CN108620640B

CN108620640B - 旋转刀具

Info

Publication number: CN108620640B
Application number: CN201810182033.0A
Authority: CN
Inventors: H.耶格; M.舒芬豪尔; J.施维格尔; B.泽乌格
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: DE102017204452B4; CN108620640A; US20180264558A1; DE102017204452A1; US10576552B2

Abstract

本发明公开了旋转刀具。旋转刀具(2)具有两个联接部，即刀座(10)和具有前面的正面(13)的刀头(12)。刀座具有销容置孔(20)，刀头的连接销(38)被置入销容置孔内。为了在销容置孔上以及在连接销上的轴向移出加固，在轴向方向(4)上构造了有效的止动面(44a，b)。为了一种尽量简单的、尤其是磨削技术上的构造方案，与连接销(38)的每个止动面相接的是侧面(46)，侧面在轴向方向上看来向着朝向正面(13)的方向自由地伸出。尤其是每个侧面构成了扭矩面(30b)。另外，为了尤其是在额定直径(D)较大的情况下可靠的夹紧固定，在刀座内置入分隔狭缝(104)和夹紧螺栓(102)，其用于刀头在销容置孔内的卡住。

Description

旋转刀具

技术领域

本发明涉及一种旋转刀具，尤其是钻机，其具有权利要求1的前序部分所述的特征。

背景技术

该旋转刀具在此指的是一种所谓的模块式旋转刀具，该旋转刀具在轴向方向上沿着旋转轴延伸并且具有两个联接件、即一个刀座以及一个刀头。该刀头在此以可替换的方式被固定在刀座上。该刀座为此在正面通常具有两个相对的并且通过排屑槽彼此隔开的固定条，通过该固定条来限定销容置孔。该销容置孔内置有刀头的连接销。这通过刀头围绕旋转轴相对于刀座的扭转而实现。在这种扭转中，通常构成了刀头与刀座之间的卡夹连接，从而这两个联接件以彼此卡合的方式被固定。该卡夹式的固定在此是在连接销的外侧表面与销容置孔的内侧表面之间实现的。

此外，彼此对应的表面被设计为以便扭矩由刀座传导到刀头上。这些扭矩-传递面下面简称为扭矩面。

对于该模块式旋转刀具，可区分为两种不同的类型。在第一种类型中，例如由WO2008/072840 A2已知的那样，扭矩面径向向外地一直延伸到刀头靠最外面的周缘，也被称作钻机背面。根据第二种变型，扭矩面直接在连接销上被构造为其侧表面，该侧表面与固定条的相对应的内表面共同作用。

因为当刀头置于刀座内时，无论是扭矩面，还是刀头以及刀座的卡合面，均彼此成对相对地处于接合的状态。

为了轴向上的移出加固，经常在连接销上分别构造水平延伸的止动面，该止动面与刀座的相对应的止动面共同作用，以便由此确保为刀头提供在轴向方向上形状配合式的加固。这种形状配合式的加固避免了，刀头-例如在旋转刀具在钻孔过程后由钻孔退回时-在轴向方向上从刀架上被拔出。在WO 2008/072840 A2中，为了在连接销上构造这种轴向的移出加固，就按照空刀槽的样式构造出环形的榫槽。

由JP 2016 193461 A可以看到一种另外的这样的旋转刀具，在该旋转刀具中，为了将刀头夹紧在刀座内，设置了夹紧螺栓。在固定条上分别构造一个在横向上突出的插销，该插销伸进连接销上的凹槽内。

发明内容

本发明的目的

有鉴于此，本发明的根本目的是，给出一种模块式的旋转刀具，在该旋转刀具中，在夹紧力良好的同时，实现了制造尽量简单的轴向的移出加固。

解决方案

上述目的根据本发明通过一种具有权利要求1所述特点的旋转刀具得以实现。有利的改进方案如从属权利要求所述。

在此，该旋转刀具沿着旋转轴向着轴向延伸，包括刀座以及具有前面的正面的刀头。该刀头如之前开始所说明的那样通过扭转以可替换的方式被固定在刀座上。在此，该刀头在正面上具有由中心向外延伸的主刀身。与之相接的是通常通向排屑槽内的切削面，这些排屑槽与每一个后面的主刀身相配属。在刀头本身上通常已经置入排屑槽，这些排屑槽再向前延续到刀座内。通常这些排屑槽是螺旋形的。刀座在正面通常具有两个相对的固定条，通过该固定条来限定刀头的连接销被置入其内的销容置孔，其中，通过刀头相对于刀座的扭转，连接销尤其是构成了与刀座的卡夹，因此，从而在连接销与刀座之间在相互对应的卡合面上构成了压配合。通常，在连接销上以及在固定条上构造了相互对应的侧表面，该侧表面至少用于连接销在刀座内的径向定心，但优选用于传导径向的卡夹力。此外，在刀头和刀座上构造了相互对应的扭矩面，用于传导扭矩。

在轴向的移出加固方面，在销容置孔上以及在连接销上构造了在轴向方向上有效的止动面，使得当刀头被置于刀座内时，由此构成在轴向方向上有效的形状配合。为了能够实现尽量简单地制造具有止动面的刀头，在轴向方向上与连接销的每个止动面相接的是在轴向方向上看来伸向正面的方向的侧面。因此，止动面在构成通常被圆化的角区域的同时跨接该侧面。在此，伸向正面应被理解为，该侧面自止动面的径向靠内的终端起、即自角区域起向着正面的方向作为一个平直的表面延伸，而不碰到横向延伸的结构，例如条边、榫槽或者是基本垂直的突出部，就像例如在所被磨削的榫槽中所出现的情况那样。基本垂直在此应被理解为，该侧面没有碰到突出部的一个横向延伸的、相对于旋转轴在90°+/-45°的角度下延伸的表面。相对于旋转轴轻微倾斜的表面是可行的，而不会由此过度地给该侧面的磨削增加困难。

在优选的构造方案中，该侧面紧靠其向着正面的方向靠最前面的终端自由地伸出，因此，没有被刀头的某一部分、尤其是没有被正面的某一部分按照突出部的方式所覆盖(以轴向方向上的视向来看，也就是说在正面投射在轴向方向上时)。

在此，该侧面优选地紧靠正面伸出，也就是说，一直延伸到正面。替选方案是，与正面相接的还有一个另外的表面，该表面一直延伸至正面。

与已知的、在其中止动面是通过置入径向的空刀槽或者被径向磨削的榫槽而构成的移出加固所不同的是，通过尤其是朝向正面自由延伸的侧面，实现简单磨削的特殊优点。因此，无须考虑任何、至少任何基本垂直的突出部，即刀头的朝向正面突起的部分区域。

在此优选构造刀头以及其支承侧的容置孔，就像在申请时间时尚未公开的DE 102015 220 791中所说明的那样。补充性的是，刀座在销容置孔下方具有分隔狭缝以及夹紧螺栓。这一夹紧螺栓横跨分隔狭缝，并且用于销容置孔的两半的相互夹紧。每一半在此分别具有两个固定条的其中一个。通过拧紧夹紧螺栓，两个固定条就被相互夹紧，置于固定条之间的紧固销被可靠且稳固地夹紧。

因此，与纯粹的压配合相比，所需要的紧固力就至少有部分并且优选仅仅通过夹紧螺栓来施加。由此，对于连接销与连接容置孔之间的配合精确度的要求就比压配合有所降低。这在旋转刀具的额定直径较大的情况下尤其有利。

在有效的设计中，销容置孔与连接销相比具有过盈。在此过盈应被理解为，连接容置孔的内宽大于连接销在每个为了夹紧所设置的相对应的侧表面 (夹紧面)区域内的外宽。尤其是连接销的外直径要小于连接容置孔的内直径。该过盈一方面容许更加简单的制造。另一方面，由此能够实现简单地插入，尤其是刀头转入连接容置孔内。

优选该过盈为0.1mm至0.3mm，尤其为0.1mm至0.2mm。

此外，旋转刀具的额定直径要大于12mm，尤其是大于16mm。优选额定直径处在16mm至40mm的范围内。

在此止动面优选构成了连接销的至少一部分区域、以及优选整个连接销的上界定面。连接销由此终于止动面。连接销本身以其被布置在周围的侧表面尤其是构成了夹紧面，以便夹紧式的固定。在此，这些夹紧面有效地平行于轴向方向定向，由此与刀座上的对应表面不构成任何咬边。

此外，在尽量简单的制造这方面，各个侧面是通过磨削构成的，也就是说，侧面是通过磨削面构成的。在此，侧面有效地被构造为平直的磨削面。在此磨削面例如通过磨轮以其平直侧简单地进给来构造。

各个侧面有效地同时构成了扭矩面或者至少是扭矩面的一部分，其中，扭矩面优选地一直延伸到刀头最外面的周缘、即一直延伸到钻机背面。

通常，扭矩面优选地一直延伸到或者接近一直延伸到正面。由此扭矩传导在一个轴向上靠前的、在其上还出现切割力的位置上实现。因此，扭矩作用力被直接传导给固定条，并且由此被传导给刀座。由此避免了刀头的扭转载荷，这种扭转载荷否则在当扭矩面轴向地与正面和刀身相间隔、例如被构造在连接销的后面区域时就会出现。

侧面优选地通常通过在水平方向上垂直于轴向方向延伸的横向以及通过纵向方向夹紧。该纵向尤其对应于轴向。因此，侧面平行于轴向延伸。

优选正好构造两个侧面，其中，这两个侧面平行于彼此或者至少尽可能平行于彼此延伸。由此构成非常细长的刀头。尤其是在额定直径较大的情况下，由此节省了用于刀头的材料。

替选方案是，纵向方向相对于轴向方向倾斜不等于零的倾斜角度，也就是说，纵向方向并非平行于轴向方向延伸。在此，该倾斜角度有效地处在10°至25°之间。在轴向方向的视向或投影下，止动面并不突出于正面，也就是说，正面完全覆盖止动面。

在有效的构造方案中，侧面向着刀头中心的方向延伸，并且一直伸向排屑槽。因此，通过通常被构造为拱起的排屑槽，侧面也在径向方向上紧靠排屑槽自由地延伸，使得其由此也能够向着朝向排屑槽的方向顺利地通过磨削被置入。

通常，有一条被构造为副切削刃的边沿沿着排屑槽延伸。在优选的构造方案中，这一副切削刃现位于通过侧面所定位的平面的后面，更确切地说以这样的方式，使得这一通过侧面定位的平面在副切削刃的区域内不接触到刀头。通过这种构造方案，使用磨轮，就可很容易越过刀头的整个直径来磨削，而不存在损害副切削刃的风险。总而言之，由此通过这种构造方案，就通过简单的单级磨削实现了非常简单地置入轴向的移出加固。

通常，在连接销上构造用于传导径向夹紧力的夹紧面。这些夹紧面通常被构造为曲面，因此-在垂直于旋转轴的横截面上看来-沿着弧线、尤其是沿着圆弧线延伸。因此，这些夹紧面通常被构造为部分圆柱面或者是部分锥面。

附图说明

下面借助附图详细地阐述本发明的实施例。这些附图以部分简化的图示示出了：

图1为一种模块化的、被构造为钻机且具有被置于刀座内的刀头的旋转刀具的侧视图；

图2为沿着图1中的交线II-II的剖视图；

图3为在刀头区域内的纵剖图；

图4A、4B、4C为旋转刀具在刀头的区域内的不同图示，包括所置入的刀头(图4A)或者分解图(图4B、4C)；以及

图5A至5C为刀头的不同视图。

具体实施方式

附图中所示的旋转刀具2被构造为一种模块化的钻机刀具。其在轴向方向4上沿着旋转轴6延伸。该旋转刀具2在正常运行期间在同时定义了切线方向的旋转方向8上围绕旋转轴6旋转。

该旋转刀具2由刀座10和可被可替换地固定在其上的刀头12组合而成。刀头12的构型尤其是从图4A至4C以及图5A至5C中可以看出。刀头12 在这里具有未进一步标示的主刀身，该主刀身通常在钻机正面上的中心通过横向刀刃相互连接并且径向地向外延伸。对着旋转方向8与主刀身相接的是正面的主切削面，该主切削面是刀头12的前面的正面13的部分。正面13 通常是通过主切削面以及刀头中心的主刀身在该处通常通过横向刀刃相互连接的表面区域构成。刀头12在其周缘上具有背面14，该背面通过彼此相对的排屑槽16断开。这些排屑槽优选已经始于刀头12处，并且伸入刀座10。在本实施例中，排屑槽16大致以螺旋状延伸。刀头12、进而包括旋转刀具 2具有额定直径D。这一额定直径尤其是在16mm至40mm之间。

刀座10具有有凹槽的刀柄部分，通常沿着排屑槽16延伸且始于刀头12 上的副切削刃17位于该刀柄部分上。与刀座10的有凹槽的刀柄部分相接的通常还有一个没有凹槽的夹紧部段，旋转刀具2借助该夹紧部段被固定在刀具机器内。

刀座10(为此详见图3、图4A至4C)在正面端侧具有两个大致呈对角地彼此相对的固定条18，该固定条被排屑槽16断开。在固定条18之间，构造有销容置孔20，刀头12的连接销38被置入该销容置孔内。

刀头12借助夹紧螺栓102被夹紧在刀座10上。为了实现夹紧，在刀座 10内设置有分隔狭缝104。这一分隔狭缝自销容置孔20的底部106起对着纵向方向4延伸。分隔狭缝104在此另外在垂直于纵向方向4的横向方向上经过刀座10的整个直径延伸，从而构成刀座10的两个通过分隔狭缝104隔开的半部108。在此，每一个半部108均分别具有固定条18的其中一个。

就像尤其是从图2中可以看出的那样，分隔狭缝104在相对的排屑槽60 之间延伸。尤其是还与旋转轴6相交。

夹紧螺栓102被定向为横向于分隔狭缝104并且尤其是在垂直于纵向方向4的水平平面内。

夹紧螺栓102具有螺栓头110，该螺栓头置于刀座10内的相应的螺栓头容置孔内。夹紧螺栓102具有螺纹杆112，通过该螺纹杆被拧进刀座10的与螺栓头容置孔相对的半部108。因此，通过夹紧螺栓102的扭转，两个半部 108、进而包括两个固定条18就相对于彼此地被夹紧，即分别向着朝向旋转轴8的方向移动。由此向置于销容置孔20内的刀头施加夹紧力。

在当夹紧螺栓102没有被置入时以及当两个半部108没有相对于彼此被夹紧时的初始状态下，两个固定条18相对于彼此具有(最小的)内宽w1并且连接销38具有(最大的)外宽w2。在最小内宽w1和最大外宽w2的范围内，连接销38和固定条在置入状态下夹紧式地相互贴置。最小内宽w1在此大于最大的外宽w2。同时，内宽w1与外宽w2之间的差定义了过盈。该过盈在此尤其介于0.1和0.2mm的范围内。

刀头12的特殊设计在下面借助图4A至4C和5A至5C来进一步阐明。在此，刀座10上的相互对应的元件以字母a来标示，刀头12上的元件以字母b来标示。在图4A至4C中并未示出刀座10的分隔狭缝104。

在本实施例中，刀头12被布置在固定条18之间，而不是-在纵向方向4 上看来-支承在其上。固定条18仅仅具有一个大致水平延伸的横向面，即自由的正面。冷却剂通道的出口在这一自由的正面上。

固定条18的每一个侧壁分别构成了一个扭矩面30a。扭矩面30a通常是通过横向方向34以及通过轴向方向4来定位。横向方向34在此垂直于轴向方向4定向。两个固定条18的扭矩面30a在此优选在相同的横向方向34上、并且由此至少基本平行于彼此延伸。

为了刀头12在刀座10内的夹紧式固定，刀头12具有与销容置孔20对应的夹紧销或连接销38。在此，连接销38在其侧面上具有分别成对相对的夹紧部段32b，该夹紧部段与销容置孔20的对应的夹紧部段32a共同作用。

就像尤其是从如图5B的俯视图中可以看到的那样，刀头12具有近似为片状的中间部分，包括呈对角相对的、优选相互平行的扭矩面30b和排屑槽 16，其中，连接销38从两侧突出于这一中间部分。对着轴向方向4还有一个导入销或定心销42，但其在插入状态下不构成任何与刀座的夹紧。

为了轴向的移出加固，在销容置孔20以及在连接销38上构造相互对应的止动面44a、b，这些止动面构成了连接销38的上方的界定面。这些止动面尤其是水平地、即垂直于轴向方向4延伸。对于精确的水平定向的替选方案是，止动面还可被构造为轻微倾斜，例如在最多30°的角度下。

现非常重要的是，连接销38的止动面44b通过一种切口的方式被露出。为此，在轴向方向4上-优选在构成弯曲的同时-与止动面44b相接的有一个侧面46，该侧面优选被构造为尤其是平直的磨削面。侧面46在此尤其是恰好在轴向方向4上延伸。因此，就像专门由如图5B的俯视图中可以看到的那样，止动面44b突出于正面13，因此不会被其覆盖。

侧面46在朝向正面13的方向上延伸，并且在其终端上自由地伸出。因此，当沿着轴向方向观察时(为此详见例如图5C)，侧面46没有被正面13覆盖。对于直至正面13连续平直的侧面46的替选方案是，其可首先仍然转入一个端面，该端面然后伸向正面13。这一端面这样延伸，使得侧面46-在对着轴向方向4的视向上-没有被正面13覆盖。

优选侧面46另外在横向方向34上还越过止动面44b延伸，并且尤其是一直延伸到外侧周缘、即刀头12的背面14。在此侧面46同时还构成了扭矩面30b。

扭矩面30a、b优选在固定条18的整个轴向长度上延伸。扭矩面30a构成了一个连续平直的表面。原则上还存在这种可能性，即：这一表面-类似于之前对于正面46所说明的那样-可被构造为歪着倾斜。

总之，通过侧面46，定位了一个平面E，该平面这样定向，使得它-在横向方向34上看来-一方面向着相接的排屑槽16自由地伸出，另外被这样定向，使得它不会与界定各个排屑槽16的副切削刃17接触或相交。由此确保，在侧面46的磨削中，相对的副切削刃17不会受损。

在横向刀刃的区域内，通常还设置有一个所谓的刃磨47，就像它例如在图4A中作为排屑槽16旁边的且在扭矩面30b上方的中心表面区域所示出的那样。刃磨47在此不与正面13相配属。

刀座10与止动面44b相对应地具有刀座侧的止动面44a，该止动面被构造为梯状的突出部(对此详见图4C)。就这点而言，止动面44a和夹紧部段32a 构成了对于连接销而言的容置孔。该容置孔在此作为部分圆柱体根部状的或者是部分锥形根部状的凹处被置入固定条18的否则即为平直的壁面部分内。由此，在固定条18的端侧构成了径向向内的突出部，该突出部因此就这点来说突出于夹紧部段32a。

在刀头12拧入刀座10时，通常刀头是对着常见的钻机旋转方向8拧入的，直到相互对应的扭矩面30a、30b形成彼此靠置。

Claims

1.一种旋转刀具(2)，所述旋转刀具在轴向方向(4)上沿着旋转轴(6)延伸，所述旋转刀具(2)包括：

刀座(10)；以及

刀头(12)，可替换地附接到所述刀座，并包括前端面(13)；

所述刀座包括固定条(18)，所述固定条限定销容置孔(20)；

刀头包括连接销(38)，通过使所述刀头相对于所述刀座旋转，连接销(38)能够置入销容置孔中；

销容置孔和连接销各自包括止动面(44b)，其中，销容置孔(20)的止动面(44a)和连接销(38)的止动面(44b)相互作用以防止轴向移出；

其中，连接销(38)包括具有前端部的侧面(46)，该侧面(46)朝着所述前端部且朝着所述前端面(13)轴向延伸；

其中，当相对于轴向方向观察时，前端面(13)不与侧面(46)重叠；并且

其中，侧面(46)的至少一部分轴向邻近连接销的相应止动面(44a，44b)布置；

其特征在于，连接销(38)的止动面(44b)的径向内端过渡至侧面(46)中。

2.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中：

连接销和固定条各自包括侧表面；并且

连接销的侧表面和固定条的侧表面相互作用以用于连接销的径向定心或者用于传递径向夹紧力。

3.根据权利要求2所述的旋转刀具，其中：

所述销容置孔与所述连接销相比具有过盈；

其中，在连接销的侧表面和固定条的侧表面处，销容置孔的内宽大于连接销的外宽。

4.根据权利要求3所述的旋转刀具，其中，销容置孔与连接销相比具有范围介于0.1mm至0.3mm之间的过盈。

5.根据权利要求4所述的旋转刀具，其中，销容置孔与连接销相比具有范围介于0.2mm和0.3mm之间的过盈。

6.根据权利要求2所述的旋转刀具，其中，侧表面在平行于轴向方向的方向上延伸。

7.根据权利要求2所述的旋转刀具，其中：

刀头和刀座各自包括扭矩面；并且

刀头的扭矩面和刀座的扭矩面相互作用以在刀头和刀座之间传递扭矩。

8.根据权利要求7所述的旋转刀具，其中：

刀座包括分隔狭缝，该分隔狭缝轴向布置在销容置孔下方；

固定条分别布置在分隔狭缝的任一侧；并且

旋转刀具包括夹紧螺栓，夹紧螺栓置入刀座中并横跨所述分隔狭缝。

9.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中：

刀头和刀座各自包括扭矩面；并且

10.根据权利要求9所述的旋转刀具，其中，所述侧面形成作为其中一个扭矩面。

11.根据权利要求9所述的旋转刀具，其中，刀头的其中一个扭矩面：

邻近连接销的一个相应的止动面布置；并且

延伸至刀头的最外面的周缘。

12.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中：

刀座包括分隔狭缝，该分隔狭缝轴向布置在销容置孔下方；并且

固定条分别布置在分隔狭缝的任一侧。

13.根据权利要求12所述的旋转刀具，包括夹紧螺栓，夹紧螺栓置入刀座中并横跨所述分隔狭缝。

14.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，旋转刀具具有大于16mm的额定直径。

15.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，所述侧面为平直的磨削面。

16.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，所述侧面在轴向方向上且在垂直于轴向方向的横向方向上延伸。

17.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中：

所述侧面是第一侧面；并且

连接销还包括朝着前端面大致轴向延伸的第二侧面；

其中，第一和第二侧面彼此平行地延伸。

18.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中：

连接销包括排屑槽；并且

所述侧面终止于所述排屑槽。

19.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，止动面形成连接销的轴向上方的界定面。

20.根据权利要求19所述的旋转刀具，其中，

刀头包括中间部分；并且

连接销在相对于刀头的纵轴的大致径向方向上突出于该中间部分。

21.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，旋转刀具是钻机。

22.根据权利要求1所述的旋转刀具，包括被圆化的角区域，在该被圆化的角区域，连接销的相应的止动面唯一地过渡到所述侧面的所述至少一部分中。