鉆的制作方法

專利名稱：鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如下類型的鉆，該類型的鉆包括前端和后端，在前端與后端之間延伸有中心軸線，外周包絡(luò)表面與該中心軸線同心，且鉆的前端形成為具有鈍鼻部角的頂端以及在外周包絡(luò)表面內(nèi)埋頭的兩個(gè)容屑槽，該容屑槽位于一對桿部之間并圍繞中心的芯部以一定的螺旋角螺旋延伸，并分別由位于一對平行邊緣之間的斜槽形槽壁界定，所述一對平行邊緣中的第一邊緣沿鉆的旋轉(zhuǎn)方向位于前面，而第二邊緣位于后面，其中a)在各容屑槽與被包括在頂端內(nèi)的間隙表面之間形成有切削刃，切削刃從中心軸線延伸到外周并具有取決于槽壁的橫截面形狀以及鼻部角的形狀，
b) 一方面，槽壁包括前表面，所述前表面最靠近第一邊緣定位并從被包括在切削刃中的主刃軸向向后延伸；另一方面，所述槽壁包括后(trailing)表面,所述后表面最靠近第二邊緣定位并通過凹弓形底表面轉(zhuǎn)變到前表面，并從形成在頂端內(nèi)并鄰近中心切削刃定位的修磨橫刃(web thinning)向后延伸，中心切削刃通過拐點(diǎn)轉(zhuǎn)變到主刃且比主刃短，c)在前表面與徑向參考線之間的徑向角是正的，這是因?yàn)樵谛D(zhuǎn)方向上，前表面位于參考線后，其中徑向參考線位于中心軸線與第一邊緣之間，以及d)各容屑槽具有開口角，開口角以在所述第一參考線與第二參考線之間的角度計(jì)算，各桿部的發(fā)散角與該開口角形成互補(bǔ)角，其中第二參考線在中心軸線與第二邊緣之間。
背景技術(shù)：
上述相關(guān)類型的鉆屬于短孔鉆削類別，且由于容屑槽的形狀通常命名為螺旋鉆，該類型鉆用于通過在金屬工件內(nèi)切削或去屑加工而形成孔，金屬諸如鋼、鋁、鑄鐵等。這些鉆也可用于在不同形式的復(fù)合材料內(nèi)形成孔。

發(fā)明內(nèi)容
在尺寸精度和表面光潔度方面對于所完成的孔的質(zhì)量來說重要的分別是切屑的形成和排出。即，如果切屑趨于被朝向產(chǎn)生的孔壁壓緊，則孔的表面質(zhì)量會(huì)受損。在嚴(yán)重情況下，切屑可能相互纏結(jié)并造成切屑阻塞，在最糟的情況下這可能會(huì)導(dǎo)致刀具斷裂以及工件報(bào)廢。因此，總目標(biāo)是構(gòu)造鉆，使得確保柔性切屑排出。另一目標(biāo)是提供容易切削的鉆，其不僅具有確保良好孔質(zhì)量的目的而且還減少能耗和孔形成操作所需的時(shí)間。


在更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的鉆及其相比于現(xiàn)有鉆的優(yōu)點(diǎn)之前，在隨后附圖的幫助下，用于金屬加工的螺旋鉆的基本結(jié)構(gòu)將變得清楚。這些附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的螺旋鉆的透視圖，圖2是同一鉆的側(cè)視圖，圖3是鉆的與其頂端相鄰的前部的放大鳥瞰圖，圖4是鉆已相對于圖3轉(zhuǎn)動(dòng)90°的類似鳥瞰圖，
圖5是示出鉆的前部的局部側(cè)視圖，圖6是示出相對于圖5轉(zhuǎn)動(dòng)90°的鉆的側(cè)視圖，圖7是圖2中VII-VII的放大端視圖，從前部軸向示出鉆，圖8是圖2中VIII-VIII的放大橫截面圖，以及根據(jù)本發(fā)明的鉆的特定幾何數(shù)據(jù)特征，圖9是圖7的放大部分，示出被包括在鉆中的切削刃的本性，圖10是鉆的另一透視圖，圖11是圖7中的截面XI-XI，圖12是圖7中的截面XII-XII，圖13是圖7中的截面XIII-XIII，圖14是圖7中的截面XIV-XIV，圖15是相應(yīng)于圖8的橫截面圖，且示出之前已知的鉆的橫截面形狀，圖16是相應(yīng)于圖7的端視圖，且從前部示出已知的鉆，圖17是示出已知的鉆的頂端的局部透視圖，圖18是圖8和15彼此疊加以示出相應(yīng)鉆的橫截面形狀之間的不同的視圖，以及圖19是示出在制造鉆的時(shí)刻的透視圖。
具體實(shí)施例方式螺旋鉆的構(gòu)造的總體描述圖I和2中不出的螺旋鉆包括如端I和后端2，在如端與后端之間延伸有中心軸線C，旋轉(zhuǎn)對稱包絡(luò)表面3與中心軸線C同心。前端I形成為頂端，頂端沿向前方向成錐形。鉆相鄰于端部2的后部4用于附接在驅(qū)動(dòng)機(jī)器中，并包括用于將扭矩從機(jī)器傳遞到鉆的裝置，在本例中是凹槽5。在沿鉆的前部的包絡(luò)表面3中，兩個(gè)容屑槽6埋頭，容屑槽位于一對桿部7之間并圍繞中心芯部9螺旋延伸(參見圖8)。在前端或頂端I中包括整體標(biāo)示為10的間隙表面，兩個(gè)容屑槽6在所述間隙表面中開口，從而與間隙表面一起形成一對切削刃11。這里應(yīng)指出，本發(fā)明及其相比于現(xiàn)有已知鉆的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)涉及先進(jìn)的立體幾何形狀，這在于沿鉆的所有的限定表面和邊界線都是弓形/彎曲的，有時(shí)是在空間內(nèi)一些尺寸方面。尤其注意圖7和8，其中先提到的一個(gè)是端視圖，其中，鉆從前面(圖2中向下)軸向觀察，而圖8是橫截面(圖2中的VIII-VIII)，其垂直于中心軸線C定位。根據(jù)圖8的容屑槽6的橫截面形狀對于各切削刃11的形狀是非常重要的，如圖8中所考慮的。但是，后提到的一個(gè)也被其他因素影響，即，鉆的鼻部角和容屑槽的螺旋角。各單個(gè)切削刃11 (參見圖3-6)包括相對短的中心切削刃12以及較長的主刃13，主刃13通過所稱的拐點(diǎn)14而轉(zhuǎn)變到中心切削刃并從拐點(diǎn)14徑向向外一直延伸到鉆的外周。頂端I中還包括所稱的修磨橫刃15，形成中心切削刃12需要修磨橫刃15。在實(shí)例中，中心切削刃12是直的。
為了提供概念上的清楚性，應(yīng)指出，名稱“容屑槽”涉及由在圖8中總的標(biāo)示為16的槽壁界定出來的空的空間。該槽壁16在兩個(gè)平行的螺旋邊緣17、18之間延伸，在旋轉(zhuǎn)方向上，第一邊緣17在其桿部7前面，而第二邊緣18在其桿部后面。
圖8中，α表示容屑槽6的開口角，而β表示桿7的發(fā)散角。這些角α、β在兩條直徑方向參考線RLl和RL2之間確定，所述參考線RL I和RL2是徑向的，即，位于垂直于中心軸線C的同一平面，而其中首先提到的一個(gè)參考線RLl在邊緣17之間直徑地延伸，而后面提到的一個(gè)參考線RL2在邊緣18之間，并且它們在中心軸線C彼此相交。圖2中，φ表示各容屑槽的螺旋角。鉆的鼻部角在圖5中示出并標(biāo)示為ε。
背景技術(shù)：
描述圖15中示出通過公開使用先前已知的鉆(由Kennametal公司以KENNAUNIVERSAL 鉆Β966系列名稱銷售)的橫截面形狀。在該情況中，槽壁16K通過包括兩部分表面而具有波狀或波浪狀橫截面形狀，即，相鄰于第一引導(dǎo)前邊緣17的凹形部分表面19K和相鄰于第二后邊緣18的凸形部分表面20K。此后，所述部分表面19K、20K分別稱為前表面和后表面。在前表面19與后表面20之間有第三底部形成部分表面21Κ，其具有凹形形狀并通過切向點(diǎn)而轉(zhuǎn)變到后表面20。沿底表面21Κ的最深的點(diǎn)正切于芯部9Κ，芯部9Κ將桿 部7彼此界定。為了賦予鉆足夠強(qiáng)度，需要賦予所述芯部9相對大直徑DC。更精確地，在目前的鉆中，DC等于鉆直徑D的25%。由于槽壁16的波狀或波浪形狀，在槽壁與孔壁(通過虛弧線HW描畫)之間界定的切屑通道獲得大致細(xì)長的輕微梨狀的橫截面形狀，其中，切屑通道在兩個(gè)邊緣17、18之間計(jì)算的長度顯著大于作為底表面21K與弧線HW之間的最大徑向距離計(jì)算的寬度或深度。因此，切屑通道相當(dāng)?shù)谜以趯?shí)踐中使得由切削刃去除的切屑傾向于抵靠孔壁HW壓緊，而不是由前表面19K沿切向輸送走。本發(fā)明的目的和特征本發(fā)明目的是消除先前已知的鉆的上述切屑排除問題，并提供改善的短孔類型鉆。因此，本發(fā)明的首要目的是提供鉆，通過該鉆，切屑最大可能程度形成并保持在容屑槽中，而不朝向孔壁壓緊。另一目的是提供鉆，該鉆容易切削且由此節(jié)省能源，并減少孔的形成的操作時(shí)間。 根據(jù)本發(fā)明的鉆的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)參考圖3-14，其詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的鉆的設(shè)計(jì)并解釋本發(fā)明的鉆與根據(jù)圖15-17的已知鉆之間的差異。首先，根據(jù)本發(fā)明的鉆在容屑槽6的設(shè)計(jì)上不同于已知的鉆。因此，如在圖8中看到的，在本例中，各槽壁16由相鄰于邊緣17、18定位的兩部分表面形成，即由前表面19和后表面20形成，前表面19和后表面20轉(zhuǎn)變到共同的凹弧形底表面21，所述底表面21具有不同于部分表面19、20的曲率的另一曲率。同時(shí)，在該例中，各容屑槽的開口角α小于桿部7的發(fā)散角β。更精確地，在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，α等于84°，而為α的互補(bǔ)角的角β等于96°。前表面19通過第一邊界線22轉(zhuǎn)變到凹形底表面21 (參見圖4和5)，而后表面20則通過第二邊界線23轉(zhuǎn)變到底表面21 (還參見圖3和6)。該例中，在間隙表面10中包括三個(gè)不同部分表面，即主間隙表面10a、第二間隙表面IOb和第三間隙表面10c。這些在實(shí)施例中是平面的部分表面是經(jīng)研磨形成的(ground-in)的或是以另一方式從切削刃11以連續(xù)增加的間隙角形成的。因此，表面IOa的間隙角小于表面IOb的間隙角，表面IOb的間隙角則小于表面IOc的間隙角。換言之，間隙表面10的位于切削刃11之后的那一部分以其整體遠(yuǎn)離切削刃11到達(dá)旋轉(zhuǎn)方向上的后邊界線24，第三間隙表面IOc則沿該旋轉(zhuǎn)方向上的后邊界線24轉(zhuǎn)變到容屑槽。這里，應(yīng)注意，鉆可沿旋轉(zhuǎn)方向R旋轉(zhuǎn)。為了形成中心切削刃12，需要在鉆的頂端I研磨出上述的呈凹形埋頭表面形式的修磨橫刃15，修磨橫刃15轉(zhuǎn)變到不同的間隙部分表面10a、10b和10c，并通過邊界線25而轉(zhuǎn)變到旋轉(zhuǎn)方向上的后容屑槽6 (參見圖4)。修磨橫刃15的深度沿從切削邊緣11朝向后邊界線25的方向連續(xù)增加。通過選擇用于形成修磨橫刃15的合適形狀的研磨盤，可提供鄰近于弓形修磨橫刃表面的楔形平面表面26，該表面26與旋轉(zhuǎn)方向上的后、主間隙表面IOa一起形成中心切削刃12。換言之，楔形表面26用作切屑表面，抵靠該切屑表面移除切屑的徑向內(nèi)側(cè)部分。沿每個(gè)引導(dǎo)前邊緣17設(shè)有引導(dǎo)墊27，引導(dǎo)墊27具有引導(dǎo)鉆的目的，從而將鉆保持居中定位在凹陷出來的孔中。某種程度上，引導(dǎo)墊27還有助于使所產(chǎn)生的孔壁HW的表面齊平(level)。鉆直徑D(參見圖8)由引導(dǎo)墊的外側(cè)之間的直徑距離限定。本發(fā)明的基本原理是槽壁16的兩個(gè)外側(cè)部分表面19、20具有與通過邊界線22、23界定的內(nèi)側(cè)底表面21的曲率不同的另一曲率。而最后提到的內(nèi)側(cè)底表面21通過由在根據(jù)圖8的截面中具有相對小的半徑r3的弧線限定而明顯呈凹形，其它的部分表面19、20具有另外的較小的彎曲曲率。容屑槽槽壁的形狀整體在兩個(gè)不同坐標(biāo)方向上確定，即，沿鉆的縱向方向的軸向以及垂直于中心軸線C的任何平面中的橫截面方向。軸向形狀由容屑槽的總的螺紋形狀或螺旋形形狀限定，而橫截面形狀由三條線或母線限定，其在垂直于圖8中的中心軸線C的平面中示出。其中，限定出明顯凹形底表面的母線具有相對小的半徑r3，而兩個(gè)其他母線的半徑r2是其多倍大。表述多倍大的意思是半徑^和r2分別應(yīng)是半徑r3的至少3倍大。在實(shí)施例實(shí)例的情形中，如果&和r2接近無窮大，則所述母線將是近似于直的，這意味著間隙表面10的后邊界線24以及刃段13a變得基本是直的。在邊界線22會(huì)合主刃13的位置(參見圖7和9)，主刃將分成兩個(gè)分離的刃段，即，連接到前表面19的基本直刃段13a(圖9)和相鄰于底表面21的彎曲刃段13b。當(dāng)在端視圖中(圖7)觀察主刃13時(shí)，這些刃段13a、13b 一起給予主刃13稍微J狀形狀。這里，應(yīng)指出所稱的加強(qiáng)斜面28在徑向外側(cè)角部中經(jīng)研磨形成(ground-in)，前表面19、主間隙表面IOa以及引導(dǎo)墊27的外部在所述徑向外側(cè)角部彼此會(huì)合。呈微小三角形表面形式的該加強(qiáng)斜面用于減小角部上的前角并使得刃段13a的最外側(cè)部分在旋轉(zhuǎn)方向上沿向后方向稍稍偏離(參見圖9)。但是，沿鉆的軸向觀察，正好在加強(qiáng)斜面28的后面，由向外直到外周的大致直線母線限定前表面19 (參見圖8)。沿加強(qiáng)斜面28，前角(未示出)小于沿刃段13a的其余部分。更精確地，該實(shí)施例中，前角是恒定的且等于17°?，F(xiàn)參考圖11-14，其示出各主刃13的軸向前角Y如何是正的并從鉆的外周朝向中心連續(xù)減小。在該實(shí)例中，Y在截面XI-XI (參見圖7)中等于23.3°，在截面XII-XII中等于19. 1°，且在截面XIII-XIII中等于14.6°。但是，中心切削刃12的前角約為0°，即，切屑表面26與正在加工的表面形成約90°的角度。此外，諸如以圖8中的前表面19和參考線RL I之間的角δ形式示出的切削刃的徑向角是正的，這樣在旋轉(zhuǎn)方向上，前表面位于參考線之后。雖然δ可變化，但是δ應(yīng)在5-17°范圍內(nèi)，合適地在7-15°范圍內(nèi)。在 該實(shí)例中，S等于11°。通過組合大徑向前角(δ)和徑向向外連續(xù)增加的軸向前角(Y)——這是容屑槽的螺紋形狀的自然結(jié)果，隨著其強(qiáng)度朝向鉆的中心增加，確保了切削刃沿孔的底部表面的較大部分變得容易切削，這里的應(yīng)力是最大的且切削刃需要最大強(qiáng)度，其中上述部分同時(shí)由切削刃掃過。在這方面，應(yīng)指出，由主刃13掃過的孔的底部表面的那一部分是由中心切削刃12掃過的中心部分的多倍大。在該實(shí)例中，首先提到的是后提到的一個(gè)的約25倍大。通過使得切削刃11被制成得尤其容易切削，芯部9的直徑DC可減小到絕對最小，而鉆的強(qiáng)度不受損害。在所示的原型實(shí)施例中，鉆直徑D等于16. 5_，而邊緣17、18之間的容屑槽的寬度等于12mm。在該情況中，可以賦予芯部9諸如3. 05mm的有限直徑。換言之，DC小于D的20%。在實(shí)踐中，DC可構(gòu)成D的22%。另一方面，DC不應(yīng)小于D的17%。更合適地，DC在D的18-20%的范圍內(nèi)。通過具有如此小直徑DC的芯部，容屑槽6的深度可最大化，達(dá)到之前還沒認(rèn)為是現(xiàn)實(shí)的程度。
考慮到完整性，應(yīng)提到，鉆的沿包絡(luò)表面3的直徑等于15. 3mm(即，引導(dǎo)墊27具有O. 6mm的厚度),而鉆的長度等于143mm。于是,容屑槽的長度是92mm。鉆的制造通常通過研磨桿狀工件、例如由超硬合金或鋼制成的桿狀工件來進(jìn)行。如果鉆具有沖洗流體通道，則在工件中鉆出貫通的軸向孔，之后旋轉(zhuǎn)工件，從而沖洗流體通道將跟隨所形成的鉆的螺旋桿部。在第一研磨操作中(參見圖19)，使工件和可旋轉(zhuǎn)的研磨盤相對彼此運(yùn)動(dòng)。更精確地，工件相對于研磨盤傾斜并在研磨盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)軸向向前進(jìn)給。這樣，在基本直的母線沿研磨盤的相反兩側(cè)分別產(chǎn)生容屑槽的前表面19和后表面20的同時(shí)，研磨盤的外圍部分將產(chǎn)生凹形的底表面。在多個(gè)結(jié)束的操作中，間隙表面10的不同部分表面被研磨，其中的主間隙表面IOa形成切削刃的主刃13，以及槽壁16的前表面19和底表面21。此外，中心切削刃12通過修磨橫刃15的研磨而被研磨出來。在兩個(gè)主間隙表面IOa的中心部分彼此會(huì)合處，形成中心橫刃29 (參見圖9)，中心橫刃是鉆頂端I的首先進(jìn)入工件的那一部分。在所示的實(shí)施例中，容屑槽6的節(jié)距沿其整個(gè)延伸范圍是均勻的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但是以本身已知方式，容屑槽可以形成有朝向鉆的后端增加的節(jié)距，更精確地，其具有額外便于切屑排出的目的。還應(yīng)指出，在該實(shí)例中，主間隙部分表面IOa示出為平面，這意味著間隙角沿切削刃的整個(gè)長度從中心到外周是恒定的。但是，還可行的是賦予主間隙表面稍微弓形或弧形形狀，以在切削刃的不同部分提供變化的間隙角，更精確地，提供沿從外周朝向中心的方向增加的間隙角。這樣，還從中心切削刃12獲得良好的間隙。如先前指出的，圖9中示出的刃段13b的弧形形狀是取決于在截面VIII-VIII中的容屑槽的底表面21的弧形形狀以及鼻部角ε。更精確地，鼻部角ε越大，刃段13b的形狀更接近底表面21的彎曲形狀，反之亦然。在該實(shí)例中，鼻部角ε等于152°，但是鼻部角ε可從該值向上變化以及向下變化。但是，ε應(yīng)至少等于120° (最銳利)和至多等于175° (最鈍)。合適地，ε在130-170°的區(qū)間內(nèi)。如先前指出的，在該實(shí)施例中，容屑槽的開口角α等于84° (參見圖8)，而桿部7的發(fā)散角β等于96°。在實(shí)際中，如果α不超過88°，則所述角可變化。另一方面，α應(yīng)至少等于80°。合適地，α在82-86°區(qū)間內(nèi)。對鉆的總長度有幫助的因素是桿部的發(fā)散角β。因?yàn)槠涫禽^大的，更精確地，其大于容屑槽的開口角，因而相對較大量的材料將被集中到桿部的外周。這樣，盡管芯部直徑DC最小，但還賦予鉆良好的強(qiáng)度。
現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步闡明從EP 2076344B1已知用于鉆短孔削并與根據(jù)本發(fā)明的鉆相比具有類似性的螺旋鉆。在該情況中，各容屑槽的開口角本身小于桿部的發(fā)散角，但不用于將切屑保持得盡量被包圍在鉆內(nèi)，而是便于允許形成切削刃，從而使得切削刃將切屑分成兩個(gè)平行部分切屑。如此，鉆的芯部的直徑甚至大于鉆直徑的25%，且在該實(shí)施例實(shí)例中，等于鉆直徑的約33%。這意味著徑向抵靠孔壁壓緊的切屑流的趨勢 變得甚至大于上面描述的KENNAMETAL鉆。本發(fā)明的功能和優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)參考圖18，其中根據(jù)本發(fā)明的鉆的橫截面形狀(實(shí)線)和從KENNAMETAL已知的鉆(虛線)分別示出為彼此重疊(參見圖7和15)。鉆之間的第一處不同由相鄰于對應(yīng)鉆中的容屑槽的前表面19和底表面21的新月狀區(qū)域Fl示出。在該區(qū)域中，根據(jù)本發(fā)明的鉆的容屑槽與已知鉆的容屑槽相比顯著更深地切入鉆的本體。這是首先提到的一個(gè)鉆的芯部9具有小于后提到的一個(gè)鉆的芯部的直徑DC的結(jié)果。另一不同由楔狀區(qū)域F2示出，該楔狀區(qū)域F2示出根據(jù)本發(fā)明的容屑槽的在邊緣17、18之間的切向延伸如何顯著得小于已知鉆的相應(yīng)距離。通常，根據(jù)本發(fā)明的容屑槽可說是比已知的槽在徑向上更深且在切向上更壓縮。此外，更精確地，由于容屑槽的具有與最深定位(雖然相當(dāng)淺)的底表面21K相同的凹形曲率的前表面19K，已知鉆的主刃13K(參見圖16)，即整個(gè)切削刃IlK的從拐點(diǎn)14Κ延伸出來直至外周的外側(cè)部分是稍微C形的。因此，這些表面19Κ、21Κ無邊界地轉(zhuǎn)變到彼此。與此相反，由于前表面19和底表面21具有不同曲率且通過邊界線22彼此界定，根據(jù)本發(fā)明的鉆的主刃13(參見圖9)是J形的。更精確地，外側(cè)的刃段13a將是基本直的(如果A被選擇成接近無窮大的話)，而由于底表面21顯著地以半徑r3呈凹形，所以內(nèi)側(cè)的刃段13b變成弓形。由于主刃13K的稍微C形，在切屑被移除且在卷繞之后，切屑頂靠自身而被破裂成碎片，這將使切屑比通過根據(jù)本發(fā)明的鉆的主刃13移除的切屑更大程度地被徑向向外引導(dǎo)，而因?yàn)橹魅械腏形，根據(jù)本發(fā)明移除的切屑將沿進(jìn)一步向容屑槽內(nèi)部引導(dǎo)的路徑移動(dòng)。當(dāng)切屑已經(jīng)完全釋放并通過切屑通道(即，在槽壁與孔壁HW之間保持的空間)開始排出時(shí)，還將保持這一移動(dòng)的趨勢。當(dāng)整個(gè)凹形前表面19K抵靠孔壁相當(dāng)強(qiáng)烈地壓緊切屑時(shí)，在邊界線22與外周之間延伸的(直的)前表面19將在切屑通道內(nèi)更向內(nèi)引導(dǎo)切屑流。換言之，在后面提到的情形中，切屑將不錘擊孔壁。在這方面，尤其參考圖16，其中，更精確地，由于拐點(diǎn)14K與鉆的中心之間的徑向距離顯著大于根據(jù)本發(fā)明的鉆的相應(yīng)距離，所以觀察到主刃13K相對于中心切削刃12K相對短。在首先提到的情況中，拐點(diǎn)14K與中心軸線C之間的徑向距離相應(yīng)地等于約D/2的40%，而在后提到的情況中，相應(yīng)的徑向距離僅等于D/2的23%。這意味著已知鉆的相對鈍的切削中心切削刃12K將掃過孔的底表面的相對大的部分。如前指出的，根據(jù)本發(fā)明的鉆的中心表面僅是整個(gè)孔的底表面的約1/25，而已知鉆的相應(yīng)部分等于約4/25。換言之，已知鉆與根據(jù)本發(fā)明的鉆相比需要顯著更多的能量。在圖17中，看到間隙表面IOK被研磨成單個(gè)臺(tái)階，而根據(jù)本發(fā)明的鉆的相應(yīng)間隙表面10被研磨成幾個(gè)臺(tái)階，同時(shí)形成面狀部分表面10a、10b、10c。這種面研磨顯著增加了鉆頂端的強(qiáng)度。在根據(jù)本發(fā)明的鉆中，中心切削刃具有等于切削刃11的總長度的約20%的長度，意味著主刃13具有等于總長度的80%的長度。被包括在主刃內(nèi)的兩個(gè)刃段13a、13b的弧長可變化。對于小鉆，相應(yīng)刃段的弧長可近似同樣大(50/50)。但是在更大的鉆中，例如，使鉆直徑大于10mm，直刃段13a可長于彎曲刃段13b，例如以60/40的比率，或甚至70/30的比率。在所示原型實(shí)施例中，槽的底表面21的半徑r3等于6mm。但是，該半徑可向上及向下變化。但是，r3應(yīng)至多等于IOmm和至少等于4_。此外,至少!T1應(yīng)接近無窮大，以賦予外側(cè)刃段13a直線形狀。但是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可行的是通過給予前表面19a以大半徑^，例如40_或更大來賦予所述的刃段稍微彎曲或楔形形狀。通過尤其參考圖9，應(yīng)指出，主刃的中心切削刃12和外側(cè)刃段13a基本平行于彼此延伸(可能的偏離的平行度不應(yīng)大于3° )。本發(fā)明的可能變型
在附圖中，以實(shí)心鉆形式例示本發(fā)明，即，以優(yōu)選的是硬質(zhì)合金或鋼的單個(gè)構(gòu)件形成的鉆。但是，還可能通過以所稱的松頂部的實(shí)施例、即以通過切削刃形成在可替換的前部或松頂部中、而前部或松頂部則可安裝在基體中的前座中的實(shí)施例制造鉆，以實(shí)現(xiàn)的所描述的鉆頂端的幾何形狀。
權(quán)利要求
1.鉆，所述鉆包括前端(I)和后端(2)，在所述前端與所述后端之間延伸有中心軸線(C)，外周包絡(luò)表面(3)與所述中心軸線同心，且所述鉆的前端(I)形成為具有鈍鼻部角(ε )的頂端，以及在所述外周包絡(luò)表面(3)內(nèi)埋頭的兩個(gè)容屑槽￠)，所述容屑槽位于一對桿部(7)之間并圍繞中心的芯部(9)以一定的螺旋角(φ)螺旋延伸，并分別由位于一對平行邊緣(17、18)之間的斜槽形槽壁(16)界定，所述一對平行邊緣(17、18)中的第一邊緣(17)在所述鉆的旋轉(zhuǎn)方向(R)上位于前面，而第二邊緣(18)位于后面，其中 a)在各所述容屑槽(6)與被包括在所述頂端(I)內(nèi)的間隙表面(10)之間形成有切削刃(11)，所述切削刃(11)從中心軸線(C)延伸到外周并具有取決于所述槽壁(16)的橫截面形狀以及取決于所述鼻部角(ε)的形狀， b)一方面，所述槽壁(16)包括前表面(19)，所述前表面(19)最靠近所述第一邊緣(17)定位并從被包括在切削刃中的主刃(13)軸向向后延伸；另一方面，所述槽壁(16)包括后表面(20)，所述后表面(20)最靠近所述第二邊緣(18)定位并經(jīng)由凹弓形底表面(21)而轉(zhuǎn)變到所述前表面，并且其從形成在所述頂端(I)內(nèi)并鄰近中心切削刃(12)定位的修磨橫刃(15)向后延伸，所述中心切削刃(12)經(jīng)由拐點(diǎn)(14)而轉(zhuǎn)變到所述主刃且比所述主刃短， c)在所述前表面(19)與徑向參考線(RLl)之間的徑向角(δ)是正的，這是因?yàn)樵谛D(zhuǎn)方向上，所述前表面位于所述參考線后，其中所述徑向參考線(RLl)位于中心軸線(C)與所述第一邊緣(17)之間，以及 d)各所述容屑槽(6)具有開口角(α)，所述開口角(α)以所述第一參考線(RLl)與第二參考線(RL2)之間的角度計(jì)算，各所述桿部(7)的發(fā)散角(β)與所述開口角(α)形成互補(bǔ)角，其中所述第二參考線(RL2)位于中心軸線(C)與所述第二邊緣(18)之間， 其特征在于， e)所述芯部(9)具有至多等于鉆的直徑⑶的22%的直徑(DC)， f)所述桿部的發(fā)散角(β)大于所述容屑槽(6)的開口角(α)，以及 g)各所述槽壁(16)的前表面(19)和后表面(20)經(jīng)由假想螺旋邊界線(22、23)而從所述底表面(21)界定，并且，從垂直于中心軸線的平面看，具有曲率半徑所述曲率半徑O^r2)是所述底表面(21)的半徑(r3)的多倍大， h)第一邊界線(22)，所述第一邊界線(22)最靠近所述第一邊緣(17)定位，并且在將所述主刃(13)分成兩個(gè)刃段(13a、13b)的點(diǎn)處與所述主刃(13)會(huì)合，所述兩個(gè)刃段(13a、13b)中的最靠近所述中心切削刃(12)定位的一個(gè)刃段(13b)具有最小曲率半徑并賦予所述主刃(13) J狀形狀。
2.如權(quán)利要求I所述的鉆，其特征在于，所述容屑槽(6)的開口角(α)至多等于88°。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鉆，其特征在于，所述前表面(19)在所述第一邊緣(17)與所述第一邊界線(22)之間的寬度小于所述后表面(20)在所述第二邊界線(23)與所述第二邊緣(18)之間的相對應(yīng)的寬度。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，通過所述前表面(19)的曲率半徑(A)接近無窮大，所述主刃(13)的第一刃段(13a)近似是直的。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，所述后表面(20)的曲率半徑(r3)接近無窮大，且在所述間隙表面(10)與所述后表面(20)之間的旋轉(zhuǎn)方向上的后邊界線(24)是直的。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，所述底表面(21)的曲率半徑(r3)小于 IOmm0
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，所述主刃的內(nèi)側(cè)的弓形刃段(13b)的沿所述主刃在所述拐點(diǎn)(14)與所述第一邊界線(22)的會(huì)合點(diǎn)之間的長度不大于外側(cè)的所述刃段(13a)的長度。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，所述第一參考線(RLl)與所述主刃(13)的徑向外側(cè)的刃段(13a)之間的正徑向角(δ)至少等于5°。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉆，其特征在于，所述中心切削刃(12)和所述主刃的外側(cè)的刃段(13a)近似平行于彼此延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于短孔鉆削的螺旋鉆，包括在前頂端的間隙表面中開口的兩個(gè)容屑槽，以與間隙表面一起形成兩個(gè)切削刃。所述容屑槽被賦予獨(dú)特的形狀，從而三個(gè)不同部分表面具有不同曲率。更精確地，底表面具有小于10mm的弧半徑，而其他兩個(gè)表面具有接近無窮大的曲率半徑。凹形的底表面與引導(dǎo)前表面之間的邊界線與主刃會(huì)合，該主刃被包括在各切削刃中并分成兩個(gè)刃段，兩個(gè)刃段一起賦予主刃J狀形狀。由于鉆的芯部的直徑已減小到最小，同時(shí)容屑槽的開口角已被形成得比兩個(gè)桿部的發(fā)散角小，因而容屑槽特別深，其中容屑槽埋頭于兩個(gè)桿部之間。通過這些特征，改善切屑的形成和排出，尤其是這些不損害所產(chǎn)生的孔壁。此外，鉆容易切削且要求最少能量。
文檔編號(hào)B23B51/00GK102632277SQ201210029629
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月8日
發(fā)明者哈坎·奧爾森 申請人:山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司