CN211073367U

CN211073367U - 刀头

Info

Publication number: CN211073367U
Application number: CN201921358227.8U
Authority: CN
Inventors: J·J·范艾森; M·J·齐默尔曼
Original assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Current assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-08-20
Also published as: EP3616842B1; US11413729B2; EP3616842A1; US20240149405A1; US20220379442A1; US11883931B2; US20200055166A1

Abstract

本实用新型公开了一种刀头，包括：构造成由工具接合的驱动部分，所述驱动部分包括第一最大外部尺寸；从所述驱动部分延伸并包括减小的外径的柄部；以及连接到所述柄部的与所述驱动部分相对的一端的尖端。所述尖端包括通过冲击处理形成的残余压应力层，以增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性。所述尖端另外包括第二最大外部尺寸。所述柄部的减小的外径小于所述驱动部分的第一最大外部尺寸和所述尖端的第二最大外部尺寸。

Description

刀头

技术领域

本实用新型涉及刀头，尤其涉及一种构造成能够与驱动器互换使用的刀头。

背景技术

刀头通常与构造成能够互换地接收刀头的驱动器一起使用。

实用新型内容

在一个方面，本实用新型提供了一种刀头，其包括：构造成由工具接合的驱动部分，所述驱动部分包括第一最大外部尺寸；从所述驱动部分延伸并包括减小的外径的柄部；和连接到所述柄部的与所述驱动部分相对的一端的尖端，所述尖端具有通过冲击处理形成的残余压应力层，以增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性，所述尖端包括第二最大外部尺寸，所述柄部的减小的外径小于所述驱动部分的第一最大外部尺寸和所述尖端的第二最大外部尺寸。

优选地，所述残余压应力层具有2μm至5μm的厚度。

优选地，所述尖端具有比所述柄部更大的硬度。

优选地，所述柄部增加所述刀头的抗冲击性，使得允许所述尖端相对于所述驱动部分扭转

优选地，所述尖端包括围绕所述尖端周向间隔开的多个凹槽，所述多个凹槽会聚到多个叶片中，并且每个凹槽由单独的弯曲表面限定。

优选地，每个凹槽的单独的弯曲表面的曲率半径在0.6mm至1.0mm之间。

优选地，所述刀头还包括施加到所述尖端的残余压应力层的防锈涂层。

优选地，所述柄部包括过渡到所述驱动部分的第一圆角和过渡到所述尖端的第二圆角。

优选地，所述驱动部分具有六边形横截面。

优选地，所述驱动部分包括槽，所述槽构造成将所述驱动部分固定到所述工具。

另一方面，本实用新型提供一种制造刀头的方法，所述方法包括：提供原料金属件；在所述原料金属件上形成驱动部分，所述驱动部分构造成由工具接合并且具有第一最大外部尺寸；在所述原料金属件中形成尖端，所述尖端具有第二最大外部尺寸；在所述原料金属件中形成位于所述尖端和所述驱动部分之间的柄部，所述柄部具有减小的外径，所述减小的外径小于所述第一最大外部尺寸和所述第二最大外部尺寸；以及对所述尖端进行冲击处理以形成增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性的残余压应力层。

优选地，所述方法还包括将防锈涂层施加到所述尖端。

优选地，对所述尖端进行冲击处理包括从对所述尖端进行喷丸、对所述尖端进行激光冲击和对所述尖端进行激光烧蚀组成的组中选择的一种。

优选地，对所述尖端进行喷丸处理包括用弹丸颗粒冲击所述尖端。

优选地，对所述尖端进行激光冲击包括用高能脉冲激光束冲击所述尖端。

优选地，对所述尖端进行激光冲击包括将激光聚焦到所述尖端上以从被照射区域移除材料并破坏所述尖端表面上的化学键。

在另一方面，本实用新型提供了一种刀头，包括：构造成由工具接合的驱动部分；从所述驱动部分延伸的柄部；以及连接到所述柄部的与所述驱动部分相对的一端的尖端，所述尖端具有通过冲击处理形成的残余压应力层，以增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性，所述尖端包括围绕所述尖端周向间隔开的多个叶片以及设置在所述多个叶片之间的多个凹槽，所述多个凹槽沿着所述尖端纵向延伸并会聚到所述多个叶片中，每个凹槽由单独的弯曲表面限定。

优选地，每个叶片的厚度朝向所述柄部逐渐增加。

优选地，每个叶片包括平坦的锥形侧壁和倾斜的外壁。

通过考虑详细描述和附图，本实用新型的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本实用新型的一种实施方式的刀头的透视图。

图2是图1的刀头的侧视图。

图3A是根据本实用新型的一种实施方式的另一刀头的侧视图。

图3B是根据本实用新型的一种实施方式的另一刀头的侧视图。

图4示出了替代的刀头，包括各种尖端构造和各种长度的柄部。

图5是图1的刀头的放大端视图。

图6是现有技术的刀头的放大端视图。

图7是图1的刀头的尖端的放大透视图。

图8是示出制造图1的刀头的过程的流程图。

具体实施方式

在详细解释本实用新型的任何实施方式之前，应该理解的是，本实用新型的应用不限于以下描述或下图所示的构造细节和部件布置。本实用新型能够具有其他实施方式，能够以各种方式实施或实现。

图1-2示出了刀头10，其包括驱动部分14、尖端18和将驱动部分14和尖端18互连的柄部22。刀头10还包括延伸穿过驱动部分14、柄部22和尖端18的中心纵向轴线28。中心纵向轴线28限定刀头10的旋转轴线。

驱动部分14构造成由任何数量的不同工具、适配器或部件接合，以从所述工具、适配器或部件接收扭矩，从而旋转刀头10。例如，刀头10可以与包括插座的驱动器一起使用，该插座具有相应的凹槽，凹槽接收刀头10的驱动部分14。驱动器还可以包括从插座延伸的杆，杆可以连接到手柄以供操作者手动使用或者连接到动力工具(例如，电钻)的卡盘以供操作者使用。刀头10的驱动部分14和插座之间的滑动摩擦配合可用于将刀头10轴向固定到驱动器。或者，可以采用快速释放结构将刀头10轴向固定到驱动器。图示的驱动部分14是具有六边形横截面的六边形驱动部分。在其他实施方式中，驱动部分14可以具有其他合适的形状。如图1-2所示，刀头10的驱动部分14包括槽26，快速释放结构(例如，球形棘爪)可定位在槽26中以将刀头10轴向固定到驱动器。或者，可以从刀头10的驱动部分14中省略槽26，例如，在插座和驱动部分14之间采用滑动摩擦配合。

继续参考图1-2，尖端18连接到柄部22的与驱动部分14相对的一端。在所示实施方式中，尖端18与柄部22整体形成，但是可替代地，尖端18可以是永久固定在柄部22上的独立部件。尖端18为刀头10提供工作端或头部，并构造成与紧固件(例如，螺钉)接合。在所示实施方式中，尖端18被配置为十字式(Philips-style)尖端。或者，如图3-4所示，尖端18可具有其他构造以接合不同类型的紧固件。例如，尖端18可以被构造为直刃(也称为“常规头部(regular head)”)以接合具有相应直槽的紧固件。其他尖端构造(例如，六边形、星形、方形等)也可以与刀头10一起使用。例如，图3A和4显示具有方形构造的尖端18a，而图3B和4显示具有梅花构造的尖端18b。图3A、3B和4示出了替代刀头10a、10b。刀头10a、10b类似于上述刀头10并且包括相同的部分。与刀头10中描述的部件类似的部件具有相同的附图标记加“a”或“b”。

柄部22在驱动部分14和尖端18之间延伸。在所示实施方式中，柄部22具有与刀头10的其余部分相比减小的直径或尺寸D1。更具体地，减小的直径D1是柄部22的外径，其小于驱动部分14的最大外径或尺寸D2以及尖端18的最大外径或尺寸D3。柄部22的减小的直径D1去除了高应力和不连续的局部区域，从而增加了柄部22的耐久性以延长刀头10的使用寿命。柄部22还包括位于任一端的过渡到较大直径的驱动部分14和尖端18的圆角30。圆角30与驱动部分14和尖端18连续邻接。另外，每个圆角30在柄部22和驱动部分14或尖端18之间具有大致恒定的曲率半径。如图4所示，柄部22可以是各种长度。例如，柄部22可以是沿着纵向轴线28的方向测量的刀头10的总长度的至少10％。在其他实施方式中，柄部可以是刀头10的总长度的至少30％。在另外的实施方式中，柄部22可以是刀头10的总长度的至少50％。在驱动部分14相对较短的一些实施方式中，如图4所示，驱动部分14的槽26可以由从柄部22过渡到驱动部分14的圆角30限定。

如图1、2和5所示，尖端18包括围绕尖端18周向间隔开的多个凹槽34或凹陷。所示的凹槽34围绕轴线28等距设置。凹槽34沿着尖端18纵向延伸并且会聚到叶片(vane)38中。叶片38形成有平坦的锥形侧壁42和外壁46，使得外壁46倾斜并形成叶片38的前端。叶片38也围绕尖端18等距地设置。在所示实施方式中，叶片38的厚度朝向柄部22逐渐增加，这增加了刀头10的强度。

所示的凹槽34由具有曲率半径的单独的弯曲表面限定。在一些实施方式中，曲率半径可以在0.6mm和1.0mm之间。在所示实施方式中，曲率半径约为0.8mm。曲率半径在相邻叶片38之间是连续的。提供弯曲的凹槽有助于减小凹槽34内的应力集中。通过减小应力集中，当到头10经受重复的交变载荷(例如，在使用期间由冲击驱动器施加的载荷类型)时，弯曲的凹槽34增加了刀头10的寿命。

相比之下，图6显示了具有十字式尖端118的传统刀头110。刀头110包括凹槽134，每个凹槽具有相对于彼此定向成大约140度的第一平坦部分136和第二平坦部分140。第一平坦部分136相对于第二平坦部分140的这种定向可导致凹槽134内的应力集中。

刀头10由棒料制成。柄部22被加工成特定长度，以便在刀头10与冲击驱动器一起使用时便于柄部22的弹性变形。另外，对尖端18进行冲击处理(blasting)，从而增加了尖端18的硬度。在下面描述的实施方式中，仅对尖端18进行喷砂。刀头10的其余部分(特别是柄部22)保持未进行冲击处理，以保持相对较低的硬度。在一些实施方式中，刀头10的尖端18通过喷丸处理进行冲击处理。参考图7，喷丸处理产生残余压应力层(compressiveresidual stress layer)50并改变尖端18处金属的机械性能。这增加了尖端18的耐磨性，同时允许柄部22保持韧性。具体地说，喷丸处理包括用小的球形弹丸颗粒(例如金属、玻璃、陶瓷)冲击棒料。弹丸起到锤击的作用，使棒料表面凹陷，在凹陷处产生压应力。随着棒料承受更多的冲击，棒料在整个被处理的金属表面形成多个重叠的凹坑。表面压应力强化了金属，确保成品零件能够抵抗疲劳失效、腐蚀疲劳和开裂、以及因气蚀导致的磨损和腐蚀。

在刀头10的操作中，柄部22的减小的直径构造成增加刀头10的抗冲击性或韧性，使得刀头10的尖端18可以相对于驱动部分14围绕刀头10的中心轴线28弹性变形或扭转。另外，喷丸处理增加了尖端18相对于刀头10的其余部分的耐磨性。因此，弯曲的凹槽34与喷丸处理后的尖端18的结合减轻了尖端18内的各种应力集中并延长了刀头10的寿命。

在图1所示的实施方式中，可以使用不同的制造工艺来赋予尖端18相比柄部22的硬度更大的硬度。例如，可以将整个刀头10处理成初始相对低的硬度水平，然后尖端18可以进行喷丸处理。另外，柄部22可以经历单独的制造过程，以便形成直径减小的部分。在替代实施方式中，可以将整个刀头10热处理至初始相对低的硬度水平，然后可以仅对尖端18施加二次热处理工艺，以将尖端18的硬度增加到相对高的硬度水平，以减少在刀头10使用期间对尖端18的磨损。或者，在不同的制造过程中，整个刀头10可以被热处理到初始相对高的硬度水平，然后可以将二次退火工艺应用于柄部22(以及可选地，驱动部分14)，以将柄部22(和可选地驱动部分14)的硬度降低到相对低的硬度水平，以在刀头10的使用期间增加柄部22的抗扭强度并因此提高了柄部22的抗冲击性。

在一些实施方式中，可以通过激光冲击(laser blasting)制造工艺而不是喷丸处理工艺对螺丝刀头10的尖端18进行冲击处理。具体地，高能脉冲激光束产生冲击波，冲击波冲击尖端18并产生残余压应力层50(例如，激光效应层)。在一些实施方式中，激光束撞击尖端18的表面的约2-5μm。在这样的实施方式中，残余压应力层50(图7)是2-5μm。冲击波减少了微观结构中的冷加工，提高了材料的耐久性和性能。激光冲击工艺为制造过程提供了各种益处。具体地，激光冲击工艺是低复杂性的操作，并且在加工过程中提供较低的干扰(jamming)风险，从而最大限度地延长加工时间。与喷砂和/或喷丸处理相比，激光冲击工艺还提供更快的循环时间，因空气传播颗粒最小化而更清洁的操作和更高的外观一致性。

在一些实施方式中，可以通过激光烧蚀(laser ablation)制造工艺对驱动器刀头10的尖端18进行冲击处理。具体地，可以将激光聚焦到刀头10上，从而从被照射区域移除材料。被照射区吸收激光束并破坏刀头表面上的化学键，从而形成压应力层50(图7)(例如，激光效应层)。取决于施加到刀头10的激光通量的水平，被照射区域中的材料可以被激光能量吸收并转变成气态，或者可以转换成等离子体。具体地，激光器可以包括大约60瓦的最大功率并且发射大约60000-100000Hz的频率。激光烧蚀工艺为制造工艺提供了各种益处。具体而言，与替代制造工艺相比，激光烧蚀工艺产生更精细的表面光洁度，从而减少腐蚀。与替代制造方法相比，激光烧蚀工艺还提供更快的操作时间和更具成本效益的工艺。

一些上述的尖端冲击处理工艺(例如，喷丸处理、激光冲击、激光烧蚀等)剥离了刀头10上存在的保护涂层，以便局部硬化刀头10的表面。因此，在一些实施方式中，刀头10可以另外包括在制造过程之后施加到表面上的外部防锈涂层。

图8示出了制造刀头10的过程200。过程200开始于步骤210，其中提供原料金属件。在步骤220，驱动部分14形成在原料金属件中。具体地，驱动部分14形成为包括最大外径D2。在步骤230，尖端18形成在原料金属件中。尖端18形成为包括最大外径D3。如上所述，驱动部分14和尖端18可以由各种制造方法形成，例如机械加工、模制等。在一些实施方式中，驱动部分14和尖端18可以由不同的制造方法形成。在步骤240，柄部22由原料金属件形成。具体地，柄部22形成为包括减小的外径D1，外径D1小于驱动部分14最大外径D2和尖端18的最大外径D3。柄部22另外加工成特定长度，以便有助于弹性变形。柄部22可以由各种制造工艺形成，例如旋转切削或机加工。在一些实施方式中，柄部22可以由与驱动部分14和/或尖端18不同的制造工艺形成。另外，驱动部分14、尖端18和柄部22可以可选地在成形之前和/或之后进行热处理工艺。

在步骤250，对尖端18进行冲击处理以形成残余压应力层50，以增加刀头10的耐磨性。如上所述，尖端18可以通过喷丸处理、激光冲击处理或激光烧蚀处理以进行冲击处理处理，从而在尖端18上剥离原先存在的涂层。在步骤260，将防锈涂层施加到尖端18上，以防止生锈和/或保护尖端18。更具体地，防锈涂层被施加到尖端18的残余压应力层50。

在一些实施方式中，制造过程200可以不包括上述所有步骤，或者可以包括附加步骤。另外，这些步骤可以以其他顺序执行(例如，可以在形成柄部22之前对尖端18进行冲击处理)。

尽管已经参考某些优选实施方式详细描述了本实用新型，但是在所描述的本实用新型的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变化和修改。本实用新型的各种特征和优点在权利要求中阐述。

Claims

1.一种刀头，包括：

驱动部分，该驱动部分构造成由工具接合，所述驱动部分包括第一最大外部尺寸；

柄部，该柄部从所述驱动部分延伸并包括减小的外径；和

尖端，该尖端连接到所述柄部的与所述驱动部分相对的一端，所述尖端具有通过冲击处理形成的残余压应力层，以增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性，所述尖端包括第二最大外部尺寸，

其中所述柄部的所述减小的外径小于所述驱动部分的所述第一最大外部尺寸和所述尖端的所述第二最大外部尺寸。

2.根据权利要求1所述的刀头，其中所述残余压应力层具有2μm至5μm的厚度。

3.根据权利要求1所述的刀头，其中所述尖端具有比所述柄部更大的硬度。

4.根据权利要求3所述的刀头，其中所述柄部增加所述刀头的抗冲击性，使得允许所述尖端相对于所述驱动部分扭转。

5.根据权利要求1所述的刀头，其中所述尖端包括围绕所述尖端周向间隔开的多个凹槽，其中所述多个凹槽会聚到多个叶片中，并且其中每个凹槽由单独的弯曲表面限定。

6.根据利要求5所述的刀头，其中每个凹槽的单独的弯曲表面的曲率半径在0.6mm到1.0mm之间。

7.根据权利要求1所述的刀头，还包括施加到所述尖端的所述残余压应力层的防锈涂层。

8.根据权利要求1所述的刀头，其中所述柄部包括过渡到所述驱动部分的第一圆角和过渡到所述尖端的第二圆角。

9.根据权利要求1所述的刀头，其中所述驱动部分具有六边形横截面。

10.根据权利要求9所述的刀头，其中，所述驱动部分包括槽，所述槽构造成将所述驱动部分固定到所述工具。

11.一种刀头，包括：

驱动部分，该驱动部分构造成由工具接合；

柄部，该柄部从所述驱动部分延伸；和

尖端，该尖端连接到所述柄部的与所述驱动部分相对的一端，所述尖端具有通过冲击处理形成的残余压应力层，以增加所述尖端相对于所述柄部的耐磨性，所述尖端包括：

多个叶片，所述多个叶片围绕所述尖端周向间隔开，以及

多个凹槽，所述多个凹槽设置在所述多个叶片之间，所述多个凹槽沿着所述尖端纵向延伸并会聚到所述多个叶片中，每个凹槽由单独的弯曲表面限定。

12.根据权利要求11所述的刀头，其中每个凹槽的单独的弯曲表面的曲率半径在0.6mm到1.0mm之间。

13.根据权利要求11所述的刀头，其中每个叶片的厚度朝向所述柄部逐渐增加。

14.根据权利要求11所述的刀头，其中每个叶片包括平坦的锥形侧壁和倾斜的外壁。