专利名称：切削工具紧固机构及其所用的组装方法
技术领域：
本发明涉及切削工具，并且具体地涉及用于将一个元件紧固至另一个元件的切削工具紧固机构。
背景技术：
US6394465公开了一种工具紧固设备,包括具有插孔的夹持元件,插孔由操作孔部和夹持孔部联合构成。具有柱状柄部的插件可以插入到操作孔内，柄部的直径小于操作孔部的直径。柄部的直径略大于夹持孔部的直径。当紧固机构被转移至紧固位置时，插件就通过由轴承套筒或紧固螺钉加在柄部上的外力而被强行装入夹持孔部内。通过外力保持柄部和夹持孔部之间的可靠紧固。外力确保在操作切削工具期间保持将柄部压向夹持孔部。如果没有附加的外力，’465中的紧固机构就不能完成这样的工作，原因是沿横向于柄部纵向的方向加在被夹持柄部上的任何外力都可能会将柄部从夹持孔部中拉出。 在紧固螺钉被用于将柄部强行压入夹持孔部内的紧固方法中，在其中拧入紧固螺钉的壁部必须具有最小厚度，目的是为了让螺纹正常工作。本发明的目标是提供一种新型和改进的切削工具紧固机构，其中无需单独的元件例如螺钉施加外力即可保持柄部和夹紧孔部之间的可靠紧固。
发明内容
根据本发明，提供了一种第一元件和第二元件之间的切削工具紧固机构。第一元件包括位于第一元件前端的前部和从前部向后延伸的凸部。凸部包括具有杆直径D3的柱状杆。杆包括杆的外周面。第二元件包括
位于第二元件前端的凹部，凹部包括前表面以及开向前表面并且由操作孔口和夹持孔联合构成的紧固腔。紧固腔包括内部耦合凹口，内部耦合凹口包括驱动面；以及从凹部向后延伸的后部。夹持孔在凹部的端视图内具有夹持孔直径为D2的圆形截面，夹持孔包括具有大于180度弧角的夹持面。操作孔口包括齿操作孔口和操作孔，操作孔在第二元件的端视图内具有操作孔直径为Dl的圆形截面，其中D1>D3>D2。齿操作孔口被成形在前表面并且向后延伸。操作孔和夹持孔具有各自的至少沿其一部分的间隔开的纵向轴线。其中凸部进一步包括从杆的外周面凸出用于被容纳在齿操作孔口和耦合凹口内的耦合齿，并且耦合齿包括用于与驱动面接合的从动面。根据本发明的实施例，耦合齿的从动面沿朝向杆后表面的方向从杆的外周面升起。根据本发明的实施例，耦合齿的从动面在杆的端视图中沿顺时针方向升起。根据本发明的实施例，操作孔与夹持孔在两条交线处相交。根据本发明的实施例，夹持面与夹持孔纵向延伸相同的长度。根据本发明的实施例，α等于181度。
根据本发明的实施例，在未紧固位置，耦合齿位于齿操作孔口内。根据本发明的实施例，在紧固位置，耦合齿的从动面与耦合凹口的驱动面相接合。根据本发明的实施例，在紧固位置，夹持孔的夹持面沿着弧角至少为180度的区域与杆的外周面相接合。根据本发明的实施例，在紧固位置，前部的后表面与凹部的前表面相接合。根据本发明的实施例，操作孔和夹持孔的纵向轴线平行。根据本发明的实施例，操作孔和夹持孔的纵向轴线以距离L间隔开。根据本发明的实施例，夹持孔朝向前表面渐缩。根据本发明的实施例，耦合凹口的驱动面具有截头圆锥体的形状。 根据本发明的实施例，夹持孔具有圆柱体的形状。根据本发明的实施例，操作孔具有圆柱体的形状。根据本发明还进一步提供了一种用于组装切削工具紧固机构的方法，包括以下步骤
a)将杆插入操作孔口内，直到耦合齿沿轴向与耦合凹口对齐为止；然后
b)在前部的端视图内相对于第二元件顺时针转动第一元件，直到杆已完全从操作孔口转移至夹持孔并且通过耦合齿的从动面与耦合凹口的驱动面完全接合而使杆的外周面与夹持面完全接合为止。第一元件可以是切削头。第二元件可以是工具柄。切削头和工具柄可以共同构成切削工具。
为了更好地理解本发明并示出如何才能在实践中实现本发明，现参照附图进行说明，在附图中
图I是根据本发明实施例具有第一和第二元件的切削工具紧固机构的等距分解视图； 图2是第一元件的等距视 图3是第一元件的端视 图4是第二元件的概括等距视 图5是第二元件的端视 图6是组装好的切削工具紧固机构处于未紧固位置时的侧视 图7是沿图6中的VII-VII线截取的截面 图8是组装好的切削工具紧固机构处于紧固位置时的侧视 图9是沿图8中的IX-IX线截取的截面 图10是第二元件实施例的侧视图；以及 图11是第二元件实施例的端视图。应该意识到为了图示的简单和清楚起见，附图中所示元件并非一定是按比例绘制。例如，某些元件的尺寸可能为了清楚起见而相对于其他元件有所放大，或者几个物理部件可以被包含在一个功能块或功能元件中。而且，在认为合适时，附图标记可以在各附图中重复出现以表示相应或类似的元件。
具体实施例方式在以下的说明内容中将介绍本发明的各种应用。为了进行说明，阐述具体结构和细节的目的在于提供对本发明的全面理解。但对于本领域技术人员来说显而易见的是无需本文中给出的特定细节即可实践本发明。而且，为了不使本发明含糊不清，公知的特征可以被省略或简化。参照图I至图5进行说明，示出了根据本发明的实施例的第一元件12和第二元件14之间的切削工具紧固机构10。第一元件12例如可以是切削头12，具有一定的旋转方向并且在其前端27设有一个或多个切削刀片、切削刃等(未示出)。同时，第二元件16例如可以是工具柄16，具有一定的旋转方向并且被设置用于沿所述旋转方向旋转驱动切削头12，切削头12和柄14共同构成了切削工具。
第一元件12具有位于前端的前部16和从前部16向后延伸的凸部18。凸部18包括柱状杆20，具有杆直径D3和纵向杆轴线A3。杆20具有杆的外周面22，其延伸在前部16的后表面24和杆的后表面26之间。根据某些实施例,后表面24和杆的后表面26面朝后方。根据某些实施例，后表面24和杆的后表面26都垂直于杆轴线A3取向。凸部18进一步包括从杆的外周面22凸出的耦合齿28。耦合齿28包括相对的齿前表面和齿后表面(30，32)、相对的齿侧面34、齿的外周面36和从动面38。根据某些实施例，从动面38延伸在齿前表面30、齿的外周面36和齿侧面34之间。根据某些实施例，从动面38沿朝向杆后表面26的方向从杆的外周面22升起(参见图2)。根据某些实施例，从动面38在杆20的端视图中沿顺时针方向升起(参见图I)，界定出较低和较高的齿部(40，42)。因此，在某些实施例中，从动面38在沿杆轴线A3向后的轴向上径向向外倾斜并且沿第一元件12旋转的周向径向向外倾斜。注意力转至图4和图5，示出了第二元件14。第二元件14包括位于前端的凹部44以及从凹部44向后延伸的后部46。凹部44包括位于前端面朝前的前表面48以及向后延伸并且向外开向前表面48的纵向紧固腔50。紧固腔50由操作孔口 52和夹持孔54联合构成并且包括紧固腔的后表面56。夹持孔54具有纵向夹持孔轴线A2以及垂直于夹持孔轴线A2截取的具有夹持孔直径D2的圆形截面。操作孔口 52与夹持孔54在两条交线58处相交，界定出的夹持面60沿其整个长度具有大于180度的弧角α。角度α优选地选择为181 度。根据某些实施例，夹持面60是半圆柱形。根据某些实施例，夹持面60与夹持孔54纵向延伸相同的长度。操作孔口 52包括具有操作孔轴线Al的操作孔62，操作孔62具有垂直于操作孔轴线Al截取的具有操作孔直径Dl的圆形截面。在垂直于任何一条轴线Al，Α2和A3截取的任意截面内，操作孔62的操作孔直径Dl都大于杆20的杆直径D3，杆直径D3则大于夹持孔54的夹持孔直径D2 (D1>D3>D2)。操作孔口 52进一步包括成形在前表面48内的齿操作孔口 64用于接纳第一元件12的耦合齿28。根据某些实施例，齿操作孔口 64延伸在前表面48和紧固腔后表面56之间。操作孔轴线Al和夹持孔轴线A2平行并且以距离L间隔开(参见图7)。紧固腔50进一步包括轴向位于紧固腔后表面56和前表面48之间的周向延伸的内部耦合凹口 66。耦合凹口 66在凹部44的端视图内具有圆形截面。耦合凹口 66与夹持孔轴线A2同轴并且包括驱动面68，驱动面68被成形用于接合耦合齿28的从动面38。根据某些实施例，驱动面68具有正截头圆锥体的形状，被设计用于接纳耦合齿28的从动面38的形状并与之邻接。在组装切削工具紧固机构10时，驱动面68被设计为具有这样的尺寸以允许操作从动面38的较低齿部40并避免操作从动面38的较高齿部42。现参照图6和图7进行说明，图6和图7示出了处于未紧固位置的切削工具紧固机构10和第一元件12。在该位置，凸部18位于紧固腔50内，杆28位于操作孔62内并且耦合齿28位于齿操作孔口 64内。杆20的纵向轴线A3与操作孔62的纵向轴线Al基本相互对准，第一元件12可以自由滑动以在操作孔口 52内相对于第二元件14沿轴向移动并且夹持孔54的夹持面60不邻接杆的外周面22。第一元件12的凸部18被插入紧固腔50内，直到耦合齿28沿轴向与耦合凹口 66对齐为止。
现参照图8和图9进行说明，图8和图9示出了处于紧固位置的切削工具紧固机构10和第一元件12。杆20位于夹持孔54内并且夹持孔54的夹持面60邻接杆的外周面
22。杆20的纵向轴线A3与夹持孔轴线A2重合(参见图9)。在该位置，耦合齿28位于耦合凹口 66内并且耦合凹口 66的驱动面68邻接耦合齿28的从动面38以使驱动面68与从动面38处于驱动接合状态。而且，根据某些实施例，前部的后表面24可以邻接前表面48。通过在第一元件12的前部16的端视图内相对于第二元件14顺时针转动第一元件12，即可实现将切削工具紧固机构10或第一元件12从未紧固位置转移至紧固位置。转动只能沿顺时针方向进行，原因在于如上所述，从动面38的较高齿部42不能穿过耦合凹口66。随着转动的进行，耦合齿28被从齿操作孔口 64转移至耦合凹口 66，直到在某一位置从动面38开始邻接驱动面68为止。由于杆20的杆直径D3大于夹持孔54的夹持孔直径D2(D3>D2)，因此杆20必须被强行压入夹持孔54内。正如以上公开的那样，从动面38在杆20的端视图内沿顺时针方向升起。因此，当从动面38开始邻接耦合凹口 66时，就沿朝向夹持面60的大致方向生成法向力N(参见图9)。随着进一步转动第一元件12而累积的作用力N推送杆20经过两条交线58并进入夹持孔54内，同时夹持孔54被略微膨胀。应该说明的是根据某些实施例，夹持孔54被设计为具有这样的公差以允许夹持孔54的这种膨胀。根据某些实施例，紧固腔50由操作孔口 52和夹持孔254联合构成，夹持孔254朝向前表面48渐缩以有助于夹持孔254(参见图10)在紧固腔的后表面56附近膨胀。根据某些实施例，在凹部的端视图中截取的截面内，夹持面60是连续的(参见图1，5-9)，而根据某些实施例，夹持面160是不连续的并且包括纵向凹陷161 (参见图11)。而且，在驱动面68具有正截头圆锥体形状的那些实施例中，作用力N沿离开前表面48的方向还具有向后指向的分量。这能实现前表面48和后表面24之间的可靠邻接，确保第一元件12和第二元件14之间轴向锁定。根据某些实施例，进入和离开夹持孔54可以通过杆20经过操作孔和夹持孔(62，54)之间的交线58时可以听到的咔嗒声来证明。尽管已经参照一个或多个具体实施例介绍了本发明，但是本说明书整体上应该被认为是说明性的而不应被解读为将本发明限制成图示的实施例。应该意识到本领域技术人员可以得出各种修改，尽管这些修改并未在本文中明确给出，但是仍然都落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.第一元件(12)和第二元件(14)之间的切削工具紧固机构(10)， 第一元件(12)包括 位于第一元件(12)前端的前部(16);和 从前部(16)向后延伸的凸部(18)，凸部(18)包括具有杆直径D3的柱状杆(20);杆(20)包括杆的外周面(22)； 第二元件(14)包括 位于第二元件(14)前端的凹部(44)，凹部(44)包括前表面(48)以及向外开向前表面(48)并且由操作孔口 (52)和夹持孔(54)联合构成的紧固腔(50)； 紧固腔(50)包括内部耦合凹口(66)，内部耦合凹口(66)包括驱动面(68);以及从凹部(44)向后延伸的后部(46);夹持孔(54)在凹部(44)的端视图内包括具有夹持孔直径D2的圆形截面，夹持孔(54)包括具有大于180度弧角(α)的夹持面(60)； 操作孔口 (52)包括齿操作孔口 (64)和操作孔(62),操作孔(62)在第二元件(14)的端视图内包括具有操作孔直径Dl的圆形截面，其中D1>D3>D2 ;齿操作孔口 ￠4)被成形在前表面(48)内并且向后延伸； 操作孔(62)和夹持孔(54)具有各自的至少沿其一部分的间隔开的纵向轴线； 其中 凸部(18)进一步包括从杆的外周面(22)凸出并且被设置成被接纳在齿操作孔口(64)和耦合凹口出6)内的耦合齿(28)，耦合齿(28)包括适合用于与驱动面￠8)接合的从动面(38);并且 第一元件可以在紧固位置和未紧固位置之间移动，其中在未紧固位置时凸部(18)位于操作孔口(52)内，并且在紧固位置时夹持孔(54)的夹持面(60)与杆的外周面(22)相接合。
2.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中耦合齿(28)的从动面(38)沿朝向杆后表面(26)的方向从杆的外周面(22)升起。
3.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中耦合齿(28)的从动面(38)在杆(20)的端视图中沿顺时针方向升起。
4.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中操作孔(62)具有圆柱体的形状。
5.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中操作孔(62)与夹持孔(54)在两条交线(58)处相交。
6.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中夹持孔(254)朝向前表面(48)渐缩。
7.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中夹持孔(54)具有圆柱体的形状。
8.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中夹持面(60)与夹持孔(54)纵向延伸相同的长度。
9.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中夹持面(160)包括纵向凹陷(161)。
10.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中弧角(α)等于181度。
11.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中在紧固位置，前部(16)的后表面(24)与凹部(44)的前表面(48)相接合。
12.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中操作孔(62)和夹持孔(54)的纵向轴线平行。
13.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中操作孔(62)和夹持孔(54)的纵向轴线以一定的距离(L)间隔开。
14.如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)，其中耦合凹口(66)的驱动面(68)具有截头圆锥体的形状。
15.一种用于组装如权利要求I所述的切削工具紧固机构(10)的方法，包括以下步骤 a)将杆(20)插入操作孔口(52)内，直到耦合齿(28)沿轴向与耦合凹口(66)对齐为止；然后b)在前部(16)的端视图内相对于第二元件(14)顺时针转动第一元件(12)，直到杆(20)已完全从操作孔口(52)转移至夹持孔(54)并且通过耦合齿(28)的从动面(38)与耦合凹口(66)的驱动面(68)接合而使杆的外周面(22)与夹持面(60)完全接合为止。
全文摘要
工具紧固机构(10)将第一元件(12)连接至第二元件(14)。第一元件(12)具有柱状杆(20)以及从杆(20)凸出的耦合齿(28)。第二元件(14)具有由夹持孔(54)和操作孔口(52)联合构成的紧固腔(50)。操作孔口(52)具有操作孔(62)和齿操作孔口(64)，分别成形用于容纳杆(20)和耦合齿(28)。杆(20)的杆直径(D3)大于夹持孔(54)的夹持孔直径(D2)。紧固腔(50)进一步具有用于容纳耦合齿(28)的耦合凹口(66)。耦合凹口(66)具有驱动面(68)用于接合位于耦合齿(28)上的从动面(38)以形成将杆(20)从操作孔(62)推入夹持孔(54)内并帮助避免两个元件(12,14)分离的作用力。
文档编号B23B31/113GK102791407SQ201180008569
公开日2012年11月21日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年2月8日
发明者H.盖伊 申请人:伊斯卡有限公司