机床铰孔工具以及用于机床铰孔工具的可互换头和轴的制作方法

专利名称：机床铰孔工具以及用于机床铰孔工具的可互换头和轴的制作方法
技术领域：
根据各自独立权利要求1、15、28和32的前述部分，本发明涉及一种机床铰孔工具，用于机床铰孔工具的可互换头和轴，以及使用可互换头的方法。
背景技术：
机床铰孔工具或机床铰刀是用于圆柱孔的精密机械加工的。各情况下单独的刀具包括主切割边或主切削部分，以及次切割边或引导部分。主切削部分执行材料去除工作，而引导部分用作在孔内引导工具。为了保证所有机械加工的情况下的可靠引导，例如孔的斜向出口，引导部分是在轴向上主切削部分的长度的倍数。因此例如引导部分的长度是10毫米或更多，直径是大约15毫米。
在WO 01/64381 A2公开的机用铰刀具有基体以及可互换头，也就是说可互换的铰削头。铰削头形成为单件并包括用于互换配合的突缘，该突缘在轴向上远离背面表面突出。以类金字塔的方式或锥体的方式设计这种突出突缘。在与基体连接的时候，突缘插入到基体的相应凹进处，其中紧固翼片展开，所述翼片相互分离或有分开的间隙或展开的槽缝从保持轴分离。采用锥形连接，在铰削头上形成附加六边形突部并且在基体上形成用于改善扭矩传递的相应的六边形插孔。
US 1,472,798显示了一种铰削头，挡圈与铰削头一起可以用主切削部分以及部分引导部分互换，同时继续应用引导部分的剩余部分。
在JP 07 040141的专利摘要中显示了一种铰孔体，可互换头装配在铰孔体的前端。其中，铰孔体包括突出、开槽柱体，可互换头放置到柱体的上面。开槽柱体由锥形螺丝挤压且因此稳固地将头夹持。
US 4,166,711和US 2,303,487显示了用于可互换工具头的进一步紧固类型。
US 2,164,573显示了从金属片冲压成或可以从齿杆锯成的薄铰削头。这使相对软钢的使用成为必要。在一个实施例中挠性钢也是必要的，采用挠性钢的齿在加工中弯曲。出于这个原因，仅期望有限的加工精密性，尤其采用公开的相对薄齿。
在US 2,164,571中描述了可以在两旋转方向上操作的平铰削头。铰削头还可以翻转并在与轴相同的旋转方向上使用。然而出于这点，必须存在大量的相互接近平放的小齿，并且齿必须在沿可互换头的外围的两侧上相等研磨。因此在各情况下的独立的齿是对称的并且包括两切割边，以用于各旋转方向。然而切割边的具有负倾角的几何结构并不允许任何铰削，最多除了刮削加工。
US 5,163,790显示了锥形封片，其中锥形突部包括三个切开部(cutout)。当一起施压时，锥形突部在没有脱开的位置处受压分离并且在切开部处接触。由这种结构达到在锥形连接上方的区域内的轴的固定。
US 3,087,360描述了在轴和铰削头之间的补偿定位不精确的移动连接。

发明内容
本发明的目的是提供一种机床铰孔工具，用于初始提到的那类型的机床铰孔工具的可互换头以及轴，该机床允许节省材料以及因此铰削头的便宜制造。本发明的进一步目的是允许提到的机床铰孔工具部分的简单设计。
这些目的可通过各自的独立专利权利要求的标的达到。
根据本发明的机床铰孔工具包括铰削头或可互换头以及根据本发明的轴。从而根据本发明可互换头是单件并且可互换的，其中在轴向上，在各位置它的厚度小于hmax毫米，因此包括用于互换配合的机构，其中这个厚度hmax从可互换头的直径D1以毫米计算，如hmax＝6mm+1/10(D1-12mm)。
在本发明的优选实施例中，hmax(对于D1小于12mm)至少是6mm以及(对于D1大于35mm)最多是8mm。在优选实施例中，hmax等于6mm，独立于直径D1。
因此，在可互换头的各自刀具上的引导部分也稍微比hmax短。基于刀具的普通、相对长的引导部分在应用中的许多情况下根本不需要的公认设计这种可互换头。通过这种方式，可以用节省材料的方式制造可互换头，甚至采用较小的厚度，例如在5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm或2mm以下。
在本发明的优选实施例中，作为连接元件的可互换头包括在轴侧上的平面端面内的切开部，该切开部用于在轴上居中固定。轴没有例如齿或刀具的加工机构，而具有比可互换头的直径大的外直径。轴优选为是单件的，并且在末端平表面上包括在轴向上突出到这个平表面外并且与可互换头的切开部相应的连接突缘。因此可互换头没有用于互换配合的轴向突出。进一步减少可互换头的需求的材料，并且这个结构简化可互换头的制造。
采用传统的连接类型，坚硬的可互换头的突出突缘使基体的相对软轴展开(expand)，其中通过分离的间隙促成这种展开。根据本发明，与这种结构相比，坚硬的可互换头的切开部内表面或几点将轴的突出突缘挤压到一起。轴材料的这种压缩受到在基本径向上的连接元件的轴向居中配置的影响。根据目前的工艺现状，关于材料平移的压缩需要比轴材料的展开大的多的作用力。因此，根据本发明，如本实例所示需要较高的制造精密性。有利地，与展开相比，轴的端侧表面的平面性没有受到负影响。
因此，换句话说，可互换头包括两轴向距离小于大约6毫米优选为小于5毫米或小于等于4毫米的平行平面端面，以及没有在这些端面外部突出的互换配合。在轴侧面的平面端面包括突出到端面内的凹部或凹进，并且轴的相应突出部分可以插入到凹部或凹进内。由于这个插入，因此当可互换头在轴向上相对轴挤压时，这种突部由可互换头挤压到一起或压缩或向内沿其整个周长或至少三边变形。
其它实施例中可以在互换头内有多于一个的居中凹部以及因此在轴上有多于一个的突缘。
在本发明的优选实施例中，可互换头的端面内的切开部是锥形管套并且因此在轴上的突出突缘是相应的锥形突部。锥形管套和锥形突部的尺寸优选为相互配合以便当将可互换头放置在轴上时，轴的端面平表面以及可互换头的反向平放端侧具有预设的距离。为了紧固可互换头，至少引导一个帽螺钉通过在可互换头内的至少一个孔，并且旋入轴内。在拧紧帽螺钉或头部螺钉时，轴的锥形突部通过坚硬的可互换头的锥形管套挤压到一起，直到轴的端面平表面以及可互换头的反向平放端侧相互相遇。由于这两端面的挤压到一起出现了非粘性连接。它显示了这种连接足以用于正常操作中扭矩的传递，即使使用单一轴向居中的帽螺钉。因此可以使用没有多边形的作用力传输机构(例如用于举例的三角形或六边形)的纯锥形连接。由于这种结构简化可互换头以及轴的制造。
锥形突部或锥形管套包括几个，优选为三个稍微突出或外露段。当组装铰孔工具时，这些段形成在轴和可互换头之间的接触表面，并且因此例如三点接触。在制造中，仅这些段需要高精密性制造，例如研磨，而非全部锥形外围。
在本发明的另一个实施例中，在可互换头的端面内的切开部(在各情况下切开部设计为连接元件，基本是圆柱状的并且在内柱形外围的三个位置处)包括接触段或接触点，在那里切开部设计为稍微更加狭窄。在外围方向上，这些位置分布在外围上相互距离一段距离。因此，设计为在轴上的连接元件的突出突缘同样基本是圆柱形的。
本实施例的优选变化中，通过平表面形成接触段。在外围方向上的一个接触段的伸出部分相对大于其它两个伸出部分，优选为大于一点五倍到两倍。通过这种结构，这个接触段作为制动段。在相应这种结构的方式中，在外围的部分段上的轴包括平表面，所述部分段或扇形包含例如最大到外围的八分之一。制动段还作为旋转保护。在轴上放置可互换头的定向以明确的方式固定，由于制动段必须因此定向到轴上的平表面。而且，制动段影响到可互换头上的正配合作用力的转变，以及如情况可以，影响在旋转时可互换头和轴的锁定。类似上述的可互换头由一个或多个优选埋头螺丝旋入轴上，并且挤压到轴的端侧上。
在可互换头和轴上的圆柱形连接元件允许以足够的连接互换精密性简单和便宜制造。
本发明的进一步实施例中，在可互换头和轴内的连接元件是带圆角的多边形柱体，优选为是沿外围带圆角的三角形柱体。在轴上的外柱体稍微小于在可互换头上的内柱体，使得当将可互换头附着到轴上以及小的相互旋转部时，三个接触点形成在柱体的外围。多边形柱体是非对称形状，或如下所述在端侧上要相互挤压的多边形柱体，包括相应的凹部以及突出元件，作为用于在外围方向上可互换头的定向的定向机构。
所有实施例的可互换头内的居中切开部并没有强迫居中并连续。然而，采用准确地一个帽螺钉的使用，切开部在可互换头内配置为居中或轴向居中并且形成通孔。然后在与轴距离一段距离的可互换头的端侧上的切开部优选形成用于螺钉头的切开部。螺钉头通过这种结构可以凹陷在可互换头内。依次，凹孔内的配合深度可以由这种结构最大化。
本发明的进一步优选实施例中，轴和可互换头包括用于在外围方向上可互换头关于轴的非对称定向的相应机构。例如，在可互换头上的定向机构是面向轴的端面内的凹陷或孔，并且在轴上相应的定向机构是突部或销。这些定向机构保证了按照铰刀运行特性原理的高要求，还满足可互换头的转换。制造中的铰削头在相同的机床上研磨，其中铰削头关于定向机构的定向在各情况下是相同的。运用铰削头的机床当用新的铰刀装配时，必须在微米级内同心正确安装。如果然后转换铰刀的可互换头，那么由于定向机构，不需要重新同心正确安装。定向结构还有助于作用力传递到可互换头，这是由于它们的正配合。
可互换头沿其外围方向包括几个相互距离一段距离的刀具或切割齿。各刀具包括主切削部分和引导部分。在轴向上的主切削部分优选为具有0.03mm到1.2mm的长度，尤其是大约0.3mm到0.7mm。刀具剩余直到可互换头厚度的长度形成引导部分。主切削部分和引导部分之间的1∶7的长度比导致主切削部分的0.5mm的平均长度以及可互换头的4mm的厚度。这个比例优选为在1∶6和1∶10之间，例如与1∶20的最大通常值相比是相对大的值。大的值由可互换头的低厚度产生。依次地，这种值在其它情景中是可能的，由于所有应用的较大部分对铰刀的引导没有特别严格的要求。
在主切削部分和转换区域之间的点在下文称为有效切割角或铰孔角(reaming corner)。从这点开始，引导区域稍微逐渐减少到后部，使得铰孔角是具有最大半径的刀具的点，并且因此还限定加工孔的半径或直径。在此以及下文，各情况下的“前”表明与轴距离一段距离的可互换头的侧，而“后”表明相对边。
本发明的优选实施例中，可互换头设计为反转(或转换)刀头。因此可互换头包括第一侧以及相对平放的第二侧，并且可以选择用第一或第二侧相对轴组装，并且可以在两种情况下用于铰孔。第一或第二侧，例如与平表面和居中锥体一起，由连接机构(例如螺钉或连结杆)相对轴的相应表面支撑或挤压。
根据这种结构，在第一位相内可以首先组装并使用具有作为相对轴的后侧的一侧的可互换头，直到刀具尤其是铰孔角在前侧磨损。随后，可互换头转换到第二位相，第二位相意味着其它侧变成后侧而至今定位在后处的主切削部分和铰孔角然后变成前侧。在加工这种结构的期间旋转方向当然必须反转。令人吃惊地，在第一位相中没有发生后铰孔角的重大磨损，虽然起先这些后铰孔角具有与前铰孔角相同的半径，以及在前铰孔角的确定磨损后仍具有较大的半径。
因此在各情况下，在反转可互换头后齿的切割边的另一侧磨损。每齿不需要第二切割边以便能够与反转可互换头一起操作。因此齿沿外围或平行于旋转轴观察的方向上是不对称形状。
反转可互换头包括居中机构以及用于两紧固方向的紧固机构。例如，两同轴锥形管套出现为代替上述的锥形管套。各锥形管套从两平表面之一开始并延伸到可互换头的中间，在那里两锥形凹部相互相遇。作为这个结构的备选，锥形管套没有延伸到中间，但通过用于中央紧固元件的孔连接。
在柱体代替锥形凹部的情况下，这个结构设计成使得它具有至少一个关于与可互换头的平面垂直的平面的镜像对称。
例如紧固机构是一个或多个具有在螺钉头的两侧上的切开部的连续孔，或者两分离的孔组，其中一组在可互换头的一侧具有这种切开部，以及另一组在另一侧具有切开部。没有切开部的设计也是可以的。
在一个刀具的各情况下，在两铰孔角之间的引导部分优选为朝刀具的中间逐渐减少。例如相应于中空研磨，这种尖锥可以是V形或圆弧形。朝相对平放侧的直径的尖锥是小的并且放在轴向上每10mm的百分之一毫米的区域内。本发明的优选实施例中，沟槽或缺口大体配置在尖锥间的中央的刀具内。由这个结构简化了相互接近运行的两尖锥的制造。令人吃惊的事实是在用可互换头的加工期间发生足够的引导，即使在如此短且可能中断的引导区域内。
本发明的进一步优选实施例中，可互换头的薄设计允许其与紧固在相同轴上的第二加工工具结合。这个第二工具是预加工工具，例如直径稍微小于可互换头直径的打平器。在这种结合工具的应用中，打平器产生在目前孔内对应预加工直径或预设定尺寸的第一内半径，而铰削头产生在一加工程序中对应孔的完成尺寸的稍微较大的内半径。打平器和可互换头优选为通过分离的紧固机构或者然而由单一、公共紧固机构(例如同心螺钉)紧固在轴上。轴包括用于可互换头和第二加工工具的对应紧固机构。结合工具的总高度是小的并且事实上这个可以全部运用在受限空间条件下的高度是取决于可互换头的减少厚度。
本发明的又一进一步优选实施例中，由于可互换头的薄设计可以类似利用，优选单片可互换头设计为铰孔工具以及磨铣工具。为了这种结构，在各情况下刀具的前侧面主要设计为用于铰孔，如上所述，并且此外在后侧面的主切削部分设计为倒角铣床。主切削部分还优选设计为在前侧面比仅用于铰孔所需大，并且由于这个设计，前主切削部分还可以作为倒角铣床。工具轴发生的圆周运动(圆形铣削或插入铣削)在孔的入口或出口处发生铣削倒角。
根据本发明最后提到的实施例，采用下列步骤完成加工方法-由在刀具前侧的主切削部分在孔的入口处铣削倒角；-由在刀具前侧的主切削部分和首先的铰孔角将孔铰到标称尺寸；-由刀具前侧的主切削部分在孔的处口处铣削倒角；以及-将工具通过孔导回，其中去除了在前述步骤中已经出现的所有发生的毛刺材料。
由于根据本发明的单一、单件的加工功能以及薄的可互换头的结合，在没有工具转换以及在一个制造步骤中，还可以在受限的空间条件下实施描述的加工步骤。
上述的实施例可以有不同的结合。下文提到的并不是决定性的。还可以采用反转刀片实现倒角铣床和铰孔的结合。还可以将刀具运用在与打平器结合运用的可互换头的后侧上的倒角铣削上。
所述的可互换头优选为由烧结制成的材料制成，例如硬金属、金属陶瓷、陶瓷(例如硅酸盐陶瓷或陶瓷衬垫或氧化物陶瓷)或CBN(立方体氮化硼)。
从附属的专利权利要求将可推导进一步的优选实施例。


下文将由在附图中显示的优选实施例更加详细地描述本发明的标的。其中，在示意性附图中图1显示了根据本发明经机床铰孔工具的头区域的纵剖面；图2显示了根据本发明经机床铰孔工具的轴的头区域的纵剖面；图3显示了根据本发明的轴；图4、图5及图6显示了根据本发明不同实施例的可互换头在各情况下的相应视图；图7和图8显示了本发明的进一步实施例中经可互换头的剖面图；图9显示了经根据图7和图8的可互换头的轴的相应剖面图；图10显示了本发明进一步实施例中可互换头和轴的连接元件；图11显示了设计为反转刀片的可互换头的部分剖面侧视图以及详细示意图；图12显示了根据图11的反转刀片的侧视截面图以及平面图；图13显示了用于放置在可互换头上的预加工工具；图14显示了具有可互换头和预加工工具的轴；图15显示了设计为结合铰削头和铣床的可互换头的部分剖面侧视图和平面图；以及图16和图17显示了根据本发明的进一步实施例在各情况下可互换头的相应示意图。
图中使用的参考标号及其含义概括地在参考标号的列表中列出。主要地，图中相同部分使用相同的参考标号。
参考标号列表1 铰削头，可互换头 6 半成品11 锥形管套 171 第一主切削部分12 定向孔172 第二主切削部分13 孔173 后角余隙14 用于螺钉头的凹处 181 第一尖锥15 轴侧平表面182 第二尖锥16 刀具 183 沟槽17 主切削部分191 第一铰孔角18 引导部分 192 第二铰孔角2 轴193 第一平表面21 锥形突部 194 第二平表面22 定向销195 第一锥形管套23 螺纹孔196 第二锥形管套24 冷却剂通道197 第一连接机构25 端侧平表面198 第二连接机构26 轴孔 199 铣削角27 轴上的连接元件200 打平器28 轴外围上的平表面 201 打平器的轴3 帽螺钉202 孔50 切开部203 平表面51 制动段204 螺钉53 接触点205 反转刀片具体实施方式
图1显示了根据本发明通过机床铰孔工具的头区域的纵剖面图。可互换头1由在轴向上居中延伸的帽螺钉3旋到轴2上。帽螺钉3凹陷在凹处14内。用于将可互换头1定向在外围方向上的可互换头1包括定向孔12，轴2包括突出到定向孔12内的定向销22。轴2包括轴孔26，在工具侧端上的冷却剂通道24从轴孔26导向接近可互换头1的轴2的外侧。由于冷却剂的出口接近可互换头1并且可互换头的很小的厚度h保证了切割零件的改进冷却。可互换头1的轴侧平表面15由上紧螺纹挤压到轴2的端侧平表面25上。因此，本发明的当前实施例的连接元件是可互换头1的锥形管套11以及轴2的锥形突部21，它们相互挤压到一起。由于可互换头1的材料具有比轴2的材料低的变形性，因此锥形突部21在半径方向上在其材料弹性内向内变形并且被压缩或压紧。
可互换头1的直径D1例如在10mm和60mm之间，其中根据图5具有紧固的可互换头1的实施例优选为较高的值。轴2的直径D2至少小于可互换头1的直径几毫米。
在轴向上，从而在工具的旋转轴方向上的可互换头1的厚度h优选为例如小于6mm或5mm，在本实例中是4mm，直径D1是在10mm和60mm之间或更大。例如，锥形管套11向可互换头1内突出深达2mm。因此，锥形突部21在轴2的端侧平表面25外部突出大约2mm。锥形管套11和锥形突部21的尺寸相互配合，以便在可互换头1的轴侧平表面15和轴2的端侧平表面25之间出现松配合的预定小空气隙。当紧固帽螺钉3时，这些表面挤压到一起，并且由于空气隙的预定尺寸，锥形突部21的受控、预定变形出现。
图2显示了经根据本发明的机床铰孔工具的轴的头区域的纵向截面。轴或至少头区域优选设计为单件。轴孔26以连续的方式设计并且在其刀具横向端具有螺纹23。在锥形管套11区域内的轴孔26的直径关于螺纹孔23增加。由于这个结构，锥形管套11的变形自由区域保持在锥形管套11的材料和帽螺钉3之间。定向销22挤压到轴2内的孔内。原则上，定向销可以配置在可互换切割刀片1上，而相应的定向孔配置在轴2上。然而这个实施例在制造中稍微更加复杂，特别是由于可互换头1必须比轴2更加经常转换。
图3显示了根据本发明的轴2。在机床侧面上从而在其与工具1距离一段距离的端部处的轴2可构思用于卡到机床内。为了这种结构，例如，轴是圆柱形或包括标准卡紧表面。示范的尺寸是80mm的轴长以及10mm的轴直径D2，11mm到16mm的铰削头直径；或110mm的轴长以及16mm的轴直径D2，18mm到24mm的铰削头直径。优选在轴本身没有形成用于将轴引导到孔内的引导部分。
图4、图5和图6在各情况下显示了根据本发明不同实施例的相应的可互换头。图4显示了根据图1到图3具有中心帽螺钉3的实施例。在轴侧面上的连续凹部50、13、14分别形成为切开部50或锥形管套11，在相对的平放侧作为用于螺钉头14的凹处，以及在那之间的孔13。
与图1和图7相比，图1和图7中根据半成品的形状仅示意性显示了可互换头的外围，在图4、图5和图6显示了更加精确的外围。可互换头1包括具有刀具16的几个在外围方向上分布的切割齿。在轴向上刀具从可互换头1的第一平面端面导向第二平面端面。端面将可互换头1在轴向上划界并且垂直延伸到轴向，在距离h处相互平行。刀具16包括主切削部分17和引导部分18。引导部分相对短使得距离h也是相对短。尽管引导部分18十分短，在应用的许多情况下仍可以实现根据本发明的机床铰孔工具的有用应用。
图5显示了本发明的优选实施例，其中在各情况下几个具有用于螺钉头14的凹处的连续孔配置为关于中心孔13同心。由这个结构保证了适当的紧固和扭矩传递，即使那些具有较大直径的环形可互换头1。由于采用这个实施例，用于螺钉头14以及连接元件(例如锥形管套11)的凹处配置为相互接近且不在相同的轴线上，最大厚度h1甚至可以小于3mm或2mm。
图6显示了本发明的进一步实施例，其中锥形管套11包括三个外露的接触段52，这意味着锥形管套的剩余区域具有稍微较大的内半径。接触段52分配为在外围方向上相互间隔并且在外围上方均匀分配。制造中，仅这些接触段52的表面可以以高精度制造或研磨。
图7和图8显示了经本发明进一步实施例的可互换头1的截面。在这个结构中，也如图9，连接元件27、50大体为柱状。图7显示了与轴向平行的截面而图8显示了与轴向竖直的切开部截面。作为连接元件的切开部50主要以圆柱体的方式成形，但具有三个接触段51、52。与各接触段51、52一起，圆柱体的内壁是圆的扇形上方的平面。这种扇形的伸出部分大概对应柱体直径的五分之一到一半。例如柱体直径大约17mm，这个结构相应为2mm到4mm。优选地，在轴向上的一个接触段52是相当大的，例如，是其它的两倍并且因此由这个段作为制动段51。
图9显示了经与图7和图8的可互换头相应的轴的截面。在轴27上的连接元件大体圆周对称，具有平面加工的扇形部，即在轴外围28上的平表面。例如，在轴向上的连接元件在轴2的端侧平表面25外部突出大约1到2或4mm。制动段51以及在轴外围28上的平表面必须相互对齐，为了可互换头1和轴2的组装。
图10显示了根据本发明进一步实施例可互换头和轴的连接元件的切开部。在轴27上的连接元件以及因此在可互换头1上的切开部50分别成形带圆角的三角柱体突部和凹口。在轴27上的连接元件稍微小于切开部50，使得首先可以产生松连接。为了说明，图10显示了非常夸张的尺寸差别。在机床铰孔工具的组装或操作中，由于可互换头1和轴2的相互旋转，出现了接触点53。
图11显示了设计为反转刀片的可互换头的部分剖面侧视图以及详细图Y。引导部分18具有在各情况下分别从第一铰孔角191以及第二铰孔角192导向刀具16的中间的第一尖锥181以及第二尖锥182。因此刀具16的边直径朝中间减少，其中在边和在第一铰孔角191第二与铰孔角192之间的连接线之间的角α1是几百分之一度。这个角度与在轴向上每10mm大约0.01mm的直径改变对应。
沟槽183优选配置在两尖锥181、182之间。这使制造(例如相应尖锥181、182的表面的研磨)简化。在图11中通过长度V1和V2显示在沟槽183和铰孔角191、192之间的尖锥181、182的长度，例如在各情况下是0.5mm或1mm。
第一主切削部分171从第一铰孔角191导向第一平表面193，以及第二主切削部分172从第二铰孔角192导向第二平表面194。两主切削部分171、172设为用于切割，因此它们具有意味沿外围的切割齿16的半径在切割边后减少的后角余隙、或后角(clearance angle)或间隙后角(clearance relief)173。在图15中显示了形成间隙后角173的研磨表面。主切削部分171、172一般具有与平表面193、194成45°的角，但也可以倾斜到较大或较小的范围。
图12显示了根据图11的反转刀片的截面侧视图和平面图。在那里刀具16以简单的方式表示。反转可互换头1包括第一连接机构197以及第二连接机构198，其中各这些连接机构中一组具有用于容纳螺钉头的凹进14处的通孔组成。这些具有第一组孔的凹进14处配置在第一平表面193上，而具有第二组孔的凹进处配置在第二平表面194上。
第一锥形管套195从第一平表面193以及第二锥形管套196从第二平表面194共轴导向到为了将可互换头1对中的可互换头1的轴线。在轴上可互换头1的第一紧固位置内，第一平表面193是在前面，而第二平表面194以及第一锥形管套195由通过第一组孔197的螺钉相对轴2夹持或挤压。可互换头1反转到第二紧固位置，使得第二平表面194是在前面，而第一平表面193以及第二锥形管套196相对轴2挤压。
在第一紧固位置中使用可互换头1时，刀具16的第一铰孔角191磨损。令人吃惊的事实是，随后的第二铰孔角192没有显著磨损。当第一铰孔角191已经磨损成要求的尺寸在铰孔之后不再达到时，可互换头1一般反转毫米的几百分之一。
图13显示了用于在可互换头上附着的预加工工具200。在下文预加工工具200用打平器200表示。它的预加工半径D3或初步尺寸稍微小于根据可互换头1半径D1的端部尺寸。在图中显示的打平器200包括用于材料移除加工并且与可互换头1由打平器200的轴201紧固一样紧固到轴2的独立反转刀片305。另外，打平器200的轴201包括两平表面203，以及轴2内的轴向凹进处根据这个结构成形为用于改进扭矩传递。
图14表示了具有可互换头装配在其上的轴2以及打平器200。用于这种结构的可互换头1包括一组用于容纳如图5或图12所示的埋头螺钉。螺钉基本与轴2的轴平行运行。打平器200有中心螺钉204夹持并且在轴向上相对可互换头1拧紧。引导螺钉204通过在打平器200内的孔202并旋入轴2内。
图15显示了设计为结合铰削头和铣床的可互换头的部分截面图和平面图。如已经在图11的上下文中描述的，这里也提供了用于切割或加工的刀具16或齿16的两主切削部分171、172，并且因此具有后角或后角余隙173。根据图15的本发明的实施例中，第一主切削部分171从第一平表面193导向到第一铰孔角191，并且具有轻微尖锥的引导部分18导向到在这种情况下表示为铣削角199的相对平放角。第二主切削部分172从铣削角199导向到第二平表面194。
与根据图4中仅倒角将在刀具16与轴侧平表面15之间的边断开的实施例相比，在此由倒角产生的边设计为作为具有后角余隙173的切割主切割边172。刀具16形成在可互换头1的第一和第二侧上。例如，在孔的铰孔以及可互换头1从孔离开之后，可用第二主切削部分172在出口孔的边上磨倒角。为了这个结构，旋转的可互换头1的轴通过内插铣削或圆铣削绕孔的轴沿圆形路径运动。
图15在两部分中显示了两主切削部分171、172的进一步优选设计。剖面A-A显示了在铰孔角191前面的第一主切削部分171的示意图。为了保证第一主切削部分171的高机械强度，其具有大约3°到10°，优选为至少大约6°的相对小的后坡角β1。角β1是关于主切削部分171的正切值。测定的优选在距离切割边距离b之后的后角余隙173具有较大的角β2，例如10°到20°，优选为至少大约12°。距离b是0.05mm或0.1mm到1mm，优选至少大约0.25mm，取决于可互换头1的尺寸。
剖面B-B显示了在铣削角199前面的第二主切削部分172的示意图，由于与铰孔功能一样，对铣床的精密没有特别要求，具有10°到20°优选为至少大约12°的坡角β3的单一后角余隙表面173是足够的。
图16和图17在各情况下显示了根据本发明用于可互换头的半成品6的相应示意图。特别是将意味着第一和第二平表面193、194、锥形管套11以及具有用于螺钉头的可选凹处14的通孔的连接元件完成并加工到半成品6上。仅刀具6根据特殊的要求还需要研磨。图16和图17显示了用于不同直径以及具有不同代表范围的大约4.3mm的相同厚度的半成品6。图16的半成品6的直径是16mm，图17的半成品的直径是101mm。然而优选具有不同直径但具有相同厚度h1的几个可互换头1形成一组可互换头1。在所有描述的实施例中厚度h1优选为在4mm和5mm之间。
权利要求
1.一种机床铰孔工具，包括轴(2)以及可互换的、单片可互换头(1)，其特征在于在轴向上并且在包括用于互换配合的机构的各处，所述可互换头(1)比最大厚度hmax细，其中以毫米为单位的最大厚度hmax从所述可互换头(1)的以毫米为单位的直径D1算出，即hmax＝6mm+(1/10)·(D1-12mm)。
2.根据权利要求1所述的机床铰孔工具，其特征在于在平面、轴侧端面(15)内的所述可互换头(1)包括设计作为连接元件的切开部(50)以用于将所述可互换头(1)居中紧固在所述轴(2)上，以及在端侧平表面(25)上的所述轴(2)包括在轴向上从这个平表面(25)突出的连接突缘(21)，所述突缘与所述可互换头(1)的切开部(50)对应。
3.根据权利要求2所述的机床铰孔工具，其特征在于当在轴向上将所述可互换头(1)相对所述轴(2)挤压时，所述可互换头(1)至少有几处施压到所述轴(2)的连接突缘(21)上。
4.根据权利要求3所述的机床铰孔工具，其特征在于在所述可互换头(1)上，所述切开部(50)形成作为形成用于将所述可互换头(1)在所述轴(2)上居中的轴向居中锥形管套(11)的连接元件，所述连接突缘是所述轴(2)上的相应锥形突部(21)。
5.根据权利要求4所述的机床铰孔工具，其特征在于在所述可互换头上，所述锥形管套(11)至少包括三个外露接触段(52)。
6.根据权利要求2所述的机床铰孔工具，其特征在于形成作为所述可互换头(1)的端面(15)内的连接元件的所述切开部(50)是柱状的，并且所述轴(2)组件上的所述可互换头(1)可以与所述轴(2)的柱状连接元件(27)在内圆柱外围的三个位置(51、52、53)处接触。
7.根据权利要求6所述的机床铰孔工具，其特征在于形成作为所述可互换头(1)的端面(15)内的连接元件的所述切开部(50)基本是圆柱状的，并且在各情况下包括在内圆柱外围的三个位置的接触段(51、52)或接触点，在此处，所述切开部(50)形成为稍微更加狭窄，以及设计为连接元件(27)的所述一部分轴(2)设计基本为圆柱状。
8.根据权利要求1所述的机床铰孔工具，其特征在于在外围方向上的所述一个接触段(51)的伸出部分相对大于其它两个所述接触段(52)的伸出部分，尤其是大于一点五倍到两倍，以及相应于这个结构，所述轴(2)包括在外围局部区段上的平表面(28)。
9.根据前述任何一项权利要求所述的机床铰孔工具，其特征在于所述可互换头(1)包括第一侧以及相对的平放侧，并且可以选择采用第一或第二侧相对所述轴(2)装配且在两种情况下可以用于铰孔。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的机床铰孔工具，其特征在于包括同轴地紧固到在所述轴(2)上的所述可互换头(1)的进一步加工工具(200)。
11.根据权利要求10所述的机床铰孔工具，其特征在于所述进一步加工工具(200)的加工半径设计为小于所述可互换头(1)的加工半径。
12.根据权利要求10或11所述的机床铰孔工具，其特征在于具有紧固机构的所述进一步加工工具(200)关于所述轴(2)的轴线是居中的，以及具有接近所述轴(2)配置的几个紧固机构的所述可互换头(1)可以装配在所述轴(2)上。
13.根据权利要求1到9中任意一项所述的机床铰孔工具，其特征在于所述可互换头(1)包括几个刀具(16)，且各用于切割的所述刀具(16)形成在所述可互换头(1)的第一侧上以及所述可互换头(1)的第二侧上，并且为此，包括具有后角余隙的主切削部分。
14.根据权利要求13所述的机床铰孔工具，其特征在于在所述可互换头(1)的第一侧上的所述刀具(16)包括具有最初3°到10°且然后在外围方向上0.05mm到1mm之后为10°到20°的后角余隙的第一主切削部分(171)，以及在所述可互换头(1)的第二侧上包括具有10°到20°的后角余隙的第二主切削部分(172)。
15.一种用于机床铰孔工具的可互换头，所述可互换头形成为单件，其特征在于在轴向上并且在包括用于互换配合的机构的各处，所述可互换头(1)比最大厚度hmax细，其中以毫米为单位的最大厚hmax从所述可互换头(1)的以毫米为单位的直径D1算出，即hmax＝6mm+(1/10)·(D1-12mm)。
16.根据权利要求15所述的可互换头(1)，其特征在于在轴向上的所述可互换头(1)的厚度最大是6mm，优选为最大为5mm或更少。
17.根据权利要求15或16所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)包括设计为连接元件以用于将所述可互换头(1)居中紧固在所述轴(2)上的切开部(50)。
18.根据权利要求15到17中任何一项所述的可互换头，其特征在于设计为连接元件的所述切开部(50)形成有轴向居中锥形管套(11)。
19.根据权利要求15到18中任何一项所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)是由通过烧结而成的材料制成的，例如硬金属、金属陶瓷、陶瓷或CBN(立方体氮化硼)。
20.根据权利要求15到19中任何一项所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)包括在轴向上的几个连续孔，所述各孔具有用于容纳螺钉头的凹部(14)。
21.根据权利要求15到20中任何一项所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)包括第一侧以及相对的平放侧，并且可以选择采用第一或第二侧相对所述轴(2)装配且在两种情况下可以用于铰孔。
22.根据权利要求21所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)包括作为用于装配的连接机构(197、198)的连续孔，选择性采用相对所述轴(2)的第一或第二侧。
23.根据权利要求21或22所述的可互换头(1)，其特征在于包括用于将所述可互换头(1)对中的两同轴锥形管套(195、196)，其中各所述两个锥形管套(195、196)在各情况下从所述可互换头(1)的其它一侧导向到内侧。
24.根据权利要求21到23中任何一项所述的可互换头，其特征在于包括几个刀具(16)，其中从所述可互换头(1)的第一侧(193)前行包括第一主切削部分(171)，然后第一铰孔角(191)以及然后朝所述刀具(16)的中间逐渐减小的所述引导部分(18)的第一段(181)，同样从所述可互换头(1)的第二侧(194)前行包括第二主切削部分(172)，然后第二铰孔角(192)以及然后朝所述刀具(16)的中间逐渐减小的所述引导部分(18)的第二段(182)。
25.根据权利要求24所述的可互换头(1)，其特征在于在它们中间的所述刀具(16)包括横向延伸到所述引导部分(18)的沟槽。
26.根据权利要求15到25中任何一项所述的可互换头(1)，其特征在于所述可互换头(1)包括几个刀具(16)，且各用于切割的所述刀具(16)形成在所述可互换头(1)的第一侧上和所述可互换头(1)的第二侧上，并且为此，其包括具有后角余隙的主切削部分。
27.根据权利要求26所述的可互换头(1)，其特征在于在所述可互换头(1)的第一侧上的所述刀具(16)包括具有最初3°到10°且然后在外围方向上0.05mm到1mm之后为10°到20°的后角余隙的第一主切削部分(171)，以及在所述可互换头(1)的第二侧上包括具有10°到20°的后角余隙的第二主切削部分(172)。
28.一种用于机床铰孔工具的轴(2)，包括具有端面平表面(25)的基本对称旋转轴，其特征在于所述轴(2)包括突出这个平表面(25)之外用于可连接的可互换头(1)的装配的连接突缘(21)。
29.根据权利要求28所述的轴(2)，其特征在于所述连接突缘是锥形突部(21)。
30.根据权利要求28到29中任何一项所述的轴(2)，其特征在于包括用于紧固可互换切削刀片(1)的机构以及用于紧固进一步的加工工具(200)的机构。
31.根据权利要求30所述的轴(2)，其特征在于所述用于紧固进一步的加工工具(200)的机构是用于容纳螺钉或连结杆并且轴向居中配置在所述轴(2)内的第一孔，所述用于紧固可互换切削刀片的机构包括多个围绕所述第一孔设置的带螺纹孔。
32.一种用于制造根据权利要求13到14中任何一项所述的可互换头(1)的方法，包括以下步骤-通过所述第一主切削部分(171)以及尤其通过在所述刀具(16)的前侧上的铰孔角(181)将所述孔铰到标称尺寸；-通过在所述刀具(16)的后侧上的第二主切削部分(172)在所述孔的出口铣削倒角。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于包括前置步骤-通过在所述刀具(16)的前侧上的所述第一主切削部分(171)在所述孔的入口铣削倒角。
全文摘要
本发明涉及一种包括铰削头或可互换头(1)和轴(2)的机床铰孔工具，其中，所述可互换头(1)为单件，能够互换，并且在轴向方向上以及各个位置处，进而包括用于互换配合的机构，其薄于最大厚度h
文档编号B23D77/00GK1902019SQ200480039589
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月6日
发明者G·楚姆斯泰, U·伯纳 申请人:乌尔马股份公司