专利名称：旋转式切割工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一般地用于金属切割过程且特别地用于铰孔操作的旋转式切割工具。
背景技术：
在用于金属工件的铰孔操作的旋转式切割工具领域内，可以按照许多不同方式来构造旋转式切割工具。US 4，705，435公开了一种具有与柄成一整体的切割头的可调整铰孔器，所述柄具有应冷却剂流体指引到前缘的冷却剂出口通道。接合在螺纹柄内的锥形螺钉的锥形头使切割头扩张。US 5，163，790公开了一种具有可互换切割头和从外部喷嘴对切割头进行供应的冷却剂馈送器的可调整铰孔器，其具有带有被拧紧到铰孔器柄、使切割头固定并扩张的锥形头的夹持螺栓。US 7，004, 692公开了一种具有工具柄、在正常操作期间保持在工具柄内的螺钉部件以及具有固定切割直径的可替换切割头的铰孔器。在螺钉部件内的冷却剂通道将冷却剂流体指引到切割头的切割边缘。本发明的目的是提供一种改善的旋转式切割工具。
发明内容
依照本发明，提供了一种包括工具柄、切割头、锁定套筒和夹持螺母的旋转式切割 I '· ；
所述工具柄包括沿着前后方向延伸的纵向轴线，具有邻近于工具柄前端表面的切割头接收部分和在所述切割头接收部分后面的阳螺纹部分，
所述切割头接收部分包括多个径向地突出且大体上轴向地延伸的夹持翼，每个夹持翼具有沿向前方向向外倾斜的凸形夹持表面；
所述切割头包括中心孔，所述中心孔具有与所述纵向轴线共轴的中心孔轴线和周界外表面，所述周界外表面具有多个切割边缘，所述多个切割边缘具有外切割直径，在切割头后端表面与切割头前端表面之间轴向地延伸，
所述中心孔包括多个大体上轴向延伸的孔扇区，每个孔扇区具有沿着朝向所述切割头前端表面的方向向外倾斜的凹形夹持表面；
所述锁定套筒具有圆柱形状，其具有在锁定套筒后端表面与锁定套筒前端表面之间的通孔；以及
所述夹持螺母具有在夹持螺母前和后端表面之间的螺纹孔，
其中，所述夹持螺母的螺纹孔与所述工具柄的阳螺纹部分进行螺纹接合，所述锁定套筒后端表面与所述夹持螺母前端表面进行夹持接触，所述锁定套筒前端表面与所述切割头后端表面进行夹持接触，并且所述多个凹形夹持表面与所述多个凸形夹持表面进行夹持接
5触，
并且其中，可以通过调整所述夹持螺母的旋转位置来增加或减小夹持接触力和所述切割直径，并且可以在不从所述工具柄去除所述锁定套筒或所述夹持螺母的情况下跟随着所述夹持螺母的旋转来去除和替换所述切割头。
为了更好的理解，现在将仅以示例的方式参考附图来描述本发明，在附图中虚链线表示用于部件的部分视图的切断边界，并且在附图中
图1是依照本发明的旋转式切割工具的透视图2是图1所示的旋转式切割工具的分解透视图3是依照本发明的工具柄的纵向侧视图4是图3所示的工具柄的前端视图5是依照本发明的切割头的前端视图6是沿着线VI-VI剖切的图5所示的切割头的截面图7是依照本发明的锁定套筒的前端视图8是沿着线VIII-VIII剖切的图7所示的锁定套筒的截面图9是图1所示的旋转式切割工具的纵向截面侧视图10是沿着线X-X剖切的图9所示旋转式切割工具的截面图；以及
图11是图9所示旋转式切割工具的前端视图。
具体实施例方式首先将注意力放到图1和图2，其示出依照本发明的旋转式切割工具20。旋转式切割工具20采取包括工具柄22、切割头M、锁定套筒沈和夹持螺母观的可扩张铰孔器的形式。工具柄22、锁定套筒沈和夹持螺母观通常由机加工钢制成，并且可以通过对诸如碳化钨的碳化物粉末进行形状压制和烧结来制造本发明的切割头M。如图3和图4所示的工具柄22通常是圆柱形的，具有沿着前后方向F、R延伸的纵向轴线Al，具有邻近于工具柄前端表面32的切割头接收部分30和在切割头接收部分30后面的阳螺纹部分34。切割头接收部分30具有绕着纵向轴线周向地等间隔的六个大体上平面的切割头接收表面36，其与绕着纵向轴线Al周向地等间隔的六个径向地突出且大体上轴向地延伸的夹持翼38交替，其中，通过六个切割头接收表面36与六个夹持翼38之间的十二个相交线被限制在垂直于纵向轴线Al的平面中的假想圆C具有接收表面第一半径Rl。在本发明的某些实施例中，六个切割头接收表面36可以平行于纵向轴线Al。每个夹持翼38具有沿着向前方向F向外倾斜的凸形夹持表面40，其与邻近于柄前端表面32的具有夹持翼第二半径R2的部分圆柱形外翼表面42相交。凸形夹持表面40与纵向轴线Al形成内部第一倾斜锐角51。应认识到遍及详细说明和权利要求，‘内角’指的是在内部测量的两个特征之间的角，而‘外角’指的是在外部测量的两个特征之间的角。六个夹持翼38具有等于60°的夹持翼第一节距角α 1，其中，每个夹持翼38包括周向地界定的前缘和后缘翼表面44、46，其横向于相邻的外翼表面42，具有在第一翼缘45 与第二翼缘47之间的夹持翼第一角范围E1。第一翼缘45在前缘翼表面44与外翼表面42 的相交处形成，并且第二翼缘47在后缘翼表面46与外翼表面42的相交处形成。术语“前缘表面”和“后缘表面”用来指示当沿着工具柄前端表面32的方向看时在旋转式切割工具 20的操作期间工具柄22的逆时针方向旋转。对于本发明的其它实施例而言，可以使“前缘表面”和“后缘表面”颠倒以指示当沿着工具柄前端表面32的方向看时在旋转式切割工具20的操作期间工具柄22的顺时针方向旋转，其中，对于这些实施例而言，旋转式切割工具20的其它元件的旋转方向也相应地颠倒。在切割头接收部分30后面的阳螺纹部分34从环形底面48沿着向前方向F延伸， 并包括进一步沿着向前方向F延伸的三个轴向延伸锁定突出体50，每个锁定突出体50具有向前锁定突出体表面52。三个锁定突出体50以等于120°的锁定突出体第二节距角α 2 周向地等距间隔，其中，每个锁定突出体50包括径向地延伸并周向地界定的第一和第二锁定突出体表面讨、56，其具有锁定突出体第二角范围Ε2。如图5和图6所示，切割头M具有中心孔58和周界外表面60，周界外表面60包括六个切割边缘62，六个切割边缘62在切割头后端表面64与切割头前端表面66之间轴向地延伸并具有外切割直径D。每个切割边缘62具有相邻前刀面68，其横向于周界外表面 60且在沿着切割头向前表面66的方向看时大体上面对逆时针方向。中心孔58具有与六个周向地等距间隔且轴向地延伸的孔凹陷72交替的六个周向地等距间隔且大体上轴向地延伸的孔扇区70，孔扇区70和孔凹陷72每个具有等于夹持翼第一节距角al;60°的孔凹陷第三节距角α 3。每个孔扇区70具有沿着朝向切割头前端表面66的方向向外倾斜的凹形夹持表面74，其与邻近于切割头后端表面64的具有孔扇区第三半径R3的轴向延伸孔扇区表面76相交。凹形夹持表面74与中心孔轴线Α2形成外部第二倾斜锐角3 2。每个孔凹陷72包括轴向地界定的第一和第二孔凹陷表面78、80，其横向于相邻孔扇区表面76，具有在第一孔凹陷边缘79与第二孔凹陷边缘81之间的孔凹陷第三角范围Ε3。第一孔凹陷边缘79在第一孔凹陷表面78与其相邻孔扇区表面76的相交处形成，并且第二孔凹陷边缘81在第二孔凹陷表面80与其自己的相邻孔扇区表面76的相交处形成。如图2和图9所示，夹持螺母观具有圆柱形状，其具有在夹持螺母前端表面8 与夹持螺母后端表面84b之间的螺纹孔82，夹持螺母观具有关于与螺纹孔轴线A3垂直的中心平面P的镜面对称性。如图7和图8所示，锁定套筒沈具有圆柱形状，其具有在锁定套筒后端表面80与锁定套筒前端表面90之间的通孔86。锁定套筒前端表面90具有六个周向地等距间隔且轴向地延伸的对准突出体92，其具有等于夹持翼第一节距角al;60°的对准突出体第四节距角α 4，并且锁定套筒后端表面88具有三个周向地等距间隔且轴向地延伸的锁定槽94， 其具有等于锁定突出体第二节距角α2;120°的锁定槽第五节距角α 5。每个对准突出体92包括周向地界定的第一和第二对准突出体表面96、98，其横向于相邻的通孔表面87，具有在第一对准突出体边缘97与第二对准突出体边缘99之间的对准突出体第四角范围Ε4。第一对准突出体边缘97在第一对准突出体表面96与通孔表面87的相交处形成，并且第二对准突出体边缘99在第二对准突出体表面98与通孔表面87的相交处形成。每个锁定槽94包括具有锁定槽第五角范围E5的周向地界定且径向地延伸的第一和第二锁定槽表面100、102。每个锁定槽94还包括垂直于通孔轴线A4的向后锁定槽表面 104。现在将注意力放到示出旋转式切割工具20的图9至图11，其中，在以下四个步骤中执行初始组装。在第一组装步骤中，将夹持螺母观定位成邻近于工具柄前端表面32，螺纹孔轴线 A3近似与纵向轴线Al共轴。然后，将工具柄22插入夹持螺母观的螺纹孔82中，直至阳螺纹部分34接合螺纹孔82，并且当从工具柄前表面32看时，使夹持螺母观沿着逆时针方向旋转，直至夹持螺母后端表面84b与环形底面48接触。在第二组装步骤中，将锁定套筒后端表面88定位成邻近于工具柄前端表面32，通孔轴线A4近似与纵向轴线Al共轴。然后将工具柄22插入锁定套筒沈的通孔86中，直至工具柄22的三个锁定突出体50与锁定套筒沈的三个锁定槽94接合并且每个向前锁定突出体表面52与每个向后锁定槽表面104接触。然后，当从工具柄前端表面32看时，使锁定套筒沈沿着逆时针方向旋转，直至三个第一锁定槽表面100与三个第一锁定突出体表面M 邻接并且锁定套筒沈的六个对准突出体92与工具柄22的六个夹持翼38周向地对准。在第三组装步骤中，将切割头后端表面64最初定位成邻近于工具柄前端表面32， 中心孔轴线A2近似与纵向轴线Al共轴，并且使切割头M旋转地定向，直至六个孔凹陷72 与六个夹持翼38周向地对准。然后，将工具柄22插入切割头M的中心孔58中，直至锁定套筒26的六个对准突出体92与切割头M的六个孔凹陷72接合，并且切割头后端表面64 与锁定套筒前端表面90接触，并且切割头M的六个孔扇区70的六个孔扇区表面76在工具柄22的切割头接收部分30的后面。然后当从工具柄前端表面32看时，使锁定套筒沈和切割头M同时沿着顺时针方向旋转，直至锁定套筒26的三个第二锁定槽表面102与工具柄22的三个第二锁定突出体表面56邻接并且切割头M的六个孔扇区70与工具柄22的六个夹持翼38周向地对准。应认识到在第三组装步骤中，为了将工具柄22插入切割头M的中心孔58中并使六个对准突出体92与六个孔凹陷72接合，孔凹陷第三角范围E3必须大于夹持翼第一角范围El (E3>E1)，并且还大于对准突出体第四角范围E4 (E3>E4)，并且孔扇区第三半径R3必须大于接收表面第一半径Rl (R3>R1)。还应认识到在第三组装步骤期间，锁定套筒沈的角旋转的范围(从三个第一锁定槽表面100与三个第一锁定突出体表面M邻接的位置至三个第二锁定槽表面102与三个第二锁定突出体表面56邻接的位置)等于锁定槽第五角范围E5与锁定突出体第二角范围 E2之间的角范围的差；E5-E2，并且切割头M从六个孔凹陷72周向地与六个夹持翼38对准的位置至六个孔扇区70与六个夹持翼38周向地对准的位置的同时旋转等于夹持翼第一节距角α 1的一半；α 1/2，其中，Ε5-Ε2等于α 1/2且具有30°的值。在第四组装步骤中，当从工具柄前端表面32看时，使夹持螺母观沿着顺时针方向旋转，直至夹持螺母前端表面8 与锁定套筒后端表面88进行夹持接触，锁定套筒前端表面90与切割头后端表面64进行夹持接触切割并且六个孔扇区70的凹形夹持表面74与六
8个夹持翼38的凸形夹持表面40进行夹持接触。在Γ的制造公差内，凸形夹持表面40与纵向轴线Al的内部第一倾斜锐角δ 1等于凹形夹持表面74与中心孔轴线Α2的外部第二倾斜锐角3 2。应认识到在第四组装步骤中，为了实现六个孔扇区70的凹形夹持表面74与六个夹持翼38的凸形夹持表面40之间的夹持接触，孔扇区第三半径R3必须小于夹持翼第二半径 R2 (R3<R2)。本发明的旋转切割工具20可以具有切割头对，其被构造为使得能够通过增加或减小在六个孔扇区70的凹形夹持表面74与六个夹持翼38的凸形夹持表面40之间的夹持力的径向分量来调整切割直径D，因此可以将其称为可扩张铰孔器。当从工具柄前端表面 32看时，夹持螺母观沿顺时针方向的旋转增加了径向夹持力和切割直径D，并且当从工具柄前端表面32看时，夹持螺母观沿逆时针方向的旋转减小了径向夹持力和切割直径D。还可以通过在工具柄22的切割头接收部分30内包括六个小直径冷却剂孔106来将本发明的旋转式切割工具20构造为用于将冷却剂流体指引到六个切割边缘62中的每一个，每个小直径冷却剂孔106径向地从与纵向轴线Al共轴的大直径冷却剂孔108延伸至每个夹持翼38的外翼表面42。应认识到上文所讨论的四个组装步骤仅仅是旋转式切割工具20的初始组装所需的，其中，在初始组装之后，在去除和替换切割头M时不需要去除夹持螺母观和锁定套筒 26。在以下步骤中执行旋转式切割工具20的正常操作之后的切割头M的去除和替换。在第一切割头替换步骤中，在从工具柄前表面32看时使夹持螺母观沿逆时针方向旋转，直至夹持螺母后端表面84b与环形底面48接触。在第二切割头替换步骤中，在从工具柄前端表面32看时使锁定套筒沈和切割头 24同时地沿逆时针方向旋转，直至三个第一锁定槽表面100与三个第一锁定突出体表面M 邻接并且六个孔凹陷72周向地与六个夹持翼38对准，在那之后，然后可以去除切割头24。第三和第四切割头替换步骤是上文针对旋转式切割工具20的初始组装所述的第三和第四组装步骤的重复。虽然已经以一定具体程度描述了本发明，但应理解的是在不脱离如在下文中要求保护的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种替换和修改。
权利要求
1.一种包括工具柄(22)、切割头(24)、锁定套筒(26)和夹持螺母(28)的旋转式切割工具(20)所述工具柄(22)包括沿着前后方向(F、R)延伸的纵向轴线(Al)，具有邻近于工具柄前端表面(32)的切割头接收部分(30)和在所述切割头接收部分(30)后面的阳螺纹部分 (34),所述切割头接收部分(30)包括多个径向地突出且大体上轴向地延伸的夹持翼(38)， 每个夹持翼(38)具有沿向前方向(F)向外倾斜的凸形夹持表面(40);所述切割头(24)包括中心孔(58)，所述中心孔(58)具有与所述纵向轴线(Al)共轴的中心孔轴线(A2)和周界外表面(60)，所述周界外表面(60)具有多个切割边缘(62)，所述多个切割边缘(62)具有外切割直径D，在切割头后端表面(64)与切割头前端表面(66)之间轴向地延伸，所述中心孔(58)包括多个大体上轴向延伸的孔扇区(70)，每个孔扇区(70)具有沿着朝向所述切割头前端表面(66)的方向向外倾斜的凹形夹持表面(74)；所述锁定套筒(26)具有圆柱形状，其具有在锁定套筒后端表面(80)与锁定套筒前端表面(90)之间的通孔(86)；以及所述夹持螺母(28)具有在夹持螺母前和后端表面(8^、84b)之间的螺纹孔(82)， 其中，所述夹持螺母(28)的螺纹孔(82)与所述工具柄(22)的阳螺纹部分(34)进行螺纹接合，所述锁定套筒后端表面(88)与所述夹持螺母前端表面(84a)进行夹持接触，所述锁定套筒前端表面(90)与所述切割头后端表面(64)进行夹持接触，并且所述多个凹形夹持表面(74 )与所述多个凸形夹持表面(40 )进行夹持接触，并且其中，能够通过调整所述夹持螺母(28)的旋转位置来增加或减小夹持接触力和所述切割直径D，并且能够在不从所述工具柄(22)去除所述锁定套筒(26)或所述夹持螺母 (28)的情况下跟随着所述夹持螺母(28)的旋转来去除和替换所述切割头(24)。
2.根据权利要求1所述的旋转式切割工具(20)，其中所述阳螺纹部分(34)包括多个轴向地延伸的锁定突出体(50)， 所述中心孔(58)包括多个轴向地延伸的孔凹陷(72)，并且所述锁定套筒前端表面(90)具有多个对准突出体(92)，所述锁定套筒后端表面(88) 具有多个锁定槽(94)， 并且其中所述多个锁定突出体(50)与所述多个锁定槽(94)接合，以及所述多个对准突出体(92 )与所述多个孔凹陷(72 )接合。
3.根据权利要求2所述的旋转式切割工具(20)，其中，所述多个夹持翼(38)、所述多个孔凹陷(72)和所述多个对准突出体(92)周向地等距间隔，分别具有夹持翼第一节距角 α 、孔凹陷第三节距角α 3和对准突出体第四节距角α 4，并且其中，所述第一节距角α 1、所述第三节距角α 3和所述第四节距角α 4是相等的。
4.根据权利要求3所述的旋转式切割工具(20)，其中，所述多个锁定突出体(50)和锁定槽(94)周向地等距间隔，分别具有锁定突出体第二节距角α 2和锁定槽第五节距角α 5，并且其中，所述第二节距角α 2和所述第五节距角α 5是相等的。
5.根据权利要求3所述的旋转式切割工具(20)，其中所述多个锁定槽(94)中的每一个包括具有锁定槽第五角范围E5的周向地界定且径向地延伸的第一和第二锁定槽表面(100、102)，并且所述多个锁定突出体(50)中的每一个包括具有锁定突出体第二角范围E2的周向地界定且径向地延伸的第一和第二锁定突出体表面(54、56 )， 并且其中所述第五角范围E5大于所述第二角范围E2，以及所述第二角范围E2与所述第五角范围E5之间的角范围的差；E5-E2等于所述第一节距角α 1的一半；α 1/2。
6.根据权利要求4所述的旋转式切割工具(20)，包括六个夹持翼(38)、六个孔凹陷 (72)和六个对准突出体(92)，分别具有等于60°的第一节距角α 、第三节距角α 3和第四节距角α 4，并且包括三个锁定突出体(50)和三个锁定槽(94)，分别具有等于120°的第二节距角 α 2和第五节距角α 5。
7.根据权利要求1所述的旋转式切割工具(20)，其中所述多个夹持翼(38)中的每一个包括与所述工具柄前端表面(32)相邻的具有夹持翼第二半径R2的部分圆柱形延伸的外翼表面(42)，以及所述多个孔扇区(70)中的每一个包括与所述切割头后端表面(64)相邻的具有孔扇区第三半径R3的轴向延伸孔扇区表面(76)，并且其中，所述第二半径R2大于所述第三半径R3。
8.根据权利要求7所述的旋转式切割工具(20)，其中所述切割头接收部分(30)具有与所述多个夹持翼(38)交替的绕着所述纵向轴线(Al) 周向地等距间隔的多个大体上平面的切割头接收表面(36)，以及通过所述多个切割头接收表面(36)与所述多个夹持翼(38)之间的相交线限制的假想圆(C)具有接收表面第一半径R1，并且其中，所述第三半径R3大于所述第一半径Rl。
9.根据权利要求7所述的旋转式切割工具(20)，其中所述多个孔凹陷(72)中的每一个包括周向地界定的第一和第二孔凹陷表面(78、80)， 其横向于相邻的孔扇区表面(76 )，具有孔凹陷第三角范围Ε3，所述多个夹持翼(38)中的每一个包括周向地界定的前缘和后援翼表面(44、46)，其横向于相邻的外翼表面(42)，具有夹持翼第一角范围Ε1，以及所述多个对准突出体(92)中的每一个包括周向地界定的第一和第二对准突出体表面 (96、98 )，其横向于相邻的通孔表面(86 )，具有对准突出体第四角范围Ε4，并且其中，所述第三角范围Ε3大于所述第一角范围Ε1，并且所述第三角范围Ε3大于所述第四角范围Ε4。
10.根据权利要求7所述的旋转式切割表面(20)，其中，小直径冷却剂孔(106)径向地从与所述纵向轴线(Al)共轴的大直径冷却剂孔(108)延伸至每个夹持翼(38)的外翼表面 (42)。
11.根据权利要求1所述的旋转式切割工具(20)，其中，在所述多个凸形夹持表面(40) 与所述纵向轴线(Al)之间形成的内部第一倾斜锐角δ 1基本上等于在所述多个凹形夹持表面(74)与所述中心孔轴线(A2)之间形成的外部第二倾斜锐角δ 2。
12.根据权利要求1所述的旋转式切割工具(20)，其中，所述旋转式切割工具(20)是可扩张铰孔器。
13.根据权利要求1所述的旋转式切割工具(20)，其中，所述切割头(24)由烧结碳化物制造。
14.一种组装权利要求2的旋转式切割工具(20)的方法，包括将所述夹持螺母(28)的螺纹孔(82)定位成与所述纵向轴线(Al)近似共轴，然后使所述工具柄(22)的阳螺纹部分(34)与所述螺纹孔(82)接合并在从所述工具柄前端表面(32) 看时使所述夹持螺母(28)沿着逆时针方向旋转，将所述锁定套筒(26)的通孔(86)定位成与所述纵向轴线(Al)共轴，然后使所述多个锁定突出体(50 )与所述多个锁定槽(94 )接合并在从所述工具柄前端表面(32 )看时使所述锁定套筒(26)沿逆时针方向旋转直至所述多个对准突出体(92)周向地与所述多个夹持翼 (38)对准，将所述切割头(24)的中心孔(58)定位成与所述纵向轴线(Al)共轴，然后使所述多个孔凹陷(72 )与所述多个夹持翼(38 )和所述多个对准突出体(92 )接合并在从所述工具柄前端表面(32 )看时使所述切割头(24)沿顺时针方向旋转直至所述多个孔扇区(70 )与所述多个夹持翼(38)对准，以及在从所述工具柄前端表面(32)看时使所述夹持螺母(28)沿顺时针方向旋转，直至在以下之间实现夹持接触所述夹持螺母前端表面(84a)与所述锁定套筒后端表面(88 )，所述锁定套筒前端表面(90)与所述切割头后端表面(64)，以及所述多个凹形夹持表面(74)与所述多个凸形夹持表面(40)。
全文摘要
一种用于铰孔操作的旋转式切割工具(20)，包括具有多个径向地突出且大体上轴向地延伸的夹持翼(38)的带有纵向轴线(A1)的大体上圆柱形工具柄(22)，以及具有中心孔(58)和带有外切割直径(D)的多个轴向延伸切割边缘(62)的圆柱形切割头(24)。中心孔(58)具有多个周向地且交替地间隔的孔扇区(70)和孔凹陷(72)，其中，每个孔扇区(70)具有与每个夹持翼(38)的向外倾斜凸形夹持表面(40)进行夹持接触的向外倾斜凹形夹持表面(74)。被组装到工具柄(22)的圆柱形锁定套筒(26)和圆柱形夹持螺母(28)提供调整切割头(24)的夹持接触力和切割直径(D)的手段，并且使得能够在不去除锁定套筒(26)和夹持螺母(28)的情况下去除和替换切割头。
文档编号B23B31/11GK102438782SQ201080018245
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月26日
发明者赫克特 G. 申请人:伊斯卡有限公司