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(shù)：

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(bǔ)成槽式鉆頭的構(gòu)型。為此，每個柄部具有用于保持并旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的切削頭的結(jié)構(gòu)。相關(guān)聯(lián)的切削頭具有用于由柄部保持并旋轉(zhuǎn)的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。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(yīng)力集中，柄部的保持與驅(qū)動結(jié)構(gòu)在其使用壽命期間會經(jīng)受變形和失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的修改改變了施加到柄部上的應(yīng)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(qū)動結(jié)構(gòu)的變形和失效問題：在更靠近鉆頭的中心旋轉(zhuǎn)軸的位置處獨立于驅(qū)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(yīng)力在關(guān)鍵凹座區(qū)域上增大。

在一個方面，用于對工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸和互補(bǔ)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(nèi)時保持切削頭的聯(lián)鎖構(gòu)件、在切削頭安裝在凹座內(nèi)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(nèi)的情況下被布置成在柄部旋轉(zhuǎn)時使切削頭旋轉(zhuǎn)的至少一個驅(qū)動表面、以及位置比至少一個驅(qū)動表面更靠近旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸居中定位的圓柱形構(gòu)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(gòu)件的對應(yīng)聯(lián)鎖構(gòu)件、在切削頭安裝在凹座內(nèi)時鄰接柄部的切削頭鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內(nèi)時被取向成鄰接柄部的驅(qū)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(nèi)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸和互補(bǔ)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(nèi)時保持切削頭的聯(lián)鎖構(gòu)件、在切削頭安裝在凹座內(nèi)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(nèi)的情況下被布置成在柄部旋轉(zhuǎn)時使切削頭旋轉(zhuǎn)的至少一個驅(qū)動表面、以及相對于至少一個驅(qū)動表面徑向向內(nèi)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(zhuǎn)軸居中定位的圓柱形構(gòu)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(gòu)件的對應(yīng)聯(lián)鎖構(gòu)件、在切削頭安裝在凹座內(nèi)時鄰接柄部的切削頭鄰接表面、在切削頭安裝在凹座內(nèi)時被取向成鄰接柄部的驅(qū)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(nèi)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(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。預(yù)期可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)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(cè)面正視圖；

圖3是圖2的切削頭的另一個側(cè)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(cè)面正視圖；

圖9是圖8的柄部的另一個側(cè)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(cè)面正視圖；

圖14是圖13的已組裝的模塊化鉆頭的另一個側(cè)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(cè)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(cè)面設(shè)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(shè)置，僅一個凹槽可見?？梢姷陌疾劬哂行纬砂疾鄣囊徊糠值臋M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(yīng)或互補(bǔ)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(zhuǎn)的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。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(yīng)配合周邊表面處聯(lián)鎖，而且將保證柄部12的驅(qū)動表面22、24與切削頭14的對應(yīng)從動表面26、28鄰接。柄部12的驅(qū)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(guān)聯(lián)的切削工具諸如手鉆、鉆床、機(jī)床等(未示出)旋轉(zhuǎn)柄部12時使切削頭14與柄部12協(xié)同旋轉(zhuǎn)。

另外，可將螺紋構(gòu)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(gòu)件擰進(jìn)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(dāng)位置。此外，可將螺紋構(gòu)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(gòu)件擰進(jìn)柄部12中并接合切削頭12的圓柱形構(gòu)件60的圓柱形表面62，從而將切削頭12牢固地保持在適當(dāng)位置。當(dāng)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(dāng)然，在切削工具10的另一側(cè)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(zhuǎn)切削工具中，使之旋轉(zhuǎn)，并隨著切削的進(jìn)行，逐步推進(jìn)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(shù)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(zhuǎn)軸20的方向取向而非具體結(jié)構(gòu)。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(zhuǎn)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(yīng)當(dāng)理解，壁部分38是其大致對稱的對應(yīng)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(nèi)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(qū)動表面22、24之間延伸的半徑接合部49、51。術(shù)語“豎直方向成角度的”被定義為以相對于組件10的旋轉(zhuǎn)軸20非零角(即，非平行)形成。保持表面46、47相對于旋轉(zhuǎn)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(yīng)力及在加工操作期間施加到組件10上的力。術(shù)語“內(nèi)部”是指面向軸20的那些表面。應(yīng)當(dāng)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(qū)動表面22、24(和半徑接合部49、51)更靠近旋轉(zhuǎn)軸20。換句話講，柄部12的保持表面46、47相對于柄部12的驅(qū)動表面22、24(和半徑接合部49、51)為徑向向內(nèi)的(即，更靠近旋轉(zhuǎn)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(dāng)在鉆孔過程中發(fā)生側(cè)向負(fù)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(yīng)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(qiáng)度。還應(yīng)當(dāng)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(qū)動表面22、24離旋轉(zhuǎn)軸20最遠(yuǎn)。使驅(qū)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(yīng)力，因此最大應(yīng)力值將更低。因此，通過降低應(yīng)力，可實現(xiàn)更長的疲勞壽命。

驅(qū)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(qū)動表面22、24與平行于旋轉(zhuǎn)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(qū)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(qū)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(yīng)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(dǎo)錐形表面58，所述錐形表面58當(dāng)然是中斷或不完全的，這是由于存在凹槽。切削刃54和前導(dǎo)錐形表面58共同形成對工件進(jìn)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(gòu)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(gòu)件被布置成將切削頭14保持在柄部12的凹座34內(nèi)。在圖1的實施例中，該聯(lián)鎖構(gòu)件包括沿著旋轉(zhuǎn)軸20居中定位的圓柱形構(gòu)件60。圓柱形構(gòu)件60這樣稱呼的原因在于其被布置成基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸20的特征性圓柱形表面62。圓柱形構(gòu)件60提供對應(yīng)于凹座34并接合凹座34的聯(lián)鎖構(gòu)件，所述凹座34用作柄部12的聯(lián)鎖構(gòu)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(zhuǎn)軸20準(zhǔn)確地居中。圓柱形構(gòu)件60包括在圓柱形構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(yīng)當(dāng)理解，切削頭14大致為兩側(cè)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(yīng)地將存在圍繞切削頭14的周邊設(shè)置的、與切削面64、66對應(yīng)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(yīng)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(yīng)面48、50。面64、66與其柄部12的對應(yīng)面48、50的鄰接響應(yīng)于壓縮軸向負(fù)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(shù)語“豎直方向成角度的”被定義為以相對于組件10的旋轉(zhuǎn)軸20非零角(即，非平行)形成。當(dāng)相對于凹座34旋轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)當(dāng)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(zhuǎn)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(nèi)的(即，更靠近旋轉(zhuǎn)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(qiáng)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(yīng)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(dāng)前已描述了優(yōu)選實施例，但本發(fā)明在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以其他方式體現(xiàn)。