CN1258425C - 在工具的去屑自由端具有可更换切削头的旋转式工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在工具的去屑自由端具有可更换切削头的旋转式工具，工具还包括具有用来容纳切削头的底座的杆，杆具有用来把切削头所产生的切屑进行输送除去的部件，切削头具有用于去屑加工的优选地金属的部件，并且底座与可更换切削头具有相互合作的部分/表面，它沿工具的轴向伸展并横穿于工具的轴向。本发明还另外涉及切削头。优选地，本发明涉及钻头或铣刀。

Description

在工具的去屑自由端具有可更换切削头的旋转式工具

技术领域

本发明涉及在工具的去屑自由端具有可更换切削头的旋转式工具，工具还包括一个杆，该杆具有用于在其中容放切削头的底座，杆具有用来把切削头所产生的切屑进行输送除去的部件，切削头具有用于去屑加工的优选地金属的部件，并且底座与可更换切削头具有相互合作的表面，它沿工具的轴向伸展并横向于工具的轴向。本发明还另外涉及切削头。优选地，本发明涉及钻头或铣刀。

背景技术

从US-A-5,957,631中已知一种用于切屑形成加工的具有可更换切削头的旋转式工具，该切削头用一种卡口式联结器安装于工具杆上。就其而论，工具的可更换切削头和杆具有用于传送扭矩的合作表面，以及当切削头安装于杆上时形成燕尾接合的固定壁。

从US-A-5,988,953中已知一种用于切屑形成加工的工具、一个切削部分和工具主体以及把切削部分安装于工具主体上的方法。切削部分借助于卡口联结器而安装到工具主体上。

发明内容

本发明的主要目的是说明以上所定义的这种旋转式工具，其中用于扭矩传送的表面同时用来作为沿轴向固定可更换切削头的表面。因此，可以获得具有较小的轴向伸展的可更换切削头。

本发明的另一目的是通过一种所谓的按扣功能来对可更换切削头加以定置。

本发明还有一个目的是在其一实施例中通过向着工具中心的力来开动底座的各部分。因此获得切削头在底座内的改良定位。

本发明的另一目的是提供切削头的适当冷却，特别是针对其前端表面。

本发明还有另外一个目的是予以切削头制造相对简单的表面形状，例如，如果由硬质合金来制造的话，就通过冲压来完成。

本发明的主要目的至少通过包含所附独立权利要求1中所述的特征的旋转式工具来实现。本发明的优选实施例限定在从属权利要求中。

本发明涉及一种旋转式工具，其包括：轴，其限定纵向转动轴线，并包括：切屑通道，用于移除切屑，和纵向前端，其形成一底座，该底座包括第一接合面，该第一接合面基本上沿纵向延伸并基本上朝向轴线的径向；切削头，其连接于所述底座，并包括切削边缘结构，其取向设置为形成用于执行切削操作的旋转方向，还包括基本上沿纵向延伸并基本上朝向径向的第二接合面，该第二接合面和第一接合面相接合，以便将切削头在纵向上锁定到轴上，并在轴和切削头之间传递扭矩；第一和第二接合面分别包括第一和第二支撑面，它们一起形成了一个平的交界面，该交界面限定出沿纵向向该工具前端看时的接触线，该接触线与切削头的外圆周相交于一点，该接触线在该点处沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出，该接触线沿转动方向设置于该半径在该工具进行切削操作时的转动方向的前方，其中，该切削头的位置可以设置成：在绕纵向轴线沿一个方向转动时，切削头和轴的相对转动处于固定状态，而在绕纵向轴线沿另一个方向转动时，切削头和轴的相对转动则不处于固定状态；其中，该切削头的切削端包括法向向前的前表面，而第二支撑面则延伸到该前表面。

本发明涉及一种可更换切削头，其安装于一转轴上，该切削头包括一个限定了纵向轴线的主体部分，并包括一个前切削端和一个后安装端；该安装端包括一对彼此相对的接合面；该切削端具有切削边缘结构，用于在该切削头绕该轴线沿一个方向转动时执行切削功能；该转动方向由切削边缘结构的取向限定；每个接合面沿纵向延伸并基本上朝向该轴线的径向；每个接合面包括一个支撑面部分，在沿纵向向该前切削端看去时，该部分限定一条线，该线与切削头的外圆周相交于一点；其中该线沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出；该线沿转动方向设置于该半径的转动方向的前方；其中，该切削端包括法向向前的前表面，而每个支撑面则延伸到该前表面。

本发明还涉及一种旋转式工具，其包括：轴，其限定纵向转动轴线，并包括：切屑通道，用于移除切屑，和纵向前端，其形成一底座，该底座包括第一接合面，该第一接合面基本上沿纵向延伸并基本上朝向轴线的径向；切削头，其连接于所述底座，并包括切削边缘结构，其取向设置为形成用于执行切削操作的旋转方向，还包括基本上沿纵向延伸并基本上朝向径向的第二接合面，该第二接合面和第一接合面相接合，以便将切削头在纵向上锁定到轴上，并在轴和切削头之间传递扭矩；第一和第二接合面分别包括第一和第二支撑面，它们一起形成了一个平的交界面，该交界面限定出沿纵向向该工具前端看时的接触线，该接触线与切削头的外圆周相交于一点，该接触线在该点处沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出，该接触线沿转动方向设置于该半径在该工具进行切削操作时的转动方向的前方，其中，该切削头的位置可以设置成：在绕纵向轴线沿一个方向转动时，切削头和轴的相对转动处于固定状态，而在绕纵向轴线沿另一个方向转动时，切削头和轴的相对转动则不处于固定状态；其中，该切削头的切削端包括法向向前的前表面，而第二支撑面则延伸到该前表面。

附图说明

下面，将参照附图来描述本发明的实施例，在图中：

图1以螺旋钻的形式显示依照本发明的旋转式工具的透视图，其中可更换切削头安装于工具杆的自由端上；

图2显示没有安装可更换切削头时杆的自由端的透视图；

图3显示没有安装可更换切削头时杆的侧视图；

图4显示依照本发明的可更换切削头的平面图；

图5显示安装可更换切削头时螺旋钻的平面图；

图6显示与依照图5安装切削头时螺旋钻的透视图；

图7显示安装切削头时螺旋钻的平面图；

图8以空心钻的形式显示依照本发明的旋转式工具的另一实施例的透视图，其中可更换切削头安装于工具杆的自由端上；

图9显示依照图8的实施例的没有安装可更换切削头时杆的自由端透视图；

图10以具有管销的螺旋钻的形式显示依照本发明的旋转式工具的杆的另外一个实施例的部分透视图；以及

图11显示依照图10的实施例的平面图，其中可更换切削头安装于其附属底座内。

具体实施方式

如图1中所示，螺旋钻包括杆1和安装于杆上的可更换切削头3。杆1具有两个用来除去切削头3对工件进行加工时所产生的切屑的切屑通道5，在图1中仅能看到一个切屑通道5。螺旋钻还包括传统方式的一个紧固件(未示出)，其设计为配置于机床的卡盘等中。

在图2和图3中更为详细地示出设置于杆1内的底座7，其中底座7设置于杆1的与紧固件相对的端部。杆1的底座7包括多个不同表面，它们将合作以在切削头3安装于底座7内时以最适宜的方式给予可更换切削头3适当的支撑。因此，切削底座包括底面9和两个相对于杆1径向安置于其出口冷却管道11的端面内的侧壁10。侧壁10的彼此相对的表面通常由凸出和凹入部分组成，所述部分具有平行于杆1的轴向的轴向延伸部分。侧壁10具有一个中心的第一凸出部分12，其两侧分别被第一和第二凹入部分13和14所包围。在第一凹入部分13的与第一凸出部分12相对的一边，侧壁10具有一个第二凸出部分15。在第二凸出部分15的远离第一凹入部分13的一边，第一支撑面16与第二凸出部分15相连接，第一支撑面16通常具有一个朝着工具中心向内的延伸部分。如图3中最明显地所示，所述第一支撑面16具有一个沿轴向的倾斜，其重要性将在下文中联系底座7与所述可更换切削头7之间的交互作用来进行详细说明。第一支撑面16具有这一沿轴向的倾斜从而由所述支撑面16和底面9所确定的平面相交形成一个小于90°的角。至于第一支撑面16朝着中心向内的延伸，应该指出其延伸部分并没有穿过螺旋钻的中心。它的重要性将在下文中更详细地加以说明。

在图4中示出可更换切削头3的平面图，它具有两个切削刃19和两个相对的接合面20，其具有与相向的侧壁10的表面互补的形状。因此，接合面20一般由凸出和凹入部分组成，当切削头3安装于底座7内时所述这些部分具有平行于杆1的轴向的轴向延伸部分。因此，接合面20包括一个在中心设置的第三凹入部分21，其设计来与侧壁10的第一凸出部分12相合作。除了第三凹入部分21，在朝着切削头3最大直径的圆周外的方向，接合面20具有一个第三凸出部分22，其预设为恰好对应于侧壁10的第一凹入部分13。除了第三凸出部分22，在朝着切削头3最大直径的圆周外的方向，接合面20具有一个第四凹入部分23，其预设为恰好对应于侧壁10的第二凸出部分15。除了第四凹入部分23，在朝着切削头3最大直径的圆周外的方向，接合面具有一个第二支撑面24，其设计来与侧壁10的第二支撑面16相合作。相应于第一支撑面16，当切削头3安装于底座7内时第二支撑面24通常具有一个朝着中心向内的延伸部分。除了中心设置的第三凹入部分21，在其与第三凸出部分22相对的一边，接合面20具有一个第五凹入部分25，处于切削头3的安装位置的第五凹入部分25恰好对应于第二凹入部分14的中心部分来设置。除了第五凹入部分25，在与第三凹入部分21相对的一边，接合面20具有一个第四凸出部分26，其处于切削头3的安装位置来恰好对应于第二凹入部分14最外面的部分。

在图5和6中，示出切削头3在底座7内安装的中间位置。就此而论，切削头3轴向地插入到底座7中，第五凹入部分25恰好设置来对应于第一凸出部分12，而且第四凸出部分恰好设置来对应于第二凹入部分14。关于这一点，应该指出依照图5和6的中间位置，在恰好彼此相对设置的部分之间没有产生合适的接合点，而是在相对的部分之间总是存在一定的间隙以允许切削头3相对于底座7进行转动。在切削头3发生转动以后，处于切削头3中心的第三凹入部分21将会紧靠着处于侧壁10中心的第一凸出部分12，切削头3的第三凸出部分22将恰好位于对应侧壁10的第一凹入部分13之处，切削头3的第四凹入部分23将恰好位于对应侧壁的第二凸出部分15之处并且切削头3的第四凸出部分26将恰好位于对应侧壁10的第二凹入部分14之处，而切削头3的第五凹入部分25将恰好位于对应侧壁10的第二凹入部分14的中心部分之处，也就是说，由于两者都是凹面所以形成所述部分25、14之间的凹槽。

当切削头3朝内完全转向其最终位置时，切削头3的第二支撑面24也将紧靠于侧壁10的第一支撑面16。由于第一支撑面16具有沿轴向的倾斜而第二支撑面具有在切削头3的安装位置的相应倾斜，所以当支撑面16和24相互接触时所述倾斜会阻止切削运动插入到底座7的轴向外。如图7中所示，第一支撑面16与第二支撑面24之间的接触线并没有位于螺旋钻的穿过接触线16/24与切削头3的最大直径的圆周的交点的半径R上。接触线16/24的方向为其到半径R的距离沿向内朝着螺旋钻中心的方向增加，此外，接触线16/24位于半径R的首先进入工具的旋转方向的一侧，参见图7。这意味着切削头3的第二支撑面24施加于侧壁10的第一支撑面16上的力会引起朝向螺旋钻中心的一定的力作用于侧壁10。这意味着侧壁10箍缩于切削头3的周围，这有利地促进了切削头3在侧壁10之间的合适箝位。就此而言，应该提及在支撑面16和24间首先应有一个合适的接触。从某些方面来说，在接合面20与侧壁10的一些凸出和凹入部分之间没有设立合适的接触也许是一个优点。因此，超定的危险就会减少。但是，为了实现切削头3在底座7内的合适箝位，通常至少需要在切削头3的第三凹入部分21和侧壁10的第一凸出部分12之间产生对接同时在切削头3的第二支撑面24与侧壁的第一支撑面16之间产生对接。

为了将切削头3手工安装于底座7内，需要一个楔块，它可以用几种不同的方法加以成形。提供给切削头3一个扭矩，借助于所述楔块扭矩使切削头3的第五凹入部分25与第三凹入部分21之间的凸出过渡部分超出侧壁10的第一凸出部分12。与相互超出的所述凸出部分相关，侧壁10通常会出现小的偏斜，但是，所述侧壁10的材料具有弹性从而使它们在切削头3安装于其最终位置后回复到其起始位置。上述支撑面16和24之间基于压力的交互作用也有助于侧壁10回复到其起始位置。

如果侧壁10的第一凸出部分12与可更换切削头3的相应凹入部分在可更换切削头安装于底座7内时没有处于恰好相对的位置是有利的。第一凸出部分12将施加预压力于可更换切削头3上，这确保切削头3的支撑面24压靠着杆1的支撑面16。

当切削头3耗尽后将它拆卸时，就朝着与安装时相反的方向来转动切削头3。在此情形下也使用楔块来进行手工拆卸。然后以上述方法来装上一个新的未损耗的切削头3。

根据本发明的旋转式工具的选择实施例，如图8和9中所示，关于空心钻，其中它与螺旋钻主要的区别在于切削头3所产生的切屑通过管轴101来除掉。

根据本发明的首选实施例，图8和9所示的空心钻与图1-7所示的螺旋钻中所用的可更换切削头3是同样的。底座7在空心钻内的成形与在螺旋钻内不同。因此，空心钻的底座7没有底面，而是一个筒形销109在切削头3安装于底座7内时组成其下位支撑。

空心钻的杆101的两个径向安置的侧壁110与螺旋钻的侧壁10相比有某些不同的设计。如可在图9中最明显地看出，转向彼此的侧壁110的表面一般由凸出和凹入部分组成，所述这些部分具有平行于杆101的轴向的轴向延伸部分。侧壁110具有位于中心的第一凸出部分112，其两侧分别被第一和第二凹入部分113和114所包围。在与第一凸出部分112相对的第一凹入部分113的一边，第一支撑面116连接于第一凹入部分113，第一支撑面116通常具有一个朝着工具中心向内的延伸部分。所述第一支撑面116具有与依照图1-7的实施例的第一支撑面16相同的沿轴向的倾斜。因此要参照描述第一支撑面16设计与功能的相关部分的内容。

在空心钻的底座107内安装可更换切削头3的方法与在螺旋钻的底座7中的安装基本相同，因此可以参照以上关于切削头3在底座7内安装的相关部分的描述。同样拆卸的方法也与依照图1-7的实施例基本相同。

在图10和11中，以螺旋钻的形式示出依照本发明的旋转式工具的附加选择实施例，其中杆201具有两个径向安置的侧壁210，其具有一个平行于工具的轴向的轴向延伸部分。处于侧壁210中心的第一凸出部分通常代之以管销212，其在依照图10和11的实施例内当切削头203最后安装于底座207中时设计来与可更换切削头203的凹入部分合作。

相应于上述的侧壁10、110，图10和11中的侧壁210在第一凸出部分/管销212的两边分别具有一个第一和第二凹入部分213和214。由于管销212具有一个轴向槽，因此它比上述实施例的凸出部分12、112更为适合。其重要性表现于可更换切削头在底座内的安装与拆卸上。侧壁210还具有第一支撑面216，相应于支撑面16、116其具有沿轴向的倾斜以防止切削头203无意中从底座207掉下来。

在图11中示出安装于底座207内时的切削头203，切削头203与切削头3相比有某些不同的设计。两个接合面220具有一个位于中心的第三凹入部分221，其设计来与侧壁210的第一凸出部分212相合作。除了第三凹入部分221，在朝着切削头203最大直径的圆周外的方向，接合面220具有一个第三凸出部分222，其预设来恰好对应于侧壁210的第一凹入部分213。在切削头203的安装位置内，凹入部分213将作为一个冷却管道来提供冷却液体给切削头203。与切削头203的圆周相关，接合面220具有一个第二支撑面224，其设计来与侧壁210的第一支撑面216相合作。相应于第一支撑面216，当切削头203安装于底座207内时第二支撑面224通常具有一个朝着工具中心向内的延伸部分。与切削头203的中心部分相关，接合面220具有一个第四凸出部分226，其处于切削头203的安装位置来恰好对应于第二凹入部分214最外面的部分。

在依照图10和11的实施例中，当可更换切削头203安装于底座207内时如果管销212与可更换切削头203的相应凹入部分没有恰好相互对应来安装是有利的。管销212将会施加一个预压力于可更换切削头203上使切削头203的支撑面224压靠于依照图10的杆201的支撑面216。

本发明的可行修改

安装于切削头3、203上的任一切削刃19、219都可以形成切削头3、203的单件或者构成单独的部分例如通过热焊接连接于顶端3、203。如果切削刃19、219与切削头3、203相结合，其优选地由硬质合金、陶瓷或其它较硬的材料制成。切削头也可以由合成材料制成，即其表层由硬质材料组成而核心由软质材料组成。如果切削刃安装于单独的切削嵌件上，那么切削头的其余部分可以由合适的钢种制成。

切削刃的数量在本发明的范围内可以有所不同。在上述实施例中，切削头的数量是两个(2)，但是在本发明的范围内，主要地还想得到更多的切削刃。

在上述实施例中，侧壁10、110、210具有从开始一直到工具自由端的延伸部分。但是，在本发明的范围内把切削头设计成覆盖工具的自由端也是可行的。

为了促进侧壁10、110、210的柔量，可以给杆1、101配置一个或更多具有轴向延伸部分的槽隙。

在上述实施例中，冷却管道或侧壁10、110的端面内的开口成型为侧壁210内的凹入部分213。但是，在本发明的范围内冷却管道的其它设计也是可行的，在此情况下应该提及为了特定的应用工具可能会不需要冷却管道。

参考标号表

1；101；201        杆

3；203             切削头

5；105；205        切屑通道

7；107；207        底座

9                  底面

109                筒形销

10；110；210       侧壁

11；111            冷却管道

12；112            第一凸出部分

212                管销

13；113；213       第一凹入部分

14；114；214       第二凹入部分

15                 第二凸出部分

16；116；216           第一支撑面

19；219                切削刃

20；220                接合面

21；121；221           第三凹入部分

22；122；222           第三凸出部分

23                     第四凹入部分

24；124；224           第二支撑面

25                     第五凹入部分

26；226                第四凸出部分

Claims (13)

1.一种旋转式工具，其包括：

轴，其限定纵向转动轴线，并包括：

切屑通道，用于移除切屑，和

纵向前端，其形成一底座，该底座包括第一接合面，该第一

接合面基本上沿纵向延伸并基本上朝向轴线的径向；

切削头，其连接于所述底座，并包括切削边缘结构，其取向设置为限定用于执行切削操作的旋转方向，还包括基本上沿纵向延伸并基本上朝向径向的第二接合面，该第二接合面和第一接合面相接合，以便将切削头在纵向上锁定到轴上，并在轴和切削头之间传递扭矩；

第一和第二接合面分别包括第一和第二支撑面，它们一起形成了一个平的交界面，该交界面限定出沿纵向向该工具前端看时的接触线，该接触线与切削头的外圆周相交于一点，该接触线在该点处沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出，该接触线沿转动方向设置于该半径在该工具进行切削操作时的转动方向的前方，其中，该切削头的位置可以设置成：在绕纵向轴线沿一个方向转动时，切削头和轴的相对转动处于固定状态，而在绕纵向轴线沿另一个方向转动时，切削头和轴的相对转动则不处于固定状态；

其中，该切削头的切削端包括法向向前的前表面，而第二支撑面则延伸到该前表面。

2.如权利要求1中的工具，其特征在于，第一和第二接合面还包括沿纵向向该工具的前端看去的凸出部分和凹入部分，在切削头的固定状态下，第一接合面的凸出部分和凹入部分分别与第二接合面的凹入部分和凸出部分。

3.如权利要求1的工具，其特征在于，所述平的交界面分别由第一和第二接合面的第一和第二支撑面形成，第一支撑面部分从垂直于轴线的方向上看去相对于转动轴线倾斜，以形成防止该切削头沿纵向与该轴分离的纵向底切。

4.如权利要求3的工具，其特征在于，底座包括一个由切削头接合的底面。

5.如权利要求1的工具，其特征在于，第一接合面是彼此相对且设置于在该轴前端沿纵向向前突出的壁上的一对第一接合面中的一个，而第二接合面则是与第一接合面中的相应接合面相对设置的一对第二接合面中的一个。

6.如权利要求1的工具，其特征在于，第一接合面包括在切削头的固定状态下与第二接合面的凹入部分相对设置的凸出部分，而所述凹入部分和凸出部分包括相互对接的表面部分，以阻止切削头脱离固定状态的转动。

7.如权利要求6的工具，其特征在于，该突出部分由弹性可变形管状销形成。

8.一种可更换切削头，其安装于一转轴上，该切削头包括一个限定了纵向轴线的主体部分，并包括一个前切削端和一个后安装端；该安装端包括一对彼此相对的接合面；该切削端具有切削边缘结构，用于在该切削头绕该轴线沿一个方向转动时执行切削功能；该转动方向由切削边缘结构的取向限定；每个接合面沿纵向延伸并基本上朝向该轴线的径向；每个接合面包括一个支撑面部分，在沿纵向向该前切削端看去时，该部分限定一条线，该线与切削头的外圆周相交于一点；其中该线沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出；该线沿转动方向设置于该半径的转动方向的前方；其中，该切削端包括法向向前的前表面，而每个支撑面则延伸到该前表面。

9.如权利要求8中的可更换切削头，其特征在于，每个接合面还包括沿纵向向该安装端看去的凸出部分与凹入部分。

10.如权利要求9中的可更换切削头，其特征在于，从垂直于轴线的方向上看去，每个支撑面部分相对于转动轴线倾斜，以形成纵向底切。

11.如权利要求8中的可更换切削头，其特征在于，从垂直于轴线的方向上看去，每个支撑面部分相对于转动轴线倾斜，以形成纵向底切。

12.一种旋转式工具，其包括：

轴，其限定纵向转动轴线，并包括：

切屑通道，用于移除切屑，和

纵向前端，其形成一底座，该底座包括第一接合面，该第一接合面基本上沿纵向延伸并基本上朝向轴线的径向；

切削头，其连接于所述底座，并包括基本上沿纵向延伸并基本上朝向径向的第二接合面，该第二接合面和第一接合面相接合，以便将切削头在纵向上锁定到轴上，并在轴和切削头之间传递扭矩；

第一和第二接合面分别包括第一和第二支撑面，它们一起形成了一个平的交界面，该交界面限定出沿纵向向该工具前端看时的接触线，该接触线与切削头的外圆周相交于一点，该接触线在该点处沿与过该点的半径成一锐角的方向伸出，该接触线沿转动方向设置于该半径在该工具进行切削操作时的转动方向的前方，其中，该切削头的位置可以设置成：在绕纵向轴线沿一个方向转动时，切削头和轴的相对转动处于固定状态，而在绕纵向轴线沿另一个方向转动时，切削头和轴的相对转动则不处于固定状态；

其中，该切削头的切削端包括法向向前的前表面，而第二支撑面则延伸到该前表面。

13.如权利要求12的工具，其特征在于，该突出部分由弹性可变形管状销形成。

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