TW202419177A - 具有緊固部件的可替換切削頭、刀把及莫氏錐度旋轉切削刀具 - Google Patents
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Abstract
一種切削刀具包含一可替換切削頭,其包含一前向切削部分及一後向安裝部分及延伸穿過其之一頭通孔。該安裝部分包含一公耦合部件。該公耦合部件包含一錐形頭鄰接面。該切削刀具包含一母耦合部件,其包含一錐形前向刀把鄰接面及一內螺紋。該切削刀具包含具有一外螺紋之一緊固部件。當該切削刀具處於一鎖定位置中時,該公耦合部件藉由定位於該頭通孔中之該緊固部件來可移除地保持於該母耦合部件中,該緊固部件外螺紋及該刀把內螺紋彼此螺紋嚙合。該頭鄰接面鄰接該前向刀把鄰接面,藉此在該公與母耦合部件之間形成一莫氏錐度耦合。
Description
本申請案之標的係關於某種類型之旋轉切削刀具,其中具有一公耦合部件之一可替換切削頭藉由摩擦配合耦合機構來可移除地保持於一刀把之一母耦合部件中。更特定言之,本發明係針對一種刀具,其中耦合機構具有一機用錐度,且更特定言之,其中機用錐度屬於莫氏錐度種類,且更特定言之,其中耦合機構具有一額外緊固部件。
旋轉切削刀具可具有一耦合機構用於藉由一緊固部件使一可替換切削頭可釋放地保持於一刀把內。此一旋轉切削刀具之一實例在例如US 7,431,543中揭示,其展示包含一基座及組裝於基座上之一可互換鉸刀頭之一機力鉸刀。鉸刀頭與一錐形肩部藉由一拉桿夾緊至基座之一互補面側嵌件座中以提供所需同軸度。拉桿具有延伸穿過可轉位頭之一軸中心多邊形開口之一互補多邊形截面以保證一良好旋轉卡掣。
另一實例係US 7,004,692,其展示一切削頭、一螺釘部件及一刀柄。螺釘部件與刀柄螺紋嚙合。切削頭相對於刀柄居中且切削頭之一錐形部分位於刀柄之一錐形前向部分中。切削頭具有含複數個鎖定翼之一頭孔且螺釘部件具有複數個夾緊翼。切削頭與螺釘部件之間的旋轉耦合藉由螺釘部件之夾緊翼與限位塊嚙合來獲得,限位塊自鎖定翼之鎖定面在軸向方向上向前突出。即,轉矩經由螺釘部件上之夾緊翼自刀柄轉移至頭。
其他旋轉切削刀具可具有莫氏錐度種類之一摩擦配合耦合機構。此一旋轉切削刀具之一實例在例如US 2,407,471 A中揭示,其展示具有一刀具接收插座之一接頭及具有一錐形柄之其旋轉刀具。錐形柄終止於與一楔孔嚙合之一柄腳,且刻面消除刀具在插座內旋轉。通常,一錘子用於將錐形柄敲入至刀具接收插座中,直至其等藉由摩擦保持在一起。
本申請案之標的之一目的係提供一刀把中之一可替換切削頭之一耦合機構,其特別適合於具有一小外切削直徑之旋轉切削刀具。
根據本申請案之標的之一第一態樣,提供一種用於旋轉切削操作之可替換切削頭,其具有一頭縱向軸線以界定相反向前及向後方向及相反旋轉向前及向後方向,其中該旋轉向前方向係切削方向,該可替換切削頭包括:
形成一切削部分之一前向部分及形成一安裝部分之一後向部分;及
對置頭前向及後向面及在該對置頭前向與後向面之間延伸之一頭周邊面,該頭前向面位於該切削部分處且該頭後向面位於該安裝部分處;
一頭通孔,其包括一通孔周邊面,該通孔周邊面圍繞一通孔中心軸線延伸且與該頭前向及後向面相交;其中:
該安裝部分包括自一頭基面向後突出之一公耦合部件,該頭基面相對於該頭縱向軸線橫向延伸且界定該切削部分與該安裝部分之間的一邊界;且
該公耦合部件包括經構形用於一莫氏錐度耦合機構之一錐形頭鄰接面。
根據本申請案之標的之一另一態樣,亦提供一種刀把,其具有一刀把縱向軸線,包括自一刀把前向面向後延伸之一母耦合部件,該刀把前向面相對於該刀把縱向軸線橫向延伸,該母耦合部件包括:
一錐形前向刀把鄰接面,其經構形用於一莫氏錐度耦合機構;及
一刀把內螺紋,其位於該前向刀把鄰接面後方。
根據本申請案之標的之又一態樣,亦提供一種旋轉切削刀具,其包括:
上述類型之一可替換切削頭;
上述類型之一刀把;及
一緊固部件,其沿一緊固部件縱向軸線伸長,該緊固部件包括一緊固部件夾緊部分及沿該緊固部件縱向軸線自該緊固部件夾緊部分軸向偏移之一緊固部件柄部分,該緊固部件夾緊部分包括在自該緊固部件夾緊部分朝向該緊固部件柄部分之一方向上向內漸縮之一夾緊面,該緊固部件柄部分包括一緊固部件外螺紋;其中:
該旋轉切削刀具可在一釋放位置與一鎖定位置之間調整,其中在該鎖定位置中:
該公耦合部件藉由位於該頭通孔中之該緊固部件來可移除地保持於該母耦合部件中,該緊固部件外螺紋及該刀把內螺紋彼此螺紋嚙合;且
該頭鄰接面鄰接該前向刀把鄰接面,藉此在該公與母耦合部件之間形成一莫氏錐度耦合。
應理解,上述內容係一概要,且下文所述之特徵可以任何組合應用於本申請案之標的,例如,以下特徵之任何者可應用於該可替換切削頭、該刀把或該旋轉切削刀具:
該頭鄰接面可在該向後方向上以一頭錐角向內漸縮。該頭錐角可在2.8°≤2α≤3.16°之範圍內。
特定言之,該頭錐角可在2.9°≤2α≤3.06°之範圍內。
該頭通孔可包括一夾緊部分接收部分及自該夾緊部分接收部分軸向偏移之一柄部分接收部分,該柄部分接收部分在該夾緊部分接收部分與該頭後向面之間延伸。該夾緊部分接收部分可包括在該向後方向上向內漸縮之至少一個支承面。
該夾緊部分接收部分可延伸至該頭前向面。
該頭通孔可包括自該頭後向面延伸至該夾緊部分接收部分之至少兩個徑向延伸通孔擴寬部。
該夾緊部分接收部分可包括至少兩個夾緊翼穴,各夾緊翼穴與一各自通孔徑向擴寬部合併且自該各自通孔徑向擴寬部圍繞該頭縱向軸線旋轉向前。該夾緊部分接收部分可包括至少兩個支承面,各支承面由一各自夾緊翼穴之一部分形成。
該頭通孔可包括圍繞該通孔中心軸線彼此直徑對置之恰好兩個通孔擴寬部。該夾緊部分接收部分可包括圍繞該通孔中心軸線彼此直徑對置之恰好兩個夾緊翼穴。
該頭鄰接面可具有在沿該頭縱向軸線之一方向上量測之一頭錐高度。該頭鄰接面具有一最大頭錐直徑。該頭錐高度可大於該最大頭錐直徑。
特定言之,該頭錐高度可大於該最大頭錐直徑之1.5倍。
該安裝部分具有在沿該頭縱向軸線之該方向上量測於該頭後向面與該頭基面之間的一安裝部分高度。該頭錐高度可大於該安裝部分高度之80%。
該切削部分具有在沿該頭縱向軸線之該方向上量測於該頭前向面與該頭基面之間的一切削部分高度。該安裝部分高度可大於該切削部分高度。
該安裝部分高度可大於該切削部分高度之2倍。
該公耦合部件可沒有一外螺紋及一柄腳及一方榫。
該至少一個支承面可完全位於該頭基面前方。
該前向刀把鄰接面可以一刀把錐角朝向該刀把內螺紋向內漸縮。該刀把錐角可在2.8°≤2γ≤3.16°之範圍內。
特定言之,該刀把錐角可在2.9°≤2γ≤3.06°之範圍內。
該刀把可包括圍繞該刀把縱向軸線延伸且定界該刀把前向面之一邊界之一刀把周邊面。該刀把可包括通至該刀把周邊面之一冷卻劑通道。
該刀把周邊面可包括一前向刀把周邊面及一後向刀把周邊面及在該前向刀把周邊面與該後向刀把周邊面之間延伸之一中間刀把周邊面,該前向刀把周邊面比該中間刀把周邊面及該後向刀把周邊面兩者更靠近該刀把前向面。該前向刀把周邊面具有可小於該後向刀把周邊面之直徑之一直徑。該冷卻劑通道可至少部分通至該中間刀把周邊面。
該刀把可進一步包括具有圍繞該刀把縱向軸線延伸之一後向刀把鄰接面之一後向支撐部分。
該前向刀把鄰接面具有在沿該刀把縱向軸線之一方向上量測之一刀把錐高度。該前向刀把鄰接面具有一最大刀把錐直徑。該刀把錐高度可大於該最大刀把錐直徑。
特定言之,該刀把錐高度可大於該最大刀把錐直徑之1.5倍。
該刀把內螺紋具有在沿該刀把縱向軸線之該方向上量測之一內螺紋長度。該內螺紋長度可小於該刀把錐高度。
在該鎖定位置中,該至少一個夾緊面可鄰接該至少一個支承面。
該緊固部件可一體成型以具有一整體單件式構造。
在該鎖定位置中,該頭基面可與該刀把前向面間隔開。
該旋轉切削刀具可為一鉸刀。
該頭通孔可包括自該頭後向面延伸至該夾緊部分接收部分之至少兩個通孔擴寬部。該夾緊部分接收部分可包括至少兩個夾緊翼穴,各夾緊翼穴與一各自通孔徑向擴寬部合併且自該各自通孔徑向擴寬部圍繞該頭縱向軸線旋轉向前。該夾緊部分接收部分可包括至少兩個支承面,各支承面由一各自夾緊翼穴之一部分形成。該緊固部件夾緊部分可包括相對於該緊固部件縱向軸線徑向向外延伸之至少兩個緊固部件夾緊翼。該緊固部件夾緊部分可包括至少兩個夾緊面,各夾緊面由一各自緊固部件夾緊翼之一部分形成。該至少兩個緊固部件夾緊翼之各者可位於一各自夾緊翼穴中。在該鎖定位置中,該至少兩個夾緊面之各者可鄰接一各自支承面。
該至少兩個夾緊翼穴之各者可包括相對於該刀把縱向軸線徑向延伸且面向該旋轉向後方向之一穴側面。該至少兩個緊固部件夾緊翼之各者可包括相對於該緊固部件縱向軸線徑向延伸之兩個對置翼側面。在該鎖定位置中,對於任何及所有緊固部件夾緊翼,該兩個對置翼側面之一者可面向該旋轉向前方向。此外,在該鎖定位置中,該至少兩個夾緊翼穴之各旋轉向後穴側面可鄰接一各自旋轉向前翼側面。
該緊固部件柄部分可包括在該緊固部件夾緊部分與該緊固部件外螺紋之間延伸之一細長緊固部件頸部。該緊固部件頸部具有在沿該緊固部件縱向軸線之一方向上量測之一緊固部件頸高度。該緊固部件外螺紋具有在沿該緊固部件縱向軸線之該方向上量測之一外螺紋長度。該緊固部件頸高度可大於該外螺紋長度。
該頭通孔可包括圍繞該通孔中心軸線彼此直徑對置之恰好兩個通孔擴寬部。該夾緊部分接收部分可包括圍繞該通孔中心軸線彼此直徑對置之恰好兩個夾緊翼穴。該緊固部件夾緊部分可包括圍繞該緊固部件縱向軸線彼此直徑對置之恰好兩個緊固部件夾緊翼。
該刀把可進一步包括具有圍繞該刀把縱向軸線延伸之一後向刀把鄰接面之一後向支撐部分。該緊固部件柄部分可包括圍繞該緊固部件縱向軸線角間隔開之至少兩個緊固部件彈性銷,該至少兩個緊固部件彈性銷在一徑向方向上可撓且比該緊固部件外螺紋更遠離該緊固部件夾緊部分定位。在該鎖定位置中,該至少兩個緊固部件彈性銷可抵著該後向刀把鄰接面彈性變形。
在以下描述中,將描述本申請案之標的之各種態樣。為了解釋,足夠詳細地闡述具體構形及細節以提供本申請案之標的之一透徹理解。然而,熟習技術者亦將明白,本申請案之標的可在沒有本文中呈現之具體構形及細節之情況下實踐。
首先關注圖1及圖2,其等展示根據本申請案之標的之實施例之用於鉸孔操作之一旋轉切削刀具20。旋轉切削刀具20包含具有一頭縱向軸線A之一可替換切削頭22,可替換切削頭22圍繞頭縱向軸線A旋轉以界定相反旋轉向前及向後方向R
F、R
R。旋轉向前方向R
F係切削方向。頭縱向軸線A亦界定相反向前及向後方向D
F、D
R。換言之,頭縱向軸線A在一向前D
F至向後方向D
R上延伸。可替換切削頭22通常可由硬質合金製成。旋轉切削刀具20亦包含一刀把24。刀把24通常可由鋼製成。可替換切削頭22可藉由一摩擦配合耦合機構及一緊固部件來可移除地保持於刀把24中。此等耦合可有利於除上文所述之外的其他類型之旋轉切削操作,諸如(例如)銑削或鑽孔。
應瞭解,在[實施方式]及申請專利範圍中使用之術語「向前」及「向後」係指在圖4、圖8及圖9中頭縱向軸線A分別向左及向右之一方向上之一相對位置。進一步應瞭解,在[實施方式]及申請專利範圍中使用之術語「旋轉向前」及「旋轉向後」係指在圖5及圖7中分別圍繞頭縱向軸線A逆時針及順時針之一旋轉方向上之一相對位置。
現參考圖3至圖9。可替換切削頭22具有形成一切削部分26之一前向部分及形成一安裝部分28之一後向部分。即,切削部分26前置且安裝部分28後置。根據本申請案之標的之一些實施例,切削部分26可鄰接安裝部分28。
可替換切削頭22包含對置頭前向及後向面56、58及在對置頭前向與後向面56、58之間延伸之一頭周邊面60。頭前向面56位於切削部分26處且大體面向向前方向D
F。頭後向面58位於安裝部分28處且大體面向向後方向D
R。頭周邊面60圍繞頭縱向軸線A延伸。根據本申請案之標的之一些實施例,頭後向面58可垂直於頭縱向軸線A。
根據本申請案之標的之一些實施例,可替換切削頭22可一體成型以具有整體單件式構造。此提供一優點,因為可替換切削頭22沒有可拆卸切削嵌件(未展示)。此可拆卸切削嵌件需要定期替換且此可為一耗時程序。亦存在(例如)可用於使可拆卸切削嵌件可釋放地保持至可替換切削頭22之螺釘(未展示)可在替換操作期間放錯及/或丟失之一可能性。
參考圖3,切削部分26包含至少一個周邊切削刃30。在圖式中所展示之此非限制性實例中,可恰好有六個周邊切削刃。周邊切削刃30界定一外切削直徑O。外切削直徑O可等於或小於7.6 mm。各周邊切削刃30形成於一周邊後刀面32與一周邊前刀面34之相交處。周邊後刀面32經定位於周邊切削刃30之旋轉向後(即,後面)且周邊前刀面34經定位於周邊切削刃30之旋轉向前(即,前面)。一般而言,周邊前刀面34面向旋轉向前方向R
F。周邊切削刃30 (及周邊前及後刀面34、32)之定向允許執行金屬切削操作。根據本申請案之標的之一些實施例,切削部分26可包含至少一個凹槽36用於排出在切削操作期間產生之切屑(未展示)。一個凹槽36與各周邊切削刃30相關聯。如圖中所見,切削部分26包含複數個周向配置之切削區段31,各切削區段31在旋轉向前方向R
F上依次包含一尾後刀面32、一切削刃30、一前刀面34及一凹槽36。
特別參考圖4,安裝部分28包含自一頭基面40向後突出之一公耦合部件38。頭基面40相對於頭縱向軸線A橫向延伸且界定切削部分26與安裝部分28之間的一邊界。即,切削部分26形成於頭基面40之前方且安裝部分28形成於頭基面40之後方。根據本申請案之標的之一些實施例,公耦合部件38可為剛性的。頭基面40可垂直於頭縱向軸線A。應注意,公耦合部件38可由頭後向面58定界於向後方向D
R上。公耦合部件38可沒有一外螺紋及一柄腳及一方榫。另外,公耦合部件38可沒有一拉柱。
再考參考圖4,切削部分26具有在沿頭縱向軸線A之一方向上量測於頭前向面56與頭基面40之間的一切削部分高度H2。安裝部分28具有在沿頭縱向軸線A之方向上量測於頭後向面58與頭基面40之間的一安裝部分高度H4。根據本申請案之標的之一些實施例,安裝部分高度H4可大於切削部分高度H2。較佳地,安裝部分高度H4可大於切削部分高度H2之2倍。
公耦合部件38包含圍繞頭縱向軸線A延伸之一周向延伸頭鄰接面54。頭鄰接面54徑向向外。頭鄰接面54在向後方向D
R上以一頭錐角2α向內漸縮。即,頭鄰接面54具有徑向向外之一錐形形狀,其中頭錐角2α係一內角。頭鄰接面54經構形用於一莫氏錐度耦合機構。根據本申請案之標的之一些實施例,頭鄰接面54可呈截頭錐形。頭錐角2α可在2.8°≤2α≤3.16°之範圍內(即,典型莫氏錐度錐角)。較佳地,頭錐角2α可在2.9°≤2α≤3.06°之範圍內。換言之,頭鄰接面54可界定相對於頭縱向軸線A在1.45°≤α≤1.53°之範圍內之一錐角α (錐角α係錐角2α之一半)。在一些實施例中,頭錐角2α可等於2.98°。應注意,當旋轉切削刀具20處於一鎖定位置中時,頭鄰接面54意欲鄰接刀把24上之一對應表面,如下文將描述。
應瞭解,在[實施方式]及申請專利範圍中使用之術語「徑向向內/向內」及「徑向向外/向外」係指在圖4至圖9及圖10至圖12中在相對於頭縱向軸線A及/或刀把縱向軸線C之一垂直方向上朝向及遠離各自軸線之一相對位置。進一步應瞭解,在[實施方式]中使用之術語「錐角」係指在一縱向橫截面中由一錐體之錐面形成之一角度。應注意,術語「縱向橫截面」係指在含有縱向軸線之一平面中截取之一橫截面。
錐形頭鄰接面54具有一最大頭錐直徑D
max,其係錐形頭鄰接面54之最大直徑。錐形頭鄰接面54具有一最小頭錐直徑D
min,其係錐形頭鄰接面54之最小直徑。
參考圖4、圖8及圖9,根據本申請案之標的之一些實施例,頭鄰接面54可經由一頭倒角面62與頭後向面58相交以形成一倒角。即,頭倒角面62可在頭鄰接面54與頭後向面58之間延伸且鄰接頭鄰接面54及頭後向面58。
根據本申請案之標的之一些實施例,頭鄰接面54可經由一頭圓角面63與頭基面40相交以形成一凹圓角。即,頭圓角面63可在頭鄰接面54與頭基面40之間延伸且鄰接頭鄰接面54及頭基面40。
頭鄰接面54具有在沿頭縱向軸線A之方向上量測之一頭錐高度H1。根據本申請案之標的之一些實施例,頭錐高度H1可大於最大頭錐直徑D
max。特定言之,頭錐高度H1可大於最大頭錐直徑D
max之1.5倍。因此,公耦合部件與母耦合部件之間的錐形接觸面積大於其他已知錐形耦合,諸如US 7,004,692中所揭示之錐形耦合。頭錐高度H1可小於最大頭錐直徑D
max之5倍。特定言之,頭錐高度H1可小於最大頭錐直徑D
max之2.5倍。頭錐高度H1可大於安裝部分高度H4之80%。頭錐高度H1可大於外切削直徑O。
大體上參考圖2至圖9,可替換切削頭22包含一頭通孔42,其延伸穿過切削及安裝部分26、28。在圖4中,頭通孔42被隱藏且因此由虛線指示。頭通孔42經構形以使一緊固部件插入穿過其,如[實施方式]中稍後描述。頭通孔42包含圍繞一通孔中心軸線E延伸之一通孔周邊面44。一般而言,通孔周邊面44面向通孔中心軸線E。通孔周邊面44與頭前向及後向面56、58相交。即,頭通孔42通至頭前向及後向面56、58 (分別在頭前向及後向孔開口57、59處)。根據本申請案之標的之一些實施例,頭前向及後向孔開口57、59可與頭縱向軸線A相交。通孔中心軸線E可與頭縱向軸線A重合。應注意,頭通孔42可沒有內螺紋。
根據本申請案之標的之一些實施例,頭通孔42可包含一夾緊部分接收部分64及一柄部分接收部分66。柄部分接收部分66自夾緊部分接收部分64軸向偏移(沿頭縱向軸線A)。柄部分接收部分66可在夾緊部分接收部分64與頭後向面58之間延伸。夾緊部分接收部分64可延伸至頭前向面56。夾緊部分接收部分64可包含在向後方向D
R上向內漸縮(傾斜)之至少一個支承面52。因此,至少一個支承面52徑向向內。柄部分接收部分66可在至少一個支承面52處在向前方向D
F上過渡至夾緊部分接收部分64中。至少一個支承面52可完全位於頭基面40之前方。即,至少一個支承面52可完全位於切削部分26中。
參考圖5至圖7,根據本申請案之標的之一些實施例,頭通孔42可包含一通孔中心部分46,其沿頭縱向軸線A在頭前向與後向面56、58之間延伸。頭通孔42係非圓柱形。即,頭通孔42沿通孔中心軸線E具有一非恆定徑向橫截面。特定言之,頭通孔42可包含自頭後向面58延伸至夾緊部分接收部分64之至少兩個徑向延伸通孔擴寬部48。至少兩個通孔擴寬部48可延伸至頭前向面56。至少兩個通孔擴寬部48可與通孔中心部分46合併且自通孔中心部分46徑向向外安置。至少兩個通孔擴寬部48可相同且具有圍繞通孔中心軸線E之旋轉對稱性。在圖式中所展示之此非限制性實例中,頭通孔42包含圍繞通孔中心軸線E彼此直徑對置之恰好兩個通孔擴寬部48。頭通孔42亦可包含自頭後向面58延伸至夾緊部分接收部分64之至少兩個通孔收窄部49。各對相鄰通孔收窄部49由一各自通孔擴寬部48角間隔開。通孔收窄部49之數目可與通孔擴寬部48之數目匹配。因此,兩個通孔收窄部49可彼此直徑對置,關於通孔中心軸線E 180°旋轉對稱。
參考圖5及圖7,根據本申請案之標的之一些實施例,夾緊部分接收部分42可包含至少兩個夾緊翼穴50。至少兩個夾緊翼穴50經設計以接收一緊固部件92之一各自夾緊翼,如[實施方式]中稍後描述。夾緊翼穴50之數目可與通孔擴寬部48之數目匹配。至少兩個夾緊翼穴50可與通孔中心部分46合併且自通孔中心部分46徑向向外安置。各夾緊翼穴50可與一各自通孔徑向擴寬部48合併且自各自通孔徑向擴寬部48旋轉向前延伸(圍繞頭縱向軸線A)。各夾緊翼穴50可與一各自通孔收窄部49角對準且位於各自通孔收窄部49之軸向前方。在圖式中所展示之此非限制性實例中,頭通孔42包含彼此直徑對置之恰好兩個夾緊翼穴50,圍繞通孔中心軸線E 180°旋轉對稱。
根據本申請案之標的之一些實施例,各夾緊翼穴50可包含相對於刀把縱向軸線C徑向延伸之一穴側面53。穴側面53面向旋轉向後方向R
R。夾緊部分接收部分64可包含至少兩個支承面52,各支承面52由一各自夾緊翼穴50之一部分形成。再次參考圖5及圖7,各支承面52可自一各自穴側面53延伸至一相鄰通孔擴寬部48。至少兩個夾緊翼穴50可相同且具有圍繞通孔中心軸線E之旋轉對稱性。
本申請案之標的之另一態樣係關於刀把24。現參考圖10至圖12,刀把24具有一刀把縱向軸線C。根據本申請案之標的之一些實施例,刀把24可包含一刀把周邊面74,其圍繞刀把縱向軸線C延伸且定界一刀把前向面70之一邊界。
根據本申請案之標的之一些實施例,刀把周邊面74可包含一前向刀把周邊面76及一後向刀把周邊面78及在前向刀把周邊面76與後向刀把周邊面78之間延伸之一中間刀把周邊面77。前向刀把周邊面76可比中間刀把周邊面77及後向刀把周邊面78更靠近刀把前向面70。前向刀把周邊面76及後向刀把周邊面78位於不同假想同軸圓柱體上。前向刀把周邊面76可具有小於後向刀把周邊面78之直徑之一直徑。中間刀把周邊面77可自前向刀把周邊面76至後向刀把周邊面78徑向向外傾斜。
參考圖12,刀把24包含自刀把前向面70向後延伸之一母耦合部件68。刀把前向面70相對於刀把縱向軸線C橫向延伸。根據本申請案之標的之一些實施例,刀把前向面70可垂直於刀把縱向軸線C。母耦合部件68包含沿刀把縱向軸線C延伸之一刀把內螺紋72。刀把內螺紋72具有在刀把縱向軸線C之一方向上量測之一內螺紋長度LI。
母耦合部件68包含兩個支撐部分:一前向支撐部分80及一後向支撐部分82,前向支撐部分80位於後向支撐部分82之前方。前向及後向支撐部分80、82位於刀把內螺紋72之兩側。換言之,刀把內螺紋72位於前向與後向支撐部分80、82之間。
前向支撐部分80包含圍繞刀把縱向軸線C延伸之一前向刀把鄰接面84。前向刀把鄰接面84位於刀把內螺紋72之前方(換言之,刀把內螺紋72位於前向刀把鄰接面84之後方)。刀把內螺紋72至少藉由前向刀把鄰接面84與刀把前向面70間隔開。前向刀把鄰接面84相對於刀把縱向軸線C面向內。前向刀把鄰接面84在朝向刀把內螺紋72之一(向後)方向上以一刀把錐角2γ向內漸縮。即,前向刀把鄰接面84具有徑向向內之一錐形形狀,其中刀把錐角2γ係一外角。前向刀把鄰接面84經構形用於一莫氏錐度耦合機構。根據本申請案之標的之一些實施例,前向刀把鄰接面84可呈截頭錐形。刀把錐角2γ可在2.8°≤2γ≤3.16°之範圍內。較佳地,刀把錐角2γ可在2.9°≤2γ≤3.06°之範圍內。換言之,前向刀把鄰接面84可界定相對於刀把縱向軸線C在1.45°≤γ≤1.53°之範圍內之一錐角γ。在一些實施例中,刀把錐角2γ可等於2.98°。
參考圖12,錐形前向刀把鄰接面84具有一最大刀把錐直徑d
max,其係錐形前向刀把鄰接面84之最大直徑。錐形前向刀把鄰接面84具有一最小刀把錐直徑d
min,其係錐形前向刀把鄰接面84之最小直徑。
前向刀把鄰接面84具有在沿刀把縱向軸線C之一方向上量測之一刀把錐高度H3。內螺紋長度LI可小於刀把錐高度H3。刀把錐高度H3可大於最大刀把錐直徑d
max。特定言之,刀把錐高度H3可大於最大刀把錐直徑d
max之1.5倍。刀把錐高度H3可小於最大刀把錐直徑d
max之5倍。特定言之,刀把錐高度H3可小於最大刀把錐直徑d
max之2.5倍。
根據本申請案之標的之一些實施例,後向支撐部分82可包含圍繞刀把縱向軸線C延伸之一後向刀把鄰接面88。後向刀把鄰接面88可呈圓柱形。
根據本申請案之標的之一些實施例,刀把24可包含至少一個冷卻劑通道79。至少一個冷卻劑通道79可在一冷卻劑通道出口79a處通至刀把周邊面74。冷卻劑通道出口79a經構形以將冷卻劑導引向周邊切削刃30。較佳地,至少一個冷卻劑通道79可至少部分通至中間刀把周邊面77。在圖式中所展示之此非限制性實例中,刀把24包含圍繞刀把縱向軸線C均勻分佈之恰好四個冷卻劑通道79及恰好四個冷卻劑通道出口79a。至少一個冷卻劑通道79可與母部件68間隔開。至少一個冷卻劑通道79之至少一部分可在母部件68之徑向外。
本申請案之標的之另一態樣係關於一種旋轉切削刀具20,其包含上述可替換切削頭22及刀把24。參考圖13至圖16,旋轉切削刀具20亦包含一緊固部件92。緊固部件92沿一緊固部件縱向軸線F伸長。緊固部件92包含一緊固部件夾緊部分94及一緊固部件柄部分98。緊固部件夾緊部分94及緊固部件柄部分98彼此軸向偏移(相對於緊固部件縱向軸線F)。根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件92可一體成型以具有一整體單件式構造。緊固部件92通常可由鋼製成。
根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件夾緊部分94可包含在自緊固部件夾緊部分94朝向緊固部件柄部分98之一方向上向內漸縮(傾斜)之一夾緊面102。因此,夾緊面102相對於緊固部件縱向軸線F徑向向外。
根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件夾緊部分94可包含相對於緊固部件縱向軸線F徑向向外延伸之至少兩個緊固部件夾緊翼100。即,緊固部件92可具有一「卡口」構形。在圖式中所展示之此非限制性實例中,緊固部件夾緊部分94可包含圍繞緊固部件縱向軸線F彼此直徑對置之恰好兩個緊固部件夾緊翼100。
根據本申請案之標的之一些實施例,各緊固部件夾緊翼100可包含相對於緊固部件縱向軸線F徑向延伸之兩個對置翼側面104a、104b。兩個翼側面104a、104b彼此背向。緊固部件夾緊部分94可包含至少兩個夾緊面102,各夾緊面102由一各自緊固部件夾緊翼100之一部分形成。夾緊面102可在兩個翼側面104a、104b之間延伸。
緊固部件柄部分98包含一緊固部件外螺紋96。緊固部件外螺紋96具有在緊固部件縱向F之一方向上量測之一外螺紋長度LE。根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件外螺紋96可中斷(即,不連續,未展示)。
根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件柄部分98可包含在緊固部件夾緊部分94與緊固部件外螺紋96之間延伸之一細長緊固部件頸部99。緊固部件頸部99具有在沿緊固部件縱向軸線F之一方向上量測之一緊固部件頸高度N。與例如US 7,004,692 (其中螺釘部件具有一中空部分(由用於向冷卻劑出口提供冷卻劑之通孔形成))不同,本發明之緊固部件92係實心的,即,沒有通孔。因此,緊固部件92之長度可增加,沒有弱化風險。在此方面,應注意,緊固部件頸高度N可大於外螺紋長度LE。特定言之,緊固部件頸高度N可大於外螺紋長度LE之2倍。
根據本申請案之標的之一些實施例,緊固部件柄部分98可包含圍繞緊固部件縱向軸線F角間隔開之至少兩個緊固部件彈性銷106。至少兩個緊固部件彈性銷106在一徑向方向上可撓。至少兩個緊固部件彈性銷106可位於緊固部件92之後端處且因此比緊固部件外螺紋96更遠離緊固部件夾緊部分94。至少兩個緊固部件彈性銷106可由一緊固部件銷間隙108間隔開。在圖式中所展示之此非限制性實例中,緊固部件92包含圍繞緊固部件縱向軸線F彼此直徑對置之恰好兩個緊固部件彈性銷106。
旋轉切削刀具20可在一釋放位置與一鎖定位置之間調整。在旋轉切削刀具20之釋放位置中,如圖2中所展示,旋轉切削刀具20未組裝且公耦合部件38位於母耦合部件68外部。
旋轉切削刀具20之組裝可藉由執行以下步驟來完成。根據一第一組裝方法,將緊固部件柄部分98插入至母耦合部件68中。緊固部件外螺紋96在刀把內螺紋72內在一旋轉向後方向R
R上轉動,使得緊固部件外螺紋96及刀把內螺紋72開始彼此螺紋嚙合。在此位置中,對於任何及所有緊固部件夾緊翼100,兩個對置翼側面104a、104b之一者面向旋轉向前方向R
F。接著,可替換切削頭22放置於緊固部件夾緊部分94上方且經定向使得至少兩個通孔擴寬部48與至少兩個緊固部件夾緊翼100對準。接著,可替換切削頭22朝向刀把24移動,其中至少兩個緊固部件夾緊翼100通過至少兩個通孔擴寬部48以允許公耦合部件38插入至母耦合部件68中,直至頭鄰接面54與刀把鄰接面84開始接觸。可替換切削頭22在一旋轉向後方向R
R上旋轉(視情況藉由一鍵,未展示),直至各緊固部件夾緊翼100位於一夾緊翼穴50中且各旋轉向後穴側面53鄰接一各自旋轉向前翼側面104a。可替換切削頭22進一步旋轉且由於各旋轉向後穴側面53鄰接一各自旋轉向前翼側面104a,緊固部件92亦旋轉,其繼而進一步使緊固部件外螺紋96與刀把內螺紋72螺紋嚙合以將緊固部件92拉入至母耦合部件68中,直至各夾緊面102鄰接一各自支承面52。可替換切削頭22 (及因此緊固部件92)之進一步旋轉引起緊固部件92將可替換切削頭22之公耦合部件38推進至刀把24之母耦合部件68中,直至錐形頭鄰接面54鄰接錐形前向刀把鄰接面84且最終在公與母耦合部件38、68之間形成一莫氏錐度耦合以界定旋轉切削刀具22之鎖定位置。隨著公耦合部件被推進至母部件中,兩個部件之間的表面壓力增大。所得摩擦防止滑動,使得錐度自保持。在此方面,應注意(與例如US 7,004,692不同),沒有軸向限位塊來防止公耦合部件36插入至母耦合部件68中。進一步應注意,緊固部件92以一受控、精確方式將公耦合部件推進至母部件中,不同於(例如)一錘子。
在旋轉切削刀具20之鎖定位置中,公耦合部件38藉由位於頭通孔42中之緊固部件92來可移除地保持於母耦合部件68中。緊固部件外螺紋96及刀把內螺紋72彼此螺紋嚙合。頭縱向軸線A、刀把縱向軸線C及緊固部件縱向軸線F全部彼此重合(即,對準)。根據本申請案之標的之一些實施例,至少一個夾緊面102可鄰接至少一個支承面52。頭基面40可與刀把前向面70間隔開。即,頭基面40不接觸刀把前向面70。至少兩個緊固部件彈性銷106可抵著後向刀把鄰接面88彈性變形。在緊固部件92之「卡口」構形中,至少兩個夾緊面102之各者可鄰接一各自支承面52。至少兩個夾緊翼穴50之各旋轉向後穴側面53可鄰接一各自旋轉向前翼側面104a。
與US 7,004,692 (其中錐形鄰接面主要用於定心目的)不同,本發明之錐形鄰接面藉由莫氏錐度耦合來提供自刀把24至切削頭22之大部分轉矩轉移。因此,較小力及應力施加至緊固部件(特定言之,緊固部件夾緊翼100)。此對具有一小外切削直徑(即,等於或小於7.6 mm)之旋轉切削刀具特別有益,其中緊固部件對應地較小,其a)使斷裂更有可能發生,b)無法將頭有效固定於穴中,及c)無法將轉矩有效轉移至頭。
儘管已在一定特殊程度上詳細描述本申請案之標的,但應理解,可在不背離下文主張之本發明之精神或範疇之情況下進行各種變更及修改。
20:旋轉切削刀具
22:可替換切削頭
24:刀把
26:切削部分
28:安裝部分
30:周邊切削刃
31:切削區段
32:周邊後刀面
34:周邊前刀面
36:凹槽
38:公耦合部件
40:頭基面
42:頭通孔
44:通孔周邊面
46:通孔中心部分
48:通孔擴寬部
49:通孔收窄部
50:夾緊翼穴
52:支承面
53:穴側面
54:頭鄰接面
56:頭前向面
57:頭前向孔開口
58:頭後向面
59:頭後向孔開口
60:頭周邊面
62:頭倒角面
63:頭圓角面
64:夾緊部分接收部分
66:柄部分接收部分
68:母耦合部件
70:刀把前向面
72:刀把內螺紋
74:刀把周邊面
76:前向刀把周邊面
77:中間刀把周邊面
78:後向刀把周邊面
79:冷卻劑通道
79a:冷卻劑通道出口
80:前向支撐部分
82:後向支撐部分
84:前向刀把鄰接面
88:後向刀把鄰接面
92:緊固部件
94:緊固部件夾緊部分
96:緊固部件外螺紋
98:緊固部件柄部分
99:緊固部件頸部
100:緊固部件夾緊翼
102:夾緊面
104a:翼側面
104b:翼側面
106:緊固部件彈性銷
108:緊固部件銷間隙
A:頭縱向軸線
C:刀把縱向軸線
D
F:向前方向
d
max:最大刀把錐直徑
D
max:最大頭錐直徑
d
min:最小刀把錐直徑
D
min:最小頭錐直徑
D
R:向後方向
E:通孔中心軸線
F:緊固部件縱向軸線
H1:頭錐高度
H2:切削部分高度
H3:刀把錐高度
H4:安裝部分高度
LE:外螺紋長度
LI:內螺紋長度
N:緊固部件頸高度
O:外切削直徑
R
F:旋轉向前方向
R
R:旋轉向後方向
2α:頭錐角
2γ:刀把錐角
為較佳理解本申請案且展示可如何在實踐中實施本申請案,現將參考附圖,其中:
圖1係一旋轉切削刀具之一透視圖;
圖2係圖1中所展示之旋轉切削刀具之一分解透視圖;
圖3係圖1及圖2中所展示之一可替換切削頭之一透視圖;
圖4係圖3中所展示之可替換切削頭之一側視圖,其展示一隱藏頭通孔;
圖5係沿圖4中之線V-V截取之可替換切削頭之一橫截面圖;
圖6係圖3中所展示之可替換切削頭之一後視圖;
圖7係圖3中所展示之可替換切削頭之一前視圖;
圖8係沿圖7中之線VIII-VIII截取之可替換切削頭之一橫截面圖;
圖9係沿圖7中之線IX-IX截取之可替換切削頭之一橫截面圖;
圖10係圖1及圖2中所展示之一刀把之一俯視圖;
圖11係沿圖10中之線XI-XI截取展示之刀把之一橫截面圖;
圖12係圖11之一細節;
圖13係圖1及圖2中所展示之一緊固部件之一透視圖;
圖14係圖13中所展示之緊固部件之一側視圖;
圖15係圖13中所展示之緊固部件之一俯視圖;
圖16係圖13中所展示之緊固部件之一仰視圖;
圖17係當旋轉切削刀具處於一鎖定位置中時圖1及圖2中所展示之旋轉切削刀具之一詳細縱向橫截面圖;
圖18係沿圖17中之線XVIII-XVIII截取之圖1及圖2中所展示之旋轉切削刀具之一徑向橫截面圖;及
圖19係沿圖17中之線XIX-XIX截取之圖1及圖2中所展示之旋轉切削刀具之一徑向橫截面圖。
應瞭解,為了說明簡單及清楚,圖中所展示之元件未必按比例繪製。例如,為了清楚,一些元件之尺寸可相對於其他元件放大,或若干實體組件可包含於一個功能區塊或元件中。元件符號可在圖之間適當重複以指示對應或類似元件。
20:旋轉切削刀具
40:頭基面
54:頭鄰接面
70:刀把前向面
72:刀把內螺紋
76:前向刀把周邊面
78:後向刀把周邊面
79:冷卻劑通道
79a:冷卻劑通道出口
84:前向刀把鄰接面
88:後向刀把鄰接面
96:緊固部件外螺紋
102:夾緊面
106:緊固部件彈性銷
A:頭縱向軸線
C:刀把縱向軸線
F:緊固部件縱向軸線
Claims (21)
- 一種用於旋轉切削操作之可替換切削頭(22),其具有一頭縱向軸線(A)以界定相反向前及向後方向(D F、D R)及相反旋轉向前及向後方向(R F、R R),其中該旋轉向前方向(R F)係切削方向,該可替換切削頭(22)包括: 形成一切削部分(26)之一前向部分及形成一安裝部分(28)之一後向部分;及 對置頭前向及後向面(56、58)及在該對置頭前向與後向面(56、58)之間延伸之一頭周邊面(60),該頭前向面(56)位於該切削部分(26)處且該頭後向面(58)位於該安裝部分(28)處; 一頭通孔(42),其包括圍繞一通孔中心軸線(E)延伸且與該頭前向及後向面(56、58)相交之一通孔周邊面(44);其中: 該安裝部分(28)包括自一頭基面(40)向後突出之一公耦合部件(38),該頭基面(40)相對於該頭縱向軸線(A)橫向延伸且界定該切削部分(26)與該安裝部分(28)之間的一邊界;且 該公耦合部件(38)包括經構形用於一莫氏錐度耦合機構之一錐形頭鄰接面(54)。
- 如請求項1之可替換切削頭(22),其中 該頭鄰接面(54)在該向後方向(D R)上以一頭錐角(2α)向內漸縮; 該頭錐角(2α)在2.8°≤2α≤3.16°之範圍內。
- 如請求項1之可替換切削頭(22),其中: 該頭通孔(42)包括: 一夾緊部分接收部分(64)及自該夾緊部分接收部分(64)軸向偏移之一柄部分接收部分(66),該柄部分接收部分(66)在該夾緊部分接收部分(64)與該頭後向面(58)之間延伸;且 該夾緊部分接收部分(64)包括在該向後方向(D R)上向內漸縮之至少一個支承面(52)。
- 如請求項3之可替換切削頭(22),其中: 該夾緊部分接收部分(64)延伸至該頭前向面(56)。
- 如請求項3之可替換切削頭(22),其中: 該頭通孔(42)包括自該頭後向面(58)延伸至該夾緊部分接收部分(64)之至少兩個徑向延伸通孔擴寬部(48)。
- 如請求項5之可替換切削頭(22),其中: 該夾緊部分接收部分(64)包括: 至少兩個夾緊翼穴(50),各夾緊翼穴(50)與一各自通孔徑向擴寬部(48)合併且自該各自通孔徑向擴寬部(48)圍繞該頭縱向軸線(A)旋轉向前;及 至少兩個支承面(52),各支承面(52)由一各自夾緊翼穴(50)之一部分形成。
- 如請求項1之可替換切削頭(22),其中: 該頭鄰接面(54)具有在沿該頭縱向軸線(A)之一方向上量測之一頭錐高度(H1); 該頭鄰接面(54)具有一最大頭錐直徑(D max);且 該頭錐高度(H1)大於該最大頭錐直徑(D max)。
- 如請求項7之可替換切削頭(22),其中: 該安裝部分(28)具有在沿該頭縱向軸線(A)之該方向上量測於該頭後向面(58)與該頭基面(40)之間的一安裝部分高度(H4);且 該頭錐高度(H1)大於該安裝部分高度(H4)之80%。
- 如請求項8之可替換切削頭(22),其中: 該切削部分(26)具有在沿該頭縱向軸線(A)之該方向上量測於該頭前向面(56)與該頭基面(40)之間的一切削部分高度(H2);且 該安裝部分高度(H4)大於該切削部分高度(H2)。
- 如請求項1之可替換切削頭(22),其中該至少一個支承面(52)完全位於該頭基面(40)之前方。
- 一種刀把(24),其具有一刀把縱向軸線(C),包括自一刀把前向面(70)向後延伸之一母耦合部件(68),該刀把前向面(70)相對於該刀把縱向軸線(C)橫向延伸,該母耦合部件(68)包括: 一錐形前向刀把鄰接面(84),其經構形用於一莫氏錐度耦合機構;及 一刀把內螺紋(72),其位於該前向刀把鄰接面(84)之後方。
- 如請求項11之刀把(24),其中: 該前向刀把鄰接面(84)以一刀把錐角(2γ)朝向該刀把內螺紋(72)向內漸縮; 該刀把錐角(2γ)在2.8°≤2γ≤3.16°之範圍內。
- 如請求項11之刀把(24),其中: 該刀把(24)包括: 一刀把周邊面(74),其圍繞該刀把縱向軸線(C)延伸且定界該刀把前向面(70)之一邊界;及 一冷卻劑通道(79),其通至該刀把周邊面(74)。
- 如請求項13之刀把(24),其中: 該刀把周邊面(74)包括一前向刀把周邊面(76)及一後向刀把周邊面(78)及在該前向刀把周邊面(76)與該後向刀把周邊面(78)之間延伸之一中間刀把周邊面(77),該前向刀把周邊面(76)比該中間刀把周邊面(77)及該後向刀把周邊面(78)兩者更靠近該刀把前向面(70); 該前向刀把周邊面(76)具有小於該後向刀把周邊面(78)之直徑之一直徑;且 該冷卻劑通道(79)至少部分通至該中間刀把周邊面(77)。
- 如請求項11之刀把(24),其中 該前向刀把鄰接面(84)具有在沿該刀把縱向軸線(C)之一方向上量測之一刀把錐高度(H3); 該前向刀把鄰接面(84)具有一最大刀把錐直徑(d max);且 該刀把錐高度(H3)大於該最大刀把錐直徑(d max)。
- 一種旋轉切削刀具(20),其包括: 如請求項1之可替換切削頭(22); 如請求項11之刀把(24);及 一緊固部件(92),其沿一緊固部件縱向軸線(F)伸長,該緊固部件(92)包括一緊固部件夾緊部分(94)及沿該緊固部件縱向軸線(F)自該緊固部件夾緊部分(94)軸向偏移之一緊固部件柄部分(98),該緊固部件夾緊部分(94)包括在自該緊固部件夾緊部分(94)朝向該緊固部件柄部分(98)之一方向上向內漸縮之一夾緊面(102),該緊固部件柄部分(98)包括一緊固部件外螺紋(96);其中: 該旋轉切削刀具(20)可在一釋放位置與一鎖定位置之間調整,其中在該鎖定位置中: 該公耦合部件(38)藉由位於該頭通孔(42)中之該緊固部件(92)來可移除地保持於該母耦合部件(68)中,該緊固部件外螺紋(96)及該刀把內螺紋(72)彼此螺紋嚙合;且 該頭鄰接面(54)鄰接該前向刀把鄰接面(84),藉此在該公與母耦合部件(38、68)之間形成一莫氏錐度耦合。
- 如請求項16之旋轉切削刀具(20),其中: 在該鎖定位置中: 該至少一個夾緊面(102)鄰接該至少一個支承面(52)。
- 如請求項16之旋轉切削刀具(20),其中在該鎖定位置中,該頭基面(40)與該刀把前向面(70)間隔開。
- 如請求項16之旋轉切削刀具(20),其中: 該頭通孔(42)包括自該頭後向面(58)延伸至該夾緊部分接收部分(64)之至少兩個通孔擴寬部(48); 該夾緊部分接收部分(64)包括: 至少兩個夾緊翼穴(50),各夾緊翼穴(50)與一各自通孔徑向擴寬部(48)合併且自該各自通孔徑向擴寬部(48)圍繞該頭縱向軸線(A)旋轉向前;及 至少兩個支承面(52),各支承面(52)由一各自夾緊翼穴(50)之一部分形成; 該緊固部件夾緊部分(94)包括相對於該緊固部件縱向軸線(F)徑向向外延伸之至少兩個緊固部件夾緊翼(100); 該緊固部件夾緊部分(94)包括至少兩個夾緊面(102),各夾緊面(102)由一各自緊固部件夾緊翼(100)之一部分形成; 該至少兩個緊固部件夾緊翼(100)之各者位於一各自夾緊翼穴(50)中;且 在該鎖定位置中: 該至少兩個夾緊面(102)之各者鄰接一各自支承面(52)。
- 如請求項19之旋轉切削刀具(20),其中: 該至少兩個夾緊翼穴(50)之各者包括相對於該刀把縱向軸線(C)徑向延伸且面向該旋轉向後方向(R R)之一穴側面(53); 該至少兩個緊固部件夾緊翼(100)之各者包括相對於該緊固部件縱向軸線(F)徑向延伸之兩個對置翼側面(104a、104b); 在該鎖定位置中: 對於任何及所有緊固部件夾緊翼(100),該兩個對置翼側面之一者(104a)面向該旋轉向前方向(R F);且 該至少兩個夾緊翼穴(50)之各旋轉向後穴側面(53)鄰接一各自旋轉向前翼側面(104a)。
- 如請求項19之旋轉切削刀具(20),其中: 該緊固部件柄部分(98)包括在該緊固部件夾緊部分(94)與該緊固部件外螺紋(96)之間延伸之一細長緊固部件頸部(99); 該緊固部件頸部(99)具有在沿該緊固部件縱向軸線(F)之一方向上量測之一緊固部件頸高度(N); 該緊固部件外螺紋(96)具有在沿該緊固部件縱向軸線(F)之該方向上量測之一外螺紋長度(LE);且 該緊固部件頸高度(N)大於該外螺紋長度(LE)。
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