孔加工工具和用于孔加工工具的引导垫调节机构的制作方法

本申请的主题涉及静态或旋转的金属孔加工工具，其包括引导垫或支撑垫。具体地说，它涉及用于诸如钻头、铰刀和/或钻孔工具等孔加工工具的垫调节机构。本申请不涉及铣削工具。

背景技术：

us5697737公开了一种包括支撑垫的钻头。

技术实现要素：

根据本申请主题的第一方面，提供了一种孔加工工具，其具有中心纵向的工具轴线，包括具有槽基座表面的面朝外的垫槽以及固定在垫槽中的引导垫，孔加工工具还包括：

槽基座表面；

楔形构件，其包括相对的楔形顶表面和楔形底表面以及形成在楔形构件中的楔形开口(68)，在楔形顶表面和楔形底表面之间形成锐角的楔角，楔形底表面抵接槽基座表面，并且引导垫抵接楔形顶表面；

调节螺钉，其抵接楔形构件并被构造为使楔形构件沿着槽基座表面移动；以及

夹持构件，其穿过楔形开口并被构造为将引导垫和楔形构件都固定在垫槽中。

根据本申请主题的第二方面，还提供了一种孔加工工具，其包括固定在其中的引导垫和细长的工具主体，该孔加工工具还包括：

工具外周表面，其在相对的夹持部分和加工部分之间延伸，加工部分包括切削刃，

中心纵向的工具轴线，其纵向穿过夹持部分和加工部分；以及

垫槽，其背向工具轴线并包括：

槽基座表面；

楔形构件，其包括相对的楔形顶表面和楔形底表面以及在它们之间延伸的楔形外周表面，该楔形外周表面包括调节表面；

调节螺钉，其被构造用于使楔形构件移动；以及

夹持构件，其穿过楔形构件中的楔形开口并将引导垫和楔形构件固定在垫槽中；

其中：

楔形底表面抵接槽基座表面；

楔形顶表面和楔形底表面之间形成锐角的楔角；并且其中调节螺钉抵接调节表面。

根据本申请主题的第三方面，还提供了一种孔加工工具，其包括：

细长的工具主体，其具有：在相对的夹持部分和加工部分之间延伸的工具外周表面、纵向穿过夹持部分和加工部分的中心纵向的工具轴线、形成在工具主体上并背向工具轴线的垫槽，垫槽具有槽基座表面；

引导垫，其具有垫顶表面和垫底表面以及朝引导垫顶表面和垫底表面打开的引导垫孔；

楔形构件，其包括：相对的楔形顶表面和楔形底表面，在它们之间形成锐角的楔角；楔形开口，其穿过楔形构件的厚度并连接楔形顶表面和楔形底表面；以及楔形外周表面，其在楔形顶表面和楔形底表面之间延伸，该楔形外周表面包括调节表面；

调节螺钉；以及

夹持构件；

其中：

夹持构件穿过引导垫孔和楔形开口，将引导垫和楔形构件都固定在垫槽中；

楔形底表面抵接槽基座表面；

调节螺钉抵接调节表面；并且

旋转调节螺钉，以使楔形构件沿槽基座表面移动，并相对于纵向工具轴线调节引导垫的高度。

以下任何特征(单独地或组合地)可适用于本申请主题的任何方面：

楔角可以在3度到13度的范围内。

楔形顶表面与中心纵向的工具轴线形成锐角的向前释放角(reliefangle)。

向前释放角可以在0.1度到0.3度的范围内。

槽基座表面与工具轴线形成锐角的基座角，槽基座角等于楔角与向前释放角之和。

调节螺钉在楔形构件上施加力，该力指向夹持构件。

孔加工工具的包含中心纵向的工具轴线的截面穿过调节螺钉和夹持构件。

垫槽可以包括槽壁，槽壁从槽基座表面横向延伸并被构造为抵接并定位引导垫。

槽壁可以垂直于槽基座表面。

引导垫具有相对的垫顶表面和垫底表面，并且可包括位于顶表面和顶表面中的至少一个上的至少一个凸形的操作表面。

夹持构件可以是螺钉，并且调节螺钉和夹持构件都可以螺纹拧在形成在垫槽中的相应的螺纹孔中。

槽壁可以从槽基座表面向外延伸并与工具外周表面连接。

楔形构件可包括容纳调节螺钉的调节凹部。

调节螺钉可使楔形构件选择性地在相反的向前方向和向后方向上移动。

楔形构件可包括从楔形顶表面和楔形底表面中的一个横向延伸的接收延伸部。

垫槽不包括夹头(cartridge)。

引导垫不包括任何类型的切削刃。

用于调节孔加工工具的引导垫的高度的方法包括以下步骤：

a.松开夹持构件(40)，同时释放引导垫，

b.旋转调节螺钉直到达到所需的垫高度，以及

c.紧固夹持构件以夹持引导垫。

在本申请主题的又一个方面，提供了一种可调节的引导垫组件，其可安装在孔加工工具的垫槽中。引导垫组件包括：

引导垫，其具有垫顶表面和垫底表面以及引导垫孔，引导垫孔朝引导垫顶表面和底表面打开；

楔形构件，其包括：相对的楔形顶表面和楔形底表面，在它们之间形成锐角的楔角；楔形开口，其穿过楔形构件的厚度并连接楔形顶表面和楔形底表面；以及楔形外周表面，其在楔形顶表面和楔形底表面之间延伸，楔形外周表面包括调节表面；

调节螺钉，其被构造为抵接调节表面；以及

夹持构件，其具有当将引导垫放置在楔形构件顶上时足以延伸穿过引导垫孔和楔形开口的长度，其中垫底表面抵接楔形顶表面，并且引导垫孔与楔形开口重叠。

附图说明

为了更好地理解本申请的主题并且示出如何在实践中实施本申请，现在将参照附图，其中：

图1是孔加工工具处于组装位置的侧视图；

图2是图1的孔加工工具的分解图的等距视图；

图3是沿图1中线iii-iii截取的垫槽的剖视图；

图4是垫槽处于组装位置的实施方式的等距视图；

图5是图4的垫槽的分解视图的等距视图；以及

图6是沿图4中的线vi-vi截取的垫槽的剖视图；

图7是孔加工工具处于组装位置的实施方式的等距视图；

图8是图7的孔加工工具的分解图的等距视图；以及

图9是沿图7的线ix-ix截取的垫槽的剖视图。

在认为合适的情况下，在附图中可以重复附图标记以指示对应的或类似的元件。

具体实施方式

在以下描述中，将描述本申请主题的各个方面。出于说明的目的，充分详细地阐述了具体构造和细节以提供对本申请主题的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有本文给出的具体构造和细节的情况下实施本申请的主题。

孔加工工具100、300包括夹持部分112、312(仅在例如图1和图8中示出)、相对的加工部分114、314以及在夹持部分与加工部分之间延伸的细长的工具主体116、316。夹持部分被构造为夹持在机器中、适配器中或延伸柄中。孔加工工具100、300还包括至少一个垫槽20，其具有高度调节机构21和固定在其中的可更换的引导垫118、218、318。引导垫118、218、318可以是可转位的。术语“加工工具”、“钻头”、“铰刀”、“钻孔工具”在本文中均指被构造用于在工件中形成孔(通过移除材料)或加工其内表面的工具。加工操作可以通过相对于静态工件旋转的旋转加工工具来执行，反之亦然。限定中心的工具轴线r，该工具轴线r在整个工具主体116、316中纵向且对称地延伸并且穿过夹持部分112、312和加工部分114、314。在大多数应用中，工具轴线r与虚拟旋转轴线同轴，工具或工件围绕虚拟旋转轴线旋转。

如本领域已知的，引导垫或支撑垫不从工件切割或移除材料，而是被构造为提供径向支撑，和/或改善工件的表面质量。

工具轴线r限定与其平行的轴向方向ad。工具轴线r限定径向方向rd，径向方向rd从工具轴线r垂直地延伸，并垂直于轴向方向ad。切向方向td被定义为垂直于轴向方向ad和径向方向rd。切向方向td与工具轴线r间隔开。换言之，切向方向td与虚拟圆柱体相切，虚拟圆柱体与工具轴线r同轴。

这里将公开垫槽20和调节机构21的三个示例性实施方式。第一和第二实施方式(图1至图6)使得能够在径向方向rd上从工具的“侧面”进行工具接近(例如，调节“torx”键或类似物)。第三实施方式(图7至图9)使得能够在轴向方向ad上从工具的“前部”接近。这在例如从侧面的可接近性是有问题的机器转台中是有利的。

工具主体116、316包括工具外周表面22，工具外周表面22沿工具轴线r在加工部分114、314和夹持部分112、312之间延伸。

加工部分114可包括构成整体或可更换的加工头24。可更换的加工头24具有至少一个切削刃26并且可释放地连接至工具主体116、316。根据例示钻头或钻孔工具的第一和第二实施方式，加工部分114可以在轴向方向ad上与垫槽20间隔开。如图1所示，轴向方向ad包括向前轴向方向fad和相对的向后轴向方向rad，向前轴向方向fad在加工头24所在的工具的前端的方向上，向后轴向方向rad在夹持部分112所在的工具的后端的方向上。根据图7至图9中所示的例示铰刀的第三实施方式，垫槽20可位于加工部分314内。

垫槽20可以沉入工具外周表面22中并径向朝外。调节机构21被构造为调节径向延伸re，该径向延伸re被限定为在径向方向rd上引导垫118、218、318与工具轴线r之间的距离。通常，由于整个引导垫118、218、318在调节期间移动，因此引导垫118、218、318中的任何点至少在径向方向rd上平移相同的距离，然而，作为例子，径向延伸re将从虚拟参考平面rp测量。参考平面rp可以位于垫顶表面84和垫底表面86的中间，如下面将进一步说明的。根据应用和工具尺寸，径向延伸可达到1mm。

调节机构21包括楔形构件128、228、328和调节螺钉130、230、330。楔形构件128、228、328位于垫槽20中，并且引导垫118、218、318位于楔形构件128、228、328上。在径向方向rd上，楔形构件128、228、328位于工具轴线r和引导垫118、218、318之间。调节螺钉130、230、330被构造为在向后轴向方向rad上推动或移动垫槽20中的楔形构件128、228、328。如下面说明的，垫槽20和楔形构件128、228、328之间的成角度的接合使后者能够精确地调节或改变上述径向延伸re。

垫槽20包括槽基座表面32，槽基座表面32可相对于工具外周表面22凹入并且在径向方向rd上面朝外。垫槽20具有槽壁34，槽壁34从垫槽20横向延伸并与工具外周表面22相遇。槽壁34可以垂直于槽基座表面32。根据第一和第二实施方式，两个相邻的槽壁34(在向后轴向方向rad上距离加工部分114最远)在定位拐角36处相遇并被构造为改善引导垫118、218在垫槽20中的精确定位。根据第三实施方式，垫槽20具有后槽壁38，后槽壁38与引导垫318的后部接合并且用作向后轴向方向rad上的止动件或定位装置。槽壁34还被构造为当楔形构件128，228，328被推向槽壁34时防止引导垫118、218、318围绕径向方向rd旋转或在径向方向rd上移动。具体地，当楔形构件128、228、328在向后轴向方向rad上朝向夹持部分112、312移动时，引导垫118、218、318仅在径向方向rd上移动。

垫槽20还包括夹持构件40，夹持构件40被构造为将引导垫118、218、318和楔形构件128、228、328都固定在垫槽20中。夹持构件40施力使引导垫118、218、318朝向槽基座表面32并朝向槽壁34。夹持构件40可以是夹持螺钉40。夹持螺钉40可以螺纹拧入槽基座表面32中的夹持构件孔42中的对应的阴螺纹中。

根据第一实施方式，调节螺钉130具有夹持头部44，夹持头部44包括截头圆锥形的头部抵接表面46。调节螺钉130还具有连接至夹持头部44的圆柱形阳螺纹部分48。头部抵接表面46被构造为抵接楔形构件128。在夹持头部44的与头部抵接表面46相对的顶端58处，夹持头部44还具有键槽50，该键槽例如是“torx”键槽。调节螺钉130螺纹拧入螺纹调节孔152中，该螺纹调节孔152朝槽基座表面32打开并在径向方向rd上延伸。

根据第二实施方式，调节螺钉230具有螺纹部分48，该螺纹部分48连接至截头圆锥形的底部抵接表面56。底部抵接表面56的最大直径小于螺纹部分48的外径。底部抵接表面56被构造为抵接楔形构件228。在与底部抵接表面56相对的、连接至螺纹部分48的顶端58处，调节螺钉230具有键槽50，该键槽例如是“torx”键槽。调节螺钉230螺纹拧入螺纹调节孔252中，该螺纹调节孔252朝工具外周表面22打开并在径向方向rd上延伸。调节孔252还朝垫槽20打开，以允许调节螺钉230和楔形构件228之间接触。

根据第三实施方式，调节螺钉330具有两个相对的平面端部抵接表面60和在它们之间延伸的螺纹部分48。端部抵接表面60被构造为抵接楔形构件318。至少一个端部抵接表面60具有键槽50，该键槽例如是“torx”键槽。调节螺钉330螺纹拧入螺纹调节孔352中，螺纹调节孔352在轴向方向ad上延伸并朝工具前表面54打开。工具前表面54在向前轴向方向fad上面朝外。工具前表面54位于加工部分314中。调节孔352也朝垫槽20打开，以允许调节螺钉330和楔形构件328之间接触。

楔形构件128、228、328具有相对的楔形顶表面62和楔形底表面64以及在它们之间延伸的楔形外周表面66。楔形顶表面62和楔形底表面64沿着工具轴线r延伸并在它们之间形成锐角的楔角β。楔角β可以在3度到13度的范围内，并且优选是7度。楔形构件128、228、328具有细长的楔形开口68，该楔形开口68被构造为容纳穿过它的夹持构件40。在轴向方向ad上，楔形开口68的尺寸大于夹持构件40的宽度或直径的尺寸(如图3、图6和图9中的横截面所示)。楔形开口68穿过楔形构件并至少朝楔形顶表面62和楔形底表面64打开。楔形开口68在轴向方向ad上是细长的，以允许夹持构件40在轴向方向ad上在楔形构件128、228、328内相对移动。图3、图6和图9示出了在楔形开口68和夹持构件40之间在轴向方向上形成的空间，这使得能够进行所述相对运动。

根据第三实施方式，楔形开口68也朝楔形外周表面66打开。基本上，楔形构件318包括在楔形外周表面66和楔形开口68之间延伸的柔性狭缝70，因此形成柔性臂72，当位于垫槽20外部(处于松弛位置)时，柔性臂72略微从垫槽20突出，或者比垫槽20在切线方向td上(相对于槽壁34)更宽。当楔形构件318插入垫槽20中时，柔性臂72被迫朝向彼此(引起弹性变形和加载弹力)，这使臂72能够始终保持与槽壁34部分接触，从而防止它从垫槽20中掉出。

楔形顶表面62平行于切向方向td。换言之，楔形顶表面62垂直于穿过工具轴线r的虚拟平面(例如，虚拟平面可以是横截面平面，如图3所示)。在向前轴向方向fad上，楔形顶表面62与工具轴线r形成向前释放角α，如在轴向截面中所见(图3、图6和图9)。引导垫118、218、318具有操作表面74，其被构造为与工件接合，但不从工件切割材料。向前释放角α使得操作表面74能够从工件释放，操作表面74在垫槽20中的当前安置取向上并不用于与工件接合。换言之，无论引导垫118、218、318包括多少个操作表面74，向前释放角α仅使单个期望的操作表面74能够接合工件。楔形顶表面62可以在其截面中看起来平行于工具轴线r，因为向前释放角α非常小。具体地，向前释放角α的值可以在0.1度到0.3度之间。

楔形构件128、228、328还包括调节表面176、276、376，调节表面176、276、376被构造为接收、接合调节螺钉130、230、330并匹配其形状。根据本例子，调节表面176、276、376是部分截头圆锥形的。根据第一和第二实施方式，调节表面176、276位于接收延伸部178、278上。根据第一实施方式，接收延伸部178从楔形顶表面62横向延伸。根据第二实施方式，接收延伸部278从楔形底表面64横向延伸。

根据第一和第二实施方式，调节表面176、276与楔形顶表面62形成锐角的调节角γ，例如，如图3和图6中的横截面所示。调节角度γ使调节螺钉130、230都能够夹持(防止从垫槽20中掉出)并移动楔形构件128、228。

根据第三实施方式，楔形构件318包括位于楔形底表面64中并且朝楔形底表面64打开的调节凹部80。调节凹部80包括后部调节表面376，后部调节表面376垂直于楔形顶表面62。调节凹部80还包括前部调节表面82，前部调节表面82平行于调节表面376并与调节表面376相对设置。副调节表面82使调节螺钉330能够将楔形构件318在向前轴向方向fad上推离夹持部分312，并因此减小径向延伸re。

如前所述，引导垫118、218、318具有垫顶表面84和垫底表面86以及在它们之间延伸的垫外周表面88。引导垫118、218、318可包括贯穿的引导垫孔90，引导垫孔90朝垫顶表面84和垫底表面86打开。在组装位置，例如，当从垫顶表面84的平面图观察时，引导垫孔90可以相对于夹持构件孔42偏心，以使夹持螺钉40能够迫使垫118、218朝向定位拐角36或后槽壁38到达/抵靠在槽壁34上。当从垫顶表面84和垫底表面86中的任何一个的平面图观察时，引导垫118、218、318(在相同方向上)的投影具有多边形形状。根据第一和第二实施方式，引导垫118、218具有方形的投影。根据第三实施方式，引导垫318的投影具有矩形形状。

根据第一和第二实施方式，垫顶表面84包括被构造为与工件接合的两个对角相对的凸形的操作表面74。根据第三实施方式，垫顶表面84包括被构造为与工件接合的两个相对的凸形的操作表面74。操作表面74都位于距参考平面rp相同的距离处。垫底表面86可以至少部分是平面的。

在组装位置，楔形底表面64抵接槽基座表面32。根据本实施方式，垫底表面86抵接楔形顶表面62。垫外周表面88抵接槽壁34。夹持构件40位于引导垫孔90和楔形开口68中。夹持构件40螺纹拧入夹持构件孔42中，并且头部抵接表面46抵接位于引导垫孔90中的对应的垫夹持表面92。从上述内容可以看出，夹持构件40具有当将引导垫放置在楔形构件顶上时足以穿过引导垫118、218、318和楔形构件128、228、328两者的厚度的长度，其中垫底表面86与楔形顶表面62抵接，并且引导垫孔90与楔形开口68重叠，从而将两者固定在垫槽20中。

调节螺钉130、230、330螺纹拧入调节孔52中并抵接楔形构件128、228、328。在例如图3的截面中看出，调节螺钉130、230、330和夹持构件40都在与工具轴线r相交的虚拟平面中纵向延伸或指向。因此，调节螺钉130、230、330在向后轴向方向rad上推压楔形构件128、228、328。换言之，调节螺钉130、230、330朝向夹持构件40施加仅在楔形构件128、228、328的中部指向的力。这确保了不会有不希望的扭矩(可能使楔形构件旋转、可能降低调节精度或操作表面74的最终位置)施加到楔形构件128、228、328上。根据第一和第二实施方式，当更换引导垫118、218时，调节螺钉130、230保持楔形构件128、228，并防止其从垫槽20中掉出。

当需要调节径向延伸re时，松开夹持构件40并且根据期望的调节方向旋转调节螺钉130、230、330。由于楔角β，调节螺钉130、230、330在轴向方向ad和径向方向rd上施力并使楔形构件128、228、328在轴向方向ad和径向方向rd上沿着槽基座表面32移动。槽基座表面32与工具轴线r形成锐角的槽基座角，等于α+β。如图3、图6和图9所示，槽基座表面32在工具的向前方向上朝向工具轴线r倾斜。

在第三实施方式中，调节螺钉330是右旋螺钉，当在顺时针方向上旋转时，调节螺钉330在向后轴向方向rad上朝向夹持部分112、312行进，因此至少在相同方向上推动楔形构件328。如前所述，引导垫118、218、318抵接槽壁34。因此，在楔形构件128、228、328的移动期间，引导垫118、218、318在径向方向rd上移动(远离或朝向工具轴线r)。一旦达到正确的或期望的径向延伸re，夹持构件40就被紧固以保持/锁定楔形构件128、228、328和引导垫118、218、318的当前位置。在夹持构件40被紧固之后，引导垫118、218、318在轴向方向ad和切向方向td上精确地定位在单个位置(和取向)。换言之，在轴向方向ad和切向方向td两个方向上，引导垫118、218、318总是精确定位，而与转位取向无关。

通过调节机构21可以实现和改善的孔精度提高了加工工具的稳定性，特别是对于十字孔和/或间断加工。更好的稳定性也有助于减少颤振和/或抑制振动，这通常会使加工过程中降噪。特别是当工具离开加工孔时，这是显而易见的。

在第三实施方式中，调节螺钉330能够进行双向调节，这意味着在调节径向延伸re期间操作者需要非常少的调节。

调节机构21具有少量部件，因此其制造简单且成本低。例如，不需要夹头(这使得复杂化并增加生产成本)。