專利名稱：用于除切屑加工的可旋轉(zhuǎn)刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于除切屑或切屑形成加工的可旋轉(zhuǎn)刀具，這種刀具包括基體以及可更換切削部，該切削部可以通過凸形/凹形接頭與基體形成剛性連接，該接頭一方面包括形成在基體前端中的凹形凹槽并且另一方面包括從切削部向后伸出的可以插入到凹槽中的凸形部分，所述凹槽由底表面和兩個側(cè)表面所限定，所述凸形部分包括端表面和兩個側(cè)表面，在基體的前部中形成有向前開口的狹槽，該狹槽將兩個可彈性偏轉(zhuǎn)的腿部分開以便將凸形部分夾在凹槽中，并且在所述端表面和底表面之一中形成有底座以用于容納第二表面上的突起。
背景技術(shù)：
具有基體以及單獨(dú)的可更換切削部的這種切削刀具在實(shí)際中可以具有若干種不同的形式，并且例如包括鉆孔刀具、銑刀例如立銑刀或開槽銑刀、螺紋銑刀等。基體通常由具有圓柱形基本形狀的細(xì)長柄部構(gòu)成。在現(xiàn)代機(jī)加工刀具中，基體如此復(fù)雜而昂貴，從而由于經(jīng)濟(jì)原因它們不能與切削部形成為一體，該切削部構(gòu)成刀具的磨損部分并且具有有限的使用壽命。換句話說，優(yōu)選將實(shí)際的切削部制作成單獨(dú)可拆卸單元的形式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常將它稱為“可拆卸頂部”，并且在磨損之后可以更換，而昂貴的基體可以在更長的時間(通常10至20次更換切削部的時間)內(nèi)使用。實(shí)際上，可拆卸頂部完全或部分由硬質(zhì)耐磨材料例如硬質(zhì)合金等制成，而基體則由具有更大彈性的材料例如鋼制成。應(yīng)該指出的是，所述這種刀具主要但不是必定用于對金屬工件進(jìn)行機(jī)加工。
具有可拆卸頂部的刀具其發(fā)展在鉆探領(lǐng)域尤為集中并且引人關(guān)注。簡單鉆床或者多功能機(jī)械均可用于鉆探作業(yè)，在兩種情況中均使用牢固并且剛性安裝的機(jī)軸或者刀架，切削刀具的基體的后端部可固定于其內(nèi)，同時所述可拆卸頂部可在該基體的前端部自由安裝或拆卸，該可拆卸頂部在所切削的工件中執(zhí)行切削或者除屑加工。在絕對理想的情況下，不僅基體的幾何中心軸線，而且可拆卸頂部的幾何中心軸線均應(yīng)沿著機(jī)軸的幾何中心軸線的精確延伸的直線定位，以便在工件內(nèi)產(chǎn)生在形狀以及位置方面均具有最佳精度的孔。然而，在實(shí)際中，卻難以達(dá)到最佳精度，這首先是由于在可拆卸頂部和基體之間的界面中不可避免的存在的公差，眾所周知，在不同的操作中并且使用不同的材料分別制造所述可拆卸頂部和基體，還由于在基體和可拆卸頂部中存在各種形式缺陷。因此，在實(shí)際中其結(jié)果通常是鉆頭在鉆進(jìn)工件時產(chǎn)生擺動，即，可拆卸頂部的端部非期望的偏離本應(yīng)用于確定所鉆孔幾何位置的機(jī)軸幾何中心軸線的延伸直線定位。因此，可拆卸頂部的端部并非如所期望的那樣線性的鉆入工件內(nèi)，而是起初首先產(chǎn)生盤旋或者行星運(yùn)動，以便最終穩(wěn)定在一個線性運(yùn)動軌跡上，而該線性運(yùn)動軌跡會或多或少的偏離所期望的運(yùn)動軌跡定位。
最初所述的這種切削刀具在SE 0103752-2中已經(jīng)公知。然而，該刀具的一個缺點(diǎn)在于可拆卸頂部的凸形部分形成為必須從其一側(cè)插入基體中的接收凹槽內(nèi)。為了克服此缺點(diǎn)，在SE 0400056-8中公開了一種刀具，使得能夠沿著軸向?qū)⒖刹鹦俄敳康耐剐尾糠植迦牖w的凹槽內(nèi)。在此刀具中，可拆卸頂部的凸形部分設(shè)有旋轉(zhuǎn)對稱成形的對中凸起，該對中凸起設(shè)置為與位于凹槽底表面中同樣旋轉(zhuǎn)對稱成形的底座相接合。對中凸起的作用在于使得可拆卸頂部相對于基體對中，并且為此對中凸起具有成錐形的包絡(luò)面，其最大和最小直徑調(diào)整為使得在對中凸起與限定底座開口的基本為圓形的邊緣之間形成線性接觸。不僅在由硬質(zhì)合金制造可拆卸頂部方面，而且還在制造由剛構(gòu)成的基體方面，此結(jié)構(gòu)均需要相當(dāng)高的制造精度。而且，不能確保具有此加工精度，即使可拆卸頂部實(shí)際上相對于基體精確對中。因此，基體中即便很小的形式缺陷也會導(dǎo)致可拆卸頂部自身的中心軸線偏離機(jī)軸的中心軸線的延伸直線定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的在于消除根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切削刀具的上述缺點(diǎn)，并且提供一種改進(jìn)的切削刀具。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種尤其用于鉆探的切削刀具，其可拆卸頂部可以相對于機(jī)軸的中心軸線以非常精確的方式進(jìn)行對中。本發(fā)明的另一個目的在于通過簡單的并且成本低廉的裝置實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的加工精度。本發(fā)明的再一個目的在于提供一種刀具，其中在可拆卸頂部與基體之間的界面具有如此特性，即使得使用者/操作者在安裝可拆卸頂部時確信該可拆卸頂部被視為能夠以一種不同的并且可靠的方式固定在基體的凹槽中。
根據(jù)本發(fā)明，至少所述主要目的通過權(quán)利要求1的特征部分所限定的技術(shù)特征而實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中進(jìn)一步限定了根據(jù)本發(fā)明的刀具的優(yōu)選實(shí)施方案。
附圖的簡要說明在這些附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的形式為鉆頭并且安裝在可旋轉(zhuǎn)機(jī)軸中的切削刀具的立體圖，該刀具的基體以虛線表示；圖2為根據(jù)本發(fā)明的刀具的第一實(shí)施例的一部分基體以及與所述基體相分離的切削部或者可拆卸頂部的放大的分解立體圖；圖3為根據(jù)圖2的基體的端視圖；圖4為根據(jù)圖2的可拆卸頂部的端視圖；圖5為刀具處于裝配狀態(tài)時沿著線A-A的縱向截面圖；圖6為穿過可拆卸頂部與基體之間的界面的一部分的高度放大的截面圖，更為精確的是位于容納在底座中的凸起的區(qū)域中，該凸起示為相對于底座位于其中心；圖7為相應(yīng)于圖6的截面圖，并且示出凸起在底座中處于沿橫向移位的位置；圖8為相應(yīng)于圖2的分解視圖，并且示出根據(jù)本發(fā)明的刀具的第二個可選的實(shí)施例；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第三個可選的實(shí)施例；圖10是基體的側(cè)視圖；
圖11是同一基體的端視圖；圖12為根據(jù)圖10和11的與基體相配合的可拆卸頂部的端視圖；以及圖13為可拆卸頂部的另一個實(shí)施例的端視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，附圖標(biāo)記1表示其形式為鉆頭的安裝在刀架2中的切削刀具，而刀架2又安裝在可旋轉(zhuǎn)機(jī)軸3中。該鉆頭由以虛線表示的基體4以及可更換切削部或可拆卸頂部5構(gòu)成?；w4在該情況中由相對窄的圓柱形的軸構(gòu)成，所述軸在其后端部具有能夠裝配到刀架2中的加厚的部分6。所述刀架又能夠安裝在機(jī)軸3中的中空空間7內(nèi)。在機(jī)軸3的前表面上設(shè)置有兩個肩部9以便參與向鉆頭傳遞扭矩，所述肩部9接合在刀架2的凹槽中。在軸4中，形成有螺旋形的排屑槽10。如在圖1中所明顯看出的，可拆卸頂部5安裝在軸4的自由前端上。
在圖1中，C代表假想的幾何中心線，其示為一條點(diǎn)劃線的形式，從機(jī)軸3的后端延伸到可拆卸頂部5的前端。然而，在實(shí)踐中，每個構(gòu)件2、3、4、5均具有其各自的幾何中心線。因此，機(jī)軸3具有一條中心軸線，用C3表示，而刀架2、基體4、以及可拆卸頂部5的各自的中心軸線則分別用C2、C4和C5表示。對刀具加工精度起實(shí)質(zhì)性作用的是可拆卸頂部5的中心軸線C5與機(jī)軸3的中心軸線C3同心。因此，本發(fā)明的目的在于能夠確?？刹鹦俄敳?的中心軸線C5定位在機(jī)軸3的中心軸線C3的精確延伸直線中，而偶爾中心軸線C2和C4與軸線C3和C5完全同心。
現(xiàn)在參考圖2，其示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的在鉆頭或者基體4與可拆卸頂部5之間的界面的一種設(shè)計(jì)。
在基體4的前端形成有凹槽11，狹槽12在其中開口，該狹槽12將兩個可彈性偏轉(zhuǎn)的腿部13分隔開。凹槽11由底表面14和兩個側(cè)表面15所限定并且后者形成顎部，該顎部的形狀沿著向前的方向(在圖中向上)以楔形方式變尖。在其中一個腿部13中形成有用于緊固螺栓(未示出)的孔16，通過該緊固螺栓可以使得兩個腿部偏轉(zhuǎn)為相距一定的距離。
可拆卸頂部5具有旋轉(zhuǎn)對稱的基本形狀，其在鄰近圓柱形或者向后稍呈錐形的包絡(luò)面17處具有圓形的外部輪廓形狀?？刹鹦俄敳可系那氨砻?8(見圖4和5)是錐形的并且終止于中心尖端19。通常，可拆卸頂部的外直徑稍大于基體4的直徑。在包絡(luò)面17中，形成有兩個凹形彎曲的限定表面20，這些限定表面與表面10相連并且形成了可拆卸頂部中的排屑槽。在可拆卸頂部的前部中，鄰近排屑槽20形成有切削刃21，所述切削刃沿著直徑方向相對，即，180°等間距的分開。換言之，該可拆卸頂部具有對稱的基本幾何形狀。在其后端或內(nèi)端處，該可拆卸頂部具有用來與凹槽11接合的其整體由22表示的凸形部分。所述凸形部分由端表面23和兩個側(cè)表面24所限定，所述側(cè)表面形成為傾斜面以便與凹槽的楔形形狀相應(yīng)，該楔形形狀由傾斜的側(cè)表面15所限定。在凸形部分22的兩側(cè)均設(shè)有與位于凹槽11兩側(cè)的相同表面26相互配合的承受軸力的平表面25。
在凸形部分22的端表面23上，形成有凸起27，以用于接合凹槽11的底表面14中的底座28。
可拆卸頂部5完全或部分由硬質(zhì)合金或其它耐磨材料制成，而基體4則由具有更大彈性的材料例如鋼制成。鋼由于其內(nèi)在的彈性或柔性所以是優(yōu)選的，這使得由狹槽12所隔開的腿部13可以彈性偏轉(zhuǎn)。
就至此已描述的所示刀具而言，其所有本質(zhì)特征均是已經(jīng)公知的?，F(xiàn)有技術(shù)中的刀具其特征在于凸起27能夠用于將可拆卸頂部相對于基體對中為不可移動的狀態(tài)，更為確切的是由于其所具有的形狀使得在將可拆卸頂部插入底座28時能夠與底座形成緊密接觸。
根據(jù)本發(fā)明的刀具的特征在于，底座28比凸起27大，從而使得可拆卸頂部5的凸形部分22能夠在凹槽11中往復(fù)移動，并且使得該可拆卸頂部能夠自行對中。更為確切的，可拆卸頂部5應(yīng)當(dāng)能夠定位在中心位置，其中其中心軸線C5與機(jī)軸3的中心軸線C的假想延伸線相一致，而無需基體4的中心軸線C4必須沿著其整個長度與軸線C3的延伸線相一致。
在根據(jù)圖2-7的實(shí)施例中，凸起27以及底座28均具有四邊形的基本形狀。因此，凸起27由四個平的側(cè)表面29以及下部的適于具有平面形狀的端表面30所限定。如在圖6和7中所明顯看出的，側(cè)表面29相對于凸形部分的端表面23傾斜，更準(zhǔn)確的說是相互朝向的沿著向內(nèi)的方向傾斜從而該凸起沿著遠(yuǎn)離表面23的方向基本變尖。底座28優(yōu)選的具有與該凸起基本相同的形狀，該底座由四個平的并且傾斜的側(cè)表面31和平的底表面32所限定。然而，通常該底座比凸起大。在這方面，應(yīng)當(dāng)指出可拆卸頂部5與基體4之間的表面接觸分別僅在端表面25、26之間以及凹槽的側(cè)表面15和凸形部分的側(cè)表面24之間形成。這意味著凸形部分的端表面23與凹槽的底表面14形成有間隔，如在圖6和7中所明顯看出的。而且，凸起27的高度相對于底座28的深度如此調(diào)整為使得表面30和32并不相互接觸。換句話說，所述凸起并不接觸底座的底部。
在圖6中，將凸起27示為在底座28中處于中間位置狀態(tài)，即，凸起上的兩個側(cè)表面29與底座中的相應(yīng)側(cè)表面31具有一定的間隔。從此由參考線R所限定的中間位置處，凸起27在由凹槽11所限定的平面內(nèi)，即平行于凹槽的側(cè)表面15內(nèi)，能夠往復(fù)移動。然而，該凸起不能垂直于所述平面移動，因?yàn)榭善D(zhuǎn)腿部13緊壓凸形部分22的側(cè)表面24并且線性的引導(dǎo)該凸形部分。在這方面，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，凸起27在凹槽11中的可移動性并不意味著該凸起能夠自由的移動。相反，在安裝時，對處于任意位置的凸起以及可拆卸頂部，可偏轉(zhuǎn)腿部13可確保該凸起產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。因此，當(dāng)可拆卸頂部已經(jīng)切入工件并且受到相當(dāng)大的切削力時，可拆卸頂部首先產(chǎn)生橫向位移。換言之，只要鉆頭旋轉(zhuǎn)而無需已經(jīng)切入工件中，所述的腿部均能夠?qū)⑽挥谌魏谓o定的位置的凸起夾緊。
在圖7中示出凸起27在經(jīng)受切削力之后向右發(fā)生移位至端位置，其中右側(cè)表面29抵靠底座的右側(cè)表面31。該凸起從圖6所示的位置向圖7所示的位置所移動的距離d構(gòu)成底座與凸起之間的尺寸差異的量度。換言之，量度d可視為限定可拆卸頂部沿半徑方向的可移動性(沿直徑方向的可移動性＝2d)。
在實(shí)踐中，沿著凹槽的縱向延伸方向，底座28的寬度與凸起的寬度之間的差異根據(jù)鉆頭的直徑而有所不同，更為準(zhǔn)確的說，在具有小直徑的鉆頭中，該差異較小，而在具有大直徑的鉆頭中，該差異則較大。然而，在各種情況中，底座的寬度與凸起的寬度之間的差異應(yīng)當(dāng)達(dá)到0.02mm(d＝0.01mm)。在另一方面，底座的寬度至多應(yīng)比凸起的寬度大0.20mm(d＝0.10mm)。在實(shí)踐中，底座的寬度與凸起的寬度之間的差異優(yōu)選在0.04-0.16mm的范圍內(nèi)，更適當(dāng)?shù)脑?.07-0.13mm的范圍內(nèi)。
基于所述可拆卸頂部在由量度2d所確定的范圍內(nèi)能夠沿徑向移動的事實(shí)，在切入工件時，其能夠自行對中。因此，如果由于某種原因或者其它原因，例如，在界面中的公差和/或基體和/或刀架2中的微小形式缺陷等，而使得位于朝向可拆卸頂部的界面區(qū)域內(nèi)的基體4的中心軸線C4未能與機(jī)軸3的中心軸線C3同心，則可拆卸頂部將會朝向中心移動，所述中心由機(jī)軸的中心軸線C3的延伸直線所限定。當(dāng)可拆卸頂部已經(jīng)切入工件中并且受到顯著強(qiáng)于由腿部13朝著該可拆卸頂部的凸形部分22所施加的預(yù)應(yīng)力的切削力作用時，將會發(fā)生這種情況。
在根據(jù)圖2-7的刀具中，底座28整體上定位于底表面14的位于狹槽12一側(cè)的半個部分內(nèi)，而且凸起27亦設(shè)置在相應(yīng)的一側(cè)。
現(xiàn)在參考圖8，其示出一種可選的實(shí)施例，其中細(xì)長的底座28在狹槽12之上橋接。更確切的，在這種情況下，該底座形成為向上打開并且在狹槽12內(nèi)開口的兩個一致的部分凹槽?？刹鹦俄敳?的凸起27具有與底座28相同的細(xì)長形基本形狀，雖然在兩個側(cè)表面29之間測量的凸起寬度小于底座在兩個側(cè)表面31之間的寬度。基于該細(xì)長凸起與底座一起垂直于可拆卸頂部5的徑向運(yùn)動方向定向的事實(shí)，在可拆卸頂部的兩個外部位置中形成止擋件的接觸表面29、31被擴(kuò)大。
在前述的實(shí)施例與根據(jù)圖8的實(shí)施例之間的另一個差異在于后者不具備用于腿部13偏轉(zhuǎn)的緊固螺栓。相反，在靠近狹槽12處形成有橫截面為橢圓形的鍵槽33，以用于插入橫截面同樣為橢圓形的鍵，通過該鍵可將腿部偏轉(zhuǎn)。
在圖9中，示出根據(jù)本發(fā)明的另一個可選實(shí)施例。在此情況中，在可拆卸頂部5的凸形部分22中形成有底座28。更準(zhǔn)確的，該底座28的形狀為細(xì)長的橫截面呈V形的凹槽，該凹槽埋頭形成在表面23中并且沿著凸形部分的整個寬度延伸。凸起27則形成在基體4的凹槽中。更準(zhǔn)確的，該凸起其形狀為橫截面呈V形的隆起或者脊，其從凹槽14的底表面上突起。優(yōu)選的，所述脊沿著凹槽的整個寬度延伸，雖然其被狹槽12所截斷。以上述方式，凹槽28的寬度大于脊27的寬度，以使得凸形部分22在凹槽中能夠往復(fù)移動一個較短的距離。
現(xiàn)在參考圖10-13，其示出基體4中的凹槽11如何在平面P中定向。在圖13中，示出對稱的可拆卸頂部，其兩個等間距隔開的即沿著直徑方向相對的切削刃21定位在由EP所表示的徑向平面中。理想的是將可拆卸頂部的凸形部分22定向在平面EP中，但是由于幾何/結(jié)構(gòu)的原因，這是困難的或者不可能的(取決于排屑槽10、20的成形)。因此，該凸形部分通常只能定向?yàn)榕c徑向平面EP成一定的角度α。所述角度α，在根據(jù)圖12的實(shí)施例中約為15°，應(yīng)當(dāng)盡可能的小，并且在任何情況下均不超過30°。優(yōu)選的，角度α應(yīng)當(dāng)小于20°至25°。
圖13示出可拆卸頂部的另一個實(shí)施例。在此情況中，凸形部分22相對于圖12所示的凸形部分沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)。同樣此時角度α不應(yīng)超過30°。
本發(fā)明并不僅限于上述的并且在附圖中示出的實(shí)施例。因此，在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，凸起的幾何形狀以及與其相配合的底座可以變化為具有各種不同的形式。例如，凸起和底座可分別具有旋轉(zhuǎn)對稱的基本形狀，例如圓柱形或者稍呈圓錐的基本形狀。
權(quán)利要求
1.一種用于除切屑加工的可旋轉(zhuǎn)刀具，包括基體(4)以及可更換切削部(5)，該切削部能夠通過凸形/凹形接頭與基體形成剛性連接，所述接頭一方面包括形成在基體前端中的凹形凹槽(11)并且另一方面包括能夠插入到凹槽中并且從切削部向后伸出的凸形部分(22)，所述凹槽由底表面(14)和兩個側(cè)表面(15)所限定，所述凸形部分包括端表面(23)和兩個側(cè)表面(24)，在基體的前部中形成有向前開口的狹槽(12)，該狹槽將兩個可彈性偏轉(zhuǎn)的腿部(13)分開以便將凸形部分(22)夾在凹槽(11)中，并且在所述端表面和底表面(23、14)之一中形成有底座(28)以用于容納第二表面上的突起(27)，其特征在于，底座(28)比凸起(27)大，從而使得可拆卸頂部(5)的凸形部分(22)能夠在凹槽(11)中往復(fù)移動，并且由此使得該可拆卸頂部(5)能夠自行對中。
2.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，沿著凹槽(11)的縱向延伸方向，底座(28)的寬度至少比凸起(27)的寬度大0.02mm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的刀具，其特征在于，沿著凹槽(11)的縱向延伸方向，底座(28)的寬度至多比凸起(27)的寬度大0.20mm。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，所述切削部(5)具有對稱的幾何形狀，其包括中心尖端(19)以及從所述中心尖端基本沿著徑向延伸的多個刃(21)，所述刃(21)相互間等間距分隔。
5.如前面任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，所述凸起(27)形成在凸形部分(22)的端表面(23)上，而底座(28)則形成在凹槽(11)的底表面(14)中。
6.如權(quán)利要求5所述的刀具，其特征在于，底座(28)整體定位在狹槽(12)的一側(cè)，所述狹槽(12)將兩個可偏轉(zhuǎn)的腿部(13)分開。
7.如權(quán)利要求5所述的刀具，其特征在于，由位于狹槽(12)兩側(cè)的部分凹槽所形成底座(28)，由此使得底座(28)在狹槽(12)之上橋接。
8.如前面任一權(quán)利要求所述的刀具，其特征在于，所述底座和凸起具有細(xì)長形的基本形狀并且分別垂直于凹槽(11)和凸形部分(22)的縱向延伸部延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選用于鉆探的切削刀具，包括可旋轉(zhuǎn)基體(4)以及可更換切削部或可拆卸頂部(5)，該切削部能夠通過凸形/凹形接頭與基體形成剛性連接，所述接頭一方面包括形成在基體前端中的凹形凹槽(11)并且另一方面包括能夠插入到凹槽中并且從可拆卸頂部(5)向后伸出的凸形部分(22)，所述凹槽由底表面(14)和兩個側(cè)表面(15)所限定，所述凸形部分包括端表面(23)和兩個側(cè)表面(24)。在基體(4)的前部中形成有向前開口的狹槽(12)，該狹槽將兩個可彈性偏轉(zhuǎn)的腿部(13)分開以便將凸形部分(22)夾在凹槽(11)中，并且在所述端表面和底表面(23、14)之一中形成有底座(28)以用于容納第二表面上的突起(27)。
文檔編號B23B51/00GK1689740SQ20051006732
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者芒努斯·布林克 申請人:山特維克公司