专利名称：机械式启动的内径开槽工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在工件的孔洞中切削内槽的多种机械工具。
背景技术：
经常必须或者希望要在一个机械部件的管道或者孔洞内创造一个内部的凹陷或者凹槽。这个过程通过使用附接到旋转驱动器的工具夹持件上的一种开槽工具来完成。置于孔洞中的该开槽工具的末端具有一个或多个切削镶片。这些切削镶片经常是径向地可伸展的并且可收缩的。这个特征允许将该工具插入一个孔洞中、然后进行旋转并径向地伸展从而沿着该孔洞的内表面形成该凹槽。可伸展的镶片在现有技术中是众所周知的。美国专利号2，333，935和美国专利号 2，545，443各自示出了用于内部凹槽的可伸展的镶片。总体上，使一个中心杆在一个轴向方向上移动并且它在其末端具有一个楔形表面。该楔形表面在一个楔入动作中接合了一个或多个切削镶片，从而将该轴向力转化为使该镶片移动进入切削位置中的一种径向力。用于移动该中心杆的装置经常是机械式的，但是这样一个杆的电动式或者液压式移动对于本领域而言并不是新的。不管引起移动的装置如何，总是要求一种精细控制系统来控制该中心杆的移动。这种控制是必要的，因为该中心杆的位置决定了将要在该工件的壁中制成的一个切口的直径。目前的开槽工具技术还受到工具能够到达工件内多远所限制。今天本领域中这种限制的原因是在于控制这种切口直径的装置必须紧密靠近该切削镶片。目前技术的另一个问题是完成切口后不能将镶片收回。妨碍这种运动的切屑或杂物或者弹簧的失效可以致使该镶片不会收回。大多数开槽工具现在采用了一种弹簧来将镶片直接拉回到收回的位置。要求一种相对强力的弹簧来克服为将镶片拉回到起始位置所要求的力。弹簧失效可以说是严重的问题。因为该弹簧经常是将该镶片保持在柄中的唯一装置，所以该弹簧的失效可能致使该镶片被陷在一个展开的位置并且在该工件中弄污自身。
发明内容
诸位发明人已经认识到与传统开槽工具关联的这些问题并且已经开发出一种改进的工具，该改进的工具克服了现有技术的许多缺陷。一方面，一种机械式启动的内径(ID)开槽工具包括一个柄、一个本体、一个镶片夹座、一个停止件、一个端盖、以及一个衬套。该柄包括一个柄末端以及一个工作末端，该工作末端包括一个楔形活塞，该楔形活塞具有相对于该工具的一条中心纵向轴线Q形成了锐角的一个伸展表面和一个收缩表面。该本体被布置在该柄的工作末端附近，该本体包括一个柄接收部分以及一个活塞接收部分，该活塞接收部分包括一对支腿，这对支腿在它们之间限定了一个中心空腔。该镶片夹座是被接收在该本体的中心空腔中的，该镶片夹座包括一个楔形活塞凹座，该楔形活塞凹座具有一个活塞接合面、一个活塞收缩面，当组装该工具时该活塞接合面邻接该楔形活塞的伸展表面并且该活塞收缩面邻接该楔形活塞的收缩表面，该镶片夹座具有一个能够使一个切削镶片安装在其上的镶片接收凹座。该停止件被布置在该本体的一个部分的附近。该端盖安装在该本体的一个末端上。该衬套被布置在该柄的一个部分的附近以便允许该柄、该本体、以及该镶片夹座相对于该停止件的旋转移动。该楔形活塞在一个第一方向上的轴向移动致使该楔形活塞的伸展表面与该镶片夹座的活塞接合面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向外的方向上移动。该楔形活塞在第二个、相反的方向上的轴向移动致使该楔形活塞的收缩表面与该镶片夹座的活塞收缩面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向内的方向上移动。在另一个方面，一种用于在一个工件的孔内制造多个凹槽的方法包括将一个开槽工具的本体的一个活塞接收部分插入该工件的孔中，直到一个停止件接触到该工件；当该停止件与该工件相接触时，使该开槽工具的一个柄在一个第一轴向方向上移动，从而致使该楔形活塞的一个伸展表面与一个镶片夹座的活塞接合面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向外的方向上移动并且推动一个切削镶片与该工件相接触；并且旋转该柄以开始一个切削操作。
本发明的另外的特征连同由其得到的优点将从以下参考附图做出的详细说明中变得清楚，在附图中图1是根据本发明的一个实施方案的一种机械式启动的ID开槽工具的透视图；图2是一种机械式启动的ID开槽工具的另一个透视图；图3是图1和图2的ID开槽工具的一个分解视图；图如-d是该楔形活塞的不同透视图；图5是该开槽工具的本体的一个透视图；图6是该开槽工具的本体的另一个透视图；图7是该开槽工具的本体的一个末端视图；图8是该开槽工具的镶片夹座的一个顶视图；图9是该开槽工具的镶片夹座的一个透视图；并且图10是该开槽工具端盖的一个透视图。
具体实施例方式参见图1至3，根据本发明的一个实施方案示出了一种机械式启动的ID开槽工具 10。总体上说，该开槽工具10由六个主要部件组成一个柄12、一个本体14、一个停止件 16、一个镶片夹座18、一个衬套20、以及一个端盖22。柄12包括一个柄末端M以及一个工作末端26。柄末端M是开槽工具10连接到一种旋转工具的一个伸展部分、夹头或卡盘(未示出)上的这个部分。该柄末端对可以包括一个箍带27以便为告知操作者该给进速度区开始和结束的地方而提供一种视觉辅助。 确切地说，该进料速度区在箍带27位于本体14的顶部时开始、并且在箍带27不再可见时结束。一个流体通道观(图3中以虚线示出)从柄末端M延伸到一个输出端口 30，用于提供从该旋转工具至工作末端26的一个流体路径。通道观的直径是本领域内公知的水力设计的事情。柄12包括一对凹槽32、34，在输出端口 30每侧上一个，用于接收多个密封构件 (未示出)，如0形环等。一个驱动构件36被定位在柄末端M与工作末端沈之间。在所展示的实施方案中，驱动构件36是三叶草形状的，具有相对于彼此约120°对称地布置的三个叶片36a、36b 以及36c。应该理解本发明不受驱动构件36的叶片数目的限制，并且本发明可以使用任何所希望数目的叶片来进行实践，如四个叶片、五个叶片等。驱动构件36的目的是用作多个向下给进弹簧38的一个停止件，这些弹簧在柄12与本体14之间提供了一种偏置力。在所展示的实施方案中，对于总共六(6)个向下给进弹簧38，两个向下给进弹簧38接触了驱动构件36的三个叶片36a至36c中每一个的前面39 (图3中由虚线指出，但仅示出了一个向下给进弹簧38)。应该了解本发明不受向下给进弹簧38的数目限制，并且本发明可以使用会为柄12对抗本体14提供所希望的偏置力的任何所希望数目的弹簧进行实践。例如，本发明可以使用总共三个向下给进弹簧38等来进行实践。驱动构件36可以与柄12—体式形成，或者替代地可以单独形成。如果单独形成的话，驱动构件36可以借助一个卡环(未示出)等固定到柄12上。现在参见图3以及图如至图4d，柄12的工作末端沈包括一个楔形活塞，总体上在40处示出。楔形活塞40具有两个平行表面一个平行表面是一个伸展表面42而另一个平行表面是一个收缩表面44。平行表面42、44相对于工具10的一条中心纵向轴线Q形成了一个锐角50。在一个实施方案中，相对于该中心纵向轴线Q的角度50是在约1°与约 5°之间，并且优选约5°。这种安排提供了一种11.5 1的机械的优点。楔形活塞40的一个第三表面是一个中心表面46，该中心表面基本上与这些表面42、44中的每个相垂直。 楔形活塞40的一个第四表面是一个尖端表面48，该尖端表面基本上与这些表面42、44以及46中的每个相垂直。在所展示的实施方案中，这些表面42、44、46以及48基本上是平面的。然而，应该注意的是在此说明的楔形活塞40的形状是仅受两个基本上平行的表面42、 44被设置为相对于工具10的中心纵向轴线Q成一个角度50这种需要所限制。现在参见图3以及图5至图7，本体14包括一个柄接收部分52以及一个活塞接收部分54。柄接收部分52具有一个较大直径的部分56、一个较小直径的部分58、以及在它们之间的一个半径过渡部分60。本体14的一个部分被布置在柄12的工作末端沈附近。衬套20被布置在柄12的较小直径部分58的附近，并且允许柄12、本体14、镶片夹座18、以及端盖20相对于停止件16的旋转移动。如图7中所示，较大直径部分56的内壁包括一个凹陷62，该凹陷具有相对于彼此约120°对称地布置的三片叶片62a、62b以及62c。这些叶片6 至62c在数目和形状上与柄12的叶片36a至36c相对应，这样使得这些叶片36a至 36c能够被接收在该叶片形状的凹陷62中。此外，凹陷62包括多个弹簧接收凹陷6 至 64f，它们在数目和形状上与这多个向下给进弹簧38相对应，这样使得每个弹簧38都能够被接收在一个对应的凹陷6 至64f中。本体14的内壁还包括一个端口 66用以允许流体从柄12的流体通道28中通过、穿过端口 66并且接近切削镶片100。本体14的活塞接收部分M包括一对支腿68、70，这对支腿在它们之间限定了一个中心空腔72。中心空腔72能够接收镶片夹座18。活塞接收部分M还包括一个螺旋形状的槽74用以协助切屑的去除。 在所展示的实施方案中，槽74是左旋的(与切削方向相反)以推动这些切屑向前，而不是将这些切屑一直拉到本体14，这可能对本体14造成损坏。应该理解的是本发明可以使用右旋的槽来进行实践，只要槽74是与切削方向相反从而推动这些切屑向前。本体14可以通过被插入一个卡环凹槽53(图3中以虚线示出)中的卡环(未示出)而以一种固定的关系夹持到柄12上。现在参见图3、8以及9，镶片夹座18包括一个楔形活塞凹座76，该楔形活塞凹座被全等地成形为与楔形活塞40匹配。楔形活塞凹座76具有一个活塞接合面78、一个活塞收缩面80、以及一个中心面82。当组装该工具时，活塞接合面78是邻接并且面向楔形活塞 40的伸展表面42。类似地，当组装工具10时，活塞收缩面80是邻接并且面向楔形活塞40 的收缩表面44。当组装工具10时，中心面82是邻接并且面向楔形活塞40的中心表面46。 镶片夹座18还包括在镶片夹座18的一个径向地向外的表面86上的一个镶片接收凹座84。 镶片接收凹座84具有一个带螺纹的孔88，该带螺纹的孔垂直于工具10的中心轴线CL对齐并且能够接收一个带螺纹的紧固件(未示出)用以将一个切削镶片100安装在镶片夹座 18的镶片接收凹座84中。在所展示的实施方案中，切削镶片100包括一对切削刃102，用于在管(未示出)的内部形成一对凹槽。现在参见图3和图10，端盖22通过使用多个螺纹紧固件如螺栓等(未示出)附接到本体14的一个末端90上，以将该镶片夹座18卡在本体14的楔形活塞凹座76之内。 这些螺纹紧固件可以对应地通过带螺纹的安装孔92、94插入到端盖22以及本体14的末端 90中。现在参见图1至图3，停止件16被布置在衬套20周围。停止件16可以通过被插入本体14上的一个凹槽96之中的一个卡环(未示出)被保持在位。如果希望的话，可以在停止件16的内部插入一个或多个止推垫圈(未示出)。此外，可以使用一个或多个任选的分隔环98来选择镶片100的所希望的切削深度。在操作中，使柄12在一个轴向方向移动并且将本体14的活塞接收部分M插入一个管或其他适合的工件(未示出)中直到停止件16接触到该工件。随着柄12进一步向该工件移动、同时停止件16 —直与该工件相接触，这些向下给进弹簧38被压缩。楔形活塞40 的轴向移动致使楔形活塞40的伸展表面42与镶片夹座18的活塞接合面78相接触。归因于角度50以及镶片夹座18不能在轴向方向上移动，这种接触迫使镶片夹座18与楔形活塞 40行程成比例的在径向地向外的方向上移动。镶片夹座18推动切削镶片100与该工件相接触，并且使柄12旋转而开始一个切削操作。楔形活塞40的轴向移动的量和角度50决定了切削镶片100的径向移动的量以及切削深度。此外，箍带27可以用作对确定切削深度的一种视觉辅助。例如，箍带27接近本体14的一端可以用作一种视觉辅助来确定切削镶片 100何时与该工件相接触，而条带27的另一端可以用作一种视觉辅助来确定何时已达到所希望的切口深度。当即将终止该切削操作时，使柄12在与插入本体14的活塞接收部分M的轴向方向相反的一个轴向方向移动。这些向下给进弹簧38提供了一个偏置力用于辅助柄12在该相反方向上的移动。楔形活塞40的轴向移动致使楔形活塞40的收缩表面44与镶片夹座18的活塞收缩面80相接触。再次，归因于角度50以及镶片夹座18不能在轴向方向上移动， 这种接触迫使镶片夹座18与楔形活塞40的行程成比例的在径向地向内的方向上移动以收缩镶片夹座18。由楔形活塞40的收缩表面44与镶片夹座18的活塞收缩面80的相互作用所提供的机械优点确保了该切削镶片100将会被收回并且减少了弄污该工件的可能性。在此所提及的这些文件、专利和专利申请通过引用结合在此。虽然已经结合本发明的某些特定实施方案对本发明予以确切说明，但应当理解这是通过解说而非限制的方式来进行的，并且所附权利要求的范围应当以现有技术所允许的程度而尽可能宽广地解释。
权利要求
1.一种机械式启动的内径开槽工具，包括一个柄，该柄包括一个柄末端以及一个工作末端，该工作末端包括一个楔形活塞，该楔形活塞具有相对于该工具的一条中心纵向轴线Q形成了一个锐角的一个伸展表面和一个收缩表面；一个本体，该本体被布置在该柄的工作末端的附近，该本体包括一个柄接收部分以及一个活塞接收部分，该活塞接收部分包括一对支腿，这对支腿在它们之间限定了一个中心空腔，一个镶片夹座，该镶片夹座接收在该本体的中心空腔中，该镶片夹座包括一个楔形活塞凹座，该楔形活塞凹座具有一个活塞接合面、一个活塞收缩面，当组装该工具时该活塞接合面邻接该楔形活塞的伸展表面并且该活塞收缩面邻接该楔形活塞的收缩表面，该镶片夹座具有能够使一个切削镶片安装在其上的一个镶片接收凹座；一个停止件，该停止件被布置在该本体的一个部分的附近；一个端盖，该端盖被安装到该本体的一个末端上；以及一个衬套，该衬套被布置在该柄的一个部分的附近从而允许该柄、该本体、以及该镶片夹座相对于该停止件的旋转移动，其中，该楔形活塞在一个第一方向上的轴向移动致使该楔形活塞的伸展表面与该镶片夹座的活塞接合面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向外的方向上移动，并且其中，该楔形活塞在一个第二的、相反的方向上的轴向移动致使该楔形活塞的收缩表面与该镶片夹座的活塞收缩面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向内的方向上移动。
2.根据权利要求1所述的开槽工具，其中该柄进一步包括位于该柄末端与该工作末端之间的一个驱动构件，该驱动构件包括当组装该工具时与多个向下给进弹簧相接触的多个叶片，该多个向下给进弹簧在该柄与该本体之间提供了一个偏置力。
3.根据权利要求2所述的开槽工具，其中该本体的一个内壁进一步包括具有三个叶片的一个凹陷，这三个叶片在数目和形状上与该柄的多个叶片相对应，这样使得该柄的多个叶片能够被接收在该凹陷中。
4.根据权利要求1所述的开槽工具，其中该本体的活塞接收部分进一步包括至少一个用于协助去除切屑的螺旋形状的槽。
5.根据权利要求1所述的开槽工具，进一步包括一个流体通道，该流体通道从该柄的柄末端伸展到工作末端。
6.根据权利要求5所述的开槽工具，其中该本体进一步包括一个端口以允许流体从该柄的流体通道中通过、穿过该端口、并且接近该切削镶片。
7.根据权利要求1所述的开槽工具，其中该角度是在约1°与约15°之间。
8.根据权利要求1所述的开槽工具，进一步包括被布置在该柄附近的一个箍带，用于提供对于该切削镶片的切口深度一种视觉辅助。
9.一种用于在工件的孔内制造多个凹槽的方法，包括将一种开槽工具的本体的一个活塞接收部分插入该工件的孔中，直到一个停止件与该工件相接触；在该停止件与该工件相接触的同时使该开槽工具的一个柄在一个第一轴向方向上移动，从而致使该楔形活塞的一个伸展表面与一个镶片夹座的一个活塞接合面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向外的方向上移动并且推动一个切削镶片与该工件相接触； 并且旋转该柄以便开始一个切削操作。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括使该开槽工具的柄在一个第二的、相反的轴向方向上移动从而致使该楔形活塞的一个收缩表面与该镶片夹座的活塞收缩面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向内的方向上移动。
全文摘要
一种机械式启动的内径(ID)开槽工具包括一个柄、一个本体、一个停止件、一个镶片夹座、一个衬套、以及一个端盖。这个柄包括一个楔形活塞，该楔形活塞具有一个伸展表面以及一个收缩表面。该镶片夹座包括一个楔形活塞的凹座，该楔形活塞的凹座具有一个活塞接合面以及一个活塞收缩面。该楔形活塞在一个第一方向上的轴向移动致使该楔形活塞的伸展表面与该镶片夹座的活塞接合面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向外的方向上移动。该楔形活塞在一个第二的、相反的方向上的轴向移动致使该楔形活塞的收缩表面与该镶片夹座的活塞收缩面相接触，由此致使该镶片夹座在一个径向地向内的方向上移动。
文档编号B23D77/04GK102284714SQ20111014865
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月15日
发明者A·P·索恩斯, A·W·波普尼克, K·A·克雷格, M·A·韦塞尔 申请人:钴碳化钨硬质合金公司