CN1956813A - 具有可释放式装配的切割刀头的钻头 - Google Patents

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Abstract

一种钻头，其中切割刀头可释放式装配在工具柄部上。该切割刀头由工具柄部在位于柄部支撑表面上的四个分隔开的轴向支撑区域轴向地进行支撑。

Description

具有可释放式装配的切割刀头的钻头
技术领域
本发明大致涉及一种旋转式切割工具，尤其涉及一种具有可释放式装配的切割刀头的钻头。
背景技术
这种旋转式切割工具公开于美国专利No.5,957,631中。切割工具包括切割刀头和工具柄部，它们分别具有两个耦接部和限定在它们之间的两个容屑槽。切割刀头和工具柄部的各个耦接部具有一个阶梯形构造，该阶梯形构造具有临近一个凹槽的高处(raised)基面和邻近另一个凹槽的低处(lowered)基面。如果切割刀头和工具柄部设计成可以通过两个高处基面与低处基面接触的方式进行耦接，那么这些表面的制造必须使得它们之间的距离高度精确地相同。另一方面，如果切割刀头和工具柄部设计成可以通过只有一个高处基面与低处基面接触的方式进行耦接，那么该耦接会不够稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显著地减少或者克服上述缺点的钻头。
根据本发明，提供了一种钻头，其包括可释放式装配在工具柄部前端的、具有限定一个旋转方向的公共旋转轴线线线的切割刀头，该切割刀头包括帽状部和固定部，该帽状部包括头部表面(headsurface)，头部基面和在头部表面与头部基面之间延伸的外围侧面，该头部基面横向于该旋转轴线线线，该固定部从该头部基面远离该头部表面地向后突出并包括相对于该旋转轴线线线环向地延伸的头部固定表面；至少两个头部凹槽沿着该帽状部与固定部的外围延伸，在邻近的一对头部凹槽之间形成相同的头部部分，各个头部部分包括开通至该侧面与该头部基面并将该头部基面分成第一头部基面和第二头部基面的帽状凹部，头部扭矩传送壁沿着横向于该头部基面的该帽状凹部的一部分延伸并大致背对着该旋转方向，头部固定凹部将头部固定表面分成第一头部固定表面和第二头部固定表面；至少两个柄部凹槽沿着该工具柄部的外围延伸，在邻近的一对柄部凹槽之间形成位于该工具柄部前端的相同的柄部耦接部，各个柄部耦接部包括朝前的柄部支撑表面和相对于该柄部支撑表面轴向地向后进行定位的柄部固定表面，柄部固定凹部将该柄部固定表面分成第一柄部固定表面和第二柄部固定表面；突块从各个柄部支撑表面向前突出，该突块将该柄部支撑表面分成第一柄部支撑表面和第二柄部支撑表面，柄部扭矩传送壁沿着横向于该柄部支撑表面的该突块的一部分延伸并大致面对该旋转方向；其中成对的头部部分和柄部耦接部成配合的关系，且对于这样的每一对，该第一头部基面邻接该第一柄部支撑表面，该第二头部基面邻接该第二柄部支撑表面，该头部扭矩传送壁邻接该柄部扭矩传送壁，该第一头部固定表面邻接该第一柄部固定表面且该第二头部固定表面邻接该第二柄部固定表面。
通常，该帽状凹部具有凹部前表面，该突块具有突块前表面，且在该凹部前表面和该突块前表面之间存在间隙。
如果需要，该凹部前表面大致平行于该头部基面，且该突块前表面大致平行于该柄部支撑表面。
优选地，该头部固定表面远离该头部基面地向后延伸且以第一锥角β1远离该旋转轴线线线地向外延伸，该柄部固定表面远离该柄部支撑表面地向后延伸并以第二锥角β2远离该旋转轴线线线地向外延伸。
如果需要，该第一锥角β1小于该第二锥角β2。
一般地，该至少两个头部凹槽和该至少两个柄部凹槽以大致的轴向方向延伸。
如果需要，该至少两个头部凹槽是相同的且该至少两个柄部凹槽是相同的。
如果需要，该钻头设有冷却剂通道。
根据本发明，还提供了一种组装钻头的方法，其包括以下步骤：提供包括帽状部和固定部的切割刀头，该帽状部包括头部表面、头部基面和在头部表面与头部基面之间延伸的外围侧面，该头部基面横向于一个旋转轴线线线，该固定部从该头部基面远离该头部表面地向后突出并包括相对于该旋转轴线线线环向地延伸的头部固定表面，至少两个头部凹槽沿着该帽状部与固定部的外围延伸，在邻近的一对头部凹槽之间形成相同的头部部分，各个头部部分包括开通至该侧面与该头部基面并将该头部基面分成第一头部基面和第二头部基面的帽状凹部，头部扭矩传送壁沿着横向于该头部基面的该帽状凹部的一部分延伸并大致面对着相反的旋转方向，头部固定凹部将头部固定表面分成第一头部固定表面和第二头部固定表面；提供具有至少两个柄部凹槽的工具柄部，该至少两个柄部凹槽沿着该工具柄部的外围延伸，在邻近的一对柄部凹槽之间形成位于该工具柄部前端的相同的柄部耦接部，各个柄部耦接部包括朝前的柄部支撑表面和相对于该柄部支撑表面轴向地向后进行定位的柄部固定表面，柄部固定凹部将该柄部固定表面分成第一柄部固定表面和第二柄部固定表面；突块从各个柄部支撑表面向前突出，该突块将该柄部支撑表面分成第一柄部支撑表面和第二柄部支撑表面，柄部扭矩传送壁沿着横向于该柄部支撑表面的该突块的一部分延伸并大致面对该旋转方向；轴向对准该切割刀头和该工具柄部直到各对头部部分和柄部耦接部互相相对，以便对于每一对而言该第一头部固定表面在该柄部固定凹部的上方，该第一头部基面在该第一柄部支撑表面的上方，且该帽状凹部在该突块的上方；对于每一对而言，将该第一头部固定表面插入该柄部固定凹部，并将该突块插入该帽状凹部；以及，对于每一对而言，旋转该切割刀头直至该头部扭矩传送壁邻接该柄部扭矩传送壁。
附图说明
为了更好地理解本发明并说明其可以如何使用，现将对附图进行说明，其中：
图1是根据本发明的钻头的立体示意图；
图2是根据本发明的切割刀头的立体示意图；
图3是图2所示的切割刀头的俯视图；
图4是图2所示的切割刀头的仰视图；
图5是根据本发明的工具柄部的前端的立体示意图；
图6是图5所示的工具柄部的俯视图；
图7是切割刀头沿图3中的线VII-VII的剖面图；
图8是工具柄部沿图6中的线VIII-VIII的局部剖面图；以及
图9是图1所示的钻头沿与图7与图8中类似的线的纵向剖面图。
具体实施方式
参照附图，其显示了一种用于对金属工件钻孔的钻头10(图1)。钻头10包括可释放式装配在工具柄部14的前端上的切割刀头12，切割刀头12具有公共纵向旋转轴线线线16，旋转轴线线线16限定了旋转方向R。切割刀头12一般由诸如硬质合金这样的硬质耐磨材料制成，而工具柄部14一般由钢制成。
切割刀头12(图2)包括帽状部18和固定部20。帽状部18包括头部表面22、横向于旋转轴线线16的头部基面24以及在头部表面22与头部基面24之间延伸的外围侧面26。固定部20从头部基面24远离头部表面22地向后突出并具有头部固定表面28，该头部固定表面28相对于旋转轴线线16环向地延伸。头部固定表面28(图7)远离头部基面24地向后延伸并以第一锥角β1远离旋转轴线线16地向外延伸至凸起形状的后固定表面30。头部固定凹部32(图2)将头部固定表面28分成位于前端的第一头部固定表面34和位于其尾端的第二头部固定表面36。前端和尾端相对于旋转方向R进行限定。
两个头部凹槽38大致沿着帽状部18和固定部20的外围轴向向后地延伸，在其间形成两个相同的头部部分40(图3)。各个头部部分40包括沿着邻近的倾斜表面43与头部表面22的交线形成的切割刃42。开通至外围侧面26与头部基面24的帽状凹部44(图4)将头部基面24分成位于前端的第一头部基面46和位于其尾端的第二头部基面48。头部冷却剂通道50(图2)开通至头部表面22、外围侧面26与第二头部基面48，并与帽状凹部44相交。邻近第一头部基面46的头部扭矩传送壁52沿着横向于头部基面24的帽状凹部44的一部分延伸并大致背对着旋转方向R。邻近头部扭矩传送壁52的帽状凹部前表面54大致平行于头部基面24。
工具柄部14(图5)在其前端包括两个径向设置的柄部耦接部56，各个柄部耦接部56由柄部外围表面58和两个柄部凹槽60做外围界定。各个柄部耦接部56具有自柄部外围表面58延伸的朝前的柄部支撑表面62，该柄部外围表面58大致向内横向于形成在柄部耦接部56之间的柄部支撑凹部64。
柄部支撑凹部64(图8)由前面的凹部表面66形成，该凹部表面66从各个柄部支撑表面62向内并向后延伸，柄部固定表面68从各个前面的凹部表面66轴向地向后并以第二锥角β2径向地向外延伸，而后面的凹入的凹部表面70在柄部耦接部56的柄部固定表面68之间延伸。柄部支撑凹部64的形状使得窄小的颈状区域72形成在邻近柄部固定表面68与后面的凹部表面70之间的接合处的各个柄部耦接部56内。窄小的颈状区域72使柄部耦接部56可回弹地移置。
突块74(图5)从各个柄部支撑表面62向前突出，且具有朝前的凹陷面81的凹陷79在突块74尾端处形成于柄部支撑表面62内。突决74和凹陷79将柄部支撑表面62分成位于其前端的第一柄部支撑表面76和位于其尾端的第二柄部支撑表面78。柄部冷却剂通道80开通至凹陷面81用于与头部冷却剂通道50相通。邻近第一柄部支撑表面76的柄部扭矩传送壁82沿着突块74的一部分延伸。柄部扭矩传送壁82横向于柄部支撑表面62并且大致面对旋转方向R。突块前表面84通过斜表面83与柄部扭矩传送壁82结合，且大致平行于柄部支撑表面62。在垂直于旋转轴线线16的平面内，帽状凹部44(图4)的角度范围θ1大于突块74(图6)的角度范围θ2。
柄部固定凹部86(图5)将柄部固定表面68分成位于其前端的第一柄部固定表面88和位于其尾端的第二柄部固定表面90。在垂直于旋转轴线线16的平面内(显示切割刀头12的图4，以及显示工具柄部14的图6)，头部固定凹部32的角度范围θ3大于第一柄部固定表面88的角度范围θ4，而第二头部固定表面36的角度范围θ5小于柄部固定凹部86的角度范围θ6。
为了将切割刀头12装配在工具柄部14上，将切割刀头12和工具柄部14轴向地对准以便头部部分40与柄部耦接部56以相对的方式成对地设置，并使每一对中的切割刀头12的帽状凹部44、第二头部固定表面36、头部固定凹部32与第二头部基面48分别地直接在工具柄部14的突块74、柄部固定凹部86、第一柄部固定表面88与凹陷79的上方。然后，切割刀头12和工具柄部14互相靠近地推动以便突块74插入帽状凹部44，第二头部固定表面36插入柄部固定凹部86，第一柄部固定表面88插入头部固定凹部32，且第二头部基面48与凹陷面81邻接。最后，通过相对于工具柄部14旋转切割刀头12直至头部扭矩传送壁52和柄部扭矩传送壁82邻接，切割刀头12进入完全装配的位置(图1)。应该理解，各个凹陷面81的角度范围是大于其相应的第二头部基面48的角度范围的。当切割刀头12相对于工具柄部14旋转时，第二头部基面48移出凹陷79并处于第二柄部支撑表面78上。这相应使得切割刀头12的固定部20接触并以大致径向地向外的方向移置可回弹的柄部耦接部56，并使得各个相对的对中的头部固定表面28与柄部固定表面68以互锁的凸凹方式互相接合。在完全的装配的位置中，切割刀头12由工具柄部14以榫接(dovetail)或者刺入(bayonet)方式进行自箝位地固定。如果需要，头部固定表面28与柄部固定表面68通过使第一锥角β1小于第二锥角β2而可以被迫在它们的前面部分互相接合。
在完全的装配的位置中，对于头部部分40和柄部耦接部56的各个相对的对而言，除了头部扭矩传送壁52和柄部扭矩传送壁82的邻接之外，第一头部基面46和第一柄部支撑表面76邻接，第二头部基面48和第二柄部支撑表面78邻接，而第一头部固定表面和第二头部固定表面34、36分别与第一柄部固定表面和第二柄部固定表面88、90互相邻接，以提供切割刀头12在工具柄部14上的自箝位。
应该注意，在完全的装配的位置中，后固定表面30和后面的凹部表面70并不邻接以便在它们之间形成空间(图9)。该空间优选为很小以便从工件上切割下来的屑片不会容纳在该空间内。还应该注意，在完全的装配的位置中(图1)，对于头部部分40和柄部耦接部56的各个相对的一对而言，在突块前表面84和帽状凹部前表面54之间存在间隙。从而，切割刀头12由工具柄部14在位于柄部支撑表面62上的四个分隔开的轴向支撑区域轴向地进行支撑，该支撑区域分别由头部部分40和柄部耦接部56的各个相对的一对的第一头部基面和第二头部基面46、48与第一柄部支撑表面和第二柄部支撑表面76、78的邻接所形成。通过四个分隔开的轴向支撑区域，切割刀头12稳定地耦接至工具柄部14。
各个柄部支撑表面62优选为平坦的，且两个柄部支撑表面76、78优选为共面的。同样地，各个头部基面24优选为平坦的，且两个头部基面46、48优选为共面的。平坦的和共面的轴向支撑表面优越于非共面的轴向支撑表面，因为获得共面的表面所需的公差比非共面的表面所需的公差更容易。
尽管本发明已经对其特性进行了一定程度的描述，应该明白可以作出各种变更和修改而不脱离如下主张的本发明的范围。

Claims (14)

1.一种钻头(10)，包括：
切割刀头(12)，其可释放式装配在工具柄部(14)的前端，具有限定旋转方向的公共旋转轴线，
所述切割刀头(12)包括帽状部(18)和固定部(20)，所述帽状部(18)包括头部表面(22)、头部基面(24)和在它们之间延伸的外围侧面(26)，所述头部基面(24)横向于所述旋转轴线，所述固定部(20)从所述头部基面(24)远离所述头部表面(22)地向后突出并包括相对于所述旋转轴线环向地延伸的头部固定表面(28)；
至少两个头部凹槽(38)，其沿着所述帽状部与固定部(18，20)的外围延伸，在邻近的一对头部凹槽(38)之间形成相同的头部部分(40)，各个头部部分(40)包括开通至所述侧面(26)和所述头部基面(24)并将所述头部基面(24)分成第一头部基面(46)和第二头部基面(48)的帽状凹部(44)，头部扭矩传送壁(52)沿着横向于所述头部基面(24)的所述帽状凹部(44)的一部分延伸并大致背对着所述旋转方向，头部固定凹部(32)将头部固定表面(28)分成第一头部固定表面(34)和第二头部固定表面(36)；
至少两个柄部凹槽(60)，其沿着所述工具柄部(14)的外围延伸，在邻近的成对的柄部凹槽(60)之间形成位于所述工具柄部(14)前端的相同的柄部耦接部(56)，各个柄部耦接部(56)包括朝前的柄部支撑表面(62)和相对于所述柄部支撑表面(62)轴向地向后进行定位的柄部固定表面(68)，柄部固定凹部(86)将所述柄部固定表面(68)分成第一柄部固定表面(88)和第二柄部固定表面(90)；
突块(74)从各个柄部支撑表面(62)向前突出，所述突块(74)将所述柄部支撑表面(62)分成第一柄部支撑表面(76)和第二柄部支撑表面(78)，柄部扭矩传送壁(82)沿着横向于所述柄部支撑表面(62)的所述突块(74)的一部分延伸并大致面对所述旋转方向；
其中成对的头部部分(40)和柄部耦接部(56)成配合的关系，且对于这样的每一对，所述第一头部基面(46)邻接所述第一柄部支撑表面(76)，所述第二头部基面(48)邻接所述第二柄部支撑表面(78)，所述头部扭矩传送壁(52)邻接所述柄部扭矩传送壁(82)，所述第一头部固定表面(34)邻接所述第一柄部固定表面(88)且所述第二头部固定表面(36)邻接所述第二柄部固定表面(90)。
2.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述帽状凹部(44)具有凹部前表面(54)，所述突块(74)具有突块前表面(84)，且在所述凹部前表面(54)和所述突块前表面(84)之间存在间隙。
3.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述第一柄部支撑表面(76)和第二柄部支撑表面(78)是平坦的。
4.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述头部基面(46，48)是平坦的。
5.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述第一柄部支撑表面(76)和第二柄部支撑表面(78)是共面的。
6.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述头部基面(46，48)是共面的。
7.根据权利要求2所述的钻头(10)，其特征在于所述凹部前表面(54)大致平行于所述头部基面(24)，且所述突块前表面(84)大致平行于所述柄部支撑表面(62)。
8.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述头部固定表面(28)远离所述头部基面(24)地向后延伸且以第一锥角β1远离所述旋转轴线(16)地向外延伸，所述柄部固定表面(68)远离所述柄部支撑表面(62)地向后延伸并以第二锥角β2远离所述旋转轴线(16)地向外延伸。
9.根据权利要求8所述的钻头(10)，其特征在于所述第一锥角β1小于所述第二锥角β2。
10.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述至少两个头部凹槽(38)和所述至少两个柄部凹槽(60)以大致的轴向方向延伸。
11.根据权利要求10所述的钻头(10)，其特征在于所述至少两个头部凹槽(38)是相同的且所述至少两个柄部凹槽(60)是相同的。
12.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于所述钻头(10)设有冷却剂通道(80)。
13.根据权利要求1所述的钻头(10)，其特征在于在所述突块(74)的尾端处、在各个柄部支撑表面(62)内形成有凹陷(79)。
14.一种组装钻头(10)的方法，包括以下步骤：
提供包括帽状部(18)和固定部(20)的切割刀头(12)，所述帽状部(18)包括头部表面(22)、头部基面(24)和在它们之间延伸的外围侧面(26)，所述头部基面(24)横向于旋转轴线，所述固定部(20)从所述头部基面(24)远离所述头部表面(22)地向后突出并包括相对于所述旋转轴线环向地延伸的头部固定表面(28)，至少两个头部凹槽(38)沿着所述帽状部与固定部(18，20)的外围延伸，在邻近的成对头部凹槽(38)之间形成相同的头部部分(40)，各个头部部分(40)包括开通至所述侧面(26)和所述头部基面(24)并将所述头部基面(24)分成第一头部基面(46)和第二头部基面(48)的帽状凹部(44)，头部扭矩传送壁(52)沿着横向于所述头部基面(24)的所述帽状凹部(44)的一部分延伸并大致面对着相反的旋转方向，头部固定凹部(32)将头部固定表面(28)分成第一头部固定表面(34)和第二头部固定表面(36)，
提供具有至少两个柄部凹槽(60)的工具柄部(14)，所述至少两个柄部凹槽(60)沿着所述工具柄部(14)的外围延伸，在邻近的成对柄部凹槽(60)之间形成位于所述工具柄部(14)前端的相同的柄部耦接部(56)，各个柄部耦接部(56)包括朝前的柄部支撑表面(62)和相对于所述柄部支撑表面(62)轴向地向后进行定位的柄部固定表面(68)，柄部固定凹部(86)将所述柄部固定表面(68)分成第一柄部固定表面(88)和第二柄部固定表面(90)，突块(74)从各个柄部支撑表面(62)向前突出，所述突块(74)将所述柄部支撑表面(62)分成第一柄部支撑表面(76)和第二柄部支撑表面(78)，柄部扭矩传送壁(82)沿着横向于所述柄部支撑表面(62)的所述突块(74)的一部分延伸并大致面对所述旋转方向；
轴向对准所述切割刀头(12)和所述工具柄部(14)直到成对头部部分(40)和柄部耦接部(56)互相相对，以便对于每一对而言所述第一头部固定表面(34)在所述柄部固定凹部(86)的上方，所述第一头部基面(46)在所述第一柄部支撑表面(76)的上方，且所述帽状凹部(44)在所述突块(74)的上方；
对于每一对而言，将所述第一头部固定表面(34)插入所述柄部固定凹部(86)，并将所述突块(74)插入所述帽状凹部(44)；以及，
对于每一对而言，旋转所述切割刀头(12)直至所述头部扭矩传送壁(52)邻接所述柄部扭矩传送壁(82)。
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