用于切削加工工件的工具系统 |
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| 申请号 | CN201280049631.1 | 申请日 | 2012-10-10 | 公开(公告)号 | CN103857488B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 硬质金属工具厂保罗霍恩有限公司; | 发明人 | 马赛厄斯·厄特勒; 塞巴斯蒂安·舍特尔; | ||||
| 摘要 | 根据本 发明 ，提供了一种用于加工 工件 的工具系统，其具有：柱状保持杆体（12），具有位于面朝工件的端面（14）上的切割头固定装置（16）和位于面朝驱动的端面（18）上的驱动固定装置（20）；具有至少一个切割边（24）的切割头（22）和与保持轴（12）的切割头固定装置（16）相配的切割头毂式件（26）；以及具有工具 接口 装置（30）和与驱动固定装置（20）相配的联接毂式件（32）的工具联接装置（28），其中联接毂式件（32）和/或切割头毂式件（26）包括具有支承面（36，52）的上升区域（34，50），上升区域（34，50）分布在联接毂式件（32）和/或切割头毂式件（26）的圆周方向（38）和纵向方向上，支承面（36，52）与保持轴（12）上的切割头固定装置（16）和/或驱动固定装置（20）上的支持面（42，56）相 接触 ，驱动固定装置（20）和/或切割头固定装置（16）通过连结材料（46）永久地与联接毂式件（32）和/或切割头毂式件（26）相连，该连结材料位于上升区域（34，50）之间的间隙（44，58）中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于切削加工工件的工具系统，包括: -柱状保持轴(12)，具有位于工件侧端面(14)上的切割头固定装置(16)和位于驱动侧端面(18)上的驱动固定装置(20)， -切割头(22)，具有至少一个切割边(24)和与所述保持轴(12)的所述切割头固定装置(16)相配的切割头毂式件(26)，以及 -工具联接装置(28)，具有工具接口装置(30)和联接毂式件(32)，其中所述联接毂式件(32)与所述驱动固定装置(20)相配， 其中，所述联接毂式件(32)包括多个径向突出的上升区域(34)，在所述上升区域(34)上设有支承面(36)，并且在所述上升区域(34)之间设有间隙(44)，所述上升区域(34)设置成在所述联接毂式件(32)的圆周方向(38)以及沿所述联接毂式件(32)分布，所述支承面(36)靠在所述保持轴(12)的所述驱动固定装置(20)的支持面(42)上，所述驱动固定装置(20)通过连结材料(46)与所述联接毂式件(32)牢固地相连，所述连结材料(46)被引导至位于所述上升区域(34)之间的所述间隙(44)中。 |
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| 说明书全文 | 用于切削加工工件的工具系统[0001]本发明涉及用于切削加工工件的工具系统以及用于这种工具系统的切割头和工具联接装置。 [0002]这种类型的工具系统用于柱状孔的精加工。例如在DE10326928B4中描述了这种工具系统。该工具系统具有紧固至凸缘的保持器。此外，可更换的头部通过卡紧装置附接至保持器的工件侧端。 [0004]本发明的目的是提供在工具重量和倾覆力矩方面具有显著减小的用于加工工件的工具系统的可替代性配置，以及工具系统的可替代性切割头和可替代性工具联接装置。 [0005]本发明的第一方面涉及用于切削加工工件的工具系统，其包括: [0006]-柱状保持轴，具有位于工件侧端面上的切割头固定装置和位于驱动侧端面上的驱动固定装置， [0007]-切割头，具有至少一个切割边和与保持轴的切割头固定装置相配的切割头毂式件，以及 [0009]其中切割头毂式件包括具有支承面的上升区域，该上升区域设置成在切割头毂式件的圆周方向以及沿切割头毂式件分布，支承面靠在保持轴的切割头固定装置的支持面上，其中切割头固定装置通过连结材料与切割头毂式件牢固地相连，该连结材料被引导至位于上升区域之间的间隙中。 [0010]本发明的另一方面涉及用于切削加工工件的工具系统，其包括: [0011]-柱状保持轴，具有位于工件侧端面上的切割头固定装置和位于驱动侧端面上的驱动固定装置， [0012]-切割头，具有至少一个切割边和与保持轴的切割头固定装置相配的切割头毂式件，以及 [0013]-工具联接装置，具有工具接口装置和与驱动固定装置相配的联接毂式件， [0014]其中联接毂式件包括具有支承面的上升区域，该上升区域设置成在联接毂式件的圆周方向和沿联接毂式件分布，支承面靠在保持轴的驱动固定装置的支持面上，其中切割头固定装置通过连结材料与切割头毂式件牢固地相连，该连结材料被引导至位于上升区域之间的间隙中。 [0015]本发明的另一方面涉及用于切削加工工件的工具系统的工具联接装置，该工具系统具有柱状保持轴，该柱状保持轴具有位于驱动侧端面上的具有支持面的驱动固定装置，其中: [0016]-工具联接装置具有与驱动固定装置相配的联接毂式件， [0017]-联接毂式件具有上升区域，该上升区域具有支承面， [0018]-上升区域设置成在联接毂式件的圆周方向上和沿联接毂式件分布， [0019]-支承面靠在保持轴的驱动固定装置的支持面上， [0020]-保持轴的驱动固定装置通过连结材料与联接毂式件牢固地相连，其中连结材料被引导至位于上升区域之间的间隙中。 [0021]本发明的另一方面涉及用于切削加工工件的工具系统的切割头，该工具系统具有柱状保持轴，该柱状保持轴具有位于工件侧端面上的具有支持面的切割头固定装置，其中: [0022]-切割头具有至少一个切割边， [0023]-切割头具有与切割头固定装置相配的切割头毂式件， [0024]-切割头毂式件具有上升区域，该上升区域具有支承面， [0025]-上升区域设置成在切割头毂式件的圆周方向上和沿切割头毂式件分布， [0026]-支承面靠在保持轴的切割头固定装置的支持面上， [0027]-切割头固定装置通过连结材料与切割头毂式件牢固地相连，其中连结材料被引导至位于上升区域之间的间隙中。 [0028]与现有技术的工具系统相反，根据本发明的工具系统具有能够牢固地彼此相连的柱状保持轴、切割头以及工具联接装置。在这点上，通过合适地选择用于柱状保持轴的材料，可实现在工具系统的重量以及在倾覆力矩方面的显著减小。从而即使对于工具系统的突出长度，也可保证与工具联接装置相关的切割头的高定位精度。 [0029]此外，通过减小工具系统的倾覆力矩，可实现钻孔的更高精确度，这与伴随的工具系统失衡的减小相关。 [0030]根据优选的改进，沿联接毂式件和/或切割头毂式件在圆周方向上连续地形成至少一个上升区域。 [0031]这种简单形式的改进使得能够低成本且简单地在联接毂式件和/或切割头毂式件上实施这些上升区域。最简单的实施方式之一为简单的螺纹，其基本具有任何期望的过渡距离并切入联接毂式件和/或切割头毂式件中。 [0032]根据另一改进，在联接毂式件和/或切割头毂式件的圆周方向上连续地形成至少两个上升区域，至少第一上升区域设置成相对于至少最后上升区域沿联接毂式件和/或切割头毂式件间隔开。 [0033]上升区域的这种布置保证联接毂式件和/或切割头毂式件可靠且准确地接纳相配的保持轴的驱动固定装置和/或切割头固定装置。由于上升区域的径向连续布置和上升区域的轴向间距，防止了毂式件相对于保持轴的固定装置的倾斜。此外，间隙的尺寸以及因此位于联接毂式件和/或切割头毂式件与驱动固定装置和/或切割头固定装置之间的期望的连结区域的尺寸可由上升区域沿联接毂式件和/或切割头毂式件的间距限定。 [0034]根据另一改进，在联接毂式件和/或切割头毂式件的圆周方向上连续地形成三个上升区域，至少一个中间上升区域沿联接毂式件和/或切割头毂式件设置在第一上升区域与最后上升区域之间并具有至少一个高度较低的区域。 [0035]上升区域的这种布置给予联接毂式件和/或切割头毂式件相对于保持轴的驱动固定装置和/或切割头固定装置的定向的高精确度。此外，位于两个上升区域的中部上的具有较低高度的区域保证了被引导至间隙中的连结材料能够流经，这导致了连结材料间隙中的一致分布以及位于联接毂式件和/或切割头毂式件与驱动固定装置和/或切割头固定装置之间的显著的连结区域。 [0036]根据另一改进。第一上升区域和最后上升区域优选地分别与联接毂式件和/或切割头毂式件的工件侧端和驱动侧端邻近。 [0037] 上升区域的这种布置给予以下优点:间隙通过上升区域与外部隔离。因此，还可由上升区域防止被引导至间隙中的连结材料的漏出。 [0038]根据另一改进，上升区域具有环形设计。 [0039]这种环形配置提供了以低费用在联接毂式件和/或切割头毂式件上提供上升区域的能够非常简单地实施且成本有效的可能性。 [0040]根据另一改进，上升区域沿联接毂式件和/或驱动毂式件连续地形成，其中，这些上升区域、特别是沿联接毂式件延伸的至少四个连结板通过间隙在联接毂式件的圆周方向上间隔开。 [0041]沿联接毂式件和/或切割头毂式件延伸的至少四个连结板的配置保证联接毂式件和/或切割头毂式件相对于保持轴的驱动固定装置和/或切割头固定装置的准确定向。 [0042]除上升区域的已讨论的实施方式之外，本改进还提供了根据工具系统给定的要求在每种情况下进行调整以使联接毂式件和/或驱动毂式件与保持轴的驱动固定装置和/或切割头固定装置相配的连接的可能性。 [0043]根据另一改进，工具系统具有冷却剂管，其能够被引导至保持轴中并沿保持轴延伸，该冷却剂管具有至少一个工件侧接合端和至少一个驱动侧接合端，其中至少一个工件侧接合端能够与设置在切割头的驱动侧端面上的第一接合元件相连，至少一个驱动侧接合端能够与设置在工具联接装置的工件侧端面上的第二接合元件相连。冷却剂管优选地分别与工具联接装置和切割头的接合元件粘合或按压在一起。 [0044]这种形式的连接提供了将切割头和工具联接装置的接合元件连接至冷却剂管的接合端的简单、密封且成本有效的变型。冷却剂管在保持轴内部的路线以及冷却剂管的接合端与切割头和工具联接装置的接合元件之间的连接的配置原则上保证冷却剂管的长度适于保持轴的长度。 [0045]根据另一改进，保持轴由复合材料、特别是碳纤维增强塑料(CFRP)或玻璃纤维增强塑料(GFRP)，或者轻金属或轻金属合金特别是铝、镁或钛制成。能够用于保持轴的材料取决于整体工具系统的要求。用于保持轴的材料因此必须具有高刚度和低热膨胀。此外，所使用的材料必须在显著更低重量的情况下具有比得上钢的强度，因此例如导致所提到的材料或材料组合的选择。应理解，用于保持轴的材料的选择，工具联接装置和/或切割头的配置以及工具联接装置和/或切割头与保持轴的连接取决于工具系统的要求并因此取决于期望的应用领域。 [0048]图1总体地示出了根据本发明的工具系统的第一示例性实施方式的立体图； [0049]图2是详细示出了工具系统的两个端部的第一实施方式的立体图； [0050]图3示出了根据本发明的工具联接装置的实施方式的主视图和剖视图； [0051]图4示出了根据本发明的工具联接装置的两个不同实施方式的剖视图以及根据本发明的工具联接装置的另一实施方式的主视图和剖视图；以及 [0052]图5示出了根据本发明的切割头的实施方式的主视图和剖视图。 [0053]图1示出了包括保持轴12、切割头22、工具联接装置28以及冷却剂管66的根据本发明的工具系统10的第一实施方式的立体图。在该实施方式中，切割头22、工具联接装置28以及冷却剂管66由钢组成，而保持轴12由复合材料尤其是CFRP或GFRP组成。 [0054]保持轴12具有位于工件侧端面14上的切割头固定装置16和位于驱动侧端面18上的驱动固定装置20。切割头22位于工具系统10的工件侧上，其具有至少一个切割边24和切割头毂式件26，其中切割头毂式件26与保持轴12的切割头固定装置16相配并被引导至切割头固定装置16中。工具联接装置28位于工具系统10的驱动侧上，其具有工具接口装置30和联接毂式件32，其中联接毂式件32与驱动固定装置20相配并被引导至驱动固定装置20中。 [0055]联接毂式件32具有上升区域34，其中该上升区域34具有支承面36并且如图1至3所示由沿圆周方向38且沿联接毂式件32的圆环配置。此外，这些圆环设置成沿联接毂式件32分布，并且支承面36靠在保持轴的驱动固定装置20的支持面42上。这样的结果是联接毂式件32以及因此工具联接装置28被定向成沿保持轴12居中。 [0056]在工具联接装置28相对于保持轴12定向之后，位于联接毂式件32上的上升区域34之间的间隙44通过连结材料46填充，其中该连结材料穿过填充孔47进行填充并穿过排出孔49排出。如果可能，间隙44完全利用连结材料46填充。连结材料46因此在联接毂式件32与驱动固定装置20之间形成牢固连接，并因此在工具联接装置28与保持轴12之间形成牢固的连接。 [0057]在图1至图3、图4b以及图5所示的优选实施方式中，联接毂式件32的驱动侧端47和工件侧端43处的第一上升区域25和最后上升区域37的布置防止了被引导至间隙44中的连结材料46离开间隙44并向外漏出至保持轴12中和/或从保持轴12中漏出。通过上升区域34的这种布置，结合填充孔47和排出孔49，保证了由连结材料46对间隙44的一致填充。 [0058]图4a所示的另一优选实施方式中示出了上升区域34的螺旋状布置，其中上升区域34沿联接毂式件32延伸。 [0059]图4b所示的另一优选实施方式中示出了三个上升区域的布置。根据图3，第一上升区域36位于联接毂式件32的工件侧端43，而第二上升区域37位于该联接毂式件的驱动侧端45。中间上升区域39位于两个上升区域35、37之间，并至少在区域41中具有较低的高度。具有较低高度的该区域41为连结材料46的流经所必需，以保证连结材料在联接毂式件32与驱动固定装置20之间的大面积上形成连接。此外，通过第一上升区域35相对于最后上升区域37的设置，防止了连结材料46从间隙44的排出。 [0060]图4c示出了另一优选实施方式，其中上升区域34沿联接毂式件32连续地形成。优选地，上升区域34设计成沿联接毂式件32延伸并且沿直径彼此相对的至少四个连结板47的形式。在径向方向上在至少四个上升区域34之间获得利用连结材料46填充所需的间隙44。 [0061]图5中示出了保持轴12的工件侧部分。具有切割头固定装置16的端面14位于保持轴12的工件侧端，其中切割头固定装置16沿保持轴12延伸并接纳与其相配的切割头毂式件26。切割头22在圆周方向38上至少具有一个切割边12，优选地多个切割边24对称地附接至被使用的切割头22。切割头毂式件26具有上升区域50，其中上升区域50具有支承面52并设计成在圆周方向38上连续地延伸并沿切割头毂式件26向外伸出的环。 [0062]将切割头毂式件26引导至保持轴12的切割头固定装置16中导致上升区域50的支承面52牢固地靠着切割头固定装置16的支持面56。支承面52与支持面56之间的连接保证切割头毂式件26被定向成相对于保持轴12居中。 [0063]根据图1至图4，形成在上升区域50之间的间隙58填充有被引导至间隙58中的连结材料46。连结材料从而在切割头毂式件26与切割头固定装置16之间形成牢固连接并因此在切割头22与保持轴12之间形成牢固连接。 [0064]参照图4a至图4c的描述，切割头毂式件26具有螺旋状配置的上升区域50、以及第一上升区域60和最后上升区域62分别位于切割头26的工件侧端65和驱动侧端67的配置。 [0065]还提供了另一实施方式，其中可选的中间上升区域61设置在至少第一上升区域60与至少最后上升区域62之间。中间上升区域61同样地具有至少一个具有较低高度的区域63。该区域63保证了位于切割头毂式件26与切割头固定装置60之间的间隙44中连结材料46的一致分布。 [0066]根据图4c提供了另一实施方式，其中上升区域50沿切割头毂式件62连续地形成。优选地，上升区域50设计成沿切割头毂式件62并且沿直径彼此相对的至少四个连结板69的形式。在径向方向上在至少四个上升区域50之间获得填充连结材料46所需的间隙58。 [0067]此外，图1至图5所示的工具系统10具有冷却剂管66，其能够被引导至保持轴12中并沿保持轴12延伸。冷却剂管具有工件侧接合端68，其与设置在切割头的驱动侧端面70上的接合元件72相连接。此外，冷却剂管具有驱动侧接合端74，其与设置在工具联接装置28的工件侧端面76上的第二接合元件78相连接。在另一优选改进中，冷却剂管66的接合端部68、74与接合元件62、78粘合或按压在一起。 [0068]切割头、工具联接装置以及保持轴的连接构成易于制造的、高精度且低重量的工具系统，具体地通过该工具系统可以高精度地加工孔，即使孔具有突出长度。此外，保持轴的材料属性、与切割头以及与工具联接装置的高度准确连接保证了高的精度、准确度和刚度。 |
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