用于金属加工的可换头部系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可换头部系统，该可换头部系统作为用于金属加工所用的机械的应用工具。
【背景技术】
[0002]在金属加工中，为了切削加工、无切肩地成形或者为了以摩擦的方式进行磨蚀，使用例如用于钻孔、铣削或研磨的多种工具系统。这些机械大多具有卡盘(例如夹紧卡盘或收缩卡盘)，以用于容纳应用工具(例如钻孔工具或铣削工具)。
[0003]应用工具通常完全地或部分地由硬质金属(例如烧结的碳化硬质金属)制成。硬质金属工具在制造方面很昂贵，然而具有高的稳定性，从而能够在良好的切割性能的情况下实现高的寿命或高的切割功率。
[0004]已知的是，用于钻孔或铣削的工具被实施成可换头部系统。这种类型的系统包括用于例如钻孔或铣削加工的实际头部以及用于容纳头部的支架或轴。支架自身设置成被容纳到机械卡盘中。如果出现损坏现象，仅从支架中取出应用工具的用坏的头部并且插入新的头部。这降低了硬质金属材料消耗并且由此降低了成本。
[0005]为了最优的稳定性，除了头部，支架大多也由硬质金属制成。在头部和支架之间的连接应实现头部快速且可靠地插入支架中或头部从支架中取出，并且由此对于操作者来说可以低的消耗并且在短的工具更换时间中进行连接。此外，在加工时必须可靠地保持头部，也就是说，防止在支架中旋转或转动。在锚定或卡住时，头部不应能从支架中被拉出。
[0006]已知不同的可换头部系统，在其中，头部和支架通过螺纹相互连接;例如，可在支架处设置内螺纹以用于拧入头部，或者相反。然而，在硬质金属中攻螺纹带来很高的成本，从而这种系统在制造方面非常昂贵。
[0007]从文献US 2011/0193299 Al中已知一种系统，在其中，工具具有插入区域，并且工具支架具有带有容纳开口的容纳区域。工具通过其插入区域被容纳到支架的容纳开口中。在容纳区域中的另一侧向的开口伸延到在容纳开口的侧向内壁中的凹口处。工具的插入区域同样具有侧向的凹口。在被容纳的状态中，机械的保持元件、例如销通过在容纳区域中的侧向的开口被插入在支架处的容纳开口的侧壁中和头部的插入区域中的彼此对应的凹口中，从而将头部固定在支架中以防轴向移动。
[0008]在锚定或卡住头部时，这种系统不能实现自动稳定。因为头部通过插入支架中并且紧接着旋转固定，此外当头部在加工期间在支架中旋转时，通过该销的固定失效。
[0009]文献DE 10 2006 028 408 Al描述了一种工具支架，其具有用于容纳工具柄的工具容纳部和拉出固定部，以防工具的轴向移动。该拉出固定部包括:锁止元件，和与其对应的且容纳该锁止元件的锁止槽。在此，不仅锁止元件而且锁止槽构造成球头形的。优选地，工具具有锁止槽。工具支架例如具有两个可旋转支承的球。每个球例如可通过螺纹销被保持在这样的位置中，即，在该位置中螺纹销伸入容纳开口的内腔中。由于优选沿着旋转工具的圆柱柄螺旋形地布置的锁止槽，实现了工具的轴向锁止。
[0010]文献DE 20 2011 109 498 Ul描述了一种具有用于夹紧工具的容纳部的工具支架。锁止元件用于防止工具从工具支架中轴向移动出来，并且为此接合到在工具处的对应的配合元件中。为了简单的制造性和简单的装配性，锁止元件与容纳部构造成一体的。
【发明内容】
[0011]本发明的目标在于，提出一种可换头部系统，其实现在短的时间内且以低的消耗更换头部，该可换头部系统在使用中可靠地被保持，并且在此是成本适宜的，本发明也提出一种相应的支架、相应的头部和相应的制造方法。
[0012]对于可换头部系统，该目标通过权利要求1所述的特征实现，对于支架，该目标通过权利要求9所述的特征实现，对于头部，该目标通过权利要求11所述的特征实现，并且对于所述方法，该目标通过权利要求12所述的特征实现。
[0013]根据本发明，提出由硬质金属制成的可换头部系统，除了头部和支架，该可换头部系统也包括销，该销用于通过孔将头部保持在支架处。孔正切地穿过在头部和支架之间的配合面。此外，孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延，也就是说，孔轴线相对于在支架和头部之间的连接轴线具有轴向分量。
[0014]如此设置销从而容纳在孔中，使得在头部被容纳在支架处时销接合到槽中。该接合可小于销直径的一半，从而销大部分被支架包围并且由此被稳定。销可由硬质金属制成，为了更低的成本，其没有螺纹。
[0015]在几个实施方式中，在头部处构造槽，并且在支架处构造孔。孔可一次地穿过支架的外表面，从而孔仅具有一个开口，销可通过该开口被插入。备选地，孔完全地穿过支架，从而销可通过两个开口被插入。
[0016]在一定的实施方式中，孔和/或槽相对于支架和头部的连接轴线的法线具有角度，该角度大于典型地用于螺纹的角度。该角度可在20°至60°之间，优选地在30°至45°之间。例如，在头部处的槽的斜度在轴向方向上大于在头部处的用于金属加工的切割棱边的斜度。
[0017]在几个实施方式中，槽螺旋形地围绕头部伸延。在一圈之后，槽自身的轴向距离可为槽宽度的多倍，例如至少为其双倍，优选地为槽宽度的三倍或更多。在这些或其它实施方式中，槽在其整个长度上围绕头部伸延3圈或者更少，优选地1.5圈或者更少。
[0018]槽例如可半圆形地被切入到头部的外表面中。销可具有圆形的横截面。在此，槽的直径可大于销的直径，从而销带间隙地接合到槽中。这简化了头部到支架中的嵌入。
[0019]支架可具有用于容纳头部的无螺纹的凹口。为了形状配合地容纳头部，在支架处的配合面可构造成用于贴靠在头部处的圆锥形地变细的锥形区段。
[0020]根据本发明的可换头部系统的实施方式可由套件组成，该套件包括一个支架和多个头部，这些头部可构造成相同的并且用作在用坏时的替代物，和/或可构造成不同的，用于不同的加工任务。该套件也可包括多个具有例如不同尺寸的支架。该套件可包括一个或多个销。
[0021]此外，根据本发明，提出一种由硬质金属制成的用于可换头部系统的头部。该头部在用于与可换头部系统的支架连接的连接区域中具有圆锥形地变细的锥形区段。在连接区域中的槽围绕头部螺旋形地伸延3圈或者更少、优选地1.5圈或更少。
[0022]此外，提出一种由硬质金属制成的用于可换头部系统的支架。该支架具有用于形状配合地容纳可换头部系统的头部的配合面。孔正切地穿过该配合面。孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延。支架可具有无螺纹的配合面。
[0023]最后，根据本发明提出一种用于由硬质金属制成的支架的制造方法，在其中，将销引入支架的孔中。该孔正切地穿过配合面，该配合面设置成用于形状配合地将可换头部系统的头部与支架连接在一起。该孔相对于支架和头部的连接轴线的法线倾斜地伸延。
[0024]该方法的实施方式包括，将销卡锁在孔中和/或销被切断在孔中。该销可以从出厂已经被嵌入孔中并且卡锁在其中(例如粘接在其中)，或者可以在(例如第一次)使用可换头部系统时才被嵌入。销可比在支架中的孔更长;这简化了销的嵌入(如有可能同样取出)。在嵌入并卡锁之后，可切断该销，从而其切割面与支架的外轮廓齐平。
[0025]在根据本发明构造的可换头部系统中，可省去用于连接支架和头部的螺纹，并且根据本发明设置的元件、销、孔和槽可实施成无螺纹的。这显著减小了支架、头部和/或销的制造成本。此外，在支架处无螺纹的容纳区域和/或在头部处无螺纹的连接区域简化了头部在支架中的容纳或头部从支架中的取出，也就是说，可更快速且更简单地进行头部更换。不需要用于头部更换的特殊工具。
[0026]为了将头部固定在支架处，仅必须将销容纳到孔中。该销在容纳头部之前或之后被嵌入孔中。尤其地，在更换头部时销可保留在孔中。
[0027]例如可如此保证在金属加工期间头部的保持，S卩，在头部和支架处的彼此配合面具有锥形形状，也就是说，圆锥形地伸延。该形状在连接时与在加工时同样地引起自动对中。此外，在加工时头部和支架自动地形状配合地且尤其地传力地连接在一起。可省去借助于平面挡块或收缩的保持。在这些实施方式中，在孔、销和槽处对机械稳定性没有更高的要求，因为锥形形状在锚定或卡住时允许自动的自稳定。
[0028]在支架处的孔和在头部处的槽具有轴向分量。以这种方式，可利用螺纹的性能和优点，虽然不存在螺纹。由此，例如在螺旋形的槽中，头部被拧入具有被嵌入的销的支架中，并且可在没有其它措施的情