间的界面空间的外围。
本发明所基于的见解是流体困在钻头和主轴之间的空间中。一旦领会该见解，由权利要求1呈现的该现象的实际解决方案似乎是明确的。
本发明还涉及钻孔工具，所述钻孔工具的类型是通过钻头内部将流体输送至钻孔区域，所述钻孔工具包括如上所述的主轴。
本发明还涉及将钻头安装至钻孔工具的主轴中的方法，所述主轴包括：
-插口部，所述插口部用于将钻头接收和附接至主轴并且具有第一轴向长度和第一直径，所述第一直径适合接收钻头的附接部，
-流体导管，所述流体导管用于将流体输送至钻头中的开口并且具有比插口部的第一直径更窄的第二直径，其中附接部具有比附接部的特定轴向长度更短的特定第二轴向长度，使得当钻头安装在插口部中时在流体导管和钻头之间形成具有第一直径的界面空间。所述方法包括如下步骤，在安装钻头之前或同时将流体输送器设置成将流体导管连接至钻头中的开口，所述流体输送器具有第三直径，所述第三直径比第一直径更窄，使得当钻头安装在插口部中时避免流体积聚在流体导管和钻头之间的界面空间的外围。
通过参考附图所示的实施方案的详细说明和从属权利要求，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图说明
在如下详细说明中参考附图，在附图中：
图1显示了现有技术的安装有钻头的典型主轴；
图2为图1的现有技术主轴和安装的钻头之间的界面的细节图；
图3显示了安装有钻头的主轴和根据本发明的第一个实施方案的流体导管，所述流体导管设置在主轴和钻头之间的界面中；
图4为图3的主轴和钻头之间的界面的细节图；
图5显示了安装有钻头的主轴和根据本发明的第二个实施方案的流体导管，所述流体导管设置在主轴和钻头之间的界面中；
图6为图5的主轴和钻头之间的界面的细节图；
图7显示了安装有钻头的主轴和根据本发明的第三个实施方案的流体导管，所述流体导管设置在主轴和钻头之间的界面中；
图8为图7的主轴和钻头之间的界面的细节图；
图9显示了安装有钻头的主轴和根据本发明的第四个实施方案的流体导管，所述流体导管设置在主轴和钻头之间的界面中；
图10为图9的主轴和钻头之间的界面的细节图。
具体实施方式
图1显示了现有技术的安装有钻头20的典型主轴10，并且图2为主轴10和安装的钻头20之间的界面空间30的细节图。
主轴通过马达(未显示)经由进给机构(未显示)和传动机构(未显示)驱动和进给，所述进给机构和传动机构连接至主轴的外部。出于该目的，主轴10的外部包括螺纹13，所述螺纹13被构造成与进给机构匹配从而在钻孔操作的过程中在向前方向上进给主轴。螺纹13被轴向花键中断，所述轴向花键被设置成与传动机构匹配，所述传动机构被设置成驱动主轴和安装的钻头20的旋转。为了向前驱动主轴，进给机构被设置成以高于传动机构的转速旋转。
主轴10包括中空的内部，所述中空的内部包括流体导管11，所述流体导管11通往插口部16从而连接至钻头20。插口部16的内部包括螺纹部15从而连接至钻头20，所述钻头20具有与插口部16内的螺纹部15匹配的外螺纹。主轴10的外端14被构造成邻接钻头20的接触表面24。主轴10的中空的内部相对于钻头20的尺寸使得在主轴的流体导管11的出口和钻头20内端之间形成界面空间30。
主轴的流体导管11被设置成输送流体，所述流体用于润滑和/或冷却钻头20并且特别用于润滑和/或冷却钻头和工件表面(钻头20在操作过程中穿透所述工件表面)之间的界面。钻头20包括流体通道21，所述流体通道21具有入口开口和出口开口，所述入口开口面对主轴10和安装在主轴内的钻头20之间的界面空间30，所述出口22位于钻头20的外端25。
因此在操作过程中，通过主轴10内的流体导管11从流体源(未显示)提供流体，流体经由主轴10和钻头20之间的界面空间30并且通过钻头10进入流体通道21的入口开口23然后通过出口开口22离开钻孔区域。
插口部16具有适合接收钻头10的附接部26的第一轴向长度a1和第一直径d1。将流体输送至插口部16的流体导管11具有比插口部16的第一直径d1更窄的第二直径d2。钻头20的附接部26具有比插口部16的特定轴向长度a1更短的特定第二轴向长度a2，使得当钻头安装在插口部16的内部时，在流体通道11的口和钻头20之间形成间隙或内部空间30，所述间隙或内部空间30的至少一部分具有第一直径d1。
通常，用于冷却和/或润滑钻孔区域的流体由加压空气和润滑液体(例如油)的薄雾组成。本发明所基于的概念在于，由于操作过程中产生的离心力使得液体积聚在界面空间30的外围从而阻碍流体分布。通常，在操作过程中界面空间30充满液体。一旦界面空间30充满，流体薄雾通过主轴10的流体导管11经由界面空间30无损失地输送并且通过钻头20进入流体通道21。
然而在操作之后，当主轴不再旋转时已经积聚在界面空间中的流体可能离开界面空间并且流入钻头20的流体通道21。当马达重新启动使得主轴随着流体分布的开始而同时旋转时，困在流体通道21内的液体通过加压薄雾的作用以积液的形式喷出钻头。然后是液体重新积聚在界面空间30中的阶段使得穿过流体通道21的流体大部分由空气组成。因此在该阶段中，流体分布不完全并且润滑和/或冷却效果不足。
因此现有技术的这种不可靠并且不连续的流体分布问题的原因在于，流体可能积聚在主轴10和钻头20之间的界面空间30的间隙中。通过本发明的流体输送器解决了该问题，下文将以四个不同的实施方案进行描述。
本发明的流体输送器40的第一个实施方案显示在图3和4中。该流体输送器40包括填充间隙的柔性元件，当钻头安装在主轴10中时，所述柔性元件被构造成填充主轴10和钻头20之间的界面空间30。流体输送器40有利地由弹性材料(例如橡胶等)制成。材料应当优选无孔从而不允许流体积聚其中。
流体输送器40被设置成将流体导管11连接至钻头的流体通道21。流体输送器40具有内部通道44，所述内部通道44具有比第一直径d1更窄的第三直径d3，从而当钻头安装在插口部16中时避免流体积聚在主轴10的流体导管11和钻头20的流体通道21之间的内部空间30的外围。流体输送器40有利地为可插入主轴10的插口部16的单独部件。
流体输送器的形状与主轴10的形状和待插入主轴10的钻头20的尺寸和形状匹配。主轴可以具有不同的形状和尺寸，因此第一个实施方案的流体输送器40必须单独匹配特定主轴和一系列钻头。因此流体输送器40包括第一端41、第二端42和本体43，所述第一端41匹配主轴10的流体导管11的口，所述第二端42匹配钻头20的流体通道21的口，所述本体43填充其间的间隙，即内部空间30。这些部件的构造方式因此取决于特定主轴和匹配主轴的钻头的尺寸和形状。
本发明的流体输送器50的第二个实施方案显示在图5和6中。该流体输送器50具有与根据第一个实施方案的流体输送器40相同的功能，即将主轴10的流体导管11连接至钻头20的流体通道21。
根据第二个实施方案的流体输送器50包括管状部51、第一轴向端52和第二轴向端53，所述管状部51具有内径d3，所述第一轴向端52连接至主轴的流体导管11，当钻头安装在主轴10的插口部16中时所述第二轴向端53被构造成邻接钻头20。第三直径d3比界面空间30的第一直径d1更窄。管状部51的第一轴向端52被设置成延伸进入主轴10的具有第二直径d2的流体导管11。
此外，流体输送器50包括几个O形环54，所述O形环54被设置成使得管状部51各个端52、53的连接流体密封。在所示实施方案中使用五个O形环，但是当然可以针对管状部51的自由端的特定长度和界面空间30的假设长度适配O形环的数目。第二轴向端53包括边缘，所述边缘被构造成阻止O形环从管状部51滑脱。
根据第二个实施方案的流体输送器50的一个优点在于，通过增加或除去O形环并且使管状部的第一轴向端52在主轴10的流体导管11中更远或更近地滑动，可以适配具有不同长度的界面空间30。流体输送器50还包括狭缝55，所述狭缝55被设置成允许困在管状部51和主轴10的流体导管11的内壁之间的流体重新进入流体输送器50的管状部51。
根据第三个实施方案的流体输送器60显示在图7和8中。该流体输送器60经由管状部61将主轴10的流体导管11连接至钻头20的流体通道21。管状部61通过弹簧64朝向其伸出主轴10的流体导管11的位置进行弹簧偏置。因此，当钻头20设置在主轴10的插口部的内部时，与钻头的接触抵抗弹簧作用并且将流体输送器60进一步推入主轴10的流体导管11。管状部61是具有第三直径d3的管状，所述第三直径d3比界面空间30的第一直径d1更窄。通常，管状部61足够窄从而紧密配合在主轴10的具有第二直径d2的流体导管11内。
根据第三个实施方案的流体输送器60还包括第一O形环65和第二O形环66，所述第一O形环65被设置成邻接主轴10的流体导管11的口，所述第二O形环66被设置成邻接钻头20的流体通道21的口。弹簧64设置在这些O形环65、66之间从而保证O形环牢固地抵靠各个口从而提供流体密封连接。流体输送器60设置有狭缝65，所述狭缝65的功能与第二个实施方案的狭缝55的功能相同。
以与根据第二个实施方案的流体输送器50相似的方式，管状部61的第一轴向端62被设置成根据安装的钻头20的长度以可变程度伸入主轴10的流体导管11。管状部的第二轴向端63被设置成在设置在O形环65、66之间的弹簧64的作用下紧密邻接钻头。
根据第四个实施方案的流体输送器70显示在图9和10中。就之前的实施方案来说，该流体输送器70经由流体输送器70的管状部71将主轴10的流体导管11连接至钻头20的流体通道21。管状部71是具有第三直径d3的管状，所述第三直径d3比界面空间30的第一直径d1更窄。通常，管状部61足够窄从而紧密配合在主轴10的具有第二直径d2的流体导管11内。
根据第四个实施方案的流体输送器70类似于图7和8所示的根据第三个实施方案的流体输送器60。然而区别在于，在所述流体导管11内通过围绕管状部71的第一轴向端72(所述端被构造成伸入所述流体导管11)设置的O形环74实现相对于主轴10的流体导管11的流体密封。管状部71的相反的第二轴向端73设置有O形环75，所述O形环75被构造成实现相对于钻头20的后端的流体密封。
弹簧76被设置成朝着与钻头20接触而推动流体输送器70。通过根据第四个实施方案的流体输送器70，第一轴向端72和设置在其上的O形环的形状需要适配在特定公差内从而紧密配合在主轴10的流体导管11内并且保证与所述流体导管11的流体密封连接。
流体输送器70的第二轴向端73中的O形环75通过第一圆形边缘77保持原位，所述第一圆形边缘77被设置成推动O形环使其沿轴向延伸在第二轴向端73的尖端外部。第二圆形边缘78被设置成阻止O形环77从流体输送器70滑脱。第二圆形边缘78没有第一圆形边缘77突出，并且允许在所述第二圆形边缘78上除去和更换O形环。
上文参考具体实施方案描述了本发明。然而本发明不限于这些实施方案。
上述实施方案都能够容易地安装和从钻头内除去。然而在一些应用中可能有利的是以更为固定的方式设置流体输送器，使得当将钻头更换成另一个钻头时流体输送器保持安装。例如，流体输送器可以是主轴的固定部件或者可以被设置成锁在主轴内部。可以构造螺纹连接边缘(未显示)从而通过与插口部16的螺纹部15相互作用使流体输送器相对于主轴沿轴向锁定。流体输送器的管状部可以相对于螺纹连接边缘进行弹簧偏置从而推动管状部的一端使其与钻头相互作用。
此外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明包括其它实施方案，这些实施方案可以是上述实施方案的组合或者是落入权利要求书限定的本发明的保护范围之内的其它实施方案。

Claims (7)

1.钻孔工具的主轴(10)，所述钻孔工具的类型是通过钻头内部将流体输送至钻孔区域，所述主轴(10)能够由钻孔工具的马达驱动，其中所述主轴包括：
-插口部(16)，所述插口部(16)用于将钻头(20)接收和附接至主轴(10)，并且所述插口部(16)具有第一轴向长度(a1)和第一直径(d1)，所述第一直径(d1)适合接收钻头(20)的附接部(26)，
-流体导管(11)，所述流体导管(11)用于将流体输送至插口部(16)，并且所述流体导管(11)具有比插口部的第一直径(d1)更窄的第二直径(d2)，其中附接部(26)具有比插口部(16)的第一轴向长度(a1)更短的第二轴向长度(a2)，使得当钻头安装在插口部(16)中时在流体导管(11)和钻头(20)之间形成具有第一直径(d1)的界面空间(30)，
其特征在于，流体输送器(60；70)被设置成将流体导管(11)连接至钻头(20)，所述流体输送器具有第三直径(d3)，所述第三直径(d3)比第一直径(d1)更窄，使得当钻头安装在插口部(16)中时避免流体积聚在流体导管(11)和钻头(20)之间的界面空间(30)的外围，其中所述流体输送器(60、70)包括第一O形环(65、74)和第二O形环(66、75)，所述第一O形环(65、74)被设置成邻接主轴(10)的流体导管(11)的口，所述第二O形环(66、75)被设置成邻接钻头(20)的流体通道(21)的口，并且其中弹簧(64、76)设置在这些O形环(65、66；74、75)之间。
2.根据权利要求1所述的主轴，其中所述流体输送器(0；60；70)是能够插入主轴(10)的插口部(16)的单独部件。
3.根据权利要求1或2所述的主轴，其中所述流体输送器(60；70)包括能够部分插入主轴(10)的流体导管(11)的管状部(61；71)，所述管状部(51；61；71)具有第一轴向端(62；72)和第二轴向端(63；73)，所述第一轴向端(62；72)被构造成伸入主轴(10)的流体导管(11)，当钻头安装在插口部(16)中时所述第二轴向端(63；73)被构造成邻接钻头(20)。
4.根据权利要求3所述的主轴，其中所述第一O形环设置为所述第一轴向端(72)的外部O形环，所述外部O形环被构造成提供与主轴(10)的流体导管(11)的内部的流体密封连接。
5.根据权利要求3所述的主轴，其中所述第二O形环设置为所述第二轴向端(73)的外部O形环，当钻头安装在插口部(16)中时，所述第二轴向端(73)的外部O形环被构造成提供与钻头(20)的流体密封连接。
6.钻孔工具，所述钻孔工具的类型是通过钻头内部将流体输送至钻孔区域，所述钻孔工具的特征在于其包括根据前述权利要求任一项所述的主轴(10)。
7.将钻头(20)安装至钻孔工具的主轴(10)中的方法，所述主轴包括：
-插口部(16)，所述插口部(16)用于将钻头(20)接收和附接至主轴(10)，并且所述插口部(16)具有第一轴向长度(a1)和第一直径(d1)，所述第一直径(d1)适合接收钻头(20)的附接部(26)，
-流体导管(11)，所述流体导管(11)用于将流体输送至钻头中的开口(23)，并且所述流体导管(11)具有比插口部(16)的第一直径(d1)更窄的第二直径(d2)，其中附接部(26)具有比插口部(16)的第一轴向长度(a1)更短的第二轴向长度(a2)，使得当钻头安装在插口部(16)中时在流体导管(11)和钻头(20)之间形成具有第一直径(d1)的界面空间(30)，
其特征在于如下步骤，在安装钻头之前或同时将流体输送器(60；70)设置成将流体导管(11)连接至钻头中的开口(23)，所述流体输送器具有第三直径(d3)，所述第三直径(d3)比第一直径(d1)更窄，其中所述流体输送器(60、70)包括第一O形环(65、74)和第二O形环(66、75)，所述第一O形环(65、74)被设置成邻接主轴(10)的流体导管(11)的口，所述第二O形环(66、75)被设置成邻接钻头(20)的流体通道(21)的口，并且其中弹簧(64、76)设置在这些O形环(65、66；74、75)之间，使得当钻头安装在插口部(16)中时避免流体积聚在流体导管(11)和钻头(20)之间的界面空间(30)的外围。
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