CN110944780A - 具有捕获的不可释放的构件的工具保持装置、该工具保持装置的制造和组装方法以及切削工具 - Google Patents
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Abstract
切削工具包括具有夹紧部(28)的工具保持系统(12,122)。夹紧部(28)包括一体形成的一件式的内部联接构件(36),该内部联接构件至少部分地形成夹紧套筒部(30),该夹紧套筒部具有用于夹紧地接收切削刀具(24)的夹紧孔(32)。夹紧部(28)还包括一体形成的一件式的外部联接构件(38),该外部联接构件围绕内部联接构件(36)的至少一部分周向地设置。工具保持系统(12)还具有安装部(26),该安装部连接至内部和外部联接构件(36;38)中的一个。内部和外部联接构件(36;38)通过相互接合的第一和第二接合表面(56,58)而彼此捕获地且不可释放地接合,第一和第二接合表面能相对于彼此滑动地移位。
Description
技术领域
总体上,本申请的主题涉及工具保持系统,特别是涉及具有捕获地且不可释放地接合的部件的这样的工具保持系统,并且特别是涉及通过增材制造而制成的这样的部件。
背景技术
工具保持系统可以设置有夹紧部,该夹紧部具有用于在其中夹紧地接收切削刀具的夹紧孔。通常,在旋转切削工具中,夹紧孔形成在夹紧套筒中,该夹紧套筒经过向内径向移位(即,直径收缩),从而夹紧地接合位于夹紧孔中的切削刀具。向内径向移位可以通过诸如紧固螺母的紧固构件来致动。
在一些这样的工具保持系统中,可以通过在夹紧套筒上提供一个或多个偏心表面来实现直径收缩,该偏心表面通过紧固元件的紧固而被径向向内推动。
在一些其他这样的工具保持系统中,夹紧套筒可以由锥形夹头(例如,标准ER夹头)形成。例如在US4,699,388和US8,118,312中公开了这样的工具保持系统的例子。可选地,为了允许夹头精确对准,夹头可以可拆卸地连接至环形夹头环,该环形夹头环可旋转地连接至紧固螺母。例如在US5,522,605和US5,911,421中公开了这样的工具保持系统的例子,其中,夹头环通过球轴承可旋转地连接至紧固螺母。
本申请的主题的目的是提供一种新的和改进的工具保持系统。
本申请的主题的另一个目的是提供一种工具保持系统,该工具保持系统具有内部联接构件和外部联接构件,该内部联接构件和外部联接构件彼此捕获地且不可释放地接合。
本申请的主题的又一个目的是提供一种新的和改进的切削工具。
本申请的主题的又一个目的是提供一种工具保持系统的新的和改进的制造和组装方法。
发明内容
根据本申请的主题的第一方面,提供了一种工具保持系统,该工具保持系统具有限定了相反的前向方向和后向方向的工具保持系统中心轴线,该工具保持系统包括:
夹紧部,该夹紧部包括:
一体形成的一件式的内部联接构件,该内部联接构件形成夹紧套筒部的至少一部分,该夹紧套筒部具有用于夹紧地接收切削刀具的夹紧孔,该夹紧孔在工具保持系统的前向端部处打开,内部联接构件具有在径向上面向外的第一接合表面;以及
一体形成的一件式的外部联接构件,该外部联接构件具有在径向上面向内的第二接合表面;
安装部,该安装部连接至内部联接构件和外部联接构件中的一个;其中
外部联接构件围绕内部联接构件的至少一部分周向地设置,其中第一接合表面面对第二接合表面;
内部联接构件和外部联接构件彼此捕获地且不可释放地接合;并且
第一接合表面和第二接合表面能相对于彼此滑动地移位,以在锁定位置和释放位置之间调节内部联接构件和外部联接构件。
根据本申请的主题的第二方面,提供了一种切削工具,其包括:
上述类型的工具保持系统;以及
位于夹紧孔中并且夹紧地接合在其中的切削刀具。
根据本申请主题的第三方面,提供了一种上述类型的工具保持系统的制造和组装方法,该方法包括:
制造安装部;
通过使用增材制造工艺来制造夹紧头部件,该夹紧头部件包括:
内部联接构件和外部联接构件;
连接内部联接构件和外部联接构件的至少一个连接部;
由内部联接构件和外部联接构件以及至少一个连接部界定的环形的分离腔;以及
朝至少夹紧头部件的夹紧头前向端面打开的夹紧头孔;
将夹紧头部件分成内部联接构件和外部联接构件;以及
将夹紧头部件连接至安装部。
应当理解,上述内容是概述并且下文描述的特征可以通过任何组合的方式应用于本申请的主题,例如,以下任何特征可以适用于工具保持系统或切削工具或制造和组装方法:
第一接合表面和第二接合表面可以围绕工具保持系统中心轴线周向地延伸。第一接合表面和第二接合表面能围绕工具保持系统中心轴线在周向方向上相对于彼此滑动地移位。
第一接合表面和第二接合表面可以在周向方向上相对于彼此滑动地移位不超过50°。
第一接合表面可以包括凹入其中的至少一个接合凹部。第二接合表面可以包括从其突出的至少一个接合突起。每个接合突起可以位于相应的接合凹部中。
所述至少一个接合突起可以包括设置成至少一个轴向突起行的多个成角度间隔开的接合突起。所述至少一个接合凹部可以包括设置成至少一个轴向凹部行的多个成角度间隔开的接合凹部。
每个接合凹部可以包括中心凹部底表面。每个凹部底表面可以包括凹部留隙表面和在周向方向上与该凹部留隙表面相邻的凹部抵接表面。凹部抵接表面可以在径向方向上比凹部留隙表面离工具保持系统中心轴线更远。
每个接合突起可以包括中心突起顶表面。每个突起顶表面可以与工具保持系统中心轴线具有恒定的径向距离。
第一接合表面可以包括从其突出的至少一个接合突起。第二接合表面可以包括凹入其中的至少一个接合凹部。每个接合突起可以位于相应的接合凹部中。
第一接合表面可以位于内部联接构件上并在径向上面向外。第二接合表面可以位于外部联接构件上并在径向上面向内。
外部联接构件可以形成紧固螺母。
内部联接构件可以与安装部一体地连接,从而形成具有一件式结构的工具主体。
外部联接构件可以包括在径向上面向内的外螺纹部。安装部可以包括在径向上面向外的安装螺纹部。外螺纹部可以与安装螺纹部螺纹接合。
内部联接构件可以整体形成夹紧套筒部。
内部联接构件可以形成滑动夹头环。夹紧套筒部还可以包括可释放地附接至内部联接构件的夹头。夹紧孔可以位于夹头中。
工具保持系统还可以包括在工具保持系统的前向端部处打开的至少一个冷却剂通道。
每个冷却剂通道可以形成在内部联接构件中并在其整个轴向长度上延伸。
内部联接构件可以包括至少一个轴向延伸的冷却剂凸脊。每个冷却剂通道可以位于冷却剂凸脊中。
第一接合表面可以包括多个成角度间隔开的接合凹部。每一对周向相邻的接合凹部的构件可以由相应的冷却剂凸脊隔开。
内部联接构件可以包括在内部联接构件的整个轴向长度上延伸的冷却剂凹槽。每个冷却剂通道可以由冷却剂凹槽和外部联接构件形成。
每个突起顶表面可以抵接相应的凹部抵接表面。
所述方法可以包括将夹紧头部件制造为具有恰好两个连接部,这两个连接部连接内部联接构件和外部联接构件,使得分离腔可以完全封闭。
将夹紧头部件分成内部联接构件和外部联接构件的步骤可以包括移除至少一个连接部。
移除至少一个连接部的步骤可以包括:
i)在夹紧头部件中,进行面切槽形成延伸至分离腔的分离凹槽;或者
ii)将夹紧头部件磨削至分离腔;或者
iii)在夹紧头部件中,进行外部切槽形成延伸至分离腔的分离凹槽;或者
iv)在夹紧头孔中,进行内部切槽形成延伸至分离腔的分离凹槽。
该方法可以包括通过非增材制造工艺来制造安装部。
该方法可以包括通过增材制造工艺来制造安装部。
该方法可以包括通过直接在安装部上增材制造夹紧头部件而将夹紧头部件连接至安装部。
该方法可以包括通过在单个增材制造过程中一起制造安装部和夹紧头部件而将夹紧头部件连接至安装部。
该方法可以包括分开制造安装部和夹紧头部件。然后将夹紧头部件连接至安装部。
该方法还可以包括:
在将夹紧头部件分成内部联接构件和外部联接构件之后,将夹头可释放地附接至内部联接构件;其中:
将夹紧头部件连接至安装部包括:在将夹头可释放地附接至内部联接构件之后,将外部联接构件螺纹连接至安装部。
附图说明
为了更好地理解本申请并示出如何在实践中实施本申请,现在将参照附图,其中:
图1是根据本申请的第一实施方式的切削工具的立体图;
图2是根据本申请的第一实施方式的工具保持系统的局部剖开的立体图;
图3是图2所示的内部联接构件的立体图;
图4是图2所示的局部剖开的外部联接构件的立体图;
图5是图2所示的工具保持系统的轴向剖视图;
图6a是当工具保持系统处于释放位置时的沿着图5中的线VIa-VIa截取的轴向垂直剖视图;
图6b是当工具保持系统处于锁定位置时的图6a的类似视图;
图7是根据本申请的第一实施方式的安装部和分离的夹紧头部件的立体图;
图8是与安装部连接的夹紧头部件的立体图;
图9是夹紧头部件的局部剖开的立体图,其示出了分离前的内部联接构件和外部联接构件;
图10是内部联接构件和外部联接构件分离之后的图9的类似视图;
图11是根据本申请的第二实施方式的切削工具的局部剖开的立体图;
图12是根据本申请的第二实施方式的工具保持系统的夹紧部的立体图,其具有剖开的截面;
图13是图12所示的内部联接构件的立体图;
图14是图12所示的外部联接构件的局部剖开的立体图;
图15是图12所示的夹紧部的主视图;
图16是沿着图15的线XVII-XVII截取的剖视图;
图17是夹紧头部件的局部剖开的立体图,其示出了分离前的内部联接构件和外部联接构件。
图18是图17中用“XVIII”表示的细节;以及
图19是内部联接构件和外部联接构件分离之后的图17的类似视图。
应当理解,为了图示的简单和清楚起见,附图中所示的元件不一定按比例绘制。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夸大,或者几个物理组件可以包括在一个功能块或元件中。此外,在认为适当的情况下,可以在附图之间重复附图标记以指示对应或相似的元件。
具体实施方式
在以下说明中,将描述本申请的主题的各个方面。出于说明的目的,充分详细地阐述了特定的构造和细节,以提供对本申请的主题的透彻理解。然而,对于本领域的技术人员来说将显而易见的是,可以在没有本文所给出的特定的构造和细节的情况下实践本申请的主题。
首先,参照图1,其示出了用于去除切屑的切削工具20、120,该切削工具描绘了本申请的一个方面。在附图所示的该非限制性例子中,切削工具20、120是旋转切削工具。特别地,旋转切削工具是适合于钻孔切削操作的钻孔工具。然而,本申请的主题不仅仅限于钻刀,而是还可以应用于例如但不限于铣刀。此外,切削工具20、120可以是非旋转切削工具,例如但不限于车削工具。切削工具20、120具有工具纵向轴线C。根据本申请的主题的一些实施方式,切削工具20、120可围绕工具纵向轴线C在旋转方向R上旋转。切削工具20、120包括工具保持系统22、122。切削工具20、120还包括夹紧地接合到工具保持系统22、122的切削刀具24。切削刀具24被设计为执行金属切削操作,并因此具有切削刃(未被示出)。在附图所示的该非限制性例子中,切削刀具24是钻头。
现在参照图2,其示出了工具保持系统22、122,该工具保持系统描绘了本申请的另一个方面。工具保持系统22、122具有工具保持系统中心轴线A。工具保持系统中心轴线A限定了相反的前向方向DF和后向方向DR。根据本申请的主题的一些实施方式,工具保持系统中心轴线A可以与工具纵向轴线C重合。
应注意的是,在整个说明书和权利要求书中,术语“前向”和“后向”的使用是指图5和图16中在工具保持系统中心轴线A分别朝左和朝右的方向上的相对位置。在本公开中,“前向”与切削工具20、120的切削端部相关联。还应注意的是,除非另有说明,否则在整个说明书和权利要求书中术语“轴向”和“径向”的使用是相对于工具保持系统中心轴线A而言的。
工具保持系统22、122包括安装部26和与该安装部连接的夹紧部28。例如,在旋转切削工具的情况下,安装部26被设计为连接至扭矩传递系统(诸如主轴,未被示出),以使切削工具20、120旋转。
参照图2,夹紧部28包括一体形成的一件式的内部联接构件36、136。夹紧部28还包括一体形成的一件式的外部联接构件38、138。外部联接构件38、138围绕内部联接构件36、136的至少一部分周向地设置。
安装部26连接至内部联接构件36、136和外部联接构件38、138中的一个。根据本申请的主题的第一实施方式,内部联接构件36可以与安装部26一体地连接,从而形成具有一体结构的工具主体39。
现在参照图3,内部联接构件36、136形成包括夹紧孔32的夹紧套筒部30的至少一部分。夹紧孔32被设计用于夹紧地接收切削刀具24。夹紧孔32在工具保持系统22、122的前向端部34处打开。根据本申请主题的一些实施方式,内部联接构件36、136可包括两个相对的(前向和后向)内端面40、41和在它们之间延伸的内周表面42。内周表面42可围绕工具保持系统中心轴线A周向地延伸。内部联接构件36、136可包括内孔44,该内孔可以至少朝前向内端面40打开。内孔44可以由内孔壁表面46限定。注意,在内部联接构件36与安装部26一体地连接的构造中,后向内端面41是位于安装部26合并(即过渡)到内部联接构件36中的位置处的假想表面。
根据本申请的主题的第一实施方式,内部联接构件36可整体形成夹紧套筒部30。也就是说,除了内部联接构件36之外,夹紧套筒部30没有任何其他形成部分。有利地,这提供了仅具有两个不同部件的工具保持系统22,而无需与其他部件组装。在这种构造中,内孔44可以形成夹紧孔32。内部联接构件36可在其后端部处包括内基部49。内基部49可限定内部联接构件36的最大径向尺寸。外部联接构件38可围绕内部联接构件36的不包括内基部49的部分周向地设置。
现在参照图4,根据本申请主题的一些实施方式,外部联接构件38、138可包括两个相对的(前向和后向)外端面48和在它们之间延伸的外周表面50。外周表面50可围绕工具保持系统中心轴线A周向地延伸。外部联接构件38、138可包括外通孔52,该外通孔可在两个外端面48之间延伸并朝它们打开。外通孔52可以由在径向上面向内的外通孔壁表面53限定。内部联接构件36、136可至少部分地位于外通孔52中。外部联接构件38、138可以形成紧固螺母54。
参照图3和图4,内部联接构件36、136具有在径向上面向外的第一接合表面56、58,而外部联接构件38、138具有在径向上面向内的第二接合表面58。第一接合表面56和第二接合表面58可围绕其所在的内部联接构件36、136或外部联接构件38、138的整个周向范围延伸。如图2所示,内部联接构件36、136和外部联接构件38、138通过相互接合的第一接合表面56和第二接合表面58捕获地且不可释放地接合。第一接合表面56和第二接合表面58可相对于彼此滑动地移位,以在锁定位置和释放位置之间调节内部联接构件和外部联接构件。
根据本申请主题的一些实施方式,第一接合表面56和第二接合表面58可围绕工具保持系统中心轴线A周向地延伸。第一接合表面56和第二接合表面58可彼此面对。第一接合表面56和第二接合表面58可围绕工具保持系统中心轴线A在周向方向S上相对于彼此滑动地移位。因此,第一接合表面56和第二接合表面58可相对于彼此滑动地旋转。周向方向S和旋转方向R可以是同向的。
根据本申请的主题的第一实施方式,内部联接构件的第一接合表面56可包括凹入其中的至少一个接合凹部62。外部联接构件的第二接合表面58可包括从其突出的至少一个在径向上面向内的接合突起60。参照图2和图5,每个接合突起60可位于相应的接合凹部62中。因此,第一接合表面56和第二接合表面58可以相互接合。
在图3中可以看出,根据本申请的主题的第一实施方式,至少一个接合突起60可包括设置成至少一个轴向突起行的多个成角度间隔开的接合突起60。至少一个接合凹部62可包括设置成至少一个轴向凹部行的多个成角度间隔开的接合凹部62。在附图所示的非限制性例子中,正好有两个轴向突起行和两个轴向凹部行。
每个接合凹部62可包括两个成角度间隔开的凹部侧壁64和在它们之间延伸的中心凹部底表面66。每个凹部底表面66可包括凹部留隙表面68和凹部抵接表面70。凹部抵接表面70可以在周向方向S上与凹部留隙表面68相邻。如图3、图6a和图6b所示,凹部抵接表面70可以在径向方向上比凹部留隙表面68离工具保持系统中心轴线A更远。每个接合凹部62可包括两个相对的轴向间隔开的凹部轴向侧壁65。
如图4所示,每个接合突起60可包括两个成角度间隔开的突起侧壁72和在它们之间延伸的中心突起顶表面74。每个突起顶表面74可与工具保持系统中心轴线A具有恒定的径向距离D。每个接合突起60可包括两个相对的轴向间隔开的突起轴向侧壁73。一个或多个凹部轴向侧壁65和一个或多个突起轴向侧壁73之间的接触阻止了外部联接构件38、138相对于内部联接构件36、136的轴向移位。
返回图3,根据本申请的主题的第一实施方式,在径向上面向外的第一接合表面56可以位于内部联接构件36的内周表面42上。并且如图4所示,在径向上面向内的第二接合表面58可以位于外部联接构件38的外通孔壁表面53上。
参照图2和图5,根据本申请的主题的一些实施方式,工具保持系统22、122可包括至少一个冷却剂通道76,该冷却剂通道在工具保持系统22、122的前向端部34处打开。冷却剂通道76被设计为允许将冷却流体输送到切削刀具24的切削部分。
根据本申请的主题的第一实施方式,每个冷却剂通道76可以形成在内部联接构件36中并且在其整个轴向长度上延伸。每个冷却剂通道76可通向前向内端面40。内部联接构件36可包括至少一个轴向冷却剂凸脊78。每个冷却剂凸脊78可在轴向方向上延伸。每个冷却剂通道76可位于冷却剂凸脊78中。每一对周向相邻的接合凹部62的构件可以由相应的冷却剂凸脊78隔开。
工具保持系统22、122可在释放位置和锁定位置之间调节。在工具保持系统22、122的释放位置,夹紧孔32具有间隙以允许切削刀具24插入其中。在工具保持系统22、122的锁定位置,切削刀具24位于夹紧孔32中并夹紧地接合在其中,从而形成切削工具20、120。
根据本申请的主题的第一实施方式,为了在释放位置和锁定位置之间调节工具保持系统22、122,第一接合表面56和第二接合表面58可围绕工具夹紧系统中心轴线A在周向方向S上相对于彼此滑动地移位不超过50°。通过突起侧壁72和凹部侧壁64之间的接触可以防止进一步的旋转。替代地,可以通过突起顶表面74和相应的凹部抵接表面70之间的紧密抵接来防止旋转。
如说明书中前面提到的,本发明的一个方面涉及切削工具20、120,其中切削刀具24位于夹紧孔32中并夹紧地接合在其中。当工具保持系统22处于锁定位置时,根据本申请的主题的第一实施方式,每个突起顶表面74可抵接相应的凹部抵接表面70。因此,在径向向内方向上推动夹紧套筒部30,使得切削刀具24被夹紧地接合在夹紧孔32中。
本申请的第三方面包括一种工具保持系统22、122的制造和组装方法。参照图7,其示出了根据第一实施方式的夹紧头部件80和安装部26,但是该方法也可应用于其他实施方式。该方法包括制造安装部26。根据本申请的主题的一些实施方式,制造安装部26的步骤可以包括非增材制造工艺。替代地,制造安装部26的步骤可以包括增材制造工艺。
还应进一步注意的是,在整个说明书和权利要求书中,术语“增材制造工艺”的使用是指用于创建三维物体的工艺,其中形成材料层以创建物体。这样的工艺的例子包括但不限于选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、熔融沉积建模(FDM)和3D打印。
该方法包括通过使用增材制造工艺来制造夹紧头部件80、180的步骤。夹紧头部件80、180包括夹紧头前向端面82和夹紧头后部端面84以及在它们之间延伸的夹紧头外周表面86。夹紧头部件80、180包括夹紧头孔88,该夹紧头孔至少凹入夹紧头前向端面82并至少朝夹紧头前向端面82打开。夹紧头孔88可通向夹紧头前向端面82和夹紧头后部端面84。夹紧头孔88由夹紧头孔壁表面90限定。夹紧头部件80、180由通过至少一个连接部92连接的内部联接构件36、136和外部联接构件38、138形成。每个连接部92可以是环形形状。每个连接部92可位于内部联接构件36、136和外部联接构件38、138中的一个或两个的轴向端部(即,前向端部或后向端部)处。夹紧头孔88对应于内孔44。夹紧头外周表面86对应于外周表面50,并且可选地对应于内周表面42的一部分。
注意,除了在直接在安装部26上制造夹紧头部件80的情况下(如说明书中进一步描述的那样),两个步骤的顺序(即,制造安装部26和夹紧头部件80)可以交换。还应注意的是,在这种情况下,一个夹紧头前向端面82是位于安装部26合并(即过渡)到夹紧头部件80中的位置的假想表面。
参照图9,夹紧头部件80、180包括环形的分离腔94,该分离腔由内部联接构件36、136和外部联接构件38、138以及至少一个连接部92界定。第一接合表面56和第二接合表面58由分离腔94隔开。因此,分离腔94的形状在侧向上由第一接合表面56和第二接合表面58的形状限定。可选地,内部联接构件36、136和外部联接构件38、138可以由正好两个连接部92连接,使得分离腔94完全封闭。分离腔94可以具有狭缝状的形状。
参照图10,该方法包括将夹紧头部件80、180分成内部联接构件36、136和外部联接构件38、138。根据本申请的主题的一些实施方式,分离夹紧头部件80、180的步骤可以包括移除至少一个连接部92。移除至少一个连接部92的步骤可以包括以下一个步骤:i)在夹紧头部件80、180中,进行面切槽形成延伸至分离腔94的分离凹槽96,或者ii)将夹紧头部件80、180磨削至分离腔94,或者iii)在夹紧头部件80、180中,进行外部切槽形成延伸至分离腔94的分离凹槽96,或者iv)在夹紧头部件80、180中,进行内部切槽形成延伸至分离腔94的分离凹槽96。
该方法还包括以下步骤:i)在制造夹紧头部件80、180的步骤中或之后,或ii)在分离夹紧头部件80、180的步骤之后,将夹紧头部件80、180连接至安装部26。
参照图8,根据本申请的主题的第一实施方式,将夹紧头部件80连接至安装部26的步骤可以在制造夹紧头部件80的步骤中通过直接在安装部26上增材制造夹紧头部件80来进行。此外,当增材制造安装部26时,安装部26和夹紧头部件80可以在单个增材制造过程中一起制造。替代地,安装部26和夹紧头部件80可以分开制造。将夹紧头部件80连接至安装部26的步骤可以包括例如将这些部件钎焊在一起。
下面描述本发明的第二实施方式。在图12中看出,外部联接构件138可以围绕整个内部联接构件136周向地设置。参照图13至图16,至少一个接合凹部62可包括环形凹槽108。至少一个接合突起60可包括环形凸脊110。第一接合表面56可以位于内部联接构件136上并且在径向上面向外。具体地,第一接合表面56可以位于内周表面42上。第二接合表面58可位于外部联接构件138上并在径向上面向内。具体地,第二接合表面58可位于外通孔壁表面53上。
返回图12,内部联接构件136可形成滑动夹头环102,该滑动夹头环可相对于紧固螺母54直接滑动地移位。有利地,这提供了不需要与诸如球轴承的附加部件进行后组装的工具保持系统22。在这种构造中,内孔44可以形成夹紧孔32。内孔44可通向两个相对的内端面40、41,从而形成环形通孔104。夹紧部28还可以包括夹头106。夹紧孔32可以位于夹头106中。夹头106可在环形通孔104处可释放地附接至滑动夹头环102。
如图13所示,根据本申请的主题的第二实施方式,内部联接构件136可以包括冷却剂凹槽114,该冷却剂凹槽在内部联接构件136的整个轴向长度上延伸。例如,冷却剂凹槽114可以位于内周表面42中。每个冷却剂通道76可以由冷却剂凹槽114和外部联接构件138形成。替代地,每个冷却剂通道76可以由冷却剂凹槽114和切削刀具24形成。
根据本申请的主题的第二实施方式,通过转动紧固螺母54(即,外部联接构件138)而经由锥形的接收孔112在径向向内方向上推动夹头106以在释放位置和锁定位置之间调节工具保持系统122,使得切削刀具24如图11所示被夹紧地接合在夹紧孔32中(这是本领域公知的)。
现在参照图11。外部联接构件138可包括在径向上面向内的外螺纹部98。安装部26可包括在径向上面向外的安装螺纹部100。该方法还可以包括在将夹紧头部件180分成内部联接构件136和外部联接构件138之后,将夹头106可释放地附接至内部联接构件136。将夹紧头部件80连接至安装部26的步骤可包括在将夹头106可释放地附接至内部联接构件136的步骤之后,将外部联接构件138螺纹连接至安装部26。
应注意的是,本申请的主题的一个特征是,由于内部联接构件36、136和外部联接构件38、138捕获地且不可释放地接合,因此例如在更换切削刀具24或夹头106时,工具保持系统22、122没有掉落部件。因此,一般而言,内部联接构件和外部联接构件不能在不损坏这些构件中的至少一个的情况下彼此分离。
从前述内容可以看出,在一个实施方式中,至少一个接合凹部62形成在内部联接构件36上,而在另一个实施方式中,至少一个接合凹部62形成在外部联接构件138上,其中至少一个突起60形成在另一个联接构件上。
尽管已经以某种程度的特定性描述了本申请的主题,但是应理解的是,可以在不脱离权利要求所述的本发明的精神或范围的情况下进行各种改变和修改。
Claims (33)
1.一种工具保持系统(22,122),其具有限定相反的前向方向(DF)和后向方向(DR)的工具保持系统中心轴线(A),所述工具保持系统(22,122)包括:
夹紧部(28),该夹紧部包括:
一体形成的一件式的内部联接构件(36,136),该内部联接构件形成夹紧套筒部(30)的至少一部分,所述夹紧套筒部具有用于夹紧地接收切削刀具(24)的夹紧孔(32),所述夹紧孔(32)在所述工具保持系统(22,122)的前向端部(34)处打开,所述内部联接构件(36,136)具有在径向上面向外的第一接合表面(56);以及
一体形成的一件式的外部联接构件(38,138),该外部联接构件具有在径向上面向内的第二接合表面(58);以及
安装部(26),该安装部连接至所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138)中的一个;其中
所述外部联接构件(38,138)围绕所述内部联接构件(36,136)的至少一部分周向地设置,其中所述第一接合表面(56)面对所述第二接合表面(58);
所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138)彼此捕获地且不可释放地接合;并且
所述第一接合表面(56)和所述第二接合表面(58)能相对于彼此滑动地移位,以在锁定位置和释放位置之间调节所述内部联接构件和所述外部联接构件。
2.根据权利要求1所述的工具保持系统(22,122),其中:
所述第一接合表面(56)和所述第二接合表面(58)围绕所述工具保持系统中心轴线(A)周向地延伸;并且
所述第一接合表面(56)和所述第二接合表面(58)能围绕所述工具保持系统中心轴线(A)在周向方向(S)上相对于彼此滑动地移位。
3.根据权利要求2所述的工具保持系统(22),其中:
所述第一接合表面(56)和所述第二接合表面(58)在所述周向方向(S)上相对于彼此滑动地移位不超过50°。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的工具保持系统(22,122);其中:
所述第一接合表面(56)包括凹入其中的至少一个接合凹部(62);
所述第二接合表面(58)包括从其突出的至少一个接合突起(60);并且
每个接合突起(60)位于相应的接合凹部(62)中。
5.根据权利要求4所述的工具保持系统(22),其中:
所述至少一个接合突起(60)包括设置成至少一个轴向突起行的多个成角度间隔开的接合突起(60);并且
所述至少一个接合凹部(62)包括设置成至少一个轴向凹部行的多个成角度间隔开的接合凹部(62)。
6.根据权利要求4或5所述的工具保持系统(22);其中:
每个接合凹部(62)包括中心凹部底表面(66);
每个凹部底表面(66)包括凹部留隙表面(68)和在所述周向方向(S)上与所述凹部留隙表面相邻的凹部抵接表面(70);并且
所述凹部抵接表面(70)在所述径向方向上比所述凹部留隙表面(68)离所述工具保持系统中心轴线(A)更远。
7.根据权利要求6所述的工具保持系统(22),其中:
每个接合突起(60)包括中心突起顶表面(74);
每个突起顶表面(74)与所述工具保持系统中心轴线(A)具有恒定的径向距离(D)。
8.根据权利要求1或2所述的工具保持系统(122),其中:
所述第一接合表面(56)包括从其突出的至少一个接合突起(60);
所述第二接合表面(58)包括凹入其中的至少一个接合凹部(62);并且
每个接合突起(60)位于相应的接合凹部(62)中。
9.根据权利要求8所述的工具保持系统(122),其中:
所述至少一个接合凹部(62)包括环形凹槽(108);并且
所述至少一个接合突起(60)包括环形凸脊(110)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的工具保持系统(22,122),其中,所述外部联接构件(38,138)形成紧固螺母(54)。
11.根据权利要求1至7和10中任一项所述的工具保持系统(22),其中,所述内部联接构件(36,136)与所述安装部(26)一体地连接,从而形成具有一件式结构的工具主体(39)。
12.根据权利要求1至2和8至10中任一项所述的工具保持系统(122),其中:
所述外部联接构件(138)包括在径向上面向内的外螺纹部(98);
所述安装部(26)包括在径向上面向外的安装螺纹部(100);并且
所述外螺纹部(98)与所述安装螺纹部(100)螺纹接合。
13.根据权利要求1至7和10至11中任一项所述的工具保持系统(22),其中,所述内部联接构件(36)整体形成所述夹紧套筒部(30)。
14.根据权利要求1至2、8至10和12中的任一项所述的工具保持系统(122),其中:
所述内部联接构件(136)形成滑动夹头环(102);
所述夹紧套筒部(30)还包括可释放地附接至所述内部联接构件(136)的夹头(106);并且
所述夹紧孔(32)位于所述夹头(106)中。
15.根据权利要求1至15中任一项所述的工具保持系统(22,122),其还包括在所述工具保持系统(22,122)的前向端部(34)处打开的至少一个冷却剂通道(76)。
16.根据权利要求15所述的工具保持系统(22),其中,每个冷却剂通道(76)形成在所述内部联接构件(36)中并且在其整个轴向长度上延伸。
17.根据权利要求16所述的工具保持系统(22),其中:
所述内部联接构件(36)包括至少一个轴向延伸的冷却剂凸脊(78);并且
每个冷却剂通道(76)位于冷却剂凸脊(78)中。
18.根据权利要求17所述的工具保持系统(22),其中:
所述第一接合表面(56)包括多个成角度间隔开的接合凹部(62);并且
每一对周向相邻的接合凹部(62)的构件由相应的冷却剂凸脊(78)隔开。
19.根据权利要求15所述的工具保持系统(122),其中:
所述内部联接构件(136)包括在所述内部联接构件(136)的整个轴向长度上延伸的冷却剂凹槽(114);并且
每个冷却剂通道(76)由所述冷却剂凹槽(114)和所述外部联接构件(138)形成。
20.一种切削工具(20,120),包括:
根据权利要求1至19中任一项所述的工具保持系统(22,122);以及
位于所述夹紧孔(32)中并夹紧地接合在其中的切削刀具(24)。
21.根据权利要求20所述的切削工具(20),其中:
所述第一接合表面(56)包括至少一个接合凹部(62);
所述第二接合表面(58)包括至少一个接合突起(60);
每个接合突起(60)位于相应的接合凹部(62)中;
每个接合凹部(62)包括中心凹部底表面(66);
每个凹部底表面(66)包括凹部留隙表面(68)和在所述周向方向(S)上与所述凹部留隙表面相邻的凹部抵接表面(70);并且
所述凹部抵接面(70)在所述径向方向上比所述凹部留隙表面(68)离所述工具保持系统中心轴线(A)更远;
每个接合突起(60)包括中心突起顶表面(74);
每个突起顶表面(74)与所述工具保持系统中心轴线(A)具有恒定的径向距离(D);并且
每个突起顶表面(74)抵接相应的凹部抵接表面(70)。
22.根据权利要求21所述的切削工具(20),其中:
所述内部联接构件(36)整体形成所述夹紧套筒部(30)。
23.根据权利要求2020所述的切削工具(120),其中:
所述内部联接构件(136)形成滑动夹头环(102);
所述夹紧套筒部(30)还包括可释放地附接至所述内部联接构件(136)的夹头(106);并且
所述夹紧孔(32)位于所述夹头(106)中。
24.一种工具保持系统(22,122)的制造和组装方法,所述工具保持系统是根据权利要求1至19中任一项所述的工具保持系统,所述方法包括:
制造安装部(26);
通过使用增材制造工艺来制造夹紧头部件(80,180),所述夹紧头部件包括:
内部联接构件(36,136)和外部联接构件(38,138);
连接所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138)的至少一个连接部(92);
由所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138)以及所述至少一个连接部(92)界定的环形的分离腔(94);以及
朝至少所述夹紧头部件(80,180)的夹紧头前向端面(82)的打开的夹紧头孔(88);
将所述夹紧头部件(80,180)分成所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138);以及
将所述夹紧头部件(80,180)连接至所述安装部(26)。
25.根据权利要求24所述的方法,其包括将所述夹紧头部件(80,180)制造为具有恰好两个连接部(92),所述两个连接部连接所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138),使得所述分离腔(94)完全封闭。
26.根据权利要求24或25所述的方法,其中,将所述夹紧头部件(80,180)分成所述内部联接构件(36,136)和所述外部联接构件(38,138)的步骤包括移除所述至少一个连接部(92)。
27.根据权利要求26所述的方法,其中,移除所述至少一个连接部(92)的步骤包括:
i)在所述夹紧头部件(80,180)中,进行面切槽形成延伸至所述分离腔(94)的分离凹槽(96);或者
ii)将所述夹紧头部件(80,180)磨削至所述分离腔(94);或者
iii)在所述夹紧头部件(80,180)中,进行外部切槽形成延伸至所述分离腔(94)的分离凹槽(96);或者
iv)在所述夹紧头孔(88)中,进行内部切槽形成延伸至所述分离腔(94)的分离凹槽(96)。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法,其包括通过非增材制造工艺来制造所述安装部(26)。
29.根据权利要求24至27中任一项所述的方法,其包括通过增材制造工艺来制造所述安装部(26)。
30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法,其包括通过直接在所述安装部(26)上增材制造所述夹紧头部件(80)而将所述夹紧头部件(80)连接至所述安装部(26)。
31.根据权利要求24至27和29中任一项所述的方法,其包括通过在单一增材制造过程中一起制造所述安装部(26)和所述夹紧头部件(80)而将所述夹紧头部件(80)连接至所述安装部(26)。
32.根据权利要求24至30中任一项所述的方法,其包括:
分开制造所述安装部(26)和所述夹紧头部件(80);以及
然后将所述夹紧头部件(80)连接至所述安装部(26)。
33.根据权利要求24至27中任一项所述的方法,其还包括:
在将所述夹紧头部件(180)分成所述内部联接构件(136)和所述外部联接构件(138)之后,将夹头(106)可释放地附接至所述内部联接构件(136);其中:
将所述夹紧头部件(180)连接至所述安装部(26)包括:在将所述夹头(106)可释放地附接至所述内部联接构件(136)之后,将所述外部联接构件(138)螺纹连接至所述安装部(26)。
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