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CN101020250A - 用于切削加工的工具 - Google Patents

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Abstract

一种工具，其具有第一工具部件和第二工具部件，它们有共同旋转轴线。第一工具部件设有定位销且在其根部具有环形面。第二工具部件具有用于容纳定位销的轴孔以及环形面，该环形面能够被拉靠于第一工具部件的环形面。拉紧装置用于将这两个工具部件彼此轴向拉紧。拉紧装置具有三个分布于第二工具部件的外周的固定螺钉，这些固定螺钉分别沿径向拧入第二工具部件的螺纹孔且分别与定位销的径向孔接合。凹口分别分配给各个孔，从而，通过拉紧定位销的固定螺钉而使定位销的外周变成多边形。由于定位销的多边形膨胀，获得了更高的稳定性和减震性。该工具的特征还在于其高兼容性及易于操作性。

Description

用于切削加工的工具
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工的工具，其包括具有共同旋转轴线的第一工具部件和第二工具部件，第一工具部件具有定位销并且在其根部具有环形面，第二工具部件具有用于容纳定位销的轴孔以及环形面，该环形面能够借助用于将两个工具部件彼此轴向拉紧的拉紧装置被拉靠于第一工具部件的环形面。
背景技术
具体来说，该工具是一种钻孔刀具，且带有工作头，该工作头构成第一工具部分且其上布置有定位销，该定位销接合在轴上的配合孔中。此处的轴构成第二工具部分。这种工具长期以来在各种实施方式中很常见。
之前在EP-A-0 547 049中披露一种工具，其中定位销具有横贯孔，紧固螺栓(亦称为自对准螺栓)插入该横贯孔中。紧固螺栓的一端设有内锥面，固定螺钉的外锥面与该内锥面接合。紧固螺栓的另一端设有外锥面，该外锥面与第二固定螺钉的内锥面接合。借助这两个固定螺钉，将紧固螺栓以定位销插入连接套管的配合孔的方式沿轴向拉紧。以此方式，将两个环形面彼此牢固地拉紧。连接套管的壁厚和材料，定位销和配合孔之间的间隙以及拉紧力以如下方式实现：拉紧状态下，使得连接套管沿紧固螺栓的轴线方向弹性膨胀。另外，在横向方向上，配合孔的直径减小，并以此方式将连接套管压靠于定位销外部。从而，配合孔的横截面呈或多或少的椭圆形形式。连接套管和第二工具部件的这种弹性椭圆变形被认为是不利的。或者，为避免前述连接套管的弹性变形，提出通过使定位销膨胀来实现间隙的桥接。这样做使得前述连接套管的弹性变形至少部分是多余的或是不必要的。为了产生定位销的膨胀，提出应具有经过横断面的接触长度延伸到横贯孔的内表面的缺口。
发明内容
本发明的目的是获得前述类型的工具，在该工具中，可以有更高的抗弯强度和更精确的旋转。另外，该工具便于用户使用并且能够经济地制造。
已发现，在第一固定螺钉和第二固定螺钉间的角度明显大于90°并明显小于120°的情况下，可以得到一种非常对称平衡的表面压力。因而，相对于工具旋转轴线的弯矩为中性(neutral)。表面压力的对称布置使得两个工具部件有利的、轴向平行的连接。
拧紧第一和第二固定螺钉使得径向力以及轴向力增加，该轴向力在定位销和轴孔之间产生摩擦力。根据本发明的径向孔之间的角度布置，产生了大于相对的固定螺钉的力的合力。这种轴向上增大的力的作用平衡了摩擦力。
取代四点支撑装置，可以实现一种具有三个支撑点的多边形展开形式，用于轴孔中的定位销。一方面，第二工具部件的弹性变形比较小，另一方面，这种弹性变形不是椭圆形的，而是多边形的，这将提供更加有利的弹性变形的对称分布。由于前述接触点，两个工具部件间连接的刚性更高，由此排屑能力更高。另外，还可发现，由于前述的三个固定螺钉仅需要以单一的工序拧紧，这样，使得操作更加容易。因此，可以避免以前必需的多个拧紧工序。由此，这样做缩短了连接两个工具部件所需要的时间。
更进一步的优点和特征将从所从属权利要求、随后的描述以及附图了解。
附图说明
本发明的说明性实施例将在下文参照附图进行更详细的解释，图中：
图1绘出根据本发明的工具的截面；
图2示意性绘出固定螺钉在定位销的孔中的位置；
图3绘出定位销的三维视图；
图4绘出定位销另一三维视图；
图5绘出根据本发明的切削工具的局部剖切的三维视图；
图6绘出根据图1的截面，说明施加于定位销外周的表面压力；
图7绘出根据本发明的工具的局部剖面，说明作用在其上的力；
图8绘出第一工具部件的示意性三维视图；
图9示意性绘出第二工具部件的径向截面；
图10绘出力的平行四边形。
具体实施方式
工具1包括第一工具部件2，例如根据图5所示的，其构成工作头，例如，该工作头具有两个刀具载架，如图7所示。工具部件1具体是钻孔工具，其具有一个或两个可调节的刀具。前述的发明也可作为模块系统用于钻孔工具。第一工具部件2包括定位销4，其能够以特定间隙插入第二工具部件3的轴孔7中。在根据图5的装配状态下，第一工具部件2的环形面5支承抵靠于第二工具部件3的环形面6。两个工具部件2和3具有共同的旋转轴线A，两个前述的环形面5和6位于单一平面中，该单一平面相对于所述旋转轴线横向延伸。
为了把两个环形面5和6彼此拉紧，进而，通过这样做而把两个工具部件2和3彼此牢固地连接，提供三个固定螺钉8、9和10作为拉紧装置，根据图1、6和9，这三个固定螺钉布置为沿着第二工具部件3的外周分布。根据图1、6和9，这种布置是轴向对称的。图1中绘出的角度W1和W2是相同的，角度W3小于120°且大于90°。角度W1和W2优选为大于125°，特别优选为约130°。角度W3优选为小于105°且优选为大于95°。角度W3为约100°是更优选的。
固定螺钉8、9和10分别拧入径向孔12、13和14中，如图1和图9所示。根据图1，这些孔12，13和14都是螺纹孔，它们沿径向通过第二工具部件3的壁20。例如，可借助艾伦内六角扳手(Allen key)(此处未图示说明)对固定螺钉8、9和10进行操作。在前端面上，固定螺钉8、9和10均具有外锥11，其分别与定位销4中的径向孔21、22和23接合。这些孔21、22和23均设有锥形面15，其分别与外锥11对应接合。根据图2，固定螺钉8、9和10的轴线分别与孔21、22和23的轴线在旋转轴线A的方向上间隔距离D。在固定螺钉8、9和10拧入的同时，力F7分别作用在这些固定螺钉上。这些力F7均具有径向分力F5和轴向分力F6。分力F6沿轴向作用在定位销4上。
在两个固定螺钉9和10拧紧的同时，除前述的轴向力F6(图7)之外，径向力F5也增加，这在定位销4和孔7之间产生了如图7所示的摩擦力F9。根据图7和图10，由于采用前述角度W1，W2和W3布置，产生的力F9与F10两者之和大于固定螺钉8所产生的力。这两个力F9和F10在轴向上的作用平衡了摩擦力F9。通过选择角度W3，使之小于120°且大于90°，由力F8、F9和F10所施加的表面压力能够被对称平衡。因此，相对于旋转轴线A的弯曲力矩为中性。所获得的高度对称的表面压力使得两个工具部件2和3有利的、轴向平行的连接。
定位销4的外周具有三个凹口16、17和18，它们分别通过孔21、22和23之一。可以看出，这些凹口16、17和18是槽缝形式且径向穿过壁20。凹口16、17和18优选为具有0.2到0.4mm的宽度的开口槽缝，且优选用激光制造。然而，凹口16、17和18也可以是宽度约1到5mm的铣出的槽缝。它们沿轴向延伸，同时凹口18在定位销4的端面24处是开口的。另一方面，另外的两个凹口16和17并不是轴向横贯或横贯的。如果固定螺钉8、9和10拧紧于定位销4，则定位销4被沿轴向拉过第二工具部件3的孔7。在此情形下，如图2和图6所示，固定螺钉8、9和10支承抵靠于锥形面15的两个表面L1，并且以此操作将力沿箭头19的方向施加到定位销4上，彼此间角度W4约为90°。沿定位销4的外周方向的这些力使得凹口16、17和18膨胀。从而，定位销4在凹口16、17和18的区域均发生弹性变形。根据固定螺钉8、9和10的布置，这种变形是多边形的。从而，定位销4的外周被扭曲成多边形样式且被压靠于第二工具部件3的孔7。固定螺钉8和10施加的应力也使得第二工具部件3的壁20发生弹性变形，但是，由于该处并未提供对应于凹口16到18的凹口，变形的程度非常小。以此方式，定位销4在轴孔7中的间隙得以减小。如图6所示，定位销4外周上的对应接触区域的分布使两个工具部件2和3之间产生非常稳固的连接。如图6所示，力F1和F2用于定位销4的膨胀，力F3和F4用于在定位销4的外周施加压力。
图8到图10中所示的力在环形面5和6上产生均匀的表面压力。力F5、F11和F12在拉紧螺钉8、9和10拧紧的同时沿径向产生。由于拉紧螺钉8、9和10的锥形构造，每一个拉紧螺钉的有效力能够分解成径向力和轴向力。图8所示的力F8、F9和F10是最基本的力，其产生了分布于环形面5和6上的规律且均匀的表面压力。
在图10中示意性示出由力F11和F12合成的力F13，其大于反作用力F5。为了清楚起见，图10所示的力F11和F12之间的角度大于优选的角度100°。随着力F13的增加，使得摩擦力F9(图7)以及力F5、F12和F13的轴向分力分别得以平衡。从而，环形面5和6上的表面压力是均匀的。
凹口16、17和18也向外延伸，可以理解，在环形面5的方向上分别经由孔21、22和23向外延伸。因此，膨胀从端面24大致轴向延伸直至环形面5。由此，这些区域不具有选择性，而是线性形式。这一点使得连接具有非常高的刚性和稳定性以及有效减震性。
工具1的特征还在于其高度兼容性。具体来说，也可将第一工具部件2连接到仅具有单个固定螺钉8、9或10的第二工具部件3。
引用符号清单
1设备            18凹口
2第一工具部件    19箭头
3第二工具部件    20壁
4定位销          21孔
5环形面          22孔
6环形面          23孔
7轴孔        24端面
8固定螺钉    25刀具载架
9固定螺钉
10固定螺钉   A旋转轴线
11外锥       D距离
12孔         L1线
13孔         W1角度
14孔         W2角度
15表面       W3角度
16凹口       W4角度
17凹口

Claims (10)

1.一种用于切削加工的工具，其包括具有共同旋转轴线(A)的第一工具部件(2)和第二工具部件(3)，第一工具部件(2)具有定位销(4)并且在其根部具有环形面(5)，第二工具部件(3)具有用于容纳所述定位销(4)的轴孔(7)以及环形面(6)，该环形面(6)能够借助用于将所述两个工具部件(2，3)彼此轴向拉紧的拉紧装置(8，9，10)拉靠于所述第一工具部件(2)的环形面(5)，所述拉紧装置(8，9，10)具有三个沿着所述第二工具部件(3)的外周分布的固定螺钉(8，9，10)，这些固定螺钉分别沿径向拧入第二工具部件(3)的螺纹孔(12，13，14)中且分别与定位销(4)的径向孔(21，22，23)接合，其中，第一固定螺钉(10)和第二固定螺钉(9)之间的角度(W3)小于120°且大于90°，第一固定螺钉(10)和第三固定螺钉(8)之间的角度(W1)与第三固定螺钉(8)和第二固定螺钉(9)之间的角度(W2)相等。
2.如权利要求1所述的工具，其中，第一固定螺钉(10)和第二固定螺钉(9)之间的角度(W3)处于95°到105°的范围内。
3.如权利要求1所述的工具，其中，所述第一固定螺钉(10)和第二固定螺钉(9)之间的角度(W3)为大约100°。
4.如权利要求1到3中任一项所述的工具，其中，所述定位销(4)中的凹口(16，17，18)分别分配给各径向孔(21，22，23)，从而，通过拉紧固定螺钉(8，9，10)能够使定位销(4)的外周膨胀。
5.如权利要求4所述的工具，其中，所述定位销(4)中的凹口(16，17，18)沿轴向延伸穿过所述定位销(4)上的孔(21，22，23)。
6.如权利要求4或5所述的工具，其中，所述定位销(4)中的至少一个凹口(18)在所述定位销(4)的端面(24)处是开口的。
7.如权利要求4或5所述的工具，其中，所述定位销(4)中至少两个、优选为全部三个凹口(16，17，18)在所述定位销(4)的端面(24)处是开口的。
8.如权利要求4到7中任一项所述的工具，其中，所述凹口(16，17，18)是宽度为0.2到0.4mm、优选为约0.3mm的相当狭窄的槽缝。
9.如权利要求8所述的工具，其中，所述凹口(16，17，18)用激光制造。
10.如权利要求4到7中任一项所述的工具，其中，所述凹口(16，17，18)是宽度约1mm到5mm的槽缝。
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