发明领域

本发明涉及一种工具组件，此组件至少具有两个构件，两构件以一 种能将回转力矩从一构件传送至另一构件的方式彼此可拆卸地连接在一 起。具体地说，本发明涉及用于如钻、铣、及类似回转切削作业的一种 切削刀具组件，此组件具有一可更换的切削刀头及一安装切削刀头的刀 具柄。

技术背景

在EP 0742065中公开了具有上述那种连接结构的一回转切削刀具 组件的实例。此组件具有第一、二组成件，在组成件的配合面上具有相 互配合的凹凸连接件，连接件有用于传递力矩的沿径向延伸的臂部及在 它们之间的一个中心部分。切削刀具通过将凸连接件插入凹连接件，然 后用紧固螺钉将它们以同轴方式连接在一起来装配。

就小直径切削刀具而言，尤其是对那些有轴向延伸的排屑槽、因而 没有足够大的横截面积及强固到足以容纳合适紧固螺钉的刀具体的刀具 来说，上述的切削刀具组件中使用紧固螺钉会削弱刀具，给刀具小型化 带来相当严重的限制。

对具有其切削刃延伸向切削中心的可更换切削刀头的回转切削刀具 来说，由于根本无法用沿轴向穿行的紧固螺钉来紧固切削头，上述问题 更为突出。

EP 0118 806公开了一种钻削刀具组件，此组件包括其上制有大体 上沿其纵轴线延伸的两条排屑槽的一圆柱形刀具柄；及一无需紧固螺钉 而是以自夹持方式固定安装在刀具柄上的可更换片状钻削头。钻削头有 两个切削刀片形式的、沿径向放置的、大体上是平的切削部分，刀具柄 则有一钻削头接纳槽，此槽限定在两条形成于排屑槽侧表面上的沿径向 放置且顺着半径走向的沟之间，并且沿轴向延伸，这些沟与钻削头切削 片相匹配并能接纳切削片。切削片和沟基部面窄，该基部面的走向大体 上与刀具纵轴线垂直，且适合于给在此刀夹中的切削头提供轴向支承。 高的侧壁横对着该基部面，起着力矩传递壁的作用。

应注意：在上述钻削刀具中，基部面相对狭窄，不足以经受切削期 间施加于刀具上的轴向力。此外，此钻削头如上所述带有细长而平的形 状，它在经受扭转条件下使用时其强度较弱。而且，该工具有相对刀具 柄横截面积来说及相对它的力矩传递壁高度来说较小的基部面，这会导 致刀具构成件的不稳定，至少由于这些原因，上述平面设计方案的钻削 头难以用于小型，尤其是微型切削刀具。

本发明的目的是提供一种新切削刀具组件及其所用的新切削刀头。

根据本发明的一个方面，提供一种用于回转切削的切削刀具组件， 此刀具组件具有一可更换的切削刀头和一刀具柄，两者有一公共纵轴线 及相匹配的外周面。

所述切削刀头有一邻近前导端的切削部分及一邻近其后端的切削头 安装部分，所述刀具柄在其正面上制作有一切削刀头接纳部分；所述切 削刀头安装部分及刀具柄的刀头接纳部分各至少有两个连接部分，切削 刀头连接部分和刀具柄连接部分均以所述外周面连接，两者在形状及大 小上相互匹配；

每个连接部分具有一横向延伸至该纵轴线并适合参与对在刀具柄中 的切削头提供轴向支承的基部面；一相对该纵轴线大体上沿径向延伸、 并横向指向所述基部面的力矩传递壁；横向延伸至力矩传递壁并与之紧 邻的、并环绕着该纵轴线设置的一固定壁；每个切削头连接部分的固定 壁有一斜角延伸部分，此延伸部分小于两个不同的刀具柄连接部分固定 壁的相邻外周面上相应斜角距离(弧长)；

切削刀具是这样进行组装的，首先以下述方式将切削刀头安装部分 相对切削刀头接纳部分安置：将切削刀头连接部分固定壁插入刀具柄连 接部分各个固定壁之间，紧接着使切削刀头相对刀具柄转动，一直到切 削刀头连接部分完全覆盖在相应的刀具柄连接部分为止，此时两者的基 部表面和力矩传递壁均彼此互相贴靠它们的固定壁则以凹凸互锁的方式 同轴地配合制约，由此而使切削刀头靠自身将自己压紧在刀具柄上。

最好使切削刀头连接部分和刀具柄连接部分有匹配的成阶梯形的形 状，每个均有一对基部面，其中的一个基部面升高，另一个则降低，基 部面借助力矩传递壁结合。每个连接部分最好是一种有升高了的基部面 的凸部和有降低了的基部面的凹槽的形式。

当设计用于要求有切屑排放槽的切削作业的此种切削刀具时，例如 设计钻削用刀具时，在切削刀头和刀具柄上的连接部分数量最好与排屑 槽的数目相对应，在此情况下，每个连接部分均延伸于两条相邻排屑槽 之间，从而使其下降的表面由一条排屑槽限制，力矩传递壁及其升高的 表面由另一条排屑槽及力矩传递壁限制。

根据本发明的另一方面，提供一种用于安装在一有一前切削刀头接 纳部分的工具柄上的可更换切削刀头，接纳部分上有至少两个连接部 分，每个连接部分由刀具柄外周面限制，且制作有一基部面、一力矩传 递壁及一固定壁；

该切削刀头有与刀具柄外周面匹配的外周面，一邻接前导端的切削 部分及紧邻其尾端的一切削刀头安装部分，切削刀头安装部分上形成有 至少两个由切削刀头外周面限制的连接部分；

每个切削刀头连接部分均有一纵轴线、及一垂直于该纵轴线延伸的 基部面，基部面对在刀具柄内的切削刀头提供轴向支承；一大体上相对 纵轴线沿径向延伸、且横向指向该基座面的力矩传递壁；以及一横向延 伸至力矩传递壁并与之紧邻的并相对该纵轴线沿周向延伸的固定壁，每 个切刀削头连接部分的固定壁斜角延伸部(圆弧角度)比两个不同力具 柄连接部分的相邻终端间的相应斜角距离(圆弧角)小。

当其上已安装切削刀头的刀具柄有排屑槽时，最好使切削刀头制有 排屑槽部分，此部分与刀具柄的排屑槽连续地融接。由此而使整个组件 有一个完全平滑的、连续的排屑槽，此槽能使切削十分流畅地被排放。

本发明的刀具组件还可以设置一固紧结构，例如在刀具柄上设置一 槽缝，用于将切削刀片以弹性方式固紧在刀具柄上。

本发明的连接结构使切削刀头及刀具柄有强固的宽端，此端可提供 最大的可得截面积和低力矩传递壁，由此而使切削刀具组件的稳定性提 高。此连接结构还能将大的力矩从刀具柄传递至切削刀头及能够承受在 切削作业如钻销期间所遇到的大轴向力。本发明的连接结构对于微型切 削刀具组件，尤其是在此组件配置排屑槽的情况下特别有用。

本发明的另外的方面涉及用于装、拆上述切削刀具组件的一种装 置。

附图简要说明

为了更好地理解本发明及为了展示本发明在实践中是如何实施的， 参看附图。附图为：

图1是本发明一实施例切削刀具组件在组装之前的立体分解图；

图2是图1所示切削刀具组件之切削刀头立体仰视图；

图3是图2所示切削刀头平面仰视图；

图4a是图1所示切削刀具组件之刀具柄的局部立体图；

图4b是图4a所示刀具柄的一替换实施例之局部立体图；

图5是图4所示刀具柄的正视图；

图6是处于组装初始阶段的图1所示切削刀具组件之立体图；

图7是组装后的图1所示切削刀具组件的立体图；

图8是图7所示切削刀具组件的剖视图；

图9是本发明另一实施例切削刀具组件组装前的立体分解图；

图10是图9所示切削刀具组件的切削刀头立体图；

图11是图9所示切削刀具组件的刀具柄局部立体图；

图12是图9所示切削刀具组件组装后的剖视图；

图13是组装初始阶段的图9所示切削刀具组件的立体局部剖视图；

图14和15展示用于图9-13所示切削刀具的组装装置的不同实施 例。

优选实施例描述

用于钻削的本发明切削刀具组件大体上展示于图1和图9中。

图1所示的切削刀具组件1具有一种抛弃型可更换实心切削刀头2 及一刀具柄4，刀具柄4有纵轴线6并相对纵轴线180°回转对称及适合 于以自夹紧的方式进行组装。

切削刀头2及刀具柄4分别备有各自的排屑槽部分8a，10a及8b、 10b，从而在刀具组装时，部分8a和8b及部分10a、10b各自形成连续 的、最好形成螺旋形的槽8和10，槽8、10从切削刀头2延伸到刀具柄 4的后端。

图2和图3所示，切削刀头2具有紧邻切削刀头前导端13的一切 削部分12及一紧邻切削刀头尾端15的切削刀头安装部分14。

由于切削刀头的切削部分12不构成本发明的发明主题，故不在此 对其进行介绍。但应注意：切削刀头的切削部分12可以有任何一种合 适的设计方案。

如图2所示，切削头安装部分14有一外周面16，及一对沿径向设 置的切削头连接部分20，每个连接部分20均由外周面16及排屑槽8a、 10a来限定边界。每个连接部分20均为单级阶梯结构，其中的一低基部 面22紧邻一排屑槽8a、10a、一高基部面24邻接另一排屑槽部分10a、 8a，一力矩传递壁26则置于两基部面之间，它们全都从切削刀头安装 部分14的外周面16朝纵轴线16延伸。低基部面22及力矩传递壁26 两者均终止于一固定壁28，壁28通过一圆角27融接于力矩传递壁26， 并与低基部面22及力矩传递壁26形成一凹槽29。切削头连接部分20 有一中央基部面30，它延伸于高基部面24之间并与它们融合在一起。

如图2所示，高、低及中央基部面22、24及30大体上是平的，而 且大体上均垂直于纵轴线6，力矩传递壁26及固定壁28均与基部面22 和24横对。

如图3所示，每个切削刀头连接部分20的力矩传递壁26大体上沿 相对纵轴线6之半径方向延伸，而且相对基部面22和24极大地斜倾着 应该理解到，力矩传递壁26并不一定非要是平表面，而可以是一种曲 面，只要其一部分沿半径方向延伸。因此，力矩传递壁26可以与那些 基部面大角度地倾斜或垂直，而可以不精确地沿半径方向延伸，而且可 以沿与半径成一角度地延伸。每个切削刀头连接部分20的力矩传递壁26 的沿轴向尺寸d(见图2)明显地少于各条排屑槽8a和10a的沿径向的 最外点21′、21″之间的距离D(见图3)。沿轴向的尺寸d不超过，最 好明显地小于距离D的一半并小于刀头2的高H(见图2)。切削刀头2 的高H是在其前导端13和低基部面24之间测得的。

如图3所示，固定壁28沿着低基部面22并环绕轴线6沿周向延伸。 作为一种替换，固定壁28可以沿整个连接部分20或其任一部分延伸。

如图1、2、6、7所示，和如图8最清楚地表示的，固定壁28是沿 远离刀头前导端13之方向扩张的燕尾形锥面。这些燕尾形锥面有一与 纵轴线6一致的轴线(未示出)，并可以有如螺旋形、椭圆形或其它相 似形状的各种合适的形状。

如图4和5所示，刀具柄4有一前面40，前面40上形成有一切削 刀头接纳部分42。接纳部分42在形状与尺寸方面与切削头安装部分14 的外周面16匹配的外周面43。切削刀头接纳部分42有沿径向放置的刀 具柄连接部分44，连接部分44在形状与尺寸方面均与切削刀头连接部 分20匹配。因此，每个刀具柄连接部分44具有一高基部面48，一低基 部面50，一在两基部面之间的力矩传递壁52及一燕尾形-形固定壁54， 壁54与壁52融接。高基部面48和力矩传递52及固定壁54在它们之 间确定了凸部56，凸部56与切削刀头安装部14的凹槽29匹配并适合 于被接纳于槽29中。在刀具柄连接部分44之间有一中央基部面60。刀 具柄连接部分44之高、低及中央基部面48、50及60和力矩传递壁52、 固定壁54在走向及尺寸方面，分别与切削刀头连接部分20的低、高及 中央基部面22、24及30和力矩传递壁26、固定壁28相对应，这样的 设置方案使得切削刀头连接部分20的固定壁28有比刀具柄连接部分44 固定壁54之终端间的斜角距离(圆弧角)βt(图5)小的斜角延伸部(圆 弧角)α(图3)。

切削刀头2及刀具柄4各自的连接部分20和44的固定壁28和54 均被设计得在彼此间有压配合。固定壁28和54之间的这种压配合也可 以用如图4b所示的在刀具柄4上制作一弹簧槽缝62来实现。

如图2、3及4a所示，切削刀头及刀具柄上还分别配置凹凸导引件 64(图2)和66(图4a)，用以初始对准切削刀头2及刀具柄4。凹凸 导引件安置的位置也可以反过来。

如图6所示，切削刀头2的切削刀头安装部分14这样安装在刀具 柄4的切削刀头接纳部分42上：将切削刀头连接部分20横向插入刀具 柄连接部分44的凸起56之间，然后，沿方向A(与切削刀具回转方向 相反的方向)转动切削刀头Z，使其低基部22沿着刀具柄连接部分44 的高基部面48滑动，直到切削刀头连接部分20的刀矩传递壁26靠贴 相应的刀具柄连接部分44的力矩传递壁52上并且连接部分44的突起 部56完全进入连接部分20的凹槽29中，而且使切削刀头安装部分20 的燕尾形固定壁28啮合刀具柄连接部分44的相应燕尾形固定壁54为 止。在图4b所示的刀具夹中，固定壁28和54间的啮合是通过弹性槽 缝62的弹性扩张来实现的。

已组装好的上述切削刀具组件被展示于图1及8。在切削期间，切 削刀头2在刀具柄4中的主要轴向支承是借助于切削刀头2之低基部面 22与相应的刀具柄4的高基座面48间的接触来提供的。此外，此轴向 支承还通过切削刀头2的高基座面24与刀具柄4的低基部面50接触而 明显增加。切削刀头2和刀具柄4各自的固定壁28和54起固定面作用， 这些固定面以凹凸互锁的方式同轴地相互制约，在切削期间正确地将切 削刀头固紧在刀具柄上，在切削刀具组件从正在加工的工件中退出时， 能防止切削刀头从刀具柄上脱开或拖出。

图9-14展示本发明另一实施例的切削刀具组件101，在此组件中， 连接结构总的来说与图1-8中所示的刀具组件1相类似，其不同之处 为：在该切削刀具101中，切削刀头和刀具柄连接部分有一种双平面结 构，它们的固定结构被置于不同于它们的基部面和力矩传递壁的轴向平 面上。因此，在下面对切削刀具组件101介绍中，只是介绍有关此固定 结构的一部分。

如图9所示，切削刀具组件101有一实心切削刀头102和刀具柄 104，它们有一纵轴线106及两条排屑槽(未指出)。

单独地展示于图10的切削刀头102有在邻近切削刀头先导端113 处的一切削部分112，一在邻近切削刀头尾端115处的切削刀头安装部 分114。切削刀头安装部分114有一对沿径向放置的切削刀头连接部分 120，每个连接部分120均有一低基部面122，一高基部面124，一力矩 传递壁126及一由此而形成的凹槽129。

在图11中展示的刀具柄104有一前面140，在前面140上则形成 有一切削刀头接纳部分142。切削刀头接纳部分142有具有高基部面 148、低基部面150，力矩传递壁152及由此而形成的突部156的刀具 柄连接部分144，突部156在形状与尺寸方面均与切削刀头连接部分120 的凹槽129匹配。

如图9，10及11所示，切削刀具组件101备有分别形成在切削刀 头102和刀具柄104上的凹凸固定件200和210，它们沿半径方向的尺 寸明显地比切削刀头及刀具柄的径向尺寸小。切削刀头102的凹凸固定 件200从切削刀头的尾端115突伸，凹固定件210则从刀具柄104的前 面140向下凹陷。

如图10和11所示，切削刀具组件101的凸凹固定件200和201分 别有各自的固定锥壁128和154，以及它们之间的中央基部面130及 160，它们的形状和作用方式类似于切削刀具组1的切削刀头连接部分20 和刀具柄连接部分44的各自的固定壁28、54及中央基部面30和60。 具体地说，切削刀具组件101与切削刀具组件1相似，在刀具柄104的 固定壁154之的两邻终端间的斜角、距离大于切削刀头102的固定壁128 的斜角延伸部。但是，切削刀头102的固定壁128的斜角延伸部比切削 刀头2之固定壁28的大，而且刀具柄104之固定壁154相邻终端间的 斜角距离小于刀具柄4之固定壁54间的该距离。此外，切削刀具组件101 的切削刀头连接部分210的高基部面124各有一个明显地小于此组件的 刀具柄连接部分144之高基部面148间的斜角延伸部。

如图12所示，凸凹固定件200和210之固定锥壁128及154沿背 离切削刀头102的前导端113的方向向外扩展，而且以燕尾槽式滑动配 合的方式彼此配合作用。

与其刀具柄4有图4b中所示设计方案的切削刀具组件1实施例相 似，切削刀具组件101也可以配置用来以弹性方式将其切削刀头紧固于 刀具柄上的结构。图10、11及13展示这种紧固结构的替换实施例。

此固紧结构有两个圆柱锁紧销220(见图11、13)，它们从刀具柄 104的凹固定件200的中央基部面160沿轴向突伸，并且紧挨着刀具柄 的固定锥壁154设置，相应的两个圆柱形锁紧插孔222(见图10、13) 形成于切削刀头102的凸固定件200的固定锥壁128上，它们用来接纳 锁紧销220。锁紧销220向纵轴线106倾斜，使它们分别与各自的凸凹 固定件200及210的扩张固定锥壁128和154大体上同方向。

如图13所示，锁紧销220以一种弹性方式安置在刀具柄104中， 在所述的本实施例中，将每个锁紧销220安装在形成于紧邻其固定锥壁 154处的工具柄104中、且有两个不同孔径截面的长度阶梯形孔230中， 从而使销220的下部232配装在孔230的下窄截面部分236中，销220 的上部240则由孔230的上宽截面部分242环绕着，销220可在孔230 的242部分中略微地弯曲，由此而使固紧结构具有弹性。

这样，在切削刀具组件101组装期间，将切削刀头102沿方向A转 动并插入刀具柄104的切削刀头接纳部分142中，凸固定件200的固定 锥壁128在凹固定件210的固定锥壁154下面滑动，从而迫使销220向 外朝凹固定件210的锥壁154偏移。

在切削刀头连接部分200的力矩传递壁126贴靠刀具柄连接部分44 的力矩传递壁152时，切削刀头102的转动被终止，锁紧销220就进入 锁紧插孔222。由此而将切削刀头102可靠地由弹性锁紧销220紧固在 刀具柄104上的安装位置中。

本发明的切削刀具组件还可以配置一组装装置。图14和15就展示 了用于上述各切削刀具组件的那种装置的两个实施例。下面将参照切削 刀具组件101介绍组装装置。如图中所看到的，组装装置300(图14) 和400(图15)分别有其直径与切削刀具组件101直径相应的一长圆柱 形腔310和410。组装装置300和400，或者至少它们的腔310和410 是用合适的材料制作的，并具有一个切削刀头卡持部分320、420，及一 刀具柄接纳部分330、430，它们能够分别包绕或卡持切削刀头102及刀 具柄104的切削刀头接纳部分142。腔310和410的切削刀头卡持部分 320和420均具有与切削刀头102外形互补的形状，因而具有凸部340 和440，它们均能进入切削刀头的排屑槽部分，由此可以防止此刀头相 对组装装置300和400转动。组装装置300和400还可以配设防止切削 刀头从组装装置的切削刀头卡持部分320和420掉落的结构。因此，在 图14所示的组装装置300中，该结构是柔性元件350，在图15所示的 组装装置400中，该结构是由制作成合适形状、大小的凸件440组成的。 作为一种替换，或者除了上述的构件350和440外，圆柱形腔310和410 的切削刀头卡持部分320和420的直径可以略小于切削刀头102，以便 将相应的切削刀头卡持部分压配于腔中。在切削刀具组件101被拆卸时， 通过在装置300的后端360将切削刀头向外推(图14)，或从装置400 的前端460将切削刀头向外推，就可将切削刀头从各个组装装置中脱出。

本发明的切削刀具组件及其组成件可以有具有不同于在上面介绍过 和在附图中展示出的特征的替换方案。例如，切削刀具组件可以制作有 2条以上的排屑槽，或者可根据不制作那样的排屑槽，和/或配置局部的 排屑空间。在后面的情况中，切削刀头和刀具柄的低基部面会占据它们 的高基部面之间的全部区域。而且，切削刀头安装部分和刀具柄之切削 刀头接纳部分可以被作得有二个以上的连接部分。这些连接部分可以以 等间隔或不等间隔地隔开。如附图所示，切削刀头安装部分和刀具柄的 切削刀头接纳部分的结构可以反过来。用于切削刀具组件的固紧结构可 以是任何一种合用的方案。本切削刀具组件还可以添设其它特征，例如 附加冷却装置。

参考标记清单 1 图1-8的切削刀具组件 2 切削刀头 4 刀具柄 6 纵轴线 8a，10a切削刀头的排屑槽部分 8b，10b刀具柄的排屑槽部分 12 切削刀头的切削部分 13 切削刀头的前导端 14 切削刀头安装部分 15 切削刀头尾端 16 切削刀头安装部分的外周面 20 切削刀头连接部分 21′，21″排屑槽部分8a和10a的沿半径方向最外点 22 切削刀头连接部分的低基部面 24 切削刀头连接部分的高基部面 26 切削刀头连接部分的力矩传递壁 27 圆角 28 切削刀头连接部分的固定壁 29 切削刀头连接部分的凹槽 30 切削刀头连接部分间的中央基部面 49 刀具柄的前面 42 刀具柄的切削刀头接纳部分 43 刀具柄之切削刀头接纳部分外周面 44 刀具柄连接部分 48 刀具柄连接部分的高基部面 50 刀具柄连接部分的低基部面 52 刀具柄连接部分的力矩传递壁 54 刀具柄连接部分的固定壁 56 刀具柄连接部分的突部 60 刀具柄连接部分间的中央基部面 62 弹性槽缝 64，66凸、凹导引件 101 图9-13中的切削刀具组件 102 切削刀头 104 刀具柄 106 纵轴线106 112 切削刀头的切削部分 113 切削刀头的前导端 114 切削刀头安装部分 115 切削刀头尾端 120 切削刀头连接部分 122 切削刀头连接部分的低基部面 124 切削刀头连接部分的高基部面 126 切削刀头连接部分的力矩传递壁 128 凸固定件的固定锥壁 129 切削刀头连接部分的凹槽 130 凸固定件的中央基部面 140 刀具柄的前面 142 刀具柄的切削刀头接纳部分 144 刀具柄连接部分 148 刀具柄连接部分的高基部面 150 刀具柄连接部分的低基部面 152 刀具柄连接部分的力矩传递壁 154 凹固定件的固定锥壁 156 刀具柄连接部分的突部 160 凹固定件的中央基部面 200 切削刀头的凸固定件 210 刀具柄的凹固定件 220 锁紧销 222 锁紧插孔 230 长孔 230 有220的下部 236 孔230的下窄部分 240 有220的上部 242 孔230的上宽部分 246 周壁152的圆柱形凹陷部 300 图14所示的组装装置 310 组装装置300的腔 320 组装装置300的切削刀头卡持部分 330 组装装置300的刀具柄接纳部分 340 组装装置300的凸部 350 组装装置300的柔性件 360 组装装置300的后端 400 图15所示的组装装置 410 组装装置400的腔 420 组装装置400的切削刀头卡持部分 430 组装装置400的刀具柄接纳部分 440 组装装置400的凸部 460 组装装置400的前部