专利名称：在刀具的去除切屑自由端处具有可更换刀尖的可旋转刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可旋转刀具，该刀具在其去除切屑自由端处具有可更换的刀尖(tip)，该刀具还包括具有切削底座的刀具本体，所述切削底座将用于容纳刀尖，该刀具本体具有螺旋状的或笔直的切屑通道，所述刀尖具有用于进行去除切屑加工/切削加工的部件，切削底座和可更换的刀尖具有相互配合的支撑面，它们沿着刀具的纵向方向以及与刀具的纵向垂直的横向方向延伸。本发明还单独地涉及一种刀尖。本发明优选涉及钻头或铣刀。
本发明的另一个目的是该刀具应当使作用于该刀具上的作用力平衡。
本发明的再一个目的是切削力应当向中心方向作用，并夹住切削刀片。
通过具有在所附独立权利要求中所限定的特征的刀具和刀尖，至少可以实现本发明的主要目的。
4)-5)柄部6)-7)切屑通道8)-9)切削底座10)第一支撑表面11)中央冷却管道12)第二支撑表面13)留隙面14)曲面15)第一圆柱形导向面16)孔17)锁紧螺钉18)切削刃19)切削刀尖20)第三支撑表面21)第四支撑表面22)第二圆柱形表面23)止动面24)第二冷却管道25)第三冷却管道26)切屑释放表面27)切屑释放表面优选实施例的详细说明
图1所示的本发明的钻头包括钻头本体1和可更换的钻尖3。钻头本体1设有柄部5，螺旋形切屑通道7设置在钻头本体1的位于柄部5和可更换钻尖3之间的部分中。柄部5安装在加工刀具中的夹持件中。钻头本体1的前表面，即装配有钻尖3的表面通常是圆锥状的。
在图2-4中，更详细地显示了设置在钻头本体1中的切削底座9，该切削底座9设置在钻头本体1的远离柄部5的端部上。钻头本体1的切削底座9包括多个不同的表面，当钻尖3装配在切削底座9中时，这些表面相互配合，从而以最佳的方式令人满意地支撑可更换的钻尖3。因此，切削底座9包括两个用于可更换钻尖3的内部第一支撑表面10，其中第一支撑表面10具有相对于钻头的纵向在横向延伸的延伸部。第一支承表面10的位置与钻头本体11的中央冷却管道11沿直径方向相对。第一支承表面10的径向向外的边界由切屑通道7所限定。
另外，切削底座9包括用于可更换钻尖3的内部第二支撑表面12，该第二支承表面12相对于钻头的旋转轴线2形成大约为5°的角，所述旋转轴线也构成钻头和可更换钻尖的纵向中心轴线。从图4中可以更清楚地看出，第二支撑表面12朝着旋转轴线2沿着切削底座9开口端的方向向内倾斜。以下详细描述第二支撑表面12的作用。留隙面13径向位于每一个第二支撑表面12的内侧，当钻尖3正确地装配在切削底座9中时，留隙面13不应当与可更换的钻尖3相邻接。切削底座9具有两个相对于中央冷却管道11沿直径方向相对的留隙面13。留隙面13相对于各自的第二支撑表面12沿着离开钻头中心的方向略微平行偏移。
另外，切削底座9包括两个径向延伸的曲面14，它们一方面桥接表面12和13，另一方面桥接表面10。当钻尖3装配在切削底座9中时，曲面14不应当与可更换的钻尖3相邻接。
另外，切削底座9包括两个内部第一圆柱形导向面15，这两个面关于中央冷却管道11沿直径方向相对设置。该内部第一圆柱形导向面15连接着留隙面13。
钻头本体1具有朝着钻头本体1的中央延伸的孔16，所述孔16从钻头本体1的外侧延伸，并与内部第一圆柱形导向面15相交。径向延伸的孔16用于容纳锁定螺钉17，图15中示意性的显示了该螺钉17和可更换钻尖3。当锁定螺钉17具有外螺纹时，孔16应当具有内螺纹。
图5和6中显示了可更换的钻尖3，该钻尖3通常为长条形，并装配在切削底座9中。在钻尖3处于装配在切削底座9中的状态下，在可更换钻尖3的自由端设置有呈两个切削刃18形式的去除切屑部件(切削部件)，它们中的每一个从可更换钻尖3的相对的短边侧开始延伸至可更换钻尖3的切削刀尖19。
参见图6，可更换钻尖3具有连续的外部第三支撑表面20，该表面位于可更换钻尖3从切削刃18处转向的侧面上，用于和切削底座9的内部第一支撑表面10相配合。
可更换钻尖3还具有两个外部第四支撑表面21，该表面在可更换钻尖3处于装配状态下用于和切削底座9的内部第二支撑表面12相邻接。在可更换钻尖处于装配状态下，外部第四支撑表面21具有一个倾斜角，该角度和内部第二支撑表面12相对于钻头纵向中心轴线的角度相对应。在所示的实施例中，该角度大致为5°。
为了与内部第一圆柱形导向面15相配合，可更换钻尖3具有两个外部第二圆柱形导向面22，当可更换钻尖3处于切削底座9内的装配状态时，该第二圆柱形导向面22与内部第一圆柱形导向面15相配合。
可更换钻尖3还具有用于锁定螺钉17端部的止动面23，当可更换钻尖3夹在切削底座9中时，该止动面23与可更换钻尖3相邻接。锁定螺钉17的力的作用线在钻头的纵向中心轴线2之外，从而当可更换钻尖3装配在切削底座9中时，以提供该可更换钻尖3的旋转，如下所示。适宜的是，锁定螺钉17的力的作用线形成大致为30°的角度，并具有延伸穿过中心轴线2和穿过孔16的中央的半径，其中孔16与刀具本体1的外周相交。设置外部第二和第三冷却管道24和25，与可更换钻尖3的外部第二圆柱形导向面22相连，与冷却管道25相比，位于锁定螺钉17同侧的冷却管道24具有靠近该锁定螺钉17的增大的深度。
与切削刃18和钻尖19相关联，可更换钻尖3还具有切屑释放表面26和27。
当可更换钻尖3装配在切削底座3中时，按照图7和8所示的方式将可更换钻尖3夹在切削底座9中，即可更换钻尖3的外部第三支撑表面20与切削底座9的内部第一支撑表面10相邻接。在这种连接中，在切削底座的内部第一圆柱形导向面15和可更换钻尖3的第二圆柱形导向面22之间有一定的公差。从图7中可以看得最清楚，在装配的开始阶段，可更换钻尖3没有到达其最后位置，在切削底座9的内部第二支撑表面12和可更换钻尖3的外部第四支撑表面21之间具有一个间隙。当可更换钻尖3按照图8的顺时针方向旋转时，外部第四支撑表面21与各自的内部第二支撑表面12相邻接。该旋转可以是手动的，也可以通过锁定螺钉17作用在可更换钻尖3的止动面上来进行。在手动旋转的情况下，利用锁定螺钉17进行随后的紧固操作，从而确保在内部第二支撑表面12和各自的外部第四支撑表面21之间建立令人满意的邻接。优选的是，第二支撑表面12的径向的位置要尽可能远离钻头本体1的中央。因此可以获得支撑力的更好的扭矩，内部第二支撑表面12利用该扭矩来影响可更换钻尖3的各外部第四支撑表面21。
当可更换钻尖3按照图8所示的顺时针方向旋转时，内部第一圆柱形导向面15也会具有与各外部第二圆柱形导向面22之间的导向配合，即根据本发明，可更换钻尖3会相对于钻头的纵向中心轴线旋转。
当用本发明的钻头钻孔时，切削力作用在可更换钻尖上的方式使得该切削力压在内部第二支撑表面12上。一旦开始钻孔，一方面通过支撑面12和21之间的配合操作，另一方面通过导向面15和22之间的配合操作，该切削力使得该可更换钻尖3夹在切削底座9中，并居中定位。在这个阶段，锁定螺钉17在理论上对可更换钻尖3夹在切削底座9没有显著作用。
在这种连接中，应当指出，在可更换钻尖3装配在切削底座9中的阶段，可更换钻尖3和留隙面13或径向弯曲的表面14之间在理论上没有任何接触。
本发明的可更换钻尖3优选由硬质合金如烧结碳化物制成，该合金首先进行烧结。然后，在具有高精度的几何形状磨削夹具中磨削可更换钻尖3的几何形状。优选的是，烧结外部第四支撑表面21和外部第二圆柱形导向面22，同时仅磨削切削刃18、尖部19和外部第三支撑表面20。
当逐渐消耗可更换钻尖3之后，松开锁定螺钉17，在切削底座9中装入新的可更换钻尖3。
对于本发明的刀具来说，该钻尖通常是由硬质合金、陶瓷或其他较硬的材料制成的。刀具本体由相对较软的材料制成，优选是钢。
本发明的刀具优选用于金属的去除切屑加工/切削加工，但是完全可以将该刀具用于该刀具加工的其他材料。本发明可行性改进在上述实施例中，导向面15和22是圆柱形的，而支撑面12和21相对于钻头的纵向中心轴线2呈一定角度的倾斜。但是在本发明的范围内，导向面15和22也可以是相对于钻头的纵向中心轴线略微呈圆锥状，而支撑面12和21具有与钻头的纵向中心轴线平行的延伸部。那么，圆锥状导向面15和22之间的配合操作会将可更换钻尖3沿轴向夹住。在这种情况下，适宜的锥角大约为10°左右。一般来说，导向面15和22应当关于钻头的纵向中心轴线旋转对称。
在上述实施例中，支撑面12和21相对于钻头的纵向中心轴线呈大约5°的倾斜。但是，在本发明范围内，这种倾斜/角度的大小可以变化，作为一种示例性但不是限制性的说明，该角度可以大于0°而小于10°，优选为2°-8°。所述的角度应当是锐角。当切削底座和可更换钻头的相互配合的导向面分别形成为圆锥状时，这也同样是有效的，其中锥角应当大于5°而小于15°。
权利要求
1.一种可旋转刀具，在该刀具的去除切屑自由端具有可更换的刀尖(3)；该刀具还包括具有切削底座(9)的刀具本体(1)，刀尖(3)将容纳在切削底座(9)中，刀具本体(1)具有螺旋形或直线形切屑通道(7)，刀尖(3)具有用于去除切屑加工的部件(18)，切削底座(9)和可更换刀尖(3)具有沿着刀具的纵向以及在刀具纵向的横向延伸的相互配合的支撑面(10，12，20，21)，其特征在于，切削底座(9)和可更换刀尖(3)具有相互配合的导向面(15，22)和用于夹住可更换刀尖(3)的部件(12，17，21)，其中导向面关于刀具的纵向中心轴(2)旋转对称，当可更换刀尖(3)沿着刀具的轴向装配在切削底座(9)中时，锁定螺钉(17)容纳在刀具本体(1)中，并且锁定螺钉(17)使得可更换刀尖(3)与上述部件相配合，以用于沿着刀具的轴向夹住该可更换刀尖(3)。
2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，用于将可更换刀尖(3)沿轴向夹在切削底座(9)中的部件由切削底座(9)和可更换刀尖(3)各自的相互配合的支撑面(12，21)构成，所述支撑面(12，21)与刀具的纵向中心轴线(2)形成一锐角。
3.如权利要求2所述的刀具，其特征在于，该锐角大约在5°左右。
4.如权利要求1-3中任一项所述的刀具，其特征在于，所述相互配合的导向面(15，22)是圆柱形的。
5.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述用于将可更换刀尖(3)沿轴向夹在切削底座(9)中的部件由切削底座(9)和可更换刀尖(3)各自的相互配合的导向面(15，22)构成，所述导向面(15，22)相对于刀具的纵向中心轴线(2)呈圆锥状。
6.如权利要求4所述的刀具，其特征在于，其圆锥角大约在10°左右。
7.一种刀尖(3)，用于在可旋转刀具的去除切屑自由端可更换地装配在刀具本体(1)的切削底座(9)中，其中该刀尖(3)具有用于去除切屑加工的部件(18，19)和支撑面(20，21)，该支撑面所述的与切削底座(9)的支撑面(10，12)相配合，其特征在于，刀尖(3)具有导向面(22)，该导向面(22)关于刀尖(3)的纵向中心轴线(2)旋转对称。
8.如权利要求7所述的刀尖，其特征在于，所述导向面(22)是圆柱形的。
9.如权利要求7所述的刀尖，其特征在于，所述导向面是圆锥状的。
10.如权利要求9所述的刀尖，其特征在于，其圆锥角大约在10°左右。
全文摘要
本发明涉及一种带有可更换刀尖(3)的可旋转刀具，该刀具包括具有切削底座(9)的刀具本体(1)，刀尖(3)容纳在切削底座(9)中，刀具本体(1)具有螺旋形或直线状的切屑通道(7)，刀尖(3)具有用于去除切屑加工的部件(18)，切削底座(9)和可更换刀尖(3)具有沿着刀具的纵向以及在刀具纵向的横向延伸的相互配合的支撑面(10，12，20，21)。本发明还涉及一种刀尖。本发明的刀具的特征在于，切削底座(9)和可更换刀尖(3)具有相互配合的导向面(15，22)和用于夹住可更换刀尖(3)的部件(12，17，21)，其中导向面关于刀具的纵向中心轴线(2)旋转对称，当可更换刀尖(3)沿着刀具的轴向装配在切削底座(9)中时，锁定螺钉(17)容纳在刀具本体(1)中，并且锁定螺钉(17)使得可更换刀尖(3)与上述部件相配合，用于沿着刀具纵向夹住该可更换刀尖(3)。
文档编号B23B51/00GK1440318SQ0181230
公开日2003年9月3日 申请日期2001年6月21日 优先权日2000年7月6日
发明者亨里克·埃里克松 申请人:桑德维克公司