CN108655428A - 模块化旋转工具和模块化工具系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了模块化旋转工具和模块化工具系统。模块化旋转工具(2)沿着旋转轴线(6)在纵向方向上(4)延伸并且具有设有切屑槽(18)的支架(10，10')以及可更换地固定在支架(10，10')处的切削头(12a，12b)，其中支架(10，10')在端侧具有联结件容纳部(22)以用于容纳切削头(12a，12b)的联结销(30)，其中在支架(10，10')中构造有冷却剂通道(26)，冷却剂通道在联结件容纳部(22)中的第一离开孔口(28)处通入，并且其中设置有与联结件容纳部(22)间隔开的分支通道(38)，分支通道(38)一端通入冷却剂通道(26)中且另一端在切屑槽(18)中的第二离开孔口(40)处通入。

Description

模块化旋转工具和模块化工具系统
技术领域
本发明涉及一种模块化旋转工具，该模块化旋转工具沿着旋转轴线在纵向方向上延伸并且该模块化旋转工具具有设有切屑槽的支架以及可更换地固定在该支架处的切削头。
背景技术
开头所提及类型的模块化旋转工具，例如钻头或钻头工具沿着旋转轴线在纵向方向或者说轴向方向上延伸并且具有两个联结部件，即支架以及切削头，其中切削头可更换地固定在支架处。支架为此在端侧通常具有两个相对而置的且通过切屑槽相互分离的固定桥接部，通过这两个固定桥接部限制销容纳部或联结件容纳部。在固定状态下切削头的联结销插入到联结件容纳部。这例如通过相对于支架围绕旋转轴线旋转切削头实现。在卡扣式旋转的情况下在切削头和支架之间构造夹紧连接，从而两个联结部件夹紧地保持在一起。尤其在此不设置其他固定件例如螺栓等。
从文件US 7,360,974 B2中已知一种具有支架且具有可更换地固定在支架处的切削头的旋转工具。在固定状态下的联结连接在此借助于模制到联结销处的外侧的桥接部实现。桥接部具有螺旋形的走向且根据螺纹类型实施。由此在旋入或旋转切削头时发生切削头的轴向拉动。
从文件US 2017/0028480 A1中公开了一种旋转工具，该旋转工具为了实现轴向拉出止动具有除了由于凹槽引起的可能的凹口之外基本上为方形的联结销，该联结销实施成带有围绕地布置在联结销的端侧的桥接部。该桥接部在构造阶形部的情况下过渡到夹紧和扭矩面。在此通过阶形部构造有水平贴靠面，该水平贴靠面用作轴向抽出止动。夹紧面在此通过径向环槽形成。
为了改善这种类型的旋转工具的寿命，例如可行的是，将冷却结构例如冷却剂管路或者说冷却剂通道集成到支架中，该冷却结构例如通入到切削头的相应的冷却结构中或通入到切屑槽中且在运行时引导冷却剂和/或润滑剂。
对于带有具有集成的冷却结构的切削头的旋转工具而言，支架的冷却剂通道典型地在联结件容纳部的底部面处离开并且在该处与切削头的对应的冷却剂通道对齐，该切削头的对应的冷却剂通道在切削头端侧或者说工具顶端处引导冷却剂/润滑剂。尤其在这样的应用或运行情况中，即在其中切削头的端侧是空置的即在前侧不具有工件与材料的接触，例如在预钻的开口或缺口处，在此常常出现问题：冷却剂/润滑剂在切削头端侧处离开且不进行切削头或者支架的湿润或冷却/润滑。由此旋转工具的寿命不利地缩短。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的在于，给出一种尤其合适的模块化旋转工具，对于该模块化旋转工具而言尤其确保了可靠的冷却。此外本发明的目的在于，给出一种合适的模块化工具系统。
该目的的解决方案
在旋转工具方面该任务利用权利要求1的特征解决。有利的实施方案和改进方案是从属权利要求的主题。
模块化旋转工具尤其实施为钻头，以用于切削加工工件。旋转工具在此在纵向方向或轴向方向上沿着旋转轴线延并且具有设有切屑槽的支架以及可更换地固定在该支架处的切削头。支架在端侧尤其在前部的或前端侧的端侧或者说支架端面处设有联结件容纳部，以用于容纳切削头的联结销。
支架中集成有具有至少一个冷却剂通道的冷却结构，在运行时通过冷却剂通道进行冷却/润滑剂输送。管路式冷却剂通道通入第一离开孔口，该第一离开孔口布置在支架的联结件容纳部中。冷却剂通道在此尤其用于在支架之内针对性地限定地引导冷却剂/润滑剂。在此以合适的方式在支架中构造两个冷却剂通道，这两个冷却剂通道例如以与切屑槽相同的螺距伸延。
此外设置有与联结件容纳部间隔开的分支通道，该分支通道一端通入冷却剂通道中且另一端在第二离开孔口处通入切屑槽中。换句话说形成与联结件容纳部间隔开的分支部(支流部位，分叉)，在该分支部处在冷却剂通道中引导的冷却剂/润滑剂的流动路径分成两个子路径。通过冷却剂通道的端部区域形成的子路径在下文中还称为冷却剂通道的离开区段。
因此与现有技术相比，支架的冷却结构具有两个离开孔口：在联结件容纳部中的端侧的或前端侧的第一(前)离开孔口和在切屑槽中的近似径向和/或方位角地指向的第二(侧向)离开孔口。由此实现尤其合适的模块化旋转工具。
通过两个离开孔口形成特别灵活的模块化旋转工具，该模块化旋转工具尤其在不同的切削头的使用方面改善。因此不仅可使用具有集成的冷却结构的切削头，该冷却结构在流动技术方面与在联结件容纳部中的第一离开孔口相互作用，而且可使用不具有冷却结构的切削头，该切削头基本上封闭了第一离开孔口。通过划分部位或分支部位在此实现引导的冷却剂/润滑剂的自动的或自主的流量匹配。
如果第一离开孔口未通过固定的切削头封闭，则冷却剂/润滑剂在两个离开孔口处离开。如果冷却剂/润滑剂流在端侧处由于切削头受到阻止，即第一离开孔口通过切削头封闭或阻挡，则冷却剂/润滑剂仅仅在切屑槽中的第二离开孔口处离开。换句话说冷却剂/润滑剂的流动路径可简单地借助于更换切削头改变。由此实现特别合适的模块化旋转工具，该模块化旋转工具可借助于切削头的简单的更换或替换特别灵活地匹配不同的应用和情况。
换句话说在运行时始终至少一部分冷却剂/润滑剂在切屑槽的切屑槽壁中的第二离开孔口处离开。尤其在离开孔口的面积大的情况下可由此非常高效地例如冷却待运走的切屑。此外由此高效地冷却切屑槽的表面，即切屑槽壁。
借助于分支通道实现的支架的侧向的或者说切屑槽侧的冷却在此尤其在这样的应用或运行情形中是有利的，即在其中切削头的端侧是空置的，即前侧不具有工件与材料的接触。例如在缺口中或在预钻的开口中就是这种情况。在此冷却剂/润滑剂对于具有集成的冷却结构的切削头而言在端侧离开，其中未实现切削头或者支架的有效的湿润或冷却/润滑。通过分支通道在此在运行时确保，可靠地给支架的与材料处于接触的区域供应冷却剂/润滑剂。这有利于支架以及旋转工具的寿命。
支架例如由工具钢或硬金属制造。切削头或每个切削头根据期望的应用例如由硬金属制造或例如作为压制品借助于烧结材料制造。
切削头一般在其前部的背离支架的端部处具有主切削刃，这些主切削刃优选通过横切削刃相互连接。
切削头例如通过简单的旋转或旋入借助于通过联结销与联结件容纳部的机械联结实现夹在支架处而可逆地且可更换地固定。为此切削头在固定状态下形状配合地和/或力配合地保持在支架处。优选地在机械联结过程中设置轴向拉出止动部，该轴向拉出止动部阻止联结销无意地从联结件容纳部中滑出。
拉出止动部在此例如借助于模制到联结销处的外侧的桥接部形成，其中桥接部例如具有根据螺纹类型的螺旋形走向。
同样可设想例如具有基本上为方形的联结销的拉出止动部，该联结销实施成具有在联结销端侧布置的环绕的桥接部。该桥接部在构造阶形部的情况下过渡到夹紧和扭矩面。在此通过阶形部构造有水平贴靠面，该水平贴靠面用作轴向抽出止动。夹紧面在此例如通过径向环槽形成。
在一种有利的改进方案中分支通道作为开孔引入到切屑槽中。由此保证模块化旋转工具的特别简单且成本有利的制造。
在一种合适的实施方案中分支通道以锐角倾向于冷却剂通道倾斜地伸延。锐角可理解为相对于冷却剂通道的小于90°，尤其小于45°的倾角。因此通过该倾角关于通过冷却剂通道形成的(主)流动路径形成引导的冷却剂/润滑剂的流动方向的换向。在运行时冷却剂/润滑剂以高压和因此高的流动速度在冷却剂通道中引导。冷却剂通道和分支通道之间的(分支)角越大，在流经分支部位时分支到分支通道中的冷却剂/润滑剂越少。换句话说通过该角度可预设或者可调整进入到切屑槽中的冷却剂/润滑剂的输送量或者份额。
在一种适宜的构造方案中分支通道的第二离开孔口指向固定的切削头的切削刃。换句话说第二离开孔口针对性地在切削头的切削刃的方向上定向。由此即使对于不具有冷却结构的切削头而言也实现了切削头的高效的冷却和/或润滑以及例如待运走的切屑的冷却。
在优选的改进方案中冷却剂通道在第一离开孔口的区域中具有带有减小的流动直径的离开区段。换句话说冷却剂通道在分支部位上游比在分支部位下游具有更大的流动直径。离开区段在此优选地与在分支部位上游伸延的冷却剂通道同轴地或者平行地定向。由于根据本发明在运行时至少一部分冷却剂/润滑剂沿着分支通道输送，因此在分支部位下游在冷却剂通道中的输送的流体体积减少。通过减小在冷却剂通道侧的子路径中或者说在离开区段中的流动直径，一方面保证引导的冷却剂/润滑剂的一定的流动速度或流速。这意味着，通过离开区段的流动直径可预设或者可调整离开第一离开孔口的冷却剂/润滑剂的离开速度。另一方面通过减小离开区段的流动直径可将更大份额的冷却剂/润滑剂分流到分支通道中。
在一种优选的改进方案中冷却剂通道尤其其离开区段和分支通道具有不同的流动直径。通过冷却剂通道和分支通道的流动直径的相对尺寸设计可以简单的方式预设或者调整分支的冷却剂/润滑剂的份额，即通过分支通道输送的份额。
优选地通过设计冷却剂通道和分支通道的流动直径以及包夹在冷却剂通道和分支通道之间的(分支)角的大小使分支的冷却剂/润滑剂的份额灵活地与分别的应用相匹配。由此保证模块化旋转工具的特别可靠且有效的运行。
在一种有利的构造方案中冷却剂通道围绕旋转轴线螺旋式地在支架中引导。冷却剂通道的走向在此合适地与切屑槽的螺距相匹配。
根据第一变型方案在支架处优选地固定有第一类型的切削头。在该第一类型中切削头具有冷却剂开口，该冷却剂开口在固定状态下与冷却剂通道的第一离开孔口对齐。换句话说第一类型的切削头尤其具有集成的优选地以至少一个冷却剂通道的形式的冷却结构，该冷却结构在流动技术方面联结到第一离开孔口处并且在切削头的端侧处通入。由此保证切削头的可靠的冷却和/或润滑。优选地第一类型的切削头尤其具有两个集成的冷却剂通道。
根据第二变型方案在支架处优选地固定有第二类型的切削头。在该第二类型中切削头不具有集成的冷却结构，这意味着，切削头实施成不具有冷却剂开口，其中在固定状态下冷却剂通道的第一离开孔口通过切削头遮盖。换句话说第一离开孔口在固定状态下由切削头封闭或阻挡，从而冷却剂/润滑剂在运行时基本上仅仅通过分支通道引导到第二离开孔口。
针对工具系统的任务根据本发明通过模块化工具系统例如模块化钻头系统解决。该模块化工具系统具有多个不同的切削头，即不同类型的切削头。切削头在此能够可更换地且可逆地固定在设有切屑槽的支架处。支架在端侧具有联结件容纳部以用于容纳切削头的联结销。在支架中构造有冷却剂通道以用于输送冷却剂/润滑剂，该冷却剂通道在联结件容纳部中的第一离开孔口处通入。支架具有与联结件容纳部间隔开的分支通道，该分支通道一端通入冷却剂通道中且另一端在切屑槽中的第二离开孔口处通入。由此形成特别合适的模块化工具系统，该模块化工具系统使得支架的可靠的冷却/润滑以及如有需要切削头的附加的冷却/润滑成为可能。
在一种适宜的构造方案中模块化工具系统包括：第一类型的切削头，该第一类型的切削头具有冷却剂开口，该冷却剂开口在固定状态下与冷却剂通道的第一离开孔口对齐；和第二类型的切削头，该第二类型的切削头实施成不具有冷却剂开口，并且在固定状态下遮盖冷却剂通道的第一离开孔口。通过不同的且能够可逆地更换的切削头类型可以简单的方式改变在运行时引导的冷却剂/润滑剂的流动路径。由此改进模块化工具系统的灵活性。
附图说明
下面参照附图详细阐述本发明的实施例。在其中：
图1以透视图显示了具有切削头且具有支架的模块化工具系统的模块化钻头工具的部分区段，
图2以透视图和分解图的形式以朝向切削头的前侧观察的方式显示了钻头工具的部分区段，
图3以投影图显示了穿过钻头工具的截面，
图4以透视图显示了具有备选的切削头的钻头工具的部分区段，
图5以投影图显示了穿过具有备选的切削头的钻头工具的截面，以及
图6以投影图显示了穿过具有支架的备选的实施方式的钻头工具的截面。
彼此相应的部件和尺寸在所有图中始终设有相同的参考标号。
具体实施方式
在图1中示出的模块化旋转工具2例如为未详细显示的模块化工具系统的部件。旋转工具2在示出的实施方式中尤其构造为模块化钻头工具。旋转工具2在此在纵向方向或轴向方向4上沿着旋转轴线6延伸。旋转工具2在正常的运行期间围绕旋转轴线6在转动方向上旋转，该转动方向同时限定周向方向或方位角方向。
旋转工具2具有支架10以及能够可更换地与该支架联结的切削头12a。例如由硬金属制造的切削头12a具有两个(主)切削刃14，这两个(主)切削刃在钻头端面处在中心通过未详细标明的横向切削刃相互连接并且径向向外延伸。端侧的主后刀面与转动方向相反地联接到切削刃14处。切削头12a在其周缘侧处具有背部16，该背部通过相对而置的切屑槽18中断。
因此切屑槽18已经在切削头12a处开始并且在固定状态下过渡到支架10中并且在该处延续。在图1至3中示出的实施例中切屑槽18呈螺旋形地伸延。支架10具有开槽口的杆区域。未详细显示的、未开槽口的卡紧区段联接到支架10的开槽口的杆区域处，利用该卡紧区段将旋转工具2卡入到机床中。
如尤其在图2和图3中可看出的那样，支架10在端侧即前侧或前端侧具有两个近似对角地相对而置的固定桥接部20，这两个固定桥接部由切屑槽18中断。固定桥接部20限制支架10的端侧的联结件容纳部22(图2)。联结件容纳部22具有底面24，该底面24水平地即垂直于旋转轴线6定向。
在例如由工具钢制造的支架10中集成有两个螺旋式地或者说蜗式地围绕旋转轴线6伸延的作为冷却结构的冷却剂通道26(图3)，在运行时通过这两个冷却剂通道导引冷却剂和/或润滑剂。冷却剂通道26沿着纵向方向4在支架10中伸延并且分别通入联结件容纳部22的引入到底面24中的离开孔口28。
对应于联结件容纳部22，切削头12a具有联结销30，该联结销在纵向方向上4延伸。联结销30从背部16的周缘面径向缩进。与旋转轴线6同中心地在联结销30处模制有未详细显示的轴向竖起的引入销，该引入销在切削头12a固定在支架10处的固定过程期间作为定中心辅助件接合到联结件容纳部22的容纳部32中。
如尤其在图3的投影图中显示的那样，冷却剂通道26分别具有分支部位34，该分支部位34轴向上与联结件容纳部22间隔开地布置到支架10的主体中。在分支部位34处冷却剂通道26的流动路径分支为同轴指向的冷却剂通道26的离开区域36和相对于离开区域倾斜地伸延的分支通道38。冷却剂通道26的离开区域36在联结件容纳部22的离开孔口28中通入。分支通道38在一端通入冷却剂通道26中且在另一端通入切屑槽18中的离开孔口40中。
因此对于每个通过冷却剂通道26和分支通道38形成的冷却结构，支架10具有离开孔口28和40。因此相对于在联结件容纳部22中的端侧的或前端侧的离开孔口28附加地设置有在切屑槽18的壁中的侧向的第二离开孔口40。
例如在图1中示出的那样，分支通道38的切屑槽侧的离开孔口40朝向固定切削头12a的切削刃14指向。换句话说离开孔口40针对性地在切削头12a的切削刃14的方向上定向。这意味着，冷却剂/润滑剂在纵向方向4上朝向切削头12a沿着切屑槽18从离开孔口40中离开。
分支通道38在此合适地作为开孔引入切屑槽18中。如在图3中相对清楚地示出的那样，分支通道38在锐(分支)角42下倾向于冷却剂通道26倾斜地伸延。在图3的实施例中该角度42小于45，尤其小于30°。因此通过该角度42关于通过冷却剂通道26及其离开区域36形成的(主)流动路径产生引导的冷却剂/润滑剂的流动方向的换向。
在图1，2和3中显示的实施例中切削头12a不具有集成的冷却结构。如尤其根据图3来看清楚的是，切削头12a遮盖联结件容纳部22的离开孔口28。换句话说离开孔口28通过切削头12a的联结销30封闭或阻挡。由此冷却剂/润滑剂在运行时基本上仅仅沿着分支通道38流动到离开孔口40。
在图4和5中显示了具有第二类型切削头12b的旋转工具2。切削头12b在此具有两个集成的冷却剂通道44，这两个集成的冷却剂通道分别将在联结销30中的冷却剂开口46与在切削头12b的工具顶端的区域中的离开开口48在流动技术方面相连接。
切削头12b的冷却剂开口46在固定状态下布置成分别与一个离开孔口28对齐。换句话说，如尤其在图5中显示的那样，在支架10的冷却剂通道26和离开开口48之间形成有基本上连续的流动路径。换句话说切削头12b的冷却剂开口46在流动技术方面联结到支架10的离开孔口28处。
因此在切削头12b的固定状态下，在联结件容纳部22以及切屑槽18中的两个离开孔口28和40敞开，从而冷却剂/润滑剂在运行时不仅在端侧在切削头12b处离开而且侧向离开到切屑槽18中。
通过一方面冷却剂通道26和另一方面分支通道38的两个离开孔口28和40形成特别灵活的模块化旋转工具2，在该模块化旋转工具2中实现引导的冷却剂/润滑剂的自动的或自主的流量匹配。换句话说冷却剂/润滑剂的流动路径可简单地借助于更换或替换切削头12a，12b改变。由于分支通道38在角度42下相对于冷却剂通道26的主流动路径或者说冷却剂通道的离开区域36倾斜地伸延，因此在运行时仅仅一部分冷却剂/润滑剂引导到分支通道38中。尤其在运行时在冷却剂通道26中的冷却剂/润滑剂中的超过50％在离开孔口28或者离开开口48处离开。换句话说如此选择了角度42，即使得少于50％的冷却剂/润滑剂在分支部位34处朝向离开孔口40分支。
图6显示了支架10'的备选的实施方式，在该支架中冷却剂通道26和分支通道38的流动直径是不同的。尤其离开区域36和分支通道38具有相较于在分支部位34上游伸延的冷却剂通道26减小的流动直径。因此在分支部位34处沿着主流动路径形成有朝向离开区域36的变窄部位，由此相比于在上文描述的实施方式中在运行时会将更多冷却剂/润滑剂引入到分支通道38中。
本发明不限于上文描述的实施例。相反地本领域技术人员由此还可推导出本发明的其他变型方案，而不背离本发明的主题。尤其此外所有结合实施例描述的单个特征也可以其他方式相互组合，而不背离本发明的主题。

Claims (11)

1.一种模块化旋转工具(2)，所述模块化旋转工具沿着旋转轴线(6)在纵向方向上(4)延伸并且所述模块化旋转工具具有设有切屑槽(18)的支架(10，10')以及可更换地固定在所述支架(10，10')处的切削头(12a，12b)，
-其中所述支架(10，10')在端侧具有联结件容纳部(22)以用于容纳所述切削头(12a，12b)的联结销(30)，
-其中在所述支架(10，10')中构造有冷却剂通道(26)，所述冷却剂通道在所述联结件容纳部(22)中的第一离开孔口(28)处通入，并且
-其中设置有与所述联结件容纳部(22)间隔开的分支通道(38)，所述分支通道(38)一端通入所述冷却剂通道(26)中且另一端在所述切屑槽(18)中的第二离开孔口(40)处通入。
2.根据权利要求1所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述分支通道(38)作为开孔引入所述切屑槽(18)中。
3.根据权利要求1或2所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述分支通道(38)以锐角(42)倾向于所述冷却剂通道(26)倾斜地伸延。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述分支通道(38)的所述第二离开孔口(40)指向固定的所述切削头(12a，12b)的切削刃(14)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述冷却剂通道(26)在所述第一离开孔口(28)的区域中具有带有减小的流动直径的离开区段(36)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述冷却剂通道(26)和所述分支通道(38)具有不同的流动直径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述冷却剂通道(26)在所述支架(10，10')中螺旋式地围绕所述旋转轴线(6)引导。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述切削头(12b)具有冷却剂开口(46)，所述冷却剂开口在固定状态下与所述冷却剂通道(26)的所述第一离开孔口(28)对齐。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的模块化旋转工具(2)，
其特征在于，
所述切削头(12a)实施成不具有冷却剂开口，并且在固定状态下遮盖所述冷却剂通道(26)的所述第一离开孔口(28)。
10.一种模块化工具系统，具有多个不同的切削头(12a，12b)以及具有设有切屑槽(18)的支架(10，10')，所述切削头(12a，12b)能够可更换地固定在所述支架(10，10')处，
-其中所述支架(10，10')在端侧具有联结件容纳部(22)以用于容纳所述切削头(12，12')的联结销(30)，
-其中在所述支架(10，10')中构造有冷却剂通道(26)，所述冷却剂通道在所述联结件容纳部(22)中的第一离开孔口(28)处通入，并且
-其中设置有与所述联结件容纳部(22)间隔开的分支通道(38)，所述分支通道(38)一端通入所述冷却剂通道(26)中且另一端在所述切屑槽(18)中的第二离开孔口(40)处通入。
11.根据权利要求10所述的模块化工具系统，
其特征在于
-第一类型切削头(12b)，所述第一类型切削头(12b)具有冷却剂开口(46)，所述冷却剂开口(46)在固定状态辖与所述冷却剂通道(26)的所述第一离开孔口(28)对齐，和
-第二类型切削头(12a)，所述第二类型切削头(12a)实施成不具有冷却剂开口，并且在固定状态下遮盖所述冷却剂通道(26)的所述第一离开孔口(28)。
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