专利名称：用于去屑加工的可旋转刀具及其松顶部和基体的制作方法
技术领域：
在第一方面，本发明涉及一种用于去屑加工的可旋转的刀具，该类型的刀具一方 面包括具有前端和后端的基体，第一中心轴线在前端与后端之间延伸，包络表面与第一中 心轴线同心，前端包括卡爪以及用于锁定螺钉的孔洞，卡爪由两个扭矩传递传动部和中间 底部限定，在基体内侧轴向地延伸的中心孔在中间底部上开口，孔洞在中心孔与包络表面 之间径向地延伸，且另一方面该类型的刀具包括松顶部(loosetop)，该松顶部包括前端和 后端，第二中心轴线在前端与后端之间延伸，从后端突出的销在松顶部的延伸部中延伸，销 由自由端表面和包络表面限定，在包络表面中包括有台肩表面，用于被布置在径向孔洞中 的锁定螺钉。在另一方面，本发明还涉及这样一种松顶部和基体。所述类型的刀具适合用于诸如钢、铸铁、铝、钛、黄色金属(yellowmetals)等的金 属的工件的去屑加工或切削加工(分别为钻削和铣削)。所述刀具还可用于不同类型的复 合材料的加工。
背景技术：
最近，已经开发了钻削刀具以及铣削刀具，如带柄端铣刀的形式，与整体实心刀具 相比，该刀具由两个部分组成，即基体和与基体可拆卸地连接且因此是可更换的头部，在该 头部中，包括了必要的切削刃。这样，刀具的主要部分能由具有适中的弹性模量的相对较便 宜的材料(诸如钢)制成，而较小的部分，即头部能由较硬且更昂贵的材料(诸如硬质合 金、金属陶瓷、陶瓷等)制成，这提供给必要的切削刃以良好的去屑能力、良好的加工精度 以及长的使用寿命。换句话说，头部形成能在磨损完之后被丢弃的耐磨部分，而基体能重复 使用多次(例如，10-20次更换)。这种带有切削刃的头部的目前公认的名称为“松顶部”， 因此在本文件中将使用该名称。现有技术松顶部类型的钻削刀具以及铣削刀具在专利文献中进行了广泛地说明，且可根据 设计所基于的思想而分为许多不同的种类。对于这些种类之一，刀具属于基于使用开始提 到类型的基体和松顶部的刀具，即具有前卡爪和在卡爪的底部中开口的孔的基体，松顶部 的销能插入该孔中以便使松顶部位于中心。该刀具设计假设通过将松顶部分别轴向插入基 体的卡爪和使其离开基体的卡爪来安装和拆卸松顶部。以钻具的形式实现的这种类型的刀 具的示例公开在US 6012881(也参见US6109841)。其他示例公开在(还没有公开地可得) 瑞典专利申请SE0900844-2和SE 0900845-9中。松顶部类型的钻具通常竖直向下突出地安装，或者至少基本上从驱动机器中的夹 具向下引导，驱动机器则位于能放置工件的工作台上方。为了节省时间，期望在更换松顶部 时从被夹紧在机器的夹具中的基体直接拆卸各个磨损完的松顶部，即首先不需要从夹具 拆卸适当的基体。类似地，将更换的新的松顶部直接安装在保持在夹具中的基体中。换言之，只有当基体被磨损或可选地当应更换为具有另一尺寸的钻具时，才从机器的夹具中拆 卸基体。前面已知的需要将松顶部轴向移入和移出基体中的向下开放的卡爪的类型的钻 具在此方面为操作者提出了烦人的问题。因而，需要操作者在安装时一手保持松顶部而另 一手负责紧固锁定螺钉。但是，钻具通常深入机器内部，因此操作者必须在下方的工作台上 倾斜或深弯腰。为了以方便且可靠的方式克服该姿势，操作者理论上需要另外的一只手来 斜靠在工作台上，但是这是不切实际的。因此，这三种矛盾的要求之间的折中方法在实践中 将是，操作者使一只臂斜靠着工作台并尚可使用这一臂的手将松顶部保持在卡爪中，同时 使用另一只臂的手来紧固锁定螺钉。然而，这样的折中方法很不能令人满意，不仅在操作者 的工效学方面而且还在快速且清楚地将松顶部安装在正确位置的可能方面都不能令人满 意。关于这点，应指出，如果操作者在松顶部被正确固定之前没有抓紧松顶部，则松顶部可 能滑脱掉并向下掉入机器中；这会导致一些情况，这些情况可能引起耗时的寻找操作。
发明内容
本发明的目的和特征本发明旨在避免上述问题并提供所述类型的改进的刀具。因此，本发明的主要目 的是提供一种松顶部刀具，该刀具的松顶部能分别以方便、快速且可靠的方式装入刀具的 基体的卡爪中以及从卡爪中拆卸。特别地，能进行松顶部的必要的更换，而不会存在使磨损 的松顶部或新的松顶部在所述钻削机器中或钻削机器附近丢失的明显的风险。此外，松顶 部的无意的不正确的安装应有效地被阻止。根据本发明，至少主要目的由独立权利要求1中限定的刀具来实现。根据本发明 的松顶部刀具的优选实施方式在从属权利要求2-6中进一步限定。在另一方面，本发明还涉及这样一种松顶部。该松顶部的基本特征参见独立权利 要求7，而该松顶部的优选实施方式在独立权利要求8和9中限定。在第三方面，本发明还涉及这样一种刀具的基体。这在独立权利要求10以及从属 权利要求11-14中限定。现有技术的进一步阐明在US 4950108中，公开了一种松顶部钻具，其中松顶部通过两个轴向锁定螺钉而 固定在基体的前端，所述锁定螺钉在带螺纹的轴向孔中被紧固，该轴向孔每个均在基体的 前端中开口。在松顶部和基体的交界面处，设置了凸型构件，该凸型构件本身是由弹簧加载 的，但是其由中心定位销组成，其不具有在两个锁定螺钉中的某一个被紧固之前临时地夹 紧松顶部的任何能力。
附图中图1是钻具形式的松顶部刀具的部分截面透视图，其基体和松顶部以构成的操作 的状态示出，图2是示出与基体分离的松顶部的分解透视图，图3是示出基体中包括的卡爪的鸟瞰视图和松顶部的仰视图的放大分解视图，
图4是示出基体的前部的局部侧视图，图5是图4的截面V-V，并且图6是与图3对应的分解图，其示出了本发明能在松顶部钻具的可选实施方式中 使用的方式。
具体实施例方式在附图中，以两种不同的实施方式，即根据图1-5的第一实施方式和根据图6的第 二实施方式中以钻削刀具的形式示出了本发明。图1和2示出的钻削刀具包括基体1和松 顶部2，在该松顶部2中包括了必要的切削刃3。在根据图1的其构成的操作的状态下，刀具 可围绕指定为C的中心轴线旋转，更具体地说在旋转方向R上旋转。在图2中，可以看到， 基体1包括前端4和后端5，基体所特有的中心轴线Cl在前端4和后端5之间延伸。柱状 包络表面6在从前端4向后的方向上延伸，两个容屑槽7沉入柱状包络表面6内，在此情形 下，容屑槽为螺旋形，但是其也可以为直线的。在示例中，容屑槽7终止于被包括在后部8 中的轴环中，后部8用于连接在所述钻削机器的驱动保持器中。同样，松顶部2包括前端9和后端10以及自己的中心轴线C2，两个包络部分表面 11与其同心。在松顶部中，还包括两个容屑槽部分12，当将松顶部安装到基体上时，容屑槽 部分12形成基体的容屑槽7的延伸。如果松顶部2关于基体正确地在中心位置定位，则各 个中心轴线Cl和C2与构成的钻削刀具的中心轴线C 一致。因为基体1的主要部分不是本发明要关注的，所以仅其前端部分与松顶部2被示 出，更具体地在图3-5中以放大比例示出。如图3所示，卡爪3形成于基体1的前部中，且其由两个直径方向上间隔开的传动 部14a、14b以及平面形式的中间底部15限定。中心孔16在底部表面15中开口，在此情形 中，该底部表面15用作松顶部的轴向支撑表面，中心定位销17可插入中心孔16中，该定位 销17从松顶部2的后端10轴向向后突出，该后端10具有能压靠于卡爪的底部表面15的 平面的轴向接触表面的形状。传动部14a、14b由与弹性顺应性分支相反的非顺应性的凸耳 组成。传动部14a、14b的内侧18a、18b形成了用于松顶部2的两个相对的侧接触表面19a、 19b的侧支撑表面。在此情形，中心孔16的孔壁为柱状，且其轴向延伸直至基体1，使得径 向孔或孔洞20 (也参见图5)能以其一端在基体中开口。该径向孔洞20包括能与锁定螺钉 21的阳螺纹沈配合的阴螺纹，其中该径向孔洞20的相对端在包络表面6中开口，锁定螺钉 21能移入和移出孔洞20并用作销17的紧固装置。与中心孔16 —样，中心定位销17具有大致柱状基本形状。更具体地说，中心定位 销17由柱状包络表面22和平面端表面23限定。在包络表面22和端表面23之间，有利地 的是可以形成锥形过渡表面24，以有利于将中心定位销插入中心孔16中。以类似方式，在 卡爪13的平面底部表面15和中心孔16之间形成了锥形的环形表面25。在图3中，示出了锁定螺钉21的阳螺纹沈基本上沿锁定螺钉的整个长度延伸，更 具体地说是在前端或内端四和里面形成了键夹观的后端或外端27之间延伸。如图2所 示，所述前端包括平面的圆形端表面30以及在端表面30和螺纹沈之间的锥形过渡表面 31。在图3中，进一步看到，松顶部的销17包括台肩表面32，该台肩表面32由两个倾斜的斜切表面33a、3!3b包围。所有这些表面32、33a、3!3b都可以为平面，表面32和33a之 间的钝角有利地是近似与锁定螺钉的前端表面30和锥形过渡表面31之间的角度一样大。 表面32、33a、3!3b —起限定了在销17的包络表面中开口的槽。当将松顶部2安装到卡爪13中时，松顶部2被插入分支14a、14b之间，中心定位销 17插入中心孔16中，直到松顶部的后端表面10压靠于卡爪的底部表面15为止。在此情形 下，将锁定螺钉21从孔洞20略微旋松开。如图5所示，中心定位销17的台肩表面32 (也参 见图幻初始地关于锁定螺钉的前端表面30倾斜。当为了固定松顶部而拧紧锁定螺钉时， 锁定螺钉的前端表面30和台肩表面32之间的接触将因此保证了中心定位销以及因此整体 的松顶部的转动。这样，松顶部的侧接触表面19a、19b被压靠于传动部14a、14b的内侧上 的侧支撑表面18a、18b。同时，锁定螺钉的锥形表面31和中心定位销的斜切表面33a之间 的接触使得将松顶部的端表面10压靠于卡爪13的底部表面15的轴向张力施加到中心定 位销。换句话说，在此情形下，锁定螺钉在中心定位销的槽中的接合保证了松顶部的轴向夹 紧。很显然，如果钻削刀具被竖直地安装在具有向下开放的卡爪13的机器中，则松顶 部2必须以一种方式或另一种方式在最终紧固锁定螺钉21之前就被固定在卡爪13中。如 引言中提到的，这在前面通过还没有通过紧固锁定螺钉而占用的手以手动方式实现(这存 在伴随的缺点)。根据本发明，临时夹紧保证了以机械方式而不是以手动方式安装并拆卸松顶部， 更具体地说，通过以卡扣动作将松顶部连接到卡爪中。为此，表示为34的卡入构件被设置 在基体1的中心孔中，该卡入构件一方面能屈服且另一方面能接合松顶部的中心定位销17 中的沉孔35。在所示的优选实施方式中，卡入构件34为滚珠形式的锁体，其与弹簧37 —起 被安装在套筒36中(参见图幻。更具体地，弹簧37为压缩弹簧，其总是旨在朝着端部位 置压出滚珠，并且克服其动作，滚珠能被压入套筒中。套筒36且因此滚珠34被安装在第二 孔洞38中，该第二孔洞38在基体的包络表面6和中心孔16之间延伸。该第二孔洞38有 利地与第一孔洞20近似在直径方向上相对地设置。尽管套筒能以各种方式安装在孔洞38 中，但是在该示例中，螺纹接头是优选的，其包括在套筒外侧的阳螺纹39和在孔洞38中的 阴螺纹。这样，能例如在可能损坏时容易地从孔洞中拆卸套筒。松顶部的中心定位销17中的沉孔35有利于地为沿中心定位销的包络表面22周 向地延伸且与端表面23间隔开的长而窄的凹槽。由于该凹槽具有一定的外周长度延伸，因 而当紧固锁定螺钉21时引起的中心定位销的最小转动将不会使得滚珠34与凹槽失去接合。本发明的作用和优点套筒36被安装成使得滚珠34通常从中心孔16的内侧突出十分之一毫米或十分 之几毫米。同时，锁定螺钉21的内端四离开中心孔(尽管锁定螺钉21的内端四可以靠 近中心孔定位)。当中心定位销被插入中心孔16中时，滚珠34被压紧，克服弹簧37的作用 力，直到凹槽35与滚珠位于一个水平为止。在此状态下，滚珠保证中心定位销的临时夹紧， 从而保证了松顶部的临时夹紧，此后，能通过紧固锁定螺钉21来实现松顶部的最终固定。应指出，使滚珠34致动的弹簧作用力可以是非常适中的。因此，当松开紧固螺钉 21之后拆卸松顶部时，弹簧作用力不会提供对使松顶部从卡爪13的手动轴向回缩的任何能感觉到的阻力。本发明的基本优点是操作者只需使用一只手来进行正确的安装和拆卸操作，而另 一只手能用于其他目的，例如当需要时支撑身体的上部。即使基体以另一种方式安装而不 是竖直地安装在相配合的机器中，例如水平地安装，以及当在任何机器中根本不应用基体 时，方便了松顶部的更换。在最后提到的情形中，松顶部的临时卡入紧固使得操作者能利用 一只手来固定基体而另一手用来紧固锁定螺钉。现在参考图6，其示出了可选的刀具实施方式，其不同于前面仅关于松顶部如何锁 定在基体的卡爪13中描述的实施方式。因此，在此情形中，用于锁定螺钉21的中心定位销 17的台肩表面32 —直沿中心定位销的长度延伸。此外，松顶部2的两个侧接触表面19a、 19b关于彼此倾斜(且不像前面示例中的那样平行)，并且与在传动部14a、14b的内侧上的 同样倾斜的侧支撑表面18a、18b相配合。当锁定螺钉21靠着台肩表面32紧固时，松顶部 转动，使得侧接触表面19a、19b压靠于侧支撑表面18a、18b，通过其倾斜，这形成了防止松 顶部从卡爪轴向缩回的燕尾槽。这一实施方式与前面的实施方式的另一差别是，松顶部2的轴向接触表面40a、 40b压靠于分支14a、14b的前端上形成的轴向支撑表面41a、41b而不是卡爪13的底部。另 一方面，松顶部的临时卡入紧固类似于前面提到的卡入紧固，其中套筒36中的弹簧加载的 滚珠；34能接合松顶部的中心定位销17上的凹槽35。应注意，在基体1内侧延伸的两个冲洗流体通道42与松顶部2中的两个贯穿通道 43相配合。在根据图1-5的实施方式中，相应的通道42直接在基体的包络表面中开口，而 不延伸通过松顶部。但是，在两种情形中，基体中形成的通道42都以满意的方式与两个径 向孔洞20、38间隔开。发明的可行改进本发明不仅仅限于附图中示出的示例。代替由弹簧加载的滚珠，其他弹簧加载的 锁体因此也是可能的，例如塞子。而且也可使用除弹簧加载的锁体以外的其他卡入构件来 实现本发明。例如，将弹性叶片或另一构件安装在中心孔的内侧中是可行的，该叶片一方 面能接合松顶部的中心定位销中的凹槽或沉孔，且另一方面能在松顶部的安装和拆卸时屈 服。除钻具之外，本发明还可应用于其他可旋转的切削刀具，例如铣刀，诸如带柄端铣刀。最 后，应强调的是，根据本发明的屈服的卡入构件不具有任何的操作上固定的功能，因为松顶 部的可靠固定仅借助锁定螺钉来实现。换句话说，通过示例性的弹簧施加在滚珠上的极小 的作用力整体上不足以抵抗刀具旋转过程中作用在松顶部上的切削力。
权利要求
1.用于去屑加工的可旋转的刀具，一方面包括基体(1)，所述基体(1)具有前端(4)和 后端(5)，第一中心轴线(Cl)在所述前端(4)与所述后端( 之间延伸，包络表面(6)与 所述第一中心轴线(Cl)同心，且所述前端(4)包括卡爪(1 以及用于锁定螺钉的孔 洞(20)，所述卡爪(13)由两个扭矩传递传动部(Ha、14b)和中间底部(15)限定，在所述 基体内侧轴向延伸的中心孔(16)在所述中间底部(15)上开口，所述孔洞00)在所述中心 孔(16)与所述包络表面(6)之间径向地延伸，并且所述可旋转的刀具另一方面包括松顶 部O)，所述松顶部( 包括前端(9)和后端(10)，第二中心轴线(以)在所述前端(9)与 所述后端(10)之间延伸，从所述后端(10)突出的销(17)在所述松顶部O)的延伸部中延 伸，所述销(17)由自由端表面和包络表面0 限定，在所述包络表面0 中包括台 肩表面(32)，所述台肩表面(3 用于被布置在所述径向孔洞中的锁定螺钉(21)，其特征在 于，在所述松顶部O)的销(17)上的所述包络表面0 中形成有与所述端表面轴向 间隔开的沉孔(35)，用于接纳沿所述中心孔(16)的内侧布置的卡入构件(34)，用以当所述 锁定螺钉未被紧固时将所述销临时地夹紧在所述中心孔中。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述卡入构件(34)与用于所述锁定螺钉(21)的所述孔洞OO)在直径方向上相对地设置，且所述松顶部的销(17)中的所述沉孔 (35)与所述台肩表面(3 在直径方向上相对地设置。
3.根据权利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述卡入构件为由弹簧(37)加载的 锁体(34)。
4.根据权利要求3所述的刀具，其特征在于，所述锁体(34)和所述弹簧(37)被容纳 在套筒(36)中，所述套筒(36)被安装在第二孔洞(38)中，所述第二孔洞(38)在所述基体(1)的中心孔(16)与所述包络表面(6)之间径向地延伸。
5.根据权利要求4所述的刀具，其特征在于，所述套筒(36)包括阳螺纹(39)，所述阳 螺纹(39)紧固在所述第二孔洞(38)的阴螺纹中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的刀具，其特征在于，所述沉孔为凹槽(35)，所述 凹槽(35)沿所述松顶部(2)的销(17)的包络表面02)周向地延伸。
7.用于去屑加工的可旋转的刀具的松顶部，包括前端(9)和后端(10)，中心轴线(C2) 在所述前端(9)与所述后端(10)之间延伸，从所述后端(10)突出的销(17)在所述松顶部(2)的延伸部中延伸，且所述销(17)由自由端表面03)和包络表面02)限定，在所述包络 表面02)中包括有用于锁定螺钉的台肩表面(32)，其特征在于，在所述销(17)的包络表面(22)中形成有与所述端表面03)轴向间隔开的沉孔(35)，用于接纳所述刀具的相配合的 基体中的卡入构件。
8.根据权利要求7所述的松顶部，其特征在于，所述沉孔为凹槽(35)，所述凹槽(35) 沿所述销的包络表面02)周向地延伸。
9.根据权利要求7或8所述的松顶部，其特征在于，所述沉孔(3 与所述台肩表面 (32)在直径方向上相对地设置。
10.用于去屑加工的可旋转的刀具的基体，包括前端(4)和后端(5)，中心轴线(Cl)在 所述前端(4)与所述后端( 之间延伸，包络表面(6)与所述中心轴线(Cl)同心，且所述 前端(4)包括卡爪(1 以及用于锁定螺钉的孔洞(20)，所述卡爪(1 由两个扭矩传 递传动部(14a、14b)和中间底部(15)限定，在所述基体内侧轴向延伸的中心孔(16)在所述中间底部(15)上开口，以用于接纳相配合的松顶部上的销，所述孔洞00)在所述中心孔 (16)与所述包络表面(6)之间径向地延伸，其特征在于，在所述中心孔(16)的内侧上布置 有与用于所述锁定螺钉的所述孔洞00)间隔开的卡入构件(34)，用以当所述锁定螺钉未 被紧固时将所述松顶部的销临时地夹紧在所述中心孔中。
11.根据权利要求10所述的基体，其特征在于，所述卡入构件(34)与用于所述锁定螺 钉的所述孔洞OO)在直径方向上相对地设置。
12.根据权利要求10或11所述的基体，其特征在于，所述卡入构件为由弹簧(37)加载 的锁体(34)。
13.根据权利要求12所述的基体，其特征在于，所述锁体(34)和所述弹簧(37)被容纳 在套筒(36)中，所述套筒(36)被安装在第二孔洞(38)中，所述第二孔洞(38)在所述中心 孔(16)与所述包络表面(6)之间径向地延伸。
14.根据权利要求13所述的基体，其特征在于，所述套筒(36)包括阳螺纹(39)，所述 阳螺纹(39)紧固在所述第二孔洞(38)的阴螺纹中。
全文摘要
本发明涉及一种可旋转的切削刀具，例如钻具，该类型的切削刀具一方面包括基体，该基体在前端包括由两个扭矩传递传动部(14a、14b)和中间底部(15)限定出的卡爪(13)，轴向中心孔(16)在中间底部(15)上开口，并且该类型的切削刀具另一方面包括松顶部(2)，该松顶部(2)具有销(17)，该销(17)从后端(10)轴向地突出且由自由端表面(23)和包络表面(22)限定，在包络表面(22)中包括有用于锁定螺钉(21)的台肩表面(32)，该锁定螺钉(21)布置在基体的包络表面(6)与所述中心孔(16)之间的径向孔洞(20)中。在松顶部的销(17)中，形成有与所述端表面(23)轴向间隔开的沉孔(35)，例如凹槽，用于接纳沿所述中心孔(16)的内侧布置的卡入构件(34)，用以当锁定螺钉未被紧固时将销临时地夹紧在中心孔中。这样，保证了不需要在更换时将可松顶部手动地保持在卡爪中。此外，本发明还涉及这样一种松顶部以及这样一种刀具的基体。
文档编号B23B51/02GK102049554SQ20101054595
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者约根·弗里森达尔 申请人:山特维克知识产权股份有限公司