本發(fā)明涉及切削工具，并且更具體地講，涉及具有可替換切削刀頭的模塊化鉆頭。

背景技術：

具有安裝在柄部上的可替換切削刀頭的鉆頭是已知的。切削頭和柄部呈現(xiàn)出連續(xù)且互補成槽式鉆頭的構型。為此，每個柄部具有用于保持并旋轉相關聯(lián)的切削頭的結構。相關聯(lián)的切削頭具有用于由柄部保持并旋轉的互補結構。雖然這些裝置將在一些情況下操作，但更深入的分析揭示了它們的使用壽命可能過度受限。更具體地講，由于在不平整的或成角度的表面上鉆削期間施加的應力集中，柄部的保持與驅動結構在其使用壽命期間會經(jīng)受變形和失效。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的修改改變了施加到柄部上的應力，使得柄部在使用期間不經(jīng)歷變形和徹底失效，或作為另外一種選擇，在變形使工具無法使用之前可實現(xiàn)其使用壽命的延長。更具體地講，通過如下方式解決柄部的保持與驅動結構的變形和失效問題：在更靠近鉆頭的中心旋轉軸的位置處獨立于驅動表面提供豎直方向成角度的保持表面，從而為橫向力提供額外支撐，并防止應力在關鍵凹座區(qū)域上增大。

在一個方面，用于對工件進行旋轉切削操作的切削工具組件包括刀柄和可替換切削頭，該可替換切削頭安裝在刀柄上并接合刀柄，刀柄和切削頭在組裝在一起時具有公共旋轉軸和互補周邊表面。柄部具有用于聯(lián)接到切削頭的凹座、被布置成在切削頭安裝在凹座內時保持切削頭的聯(lián)鎖構件、在切削頭安裝在凹座內時鄰接切削頭的至少一個鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內的情況下被布置成在柄部旋轉時使切削頭旋轉的至少一個驅動表面、以及位置比至少一個驅動表面更靠近旋轉軸的至少一個豎直方向成角度的保持表面。切削頭具有面向凹座的周邊基部表面以及沿著公共旋轉軸居中定位的圓柱形構件、在切削工具組件前端處的切削部分、以及與切削部分相對且面向柄部連接部分后端的柄部連接部分、用于接合柄部的聯(lián)鎖構件的對應聯(lián)鎖構件、在切削頭安裝在凹座內時鄰接柄部的切削頭鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內時被取向成鄰接柄部的驅動表面的從動表面、以及保持表面，所述保持表面在切削頭安裝在凹座內時被取向成鄰接柄部的至少一個豎直方向成角度的保持表面。

在另一個方面，用于對工件進行旋轉切削操作的切削工具組件包括刀柄和可替換切削頭，該可替換切削頭安裝在刀柄上并接合刀柄，刀柄和切削頭在組裝在一起時具有公共旋轉軸和互補周邊表面。柄部具有用于聯(lián)接到切削頭的凹座、被布置成在切削頭安裝在凹座內時保持切削頭的聯(lián)鎖構件、在切削頭安裝在凹座內時鄰接切削頭的至少一個軸向鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內的情況下被布置成在柄部旋轉時使切削頭旋轉的至少一個驅動表面、以及相對于至少一個驅動表面徑向向內地定位的至少一個豎直方向成角度的保持表面。切削頭具有面向凹座的周邊基部表面以及沿著公共旋轉軸居中定位的圓柱形構件、在切削工具組件前端處的切削部分、以及與切削部分相對且面向柄部連接部分后端的柄部連接部分、用于接合柄部的聯(lián)鎖構件的對應聯(lián)鎖構件、在切削頭安裝在凹座內時鄰接柄部的切削頭鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內時被取向成鄰接柄部的驅動表面的從動表面、以及保持表面，所述保持表面在切削頭安裝在凹座內時被取向成鄰接柄部的至少一個豎直方向成角度的保持表面。

附圖說明

雖然示出了本發(fā)明的多個實施例，但是示出的具體實施例不應被解釋為限制權利要求。預期可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進行各種變化和修改。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的模塊化鉆頭的局部、分解視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的模塊化鉆頭的切削頭的側面正視圖；

圖3是圖2的切削頭的另一個側面正視圖；

圖4是圖2的切削頭的頂部透視圖；

圖5是圖2的切削頭的另一個頂部透視圖；

圖6是圖2的切削頭的另一個頂部透視圖；

圖7是沿著圖6的線7-7截取的圖2的切削頭的剖視圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的模塊化鉆頭的柄部的側面正視圖；

圖9是圖8的柄部的另一個側面正視圖；

圖10是圖8的柄部的頂部透視圖；

圖11是圖8的柄部的另一個頂部透視圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的柄部的凹座的放大局部透視圖，示出了橢圓形形狀的底切；

圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的已組裝的模塊化鉆頭的側面正視圖；

圖14是圖13的已組裝的模塊化鉆頭的另一個側面正視圖；

圖15是圖13的已組裝的模塊化鉆頭的頂部透視圖；

圖16是圖13的已組裝的模塊化鉆頭的另一個頂部透視圖；

圖17是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的模塊化鉆頭的柄部的側面正視圖；并且

圖18是圖17的柄部的俯視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參見圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對工件(未示出)進行旋轉切削操作的切削工具組件10。一般來講，切削工具組件10包括刀柄12和可替換切削頭14，該可替換切削頭安裝在刀柄12上并接合該刀柄。在所示的實施例中，切削工具組件10包括模塊化鉆頭，該模塊化鉆頭在優(yōu)選實施例中為所謂的麻花鉆頭類型，其具有沿著鉆頭側面設置的螺旋凹槽。切削頭14的各種視圖示于圖2-圖7中，而柄部12的各種視圖示于圖8-圖12中。

在圖1的實施例中，兩個凹槽彼此沿直徑相對地設置，僅一個凹槽可見。可見的凹槽具有形成凹槽的一部分的橫向凹陷部、或切削頭14中所形成的切削頭凹槽部分16。在柄部12中形成了對應或互補的橫向凹陷部或柄部凹槽部分18。圖1的圖示顯示了處于開始安裝在柄部12上的位置中的切削頭14。切削頭14的安裝要求將切削頭14降低到與柄部12鄰接或接近鄰接，并以與切削操作期間旋轉的方向相反的方向旋轉。該安裝程序不僅將使切削頭14與柄部12按阻止沿相對于軸20采取的軸向方向脫離的方式在某些相應配合周邊表面處聯(lián)鎖，而且將保證柄部12的驅動表面22、24與切削頭14的對應從動表面26、28鄰接。柄部12的驅動表面22、24被取向成鄰接并抵靠切削頭14的從動表面26、28，從而在通過其相關聯(lián)的切削工具諸如手鉆、鉆床、機床等(未示出)旋轉柄部12時使切削頭14與柄部12協(xié)同旋轉。

另外，可將螺紋構件(未示出)插入穿過柄部12中的軸向孔(未示出)，使得可將螺紋構件擰進切削頭14的底部63中的螺紋孔(未示出)中，從而將切削頭14牢固地保持在適當位置。此外，可將螺紋構件(未示出)插入穿過柄部12中的徑向孔(未示出)，使得可將螺紋構件擰進柄部12中并接合切削頭12的圓柱形構件60的圓柱形表面62，從而將切削頭12牢固地保持在適當位置。當接合圓柱形表面62時，可能需要凹口或平口(未示出)。安裝在柄部12上的切削頭14的各種視圖示于圖13-圖16中。

一旦將切削頭14安裝在柄部12上，由切削頭凹槽部分16和柄部凹槽部分18共同形成的凹槽將會對齊，從而以大致連續(xù)且未畸變的方式形成凹槽。當然，在切削工具10的另一側上形成了類似的凹槽。雖然兩個凹槽是優(yōu)選的，但任何數(shù)量的凹槽(包括僅一個)都可行。

在圖1的圖示中，切削頭凹槽部分16出現(xiàn)于切削工具10的前端30處。前端30是出于語義目的而定義的，并且是在切削時接合工件(未示出)的端部。在切削操作期間，將切削工具10安裝在旋轉切削工具中，使之旋轉，并隨著切削的進行，逐步推進到工件(未示出)中。與前端30相對定位的切削工具的端部稱為后端32。術語“前端”和“后端”是語義手段，它們同樣適用于柄部12和切削頭14，因為它們隱含相對于縱向和旋轉軸20的方向取向而非具體結構。前端30是穿透工件(未示出)的端部，而后端32是與前端30相對的端部。

柄部12的聯(lián)接至切削頭14并使該切削頭旋轉的部分稱為凹座34。凹座34的主要元件包括兩個大致對稱且類似的堞形壁部分36、38。將描述的是壁部分36，應當理解，壁部分38是其大致對稱的對應部分。每個壁部分36、38基本上是柄部12的主體的延續(xù)，其在圖1的圖示中沿著柄部12的外周邊向上突出超過柄部12的中心底板部分40。每個壁部分36、38具有平滑外表面42，該平滑外表面適形于切削工具10的大致圓柱形的外表面，并且與該大致圓柱形的外表面大致共延。

每個壁部分36、38具有面向內的、大致圓柱形的表面44、45，平坦的、豎直方向成角度的保持表面46、47，以及在豎直方向成角度的保持表面46、47與驅動表面22、24之間延伸的半徑接合部49、51。術語“豎直方向成角度的”被定義為以相對于組件10的旋轉軸20非零角(即，非平行)形成。保持表面46、47相對于旋轉軸20的角度A1可介于約五(5)度與約十五(15)度之間，如圖1中所示。圓弧表面41可位于底板部分40與表面44、45之間，以提供底板部分40與表面44、45之間的平滑過渡，從而減小因柄部12與切削頭12之間的過盈配合所引起的應力及在加工操作期間施加到組件10上的力。術語“內部”是指面向軸20的那些表面。應當指出的是，柄部12的豎直方向成角度的保持表面46、47比柄部12的驅動表面22、24(和半徑接合部49、51)更靠近旋轉軸20。換句話講，柄部12的保持表面46、47相對于柄部12的驅動表面22、24(和半徑接合部49、51)為徑向向內的(即，更靠近旋轉軸20)。

豎直方向成角度的保持表面46、47為平坦的一個優(yōu)點在于當在鉆孔過程中發(fā)生側向負載(大致垂直于保持表面)時，與例如錐形表面相比時，底切區(qū)域(與那些壁相鄰)中應力將更低。因此，凹座34具有更高的可靠性，并且切削頭14在加工操作期間更牢固地保持在柄部12中。保持表面46、47為平坦的另一個優(yōu)點在于可實現(xiàn)外表面42與保持壁46、47之間的更大橫截面，從而為冷卻劑孔78留下足夠空間，而不犧牲凹座42的強度。還應當指出的是，與半徑接合部49、51和豎直方向成角度的保持表面46、47相比，驅動表面22、24離旋轉軸20最遠。使驅動表面22、24與保持表面46、47完全分離的優(yōu)點在于在底切53的相同區(qū)域中將不會出現(xiàn)加工操作所引起的應力，因此最大應力值將更低。因此，通過降低應力，可實現(xiàn)更長的疲勞壽命。

驅動表面22、24可為豎直的、位于平行于軸20的平面上、或向前成角度。在驅動表面22、24與平行于旋轉軸20的豎直平面P之間形成的角度A2的最佳范圍在約零(0)度與約二十(20)度之間，如圖8中所示。

每個壁部分36、38還具有面向上的上部面48，面向上的下部面50、52，及在面向上的下部面50與驅動表面22、24之間的橢圓形形狀的底切53，保持表面46、47以及半徑接合部49、51。底切53提供面50、52與驅動表面22、24之間的連續(xù)且平滑的過渡，這允許減小扭矩所引起的應力。另外，底切53為安裝在柄部12上時的切削頭14提供間隙。橢圓以其長軸77相對于面向上的下部面50、52向后傾斜的方式取向，如圖12中所示。

切削頭14具有切削刃(圖1中可見的僅有切削刃54)、周邊大致圓柱形的外表面56以及前導錐形表面58，所述錐形表面58當然是中斷或不完全的，這是由于存在凹槽。切削刃54和前導錐形表面58共同形成對工件進行切削操作的切削部分。

柄部12的中心底板部分40和面向上的下部面50、52中的任一者或全部用作鄰接表面，所述鄰接表面在切削頭14安裝在柄部12上時鄰接切削頭14的面向下的切削頭面64、66。

切削頭14具有聯(lián)鎖構件形式的柄部連接部分，該柄部連接部分與切削部分相對，或換句話講，面向切削頭14的后端32，該聯(lián)鎖構件被布置成將切削頭14保持在柄部12的凹座34內。在圖1的實施例中，該聯(lián)鎖構件包括沿著旋轉軸20居中定位的圓柱形構件60。圓柱形構件60這樣稱呼的原因在于其被布置成基本上平行于旋轉軸20的特征性圓柱形表面62。圓柱形構件60提供對應于凹座34并接合凹座34的聯(lián)鎖構件，所述凹座34用作柄部12的聯(lián)鎖構件。圓柱形表面62與圓柱形表面44、45配合以在其間提供過盈配合，并且使切削頭14相對于組件10的旋轉軸20準確地居中。圓柱形構件60包括在圓柱形構件60的圓柱形表面62與端部表面63之間延伸的倒角61。倒角61為安裝在柄部12上時的切削頭14提供間隙。圓柱形構件60還包括橫向凹陷部65、67，其在切削頭14安裝在柄部12上時修改圓柱形表面62并形成切削頭凹槽部分16的一部分。圓弧表面73可位于圓柱形表面62與面64、66之間，以提供平滑過渡以及對斷裂的抵抗性。

圍繞圓柱形構件60的是切削頭面64、66，它們在圖1的圖示中面向下。在這一點上應當理解，切削頭14大致為兩側對稱的，使得切削頭面64大致為切削頭面66的鏡像。在可存在三個凹槽的那些實施例中，例如，相應地將存在圍繞切削頭14的周邊設置的、與切削面64、66對應的三個(而非兩個)類似切削頭面。

面向下的切削頭面64、66可為階梯狀的、成角度的或位于沿著軸20的不同水平或位點處，其采取的方式與柄部12的面48、50相同，且對應于面48、50的軸向間距。面64、66中的任一者或全部用作鄰接表面，以便鄰接柄部12的對應面48、50。面64、66與其柄部12的對應面48、50的鄰接響應于壓縮軸向負載而將切削頭14坐置在柄部12上。

切削頭14還包括與柄部12的豎直方向成角度的保持表面46、47配合的豎直方向成角度的保持表面68、69，以及分別在豎直方向成角度的保持表面68、69與從動表面26、28之間的半徑接合部70、71。術語“豎直方向成角度的”被定義為以相對于組件10的旋轉軸20非零角(即，非平行)形成。當相對于凹座34旋轉到聯(lián)鎖位置中時，切削頭14的每個保持表面68、69與凹座34的相應豎直方向成角度的保持表面46、47配合，從而防止切削頭14在軸向方向上從柄部12脫離開。應當指出的是，切削頭14的保持表面68、69比從動表面26、28更靠近旋轉軸20。換句話講，切削頭14的保持表面68、69相對于從動表面26、28為徑向向內的(即，更靠近旋轉軸20)。

切削頭14的半徑接合部70、71具有等于或小于柄部12的半徑接合部49、51的半徑。為了向切削頭14提供強度，接合部70、71的半徑需要大于圓柱形外表面56的半徑的10％。已發(fā)現(xiàn)，接合部70、71的半徑的最佳范圍介于圓柱形外表面56的半徑的約20％與約40％之間。

現(xiàn)在參見圖17和圖18，示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的柄部112。柄部12與柄部12相同，不同的是柄部112包括凹座34的底板部分40中所形成的凹槽或凹陷部82。已證實，凹槽82減小了施加在柄部112上的應力和疲勞，從而大幅延長了柄部112和組件10的壽命。

本文所提到的專利和出版物據(jù)此以引用方式并入。

雖然當前已描述了優(yōu)選實施例，但本發(fā)明在所附權利要求書的范圍內可以其他方式體現(xiàn)。