CN102066028A - 钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻头，带有端侧(5)和连接在端侧(5)上的周面(19)，其中端侧(5)具有主刀刃(7)，所述主刀刃(7)带有延伸通过钻头(1)的中心轴线(11)的横刀刃(9)，和连接在横刀刃(9)上的向周面(19)延伸的两个主刀刃区域，即第一主刀刃区域(13)和第二主刀刃区域(15)，周面(19)包括至少两个切屑槽(21、23)，所述切屑槽(21、23)在其间界定了第一连接片(25)和第二连接片(27)，在所述连接片上具有三个棱，其中第一棱连接在第一主刀刃区域(13)的背离横刀刃(9)的端部上且用作自由刃棱(33)，此外第一棱具有自由刃(39)，且第二棱连接在第二主刀刃区域(15)的背离横刀刃(9)的端部上且用作引导棱(35)，第三棱用作支承棱(37)。所述钻头的特征在于，引导棱(35)布置在第一连接片(25)上，且支承棱(37)与具有自由刃(39)的自由刃棱(33)一起布置在第二连接片(27)上。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的带有端侧且带有连接在端侧上的周面的钻头。

背景技术

前述类型的钻头是已知的。钻头在其端侧内具有主刀刃，所述主刀刃包括与钻头的中心轴线相交的横刀刃和连接到横刀刃的向周面延伸的主刀刃区域。在周面的区域内提供了三个棱，其中两个棱直接连接在主刀刃区域的径向外端上。第三个棱位于前述两个棱之间。在加工工件时，钻头通过棱支承在钻孔表面上，且因此被导向。棱也用于防止振动和钻头的延伸偏离旋转轴线。在很精密地制造的螺旋钻头中，借助于钻头可生成其直径等于钻头直径的孔，在棱上出现高的压应力，因为几乎不能形成润滑膜。此外，这导致切削力和温度的很强的上升，这可引起钻头的寿命缩短且也引起工件上的材料的改变。因为钻头由于发热而膨胀，所以压应力和与之相关的问题增加。在钻孔过程中，如果钻头相对于其中心轴线或旋转轴线侧向偏移，则引导棱附加地受到载荷。棱试图将钻头保持在其偏离中心的位置上，而钻头通过主刀刃的构造在旋转轴线上被推回。通常，钻孔因此失圆，这导致附加的载荷且导致棱的磨损。钻孔的可研磨性也明显地受到限制。

为解决此问题完成了带有有助于提高钻孔的圆度的附加的引导棱的螺旋钻头。但所述钻头的缺点是不能补偿钻头从旋转轴线的较大的偏移，且因此甚至对寿命有不利影响。

因此，本发明的任务是完成前述类型的钻头，该钻头不具有这些缺点。

发明内容

为解决此任务，建议了带有端侧且带有连接在端侧上的周面的钻头。在端侧上提供了主刀刃，所述主刀刃带有与钻头的中心轴线或旋转轴线相交的横刀刃。在横刀刃的端部上连接了向周面延伸的第一主刀刃区域和第二主刀刃区域。在周面上布置了至少两个切屑槽，所述切屑槽用于将由主刀刃切下的切屑从工作区域去除。在切屑槽之间保留有第一连接片和第二连接片。此外，周面具有三个棱，其中第一棱连接在第一主刀刃区域的背离横刀刃的端部上且用作引导棱，且第二棱连接在第二主刀刃区域的背离横刀刃的端部上，所述第二棱具有自由刃。第三棱用作支承棱。

钻头的特征在于，引导棱布置在第一连接片上，而支承棱与具有自由刃的自由刃棱一起位于第二连接片上。

棱在钻头的周面上的如在此所建议的分布导致在钻孔过程期间以及在工件内的钻孔的另外的制造期间的最佳引导。在此钻头被支承，使得可靠地避免了工件加工期间从中心轴线或旋转轴线的延伸偏离，且也避免了噪声。

钻头的优选实施例的特征在于，棱布置在周面上使得工件的加工通过棱在钻孔内引入的力定向，从而形成在横刀刃的方向上或实际上在横刀刃的方向上延伸的合力，使得钻头平行于或基本上平行于横刀刃移动，即在横刀刃的纵向方向上移动，且在钻孔内定心。以此避免了噪声。此外，钻头在主刀刃磨损时自由切削。

钻头的优选实施例的特征在于两个主刀刃区域的角度分配不等，使得所述主刀刃区域在钻头的端侧上不共同处于假想的直径线上，而是相互间成不同于180度的角度布置。此构造也导致钻头在钻孔时和在工件的加工期间被引导，且避免从希望的旋转轴线的偏开且避免噪声。

钻头的另一个实施例的特征在于连接片的周向上测量的宽度不同，且在于支承棱且还有带有自由刃的棱提供在较宽的连接片上。

另外优选的实施例的特征在于，在钻头的轴向方向上观察时主刀刃区域相互错开。在此，其棱提供在与支承棱相同的连接片上的主刀刃区域相对于另一个主刀刃区域在轴向上超前。

另外的构造在从属权利要求中得到。

附图说明

本发明在下文中根据附图详细解释。各图为：

图1示出了钻头的端侧视图；

图2示出了根据图1的视图，图中带有辅助线以解释自由切削效应；和

图3示出了根据图1的钻头的前部分的侧视图。

具体实施方式

图1在端视图中给出了钻头1。为简化解释，通过圆3示意了工件内的以钻头1加工的钻孔的壁。

钻头1具有在图1中在俯视图中给出的端侧5。端侧5包括带有多个区域的主刀刃7，即主刀刃7带有延伸通过钻头1的中心轴线11的横刀刃9，且带有连接在横刀刃9上的两个主刀刃区域13和15。

在此，在端侧5内引入了用于缩短横刀刃9的截尖17、17’。此类构造基本上是已知的，在此对其不详细论述。

在钻头1的基本上垂直于图1的图面延伸的且连接端侧5的周面19内引入了两个切屑槽21、23，所述切屑槽21、23用于排出工件加工时形成的切屑。连接片25和27位于切屑槽21、23之间。

在图1中示出了虚线水平线H和虚线垂直线V，垂直于图1的图面的中心轴线11位于其交点处。中心轴线11在加工工件时表示了钻头1的旋转轴线。第一主刀刃区域13从横刀刃9发出。由于截尖17，第一部分13a首先向右上延伸，在此例如以大约30度的角度延伸。主刀刃区域13的相连接的部分13b然后进一步向钻头1的周面19延伸，在此基本上平行于水平线H延伸。部分13b与水平线H相距距离a1布置。

在横刀刃9的另一侧上布置了主刀刃区域15，所述主刀刃区域15的第一部分15a由于截尖17’在此例如与水平线H成大约超过25度的角度延伸，且所述主刀刃区域15的第二部分15b到达直至周线19。此部分15b在图1中略向左上延伸。如果划出通过中心轴线11的直径线D且将该直径线D布置为使其大致平行于向左上倾斜地延伸的主刀刃区域15的部分15b，则在此得到了直径线D和此部分15b之间的距离a2。在此图示的实施例中，a1小于a2。

钻头1的端侧5从与钻头1的周面19相交的主刀刃区域15的部分15b开始向图面中下降。相应地，端侧5从与钻头1的周面19相交的第一主刀刃区域13的部分13b开始向图1的图面中下降。以此方式完成了主刀刃区域13的主切屑面29和主刀刃区域15的主切屑面31。

从钻头1的端侧视图显见，当钻头1被引入到在此未图示的工件内的钻孔时，钻头1通过三个棱支承在通过圆3示意的钻孔壁上。在此建议使得第一自由刃棱33连接在第一主刀刃区域13的背离横刀刃9的端部上，且使得优选地形成为圆磨棱的引导棱35连接在第二主刀刃区域15的背离横刀刃9的端部上。钻头1最后通过称为支承棱37的第三棱支承在钻孔壁上。

图1明显示出，在第一连接片25上提供了引导棱35，且在第二连接片27上提供了自由刃棱31以及支承棱37。支承棱37与第一主刀刃区域13和第二主刀刃区域15的背离横刀刃9的端部成45度至100度的角度。最靠近支承棱37的棱，即在此为自由刃棱33提供有径向后角。

提供在第二连接片27上的自由刃棱33与自由刃39相关。

在使用钻头1加工工件时，钻头1旋转，这通过箭头41示意，在根据图1的图示中此方向为逆时针方向。原则上可以使工件旋转且固定钻头1，或也可使二者相反地旋转以导致相对旋转。如果主刀刃7从工件切除切屑，则切屑在垂直于图1的图面下降的切屑槽21和23内流动。在此，由主刀刃区域13切除的切屑到达在旋转方向上观察时超前的切屑空间21内，且由主刀刃区域15切除的切屑到达切屑空间23内。

在加工孔时，通过主刀刃7且通过三个棱在钻头1内引入了力。这导致钻头1可靠承靠在引导棱35和支承棱37上，且在所形成的钻孔中被很好地引导。

如果这导致主刀刃7的磨损，则在工件内所形成的孔的直径降低，即在图1中给出的圆3的直径降低。这可能导致钻头1夹在形成的钻孔中。

在图1中图示的实施例中，在主刀刃7磨损时，通过自由刃39保证使得钻头1自由切削，即不被夹在工件内。

图1也示出了在钻头1发生噪声时，由三个棱-即自由刃棱33、引导棱35和支承棱37在钻孔壁内支承钻头1。这些力与通过主刀刃7在钻头1内引入的力一起形成了合力，所述合力的方向通过双箭头43示意。以此，钻头1在图1中向左下贴靠着引导棱35和支承棱37，使得噪声得以抑制。

图2在端侧视图中示出了钻头1。通过辅助线更详细地解释了自由刃效应。相同的部分提供有相同的附图标号，其描述参考图1。为清晰起见，用于解释图2并非必不可少的附图标号被省略。

在图2中可见虚线水平线H和虚线垂直线V，二者在通过圆3示意的钻孔的中心点处相交，且钻头的中心轴线11位于其交点处。在使用钻头1且在加工工件时，提供在端侧5上的主刀刃7从此处未图示的工件上切除切屑。在此通过主刀刃7且通过三个棱-即自由刃棱33、引导棱35和支承棱37在钻头1上施加力，其中在钻头1在箭头41的方向的旋转中形成了指向双箭头43的合力，所述合力位于在横刀刃9延长中延伸的假想线上。钻头1及其横刀刃9因此被压向左下，且因此基本上平行或严格地平行于其横刀刃9偏移，因此导致钻头1可靠地承靠在引导棱35和支承棱37上，且在钻孔内被引导。合力43因此可靠地避免了噪声，至少很大程度上降低了噪声。

在主刀刃7磨损时，由钻头1生成的钻孔的直径降低，使得钻孔壁不再处于圆3上，而是处于以虚线图示的圆3’上。其中心点与虚线水平线H’和虚线垂直线V’的交点重合。通过在双箭头43的方向上作用的力，导致钻头进一步被压向左下。

因为在主刀刃7磨损时，代表钻孔壁的圆3’的直径降低，所以除了在磨损的主刀刃7的区域外其直径保持不变的钻头1夹在所形成的钻孔中。但根据图2表明，在此情况中自由刃39从钻孔壁切除切屑45且因此扩大了钻孔的直径，使得钻头1自由切削且防止钻头1被夹在钻孔内。钻头1的几乎或严格地平行于其横刀刃9的偏移意味着钻头1实际上在横刀刃9的纵向方向上被移动。因此，横刀刃9且主刀刃区域13、15上的压力密度改变了小于1％的量级。对于刀刃，因此不产生明显的过多载荷。因为在此类偏移中，与自由刃39相关的主刀刃区域13以更大的压力密度加载，所以保证了钻头1在支承棱37上的可靠的承靠，且避免了振动以及噪声。

在图2中标出了主刀刃区域13和15之间的分配角度α。容易地可见，这些区域相互不直接对置，且使得因此分配角度在此不同于180度，且大于180度。在优选的构造中，在径向方向上形成了作为结果的限定的切削力，这导致钻头1产生带有过盈量的钻孔。但在此横刀刃9保持布置在中心，使得横刀刃9将钻头1在钻孔内定心且在钻孔过程期间稳定钻头1。

图2也示出，支承棱37正位于大于180度的此分配角度α的区域内。

图3最后在侧视图中示出了钻头1的前方的断开的端部，其中相同的部分提供有相同的附图标号，其描述参考图1。当然，为清晰起见，用于解释图3并非必不可少的附图标号被省略。

在此显见，钻头1提供有沿假想的螺旋线延伸的切屑槽，在所述切屑槽中在此可见切屑槽23。也可构思的是提供有平行于钻头的中心轴线11定向的切屑槽的钻头。

可见端侧5的部分，与中心轴线11相交的横刀刃9和主刀刃7布置在所述部分上，在此可见其中位于中心轴线11上方的第二主刀刃区域15。第二主刀刃区域的邻接横刀刃9和截尖17的第一部分15a过渡到延伸直至周面19的第二部分15b。

在图3中，邻接的支承棱37位于切屑槽23下方。下方可见带有所属的自由刃棱33的自由刃39。所述自由刃棱33通过狭窄的在理想情况中线性的圆磨棱实现。线47意味着自由刃31可具有后角，使得在此形成自由刃切屑面。

在图3中标出了在第二主刀刃区域15和平行于钻头1的中心线11延伸的辅助线47之间测量的迎角β。在图3中不可见的主刀刃区域13的迎角相应地测量。

为将钻头1稳定在待加工的钻孔内，建议使得两个主刀刃区域的一个在轴向方向上即在中心轴线11的方向上且在进给方向VS上相对于另一个超前。优选地建议，使得与自由刃39相关的主刀刃区域13相对于与引导棱35相关的主刀刃区域15轴向超前。对此存在多种实现可能性：

根据图1解释第一实施例：连接在第一主刀刃区域13上的主切削面29从主刀刃区域13出发在图1的图面内下降。第二主刀刃区域15也在图面内下降，使得在此形成主切屑面31。第一主刀刃区域13的部分13b相距距离a1平行于水平线H延伸。与主刀刃区域15的部分15b平行地标出了与中心线11相交的直径线D，所述直径线D相距距离a2平行于部分15b延伸。距离a1和a2标记了主刀刃区域13的部分13b和主刀刃区域15的部分15b的中前距离(Vormittestand)。在此满足a1＞a2，这从图1中不显见，这意味着部分13b的中前距离(Vormitteabstand)a1大于部分15b的中前距离a2。由此得到，第一主刀刃区域13相对于第二主刀刃区域15在轴向方向上超前。因此对于图1和图2的观察者，部分13b在第二主刀刃区域15的部分15b前面。通过不同大小的中前距离，因此实现了两个主刀刃区域相互间的轴向偏移，且第一主刀刃区域13的轴向超前通过较大的中前距离，即较大的距离a1实现。

实现两个主刀刃区域的不同轴向位置的另外的可能性在于，使两个主刀刃区域与不同的迎角β相关。

第二主刀刃区域15的迎角β从图3中可见，如所解释，所述迎角β相对于平行于钻头1的中心轴线11延伸的辅助线47测量。在根据图3的图示中，第二主刀刃区域15的迎角β例如仅略超过20度。如果为第一主刀刃区域13选择相同的迎角，则两个主刀刃区域13和15在中心轴线11的方向上以及通过箭头VS示意的进给方向上位于相同的轴向高度处。如果为第一主刀刃区域13，例如为其部分13b选择了大于第二主刀刃区域15的迎角β，则第一主刀刃区域13在轴向方向上超前于第二主刀刃区域15，如在图3中可见。角度差异优选地小于1度。

此外可通过使两个主刀刃区域13和15具有不同的形式来实现两个主刀刃区域的轴向偏移：

在图3中图示的钻头1的实施例中示出了形成为直的主刀刃区域13和15。但通常建议将主刀刃区域形成中空的或凸圆的。也可构思的是将一个主刀刃区域构造为中空的且将另一个主刀刃区域构造为凸圆的。

如果提供两个形成为中空的主刀刃区域，则中空较小的一个主刀刃区域在轴向方向上超前。如果一个主刀刃区域形成为中空的而另一个形成为直的，则形成为直的主刀刃区域轴向超前。如果主刀刃区域的一个形成为直的且另一个形成为凸圆的，则形成为凸圆的主刀刃区域轴向超前。最后如果建议将两个主刀刃区域形成为凸圆的，则更凸圆的一个主刀刃区域轴向超前。

从根据图1至图3的解释显见，以简单的方式实现了在加工工件时在钻孔过程期间将钻头1定心，此外避免了在主刀刃7磨损时钻头1的夹住，且最后可靠地避免了加工工件时的振动和噪声。在此不需要昂贵的钻头1的制造。可见，钻头1的三个棱在连接片25和27上的分配导致了希望的效果。在此，第二主刀刃17的引导棱35提供在通过切屑槽21和23界定的连接片25上，而两个另外的棱-即自由刃棱33和支承棱37布置在另一个连接片27上，这特别地从根据图1和图2的端侧视图中明显地可见。

通过在此选择的钻头1的构造使得钻头1可使用在高切削速度中，即在100m/min至例如250m/min切削速度中，优选地在200m/min切削速度中。在此类切削速度中在工具内引起很大量的热。如前所解释，通过此发热导致钻头1的膨胀。因此，所述的自由切削作用也是关键的。因为钻头1另外可靠地承靠在支承棱37上，所以保证工件自身在此不被过度地加热且不受到可能的损坏。在此选择的结构形式另外保证以更高的可靠性避免了振动和噪声，至少很大程度上降低了振动和噪声。

Claims (13)

1.一种钻头，带有

端侧(5)和

连接在所述端侧(5)上的周面(19)，其中

所述端侧(5)具有主刀刃(7)，所述主刀刃(7)带有延伸通过所述钻头(1)的中心轴线(11)的横刀刃(9)，和连接在所述横刀刃(9)上的向所述周面(19)延伸的两个主刀刃区域，即第一主刀刃区域(13)和第二主刀刃区域(15)，

所述周面(19)包括至少两个切屑槽(21、23)，所述切屑槽(21、23)在其间界定了第一连接片(25)和第二连接片(27)，在所述连接片上具有三个棱，其中

第一棱连接在所述第一主刀刃区域(13)的背离所述横刀刃(9)的端部上且用作自由刃棱(33)，此外所述第一棱具有自由刃(39)，和

第二棱连接在所述第二主刀刃区域(15)的背离所述横刀刃(9)的端部上且用作引导棱(35)，

第三棱用作支承棱(37)，

其特征在于，

所述引导棱(35)布置在所述第一连接片(25)上，且

所述支承棱(37)与具有所述自由刃(39)的所述自由刃棱(33)一起布置在所述第二连接片(27)上。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述第二连接片(27)在周向上观察时比所述第一连接片(25)更宽。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，棱布置在所述钻头(1)的所述周面(19)上，使得所述钻头(1)使用中通过支承在钻孔壁上的棱将力引入到所述钻头(1)内，所述力的合力基本上平行于或严格地平行于所述主刀刃(7)的所述横刀刃(9)延伸。

4.根据前述权利要求中一项所述的钻头，其特征在于，所述支承棱(37)布置为与所述主刀刃区域(13、15)的背离所述横刀刃(9)的端部的一个成45度至100度的角度。

5.根据前述权利要求中一项所述的钻头，其特征在于，所述主刀刃区域(13、15)之间的分配角度(α)不等于180度。

6.根据权利要求5所述的钻头，其特征在于，所述分配角度(α)大于180度，且在所述分配角度(α)的区域内布置了所述支承棱(37)。

7.根据权利要求5或6所述的钻头，其特征在于，在其周向方向上测量的宽度大于另一个连接片的所述连接片(25)上设置带有所述自由刃(39)的所述自由刃棱(33)和所述支承棱(37)。

8.根据前述权利要求中一项所述的钻头，其特征在于，其棱设置在与所述支承棱(37)相同的所述连接片(25)上的所述主刀刃区域(13)相对于另一个主刀刃区域(15)在轴向上，即在所述钻头(1)的所述中心轴线(11)的方向上或在进给方向(VS)上超前。

9.根据权利要求8所述的钻头，其特征在于，轴向超前可通过超前的主刀刃区域的较大的中前距离(a1、a2)实现。

10.根据权利要求8所述的钻头，其特征在于，轴向超前可通过超前的主刀刃区域的较大的迎角(β)实现。

11.根据权利要求8所述的钻头，其特征在于，轴向超前可通过超前的主刀刃区域的形式相对于另外的主刀刃区域不同来实现。

12.根据前述权利要求中一项所述的钻头，其特征在于，所述自由刃(39)具有后角。

13.根据前述权利要求中一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头具有截尖(17、17’)。