CN101574745B

CN101574745B - 钻体

Info

Publication number: CN101574745B
Application number: CN2009101391872A
Authority: CN
Inventors: 卡里·索伊图
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: SE0801042L; US8342781B2; KR101528936B1; EP2123381A1; KR20090117659A; JP2014217947A; JP5623707B2; JP2009269167A; CN101574745A; EP2123381B1; SE532432C2; US20090279965A1

Abstract

本发明涉及一种旨在用于去屑加工的钻体，该钻体具有包括两个切削刃的前钻头(4)，每一个切削刃均包括两个部分刃(9、10)，两个部分刃中的第一部分刃被包括在具有前横刃(29)的中央顶部(8)中，并且第二部分刃在周边端点(11)和径向内端点(12)之间延伸，在径向内端点(12)处该第二部分刃转换成第一部分刃。在主间隙表面(13)中，包括在槽底(17)中相互会合的两个部分表面(13a、13b)。根据本发明，该钻体不仅包括在主间隙表面(13)的所述两个部分表面(13a、13b)之间的第一槽底(17)，而且还包括在第一槽底的延伸中延伸并且分离在辅助间隙表面(15)中包括的两个第二部分表面(15a、15b)的第二槽底(30)。

Description

钻体

技术领域

本发明涉及一种用于去屑加工的钻体，该类型的钻体包括：旋转对称包络面以及前端和后端，中心轴线在前端和后端之间延伸，钻体能够沿着预定旋转方向围绕该中心轴线旋转；和钻头，该钻头在前端中形成并包括两个切削刃，每一个切削刃包括两个部分刃，其中的第一部分刃被包括在具有沿着中心轴线定位的前端部的中央顶部中，第二部分刃在沿着包络面定位的一周边端点和一径向内端点之间延伸，在该径向内端点处，第二部分刃转变成第一部分刃，所述两个第一部分刃沿着轴向向前方向以一正鼻角会聚，而所述两个另外的部分刃沿着相同方向以一负角度发散，并且一方面邻近于在包络面中埋头的切屑槽的切屑表面和另一方面主间隙表面之间界定出各个单个切削刃，所述主间隙表面转变成沿着旋转方向位于后面的辅助间隙表面，除此之外，该各个单个主间隙表面被分成两个部分表面，所述两个部分表面相互形成钝角并且在一槽底中会合，当沿着旋转方向看时，该槽底从所述周边部分刃的内端点沿着旋转方向向后伸展。

在更加详细地描述本发明之前，应该指出，应该在广义上解释概念“钻体”。因此，根据本发明的钻体不仅可被实现为具有不同材料例如硬质合金、高速钢等的整体钻的形式，而且可被实现为所谓的可卸下顶尖(loose tops)，即，在较长柄的前端上以可拆离方式安装的、例如硬质合金制成的较短形体的形式。进而，钻体可以例如通过焊接而被半永久性地与另一形体连接。还应该述及的是，所讨论的类型的钻体主要用于钻削，例如，在金属诸如钢、铸铁、铝、钛等中进行短孔钻削。根据多种不同的因素，诸如它们的冶金、化学和机械性质、热处理、添加剂、夹杂物、表壳等，这种材料具有不同的可加工性；所述因素通常产生关于所有形式的去屑或者切削加工包括钻削的大部分的显著不同的问题和困难。例如，具有低的硅含量(≤11％)的铝具有在切削刃上及其附近附着的趋势并且在切削刃上引起有害的松边(loose-edge)结构。

背景技术

在WO 01/91960A1中披露了一种早期类型的钻体，该钻体具体用于加工铝。然而，在此情形中，在一方面，就其正鼻角被限制为大致90°而言，并且，在另一方面，就其基础宽度仅仅等于钻体直径的大致1/3而言，钻头的顶部是异常尖锐的。进而，通过在比较相互靠近地定位的两个平面磨削表面之间界定出顶部，该顶部是相当薄的。这导致可能的冷却液体管道的开口必须在该顶部旁边定位，并且因此冷却液体难以冷却并且润滑至少该顶部的前部。换言之，在钻体上的松边结构可能引起麻烦。

通过WO2007/015095A1进一步已知一种被进一步改进的、具有起初述及的那种类型的钻体。在此情形中，与根据WO01/91960A1的钻体的顶部相比，该顶部具有显著更宽的基部(直径的50％-90％)，以及更大的鼻角(优选地为130°)。以此方式，能够比较靠近中心轴线，即，与周边相比更加靠近中心轴线地安置可能的冷却液体管道的开口。因此，能够以更加有效率的方式使得润滑和冷却液体在顶部的两个部分刃上冲洗，同时防止松边结构。然而，这种被进一步改进的钻体的缺点在于，负角的各个单个周边部分刃具有非常小的径向延伸，以及在其切向延伸受到主间隙表面的宽度限制的材料部分上形成，这是因为该周边部分刃仅仅对着辅助间隙表面延伸至主间隙表面的边界线，而不是沿着该辅助间隙表面延伸。这意味着在其中包括周边部分刃的材料部分将是微小的并且相当薄弱。因为钻体的直径小(例如，在5-10mm的范围内)并且主间隙表面具有十分之几毫米的宽度，因此不仅与制孔有关地，而且与在不同情形中操纵钻体有关地，所讨论的材料部分会被容易地损坏或者被完全地破坏。

发明内容

本发明的目的和特征。

本发明旨在避免通过WO2007/015095A1已知的钻体的缺点并且旨在提供一种改进的钻体。因此，本发明的主要目的在于提供一种钻体，该钻体的周边和负角部分刃是坚固的，以给予钻体最佳使用寿命，并且该钻头具体适用于加工铝，尤其是具有低的硅含量的软铝，而不会产生引起麻烦的松边结构。另外的目的在于提供一种钻体，该钻体能够利用适度的切削作用力操作并且在进入待被加工的工件时以可靠的方式定中。本发明又一个目的在于提供一种钻体，该钻体降低了切屑堵塞和形成毛刺的风险，并且，该钻体不仅降低了轴向切削作用力而且还降低了径向切削作用力。换言之，应该能够以平稳的方式将钻体进送到待被加工的工件中，而不用沿着径向在过高的程度上将刀具压出。

根据本发明，至少主要目的利用在权利要求1的特征部分中限定的特征实现。进而在从属权利要求中限定了根据本发明的钻体的优选实施例。

附图说明

在图中：

图1是根据本发明的钻体的部分截面透视图；

图2是示出在钻体中包括的钻头的几何形状的放大局部透视图；

图3是同一钻头的端视图；

图4是图3的局部侧视图；

图5是示出钻头的某些几何数据的简化侧面图；

图6是图3中VI-VI的局部侧视图；

图7是图3中VII-VII的局部截面图；以及

图8是示出钻头的中央部分的设计的高度放大的详细端视图。

具体实施方式

在图中所示实施例中，根据本发明的钻体已被实现为麻花钻的形式，该钻体在下文中仅被简称为“钻”，并且该钻包括前端1和后端2，中心轴线C在前端1和后端2之间延伸，钻能够沿着预定旋转方向R围绕中心轴线C旋转。旋转对称的包络面3与中心轴线C同心。沿着钻的较大部分长度，包络面3是柱形的，但是在前部中，包络面转换成肉眼不可辨的、稍微锥形的向前发散部分。该前部的沿径锥度能够低达0.06/100mm。在前端1中，钻形成有整体被表示为4的钻头，该钻头包括两个相同的切削刃5。如沿着旋转方向观察看到的，在每一个切削刃的前面形成切屑槽6，切屑槽6在此情形中是具有特定槽距的螺旋形或者螺旋面，适用于上述目的。在所示优选实施例中，每一个切削刃与内部管道7配合，管道7用于向前钻头4供应流体，具体是液体，更加准确地，其目的在于润滑并且冷却前钻头4以及供切屑从中移除的材料，以及有助于排屑。如在图1中清楚看到地，当沿着旋转方向R观察时，管道7在各个单个切削刃后面的区域中开口。钻的不具有切屑槽的后部形成用于在机床中固定的固定部分，通过该固定部分能够在旋转时固定该钻。

在图4和5中，NP表示垂直于中心轴线C延伸并且可以在沿着中心轴线C的任意点定位的几何法向平面。进而，SP1和SP2(见图3和8)表示更加准确地沿着中心轴线C成直角地彼此交叉的两个对称平面。因此得出，法向平面NP与每一个对称平面形成90°的角度。各个单个对称平面将钻头4分成两个镜面对称的半部，即，两个相同的半部，但是它们相对于彼此是镜面倒转的。

在钻头4中包括在中央定位的顶部8，该顶部8的鼻角(见图5)是钝角并且被表示为α。每一个单个切削刃5包括两个部分刃，第一部分刃9被包括在中央顶部8中并且第二部分刃10在沿着包络面3定位的一周边端点11和一径向内端点12之间延伸，在径向内端点12处，第二部分刃10转变成第一部分刃9。两个第一部分刃9沿着轴向向前的方向会聚，限定出一鼻角α，鼻角α能够被描述为正角。然而，两个周边/第二部分刃10发散，同时形成负的发散角度β(见图5)。各个单个切削刃5被在总体上表示为13的主间隙表面和至少一个切屑表面之间界定出，在此情形中所述至少一个切屑表面是界定连接到切削刃的切屑槽6的表面14的一个部分。在图3中，看到主间隙表面13转变成被总体上表示为15的辅助间隙表面，即经由边界线16转变。为了在两个周边部分刃10之间提供负的发散角度β，每一个主间隙表面13被分成相互形成钝角并且在槽底17中相互会合的两个部分表面13a、13b，当沿着旋转方向观察时，槽底17从所述端点12向后伸展。在所示实例中，槽底17具有通过对部分表面13a、13b进行平面磨削而形成的直边界线的形式。还应该注意到，各个单个流体管道7在主间隙表面13后面的区域中开口。

沿着钻体的长度延伸螺旋地伸展的每一个切屑槽6由截面成凹拱形的表面14(其中在此情形中包括切削刃的切屑表面)界定。如在图2和3中看到地，界定表面14沿着在周边刃线19、20之间的椭圆形曲线延伸，在钻旋转期间，前一周边刃线在后一周边刃线的前面移动。连接到切削刃5的刃线或者边界线20(见图2)被包括在边际或者导向刃带21中，其目的不仅在于在凹进的孔中引导钻，而且还在于整平所产生的孔壁。在每一个边际21后面，包络面3形成所谓的间隙表面，该间隙表面的直径小于所述边际的直径。

如先前已经指出的那样，由于以下严重缺点，即周边负角部分刃被包括在能够易于被损坏的微小的材料部分中，已知的钻受到损害。

与已知的钻相反，根据本发明的钻不仅包括在主间隙表面13的两个部分表面13a、13b之间的第一槽底17，而且包括在第一槽底17的延伸中延伸并且分离在辅助间隙表面中包括的两个第二部分表面15a、15b的第二槽底30(见图2和3)。同样，所述两个部分表面15a、15b有利地具有沿着形成槽底30的直转向线(turning line)相互会合的平面磨削表面的形式。

邻近于每一个切屑槽6的轴向前端，以圆形磨削和凹拱形表面的形式形成了所谓的修磨横刃(web thinning)22，如在图8中看到地，修磨横刃22被四条边界线23、24、25和26包围，最后述及的一条边界线在表面14和22之间形成边界。进而，边界线25在表面22和适当平表面27之间形成边界，该表面27用作在钻头的辅助间隙表面15和界定出切屑槽6的表面14之间的过渡表面。在此情形中，因为表面27也被平面磨削，因而在表面15和27之间的边界线是直的并且被表示为28。稍微弯曲的线23顺次形成在表面22和所述两个切削刃之一的主间隙表面13之间的边界。最后，较窄的弯曲线24形成在表面22和在第二切削刃后面的辅助间隙表面之间的边界。边界线25和26在点P处会聚。

在所示的优选实施例中，第二槽底30在第一槽底17和边界线28在周边上终止的点31之间伸展。因为在此情形中，部分表面15b以及过渡表面27是平面，因而边界线28成为直线。以此方式，部分表面15b基本上获得三角形的形状，其中边界线28形成斜边，并且边界线16、30形成直角边(catheters)。部分表面15a顺次由两条直边界线16、30以及沿着包络面3的圆弧形边界线32界定。因此，部分表面15a获得截头新月形的形状。

如进一步在图8中看到地，所述两个辅助间隙表面15沿着一条转向线29相互会合，转向线29相对于对称平面SP1以角度γ延伸。在其两个相对端点处，所述线29转变成为形成到所述两个主间隙表面13边界的那些边界线23。在实践中，线29形成所谓的横刃，该横刃形成钻头的轴向最前部分，并且不仅当钻将要进入待被加工的工件时将钻顶定中，而且，由于其小的尺寸，有助于降低轴向以及径向切削作用力。

在图5中，D表示钻的直径，而E表示顶部8的宽度或者直径。在所示优选实施例中，E等于D的56％。这意味着，当在竖直投影中观察时，各个单个周边部分刃10的长度F等于D的22％。然而，实际长度稍稍大一些，这是因为部分刃相对于法向平面NP稍稍倾斜。在本发明的范围内，基础宽度E相对于上述数值上下地变化。然而，E应该不大于70％，但是也不小于50％。E在实践中应该在一方面小于D的67.5％，适当地65％，但是在另一方面大于52.5％，适当地55％。F应该等于D的至少15％并且至多为D的25％。

进而，在该实例中，正鼻角α等于140°，包括各个单个部分刃9与中性平面NP形成等于20°的角度ε。同样，在本发明的范围内，这些角度可以变化。然而，α应该等于至少120°并且至多等于160°。有利地，角度α在125°-150°、适当地在130°-145°的范围内。

在该实施例中，负的发散角度β等于200°，由此得出，每一个周边部分刃10相对于中性平面NP均以等于10°的角度δ倾斜。同样，β可以偏离200°，然而，但是应该等于至少190°并且至多等于210°。在实践中，β应该等于至少192.5°，优选地至少为195°，然而不大于207.5°、适当地为205°

当α等于140°并且β等于200°时，成对的部分刃9、10相互形成等于150°的钝角χ。同样，χ可以变化，例如在140°-160°、适当地145°-155°的范围内改变。

通过将角度δ限制为5°-15°的范围并且同时地将顶部8的基础宽度E限制为D的至多70％，由此得出，F等于D的至少15％，同时由于存在主间隙表面的周边部分表面13a的延伸中的周边部分表面15a，充足量的材料(例如，硬质合金)跟随在其间隙侧面上的各个单个周边部分刃10之后，获得了宽并且坚固的负向切削周边部分刃。与根据WO2007/015095A1的钻的相应部分刃相比，这个周边部分刃10本身不仅表现为在钻的操作工作方面的增加的使用寿命，而且还表现为在操纵例如刀具更换、再磨削、存储等方面的损坏风险降低。

在图7中(同样见图3中VII-VII的截面)，看到辅助间隙表面15的间隙角度η大于主间隙表面13的间隙角度ζ。因此，在该实例中，η等于大致17°并且ζ等于大致6°。同样，这些角度可以在有限区间中各自地改变。进而，在该实例中，前角σ等于大致23°，由此得出，切削刃角度τ等于大致61°。这个切削刃角度τ分别地随着角度δ和ζ降低而增加，并且反之亦然。在实践中，τ应该在55°-65°、适当地58°-63°的区间内。

在根据本发明的钻中，辅助间隙表面15(见图3)具有比主间隙表面13的面积显著更大的面积。因此，表面15的面积可以是表面13的面积的至少三倍，其中辅助间隙表面15的槽底30的长度应该是主间隙表面13的槽底17的长度的至少四倍。在该实例中，槽底30的长度是槽底17的长度的大致六倍。

进而，应该注意到，各个单个流体管道7在沿着辅助间隙表面15的槽底30定位的一点开口。在所示优选实施例中，管道开口大致位于在槽底30的两个相对端之间的中途处。进而，应该注意到，管道7的较大部分截面与最靠近钻中央定位的部分表面15b相交叉。因此，冷却液体能够有效率地沿着沿部分表面15b向内的方向冲洗，并且不受例如孔的已加工底部阻碍地到达顶部的中央部分。

现在再次对图8进行参考，从中看到形成顶部8的最前部分的横刃29以角度γ倾斜，角度γ在此情形中等于大致45°。由于紧邻对称平面SP1已经磨削出修磨横刃22，该横刃的宽度W在此情形中是最小的。在实践中，横刃29可以有利地具有小于钻的直径D的1％的长度。在绝对度量中，根据钻的直径，W可以在0.05mm-0.3mm的范围内。在这方面，应该注意到，当沿着旋转方向观察时，在间隙表面13、15之间的边界线16位于对称平面SP1的前面。

由于磨削修磨横刃22，在顶部8中包括的部分刃9将依次被划分成两个从属的拱形切削刃部分，所述切削刃部分在点33(见图3和8)中相互会合，并且，在一方面，是在点12和33之间延伸的拱形部分刃9的切削刃线部分，并且在另一方面，是同样拱形的边界线23，所述边界线23还形成切屑所沿着进行移除的切削刃线。据此，修磨横刃表面22的、当沿着旋转方向观察时在切削刃线23前面的部分形成凹形切屑表面，该凹形切屑表面与主间隙表面的部分表面13b的连接部分一起地形成切削刃。由于顶部8的部分刃9以此方式在点33处中断并且转变成弯曲切削刃部分23的事实，当顶部进入待被加工的工件时产生的初始切屑将被导入修磨横刃22中，并且目的在于使其沿着轴向而非径向移动。换言之，初始切屑已经被以平稳的方式引导到沿着轴向位于钻头后面的切屑槽6中。另外，在中断点33处，完整切屑可能被弱化或者甚至断裂，由于这降低了切屑尺寸，因而另外地改进了排屑。另外，小尺寸的横刃保证了不仅限制松边结构，而且还保证限制其轴向切削作用力和径向作用力合力。

本发明的优点

由于存在负切削周边部分刃，已知钻的有利功能得以保持，以沿着朝向孔壁向内而不是向外的方向推动切屑的周边部分，同时周边部分刃变得坚固并且给予钻长的使用寿命，除此之外，钻的操纵损坏风险被减小。除此之外，其中由于对顶部的围绕前横刃的部分进行有效率的液体冲洗，尤其在加工软铝期间，因而阻止了引起麻烦的松边结构。特别地，由于在一方面切屑槽的凹拱形形状给予各个单个切削刃弧形形状，并且在另一方面，在钻中心附近的修磨横刃紧邻横刃地将切削刃分成另外的拱形部分，根据本发明的钻给出显著改进的切屑引导效果。

除了各种各样的金属，根据本发明的钻还能够用于在不同类型的合成材料中钻削。然而，该钻并非旨在或者适用于在木头、混凝土等、即不能从中通过塑化将切屑移除的材料中钻削。如已经通过介绍指出的那样，所讨论的钻或者钻体可以利用不同的材料诸如硬质合金、高速钢制造并且以不同产品例如实心钻、可卸下顶尖等的形式而被实现。进而，应该指出，钻体能够被制成为具有多于两个切削刃，只要以与所述对称钻的两个切削刃相同的方式对称地安置这些切削刃就行。实质在于，所讨论的钻体形成有具有上述几何设计的钻头或者前部。虽然在例示的优选实施例中的钻体形成有流体管道，该钻体还可以被实现为不具有这种管道。

Claims

1.用于去屑加工的钻体，包括：

旋转对称包络面(3)以及前端(1)和后端(2)，中心轴线(C)在所述前端(1)和后端(2)之间延伸，所述钻体能够沿着预定旋转方向(R)围绕所述中心轴线(C)旋转；

在所述前端(1)中形成的钻头(4)，所述钻头(4)包括两个切削刃(5)，每一个所述切削刃(5)包括第一部分刃(9)和第二部分刃(10)，所述第一部分刃(9)被包括在具有沿着所述中心轴线(C)定位的前端部(29)的中央顶部(8)中，所述第二部分刃(10)在沿着所述包络面(3)定位的周边端点(11)和径向内端点(12)之间延伸，在所述径向内端点(12)处，所述第二部分刃(10)转变成所述第一部分刃(9)，所述两个第一部分刃(9)沿着轴向向前方向以一正鼻角(α)会聚，并且所述两个第二部分刃(10)沿着轴向向前方向以一负角度(β)发散；

在邻近于在所述包络面(3)中埋头的切屑槽(6)的切屑表面(14)和主间隙表面(13)之间界定出每一个所述切削刃(5)，所述主间隙表面(13)转变成沿着所述预定旋转方向(R)位于该主间隙表面(13)后面的辅助间隙表面(15)；

每一个主间隙表面(13)包括两个部分表面(13a、13b)，所述两个部分表面(13a、13b)相互形成一钝角(x)，并且所述两个部分表面在从所述第二部分刃(10)的内端点(12)沿着所述预定旋转方向(R)向后伸展的第一槽底(17)中相互会合，

其特征在于，所述钻体包括第二槽底(30)，所述第二槽底(30)在所述第一槽底(17)的延伸中延伸并且分离在所述辅助间隙表面(15)中包括的两个第二部分表面(15a、15b)。

2.根据权利要求1的钻体，其特征在于，所述辅助间隙表面(15)经由边界线(28)转变成延伸到相应的切屑槽(6)的过渡表面(27)，所述第二槽底(30)在所述第一槽底(17)和边界线(28)在周边终止的点(31)之间延伸。

3.根据权利要求1或者2的钻体，其特征在于，所述钻体包括沿着相应的第二槽底(30)开口的第一和第二内部流体管道(7)。

4.根据前面权利要求中任何一项的钻体，其特征在于，所述主间隙表面(13)的所述两个部分表面(13a、13b)和所述辅助间隙表面(15)的所述两个第二部分表面(15a、15b)是平面并且被相应的形式为直转向线的槽底(17、30)隔开。