CN101678474B - 用于去屑加工的钻体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于去屑加工的钻体，所述类型的钻体一方面包括转变成前端表面(3)的包络面(2)，且另一方面包括靠近容屑槽(6)的前切削刃(5)，所述容屑槽(6)在包络面(2)中沉孔，更准确地说，在切削刃前部的区域中沉孔，如在钻体的旋转方向上看到的，并且容屑槽(6)延伸到所述前端表面内。在容屑槽(6)的前部分中形成有凹陷(20)，凹陷(20)包括相互成钝角延伸的两个部分表面，所述部分表面中的一个形成凹陷的底表面，而另一个面向在旋转方向上向后的切削刃(5)，以便形成用于由切削刃去除的切屑的止挡面。依靠该凹陷，在钻体进入工件时实现了快速的切屑控制。

Description

用于去屑加工的钻体
技术领域
本发明涉及一种钻体，所述类型的钻体一方面包括包络面，所述包络面与钻体能围绕着旋转的中心轴线同心并且转变成前端表面，而另一方面包括靠近容屑槽的前切削刃，所述容屑槽在包络面中沉孔(countersink)，更准确地说，在切削刃前部的区域中沉孔，如在钻体的旋转方向上看到的，且所述容屑槽延伸到前端表面。
实际上，这样的钻体用于通过在首先是金属，例如钢和钢合金、铝、铸铁、钛等的工件中去屑加工而制孔。
背景技术
一般上面提到类型的钻体可被分成两个主要类别，即一方面几乎是长且窄的钻体，这些钻体自身形成完整的可用的钻具，而另一方面是相当短的连接装置，这些连接装置与较长的钻体连接起来以便与钻体一起形成完整的钻具。这样的连接可以是永久性的，在切削刃磨损之后，整个钻被丢弃，作为选择，这样的连接可以是半永久性的，例如通过焊接或为可拆卸的，上述的钻体形成磨损体或所谓的可拆卸顶端，其在磨损之后可简单地被更换并允许承载基体的长期使用。
钻和钻体还可在其它方面分成不同的类别。因此，一些钻可通过包括同等间隔开的两个或更多个相等切削刃而具有对称的几何结构，而另一些钻通过包括关于其径向位置和/或其形状彼此不同的多个切削刃而具有非对称的几何结构。此外，一些钻形成有全部或部分螺旋和横截面凹形的容屑槽(麻花钻)，而另一些钻则形成有由平面限制表面界定的直的容屑槽。
所有类型的钻共有的是以下理所当然的事实，即：从坯件或工件去屑的各个切削刃位于容屑槽前部分的壁中或靠近该壁定位，该壁形成容屑槽的后部表面，如在钻的旋转方向上看到的。当从要制作的孔底部去屑时，切屑因此容纳在由容屑槽的限制表面以及由钻孔过程中产生的柱状的孔壁界定的中空空间内。容屑槽的目的是以最佳方式从孔中排出所去除的切屑，同时避免切屑堵塞和其它干扰现象。为此，希望尽可能地使切屑轴向地移动通过容屑槽。但是，切屑不具有轴向移动的固有趋势，而是不得不被强制通过容屑槽。所谓的初始切屑，例如通过尖头的对称麻花钻产生的，麻花钻的容屑槽是螺旋形的，即：在接合或进入时开始产生的切屑的前部是相当窄的，随后切屑的宽度变大，直到切削刃达到完全接合为止。此完整切屑具有螺旋形或毛发-锁状形状，切屑的直径由槽空间的横截面面积界定，而槽空间的横截面面积由孔壁以及由容屑槽的凹形限制表面界定。初始切屑没有轴向移动的自然趋势。相反，初始切屑往往被径向压出并抵靠着孔壁偏转，这导致了不好的切屑控制。
钻的容屑槽的不同实施方式公开在例如US 6988859 B2、US2003/0175086 A1和SE 528156 C2中，其示出具有两个切削刃和两个螺旋形容屑槽的对称麻花钻。这些先前已知的钻共有之处在于，各个容屑槽随钻以及钻的大致凹形横截面形状一起延伸直到前端表面，它们经由平滑的圆形边界线转变成前端表面。凹形横截面形状主要由用于提供容屑槽的磨盘的轮廓形状界定。容屑槽的磨削的目的是允许切屑尽可能无摩擦地随其周边螺旋形外刃沿磨削表面滑动。就此而论，某种类型的钻的容屑槽甚至被抛光，以降低摩擦阻力。但是，先前已知的钻的缺点在于它们提供平庸的初始切屑控制，以致窄的初始切屑往往被压向孔壁，即：径向地移动而不是轴向地移动。甚至可能出现切屑被楔入孔壁和钻体的柱状包络面之间。
发明内容
本发明的目的和特征
本发明的目的是消除先前已知的钻体的上述缺陷，并且提供改进的钻体。因此，本发明的主要目的是提供一种钻体，该钻体确保良好的初始切屑控制，并且因此减少出现干扰现象的危险，例如切屑堵塞或初始切屑穿入孔壁和钻体的包络面之间。
根据本发明，通过权利要求1的特征部分中限定的特征实现上述目的。在从属权利要求2-10中进一步限定了根据本发明的钻体的优选实施方式。
附图说明
附图中：
图1是以麻花钻形式实现的根据本发明的钻体的透视图，
图2是示出钻体的前端或尖端的放大的详细透视截面，
图3是钻体的前部分的部分侧视图，
图4是从钻体的前方看到的端视图，
图5是图3的截面A-A，
图6是示出尖端的一部分的额外放大的详细截面，以及
图7是图3的部分纵向截面B-B。
具体实施方式
图1示出的钻体1为具有旋转对称的、实质上柱状基本形状的麻花钻的形式。在此情形，钻体为实心体并包括包络面2，包络面2在前端3和后端4之间延伸。包络面2与中心轴线C同心，钻体能围绕中心轴线C旋转，更准确地说，在旋转方向R上旋转。在前端，钻体包括所谓的尖端，该尖端包括两个切削刃5，容屑槽6从切削刃5在向后方向上沿钻体延伸。更准确地说，容屑槽从尖端延伸并在后部柱状固定部分7处终止。实际上，所示的形成完整能用的钻的钻体的长度可等于钻体直径(D)的3-8倍。
钻体的标注为3的前端由包括多个部分表面的端表面表示，这些部分表面成对相同并因此仅关于切削刃5中的一个切削刃来描述。在各个切削刃5的后方，因而形成了第一间隙面8(参见图2)，该第一间隙面8具有适中的间隙角并转变成具有更大间隙角的第二间隙面9，更准确地说，经由边界线10转变。经由另一边界线11，第二间隙面9转变成第三间隙面12，第三间隙面12比第二间隙面9倾斜得更陡。在此实例中，两个切削刃5为直的，并经由大致S形的横刃13转变(transform)到彼此，在横刃13中可包括有沿中心轴线C精确定位的定中冲(不可见)。
各个容屑槽6在包络面2中沉孔，并且以此情形螺旋地围绕中心轴线C延伸。更准确地说，各个容屑槽具有凹形横截面形状，并由平滑圆形限制表面14界定，限制表面14在外限制刃15、16之间延伸。在这些刃中，刃15形成第一刃，其连接到切削刃5并由所谓的导向杆组成，窄的间隙面17包括在刃15中。实际上，所述第一刃或导向杆15被削尖并具有略微大于第二限制刃16的直径的直径。由于容屑槽14的凹形的、大致U型横截面形状，容屑槽14包括彼此面对的两侧或两半，即：靠近第一限制刃15的所谓的第一部分表面14a以及靠近第二限制刃16的第二部分表面14b。所述部分表面14a、14b之间的边界线标注为14c。在容屑槽6前端，各个容屑槽6延伸到钻体的前端表面内。更准确地说，第一部分表面14a终止于切削刃5内，而相对的第二部分表面14b经由弯曲的边界线18延伸到端表面3的第三间隙面12内。
两个冷却液管道19在第二间隙面9中开口。所述冷却液管道螺旋地延伸通过钻体到达钻体后端4，它们在入口(不可见)中终止，入口可连接到钻体所应用的机器的冷却液源。至于到目前为止已经描述的所示钻体，其基本上全都是先前已经的。
根据本发明，在各个容屑槽6的前部分中形成有凹陷20(参见图2、图3和图6)，凹陷20包括相互成钝角延伸的两个部分表面21、22，这两个部分表面21、22中的一个部分表面形成凹陷的底表面21，而另一个面向切削刃5，以便形成用于由切削刃去除的切屑的止挡面22。在所示的优选实施方式中，凹陷20的形状为斜槽，其延伸到钻体的端表面3内并具有朝端表面3逐渐增加的深度。更准确地说，斜槽延伸到第三间隙面12内，斜槽经由直边界线23转变成第三间隙面12。在斜槽后端，斜槽经由边界线24转变成容屑槽，边界线24由于容屑槽6的凹形或拱形形状的原因而为弯曲的。
实际上，斜槽20优选地通过借助于磨盘磨削来形成，磨盘的轮廓形状决定斜槽的横截面形状。在这样做时，将磨盘深插入材料内，斜槽也将包括与止挡面22相对的第三部分表面25。在所示的实施方式中，磨削线性地进行，部分表面22、25直着延伸，而底表面21变为平面。
如图3清楚看到的，斜槽20位于切削刃5旁边，且不与切削刃5相干涉。
斜槽的底表面21和止挡面22之间的角α(参见图6)应为钝角，但至多等于135°。实际上，至多110°的钝角α是优选的。斜槽的宽度W应不小于0.1×D(钻直径)并至多等于0.3×D。有利的是，止挡面22和底表面21之间的过渡部26具有呈最小半径的半径过渡形式的线性内刃的形状。
如图7看到的，斜槽的底表面21以锐角β延伸到钻体的中心轴线C。角β至少应等于10°且至多等于50°。有利的是，角β在15-30°的范围内。在此实例中，β为16°。
同样，在与根据图7的平面成90°的平面中，斜槽的底表面相对于钻体的中心轴线倾斜，如图3看到的。因而，斜槽的长度延伸部分，例如由半径过渡部26界定的长度延伸部分与中心轴线C形成锐角γ。此锐角应不大于30°，且有利的是可在5-20°的范围内。
在此实例中，钻体的两个会聚切削刃5之间的钝角等于122°。实际上，此角(钻的前端角)可向上以及向下变化。当然，切削刃之间的角对形成切屑非常重要。因此，应强调的是，所描述的斜槽20的几何形状和位置适合于正好122°的前端角。
本发明的功能和优势
当钻通过产生旋转并同时传递线性轴向进给运动而进入工件时，能去除初始切屑，初始切屑最初由中心横刃13并随后由主切削刃5的越来越多部分产生。因此，初始地，切屑变窄并具有最小直径，以便随后变得越来越宽并形成直径增加的螺旋形结构。当达到全接合时，即：当切削刃5沿其整个长度去除切屑时，各个切屑在附属容屑槽中被挤压并在由孔壁以及容屑槽的限制表面14界定的槽空间中被向后压。当产生初始切屑时，初始切屑不能沿容屑槽的限制表面自由滑动，而是将碰到斜槽20的止挡面22以及斜槽20的底表面21。就此而论，首先是止挡面22，而且在某种程度上还有底表面21将朝容屑槽的中心在向后/向内方向上引导切屑，而不是径向地朝容屑槽的第二限制刃16引导切屑。换句话说，斜槽20确保通过赋予初始切屑轴向移动而不是径向移动的趋势而即时控制切屑。
本发明的可行改进
本发明不仅仅限于上文所描述的和附图所示的实施方式。因此，导引止挡面也可在距钻体前端表面某一距离处形成在凹陷中。换句话说，凹陷不必为延伸到端表面内的斜槽的形式。而且，凹陷或斜槽的部分表面能以各种方式改变。例如，可使底表面具有略微拱形的凸形形状(就其刃变成拱形而言)，而不是所示的平面形状。如通过介绍指出的，钻体还可为短的磨损体或可拆卸尖端，其经由合适的接口而可拆卸地连接到承载基体。本发明还适用于具有任意数量的切线刃和容屑槽的钻，其中，容屑槽可为螺旋形以及直的。综上所述，也应清楚的是，本发明不仅适用于短孔钻，而且适用于长孔钻，在长孔钻中，钻体连接到非常长的杆。

Claims (10)

1.一种用于去屑加工的钻体，一方面包括包络面(2)，所述包络面(2)与所述钻体能围绕着旋转的中心轴线(C)同心，并且所述包络面转变成前端表面(3)，且另一方面，所述钻体包括靠近容屑槽(6)的前切削刃(5)，所述容屑槽(6)在所述包络面(2)中在所述前切削刃(5)前部的区域中沉孔，如在所述钻体的旋转方向(R)上看到的，并且所述容屑槽(6)延伸到所述前端表面(3)内，其特征在于，在所述容屑槽(6)的前部中形成有凹陷(20)，所述凹陷(20)包括相互成钝角(α)延伸的两个部分表面(21、22)，所述部分表面(21、22)中的一个形成所述凹陷的底表面(21)，而另一个面向在旋转方向上向后的所述前切削刃(5)，以便形成用于由所述切削刃去除的切屑的止挡面(22)。
2.如权利要求1所述的钻体，其特征在于，所述凹陷为斜槽的形式，所述斜槽延伸到所述前端表面(3)内并具有朝所述前端表面(3)逐渐增加的深度。
3.如权利要求1或2所述的钻体，其特征在于，所述止挡面(22)和所述底表面(21)经由线性内刃(26)而相互邻接。
4.如权利要求1或2所述的钻体，其特征在于，所述止挡面(22)和所述底表面(21)之间的钝角(α)至多等于135°。
5.如权利要求1或2所述的钻体，其特征在于，所述止挡面(22)和所述底表面(21)之间的钝角(α)至少等于110°。
6.如权利要求1或2所述的钻体，其特征在于，所述凹陷(20)通过借助于磨盘磨削来提供，并且不仅由所述止挡面(22)和所述底表面(21)而且由面向所述止挡面(22)的第三部分表面(25)界定所述凹陷。
7.如权利要求2所述的钻体，其特征在于，所述斜槽的所述底表面(21)和所述钻体的所述中心轴线(C)相互形成在10-50°范围内的角(β)。
8.如权利要求2所述的钻体，其特征在于，所述斜槽的所述止挡面(22)相对于所述钻体的所述中心轴线(C)成至多30°的锐角延伸。
9.如权利要求1或2所述的钻体，所述钻体具有对称的基本形状并包括两个前切削刃(5)以及两个容屑槽(6)，所述前切削刃(5)会聚到中心切削刃(13)，其特征在于，两个容屑槽(6)中的每一个包括具有切屑引导止挡面(22)的凹陷(20)。
10.如权利要求1或2所述的钻体，其特征在于，各个容屑槽(6)为螺旋形的并由横截面为凹形的限制表面(14)界定，所述凹陷(20)经由弯曲边界线(24)与所述限制表面(14)划界。
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