CN102099154A - 用于磨锐螺旋钻尖端的装置以及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于通过磨床中的旋转磨石(12)磨锐螺旋钻尖端的装置，包括：基板(14)，其绕与所述磨石(12)的轴线平行的轴线可锁定地关节活动；钻头保持件(16)，其用于可释放地保持待磨锐的螺旋钻(1)；以及引导构件(15)。引导构件具有相对于彼此可锁定地转动的背板(21)和前板(22)。所述背板(21)连接至所述基板(14)以在所述磨石的轴线的方向上运动；且所述前板(22)具有用于在朝向和远离所述磨石(12)的基本方向上可滑动地引导所述钻头保持件(16)的引导装置(28、29)。

Description

用于磨锐螺旋钻尖端的装置以及其使用方法

技术领域

本发明涉及通过磨床中的旋转磨石来磨锐螺旋钻尖端的装置。本发明还涉及使用该装置的方法。

背景技术

对于良好的钻孔结果来说，使用良好地磨锐的螺旋钻是非常重要的。螺旋钻可以以不同的方式磨锐，但是本发明适用于使用磨床中的旋转磨石。

用于磨锐螺旋钻尖端的装置优选地应当在设计上尽量简单，还能在不需要使用者的高超的使用技术的情况下提供良好的最终结果。低成本是有利的。优选地，不仅能实现所谓的锥形包络面磨锐(cone envelope sharpening)，而且能够实现更复杂也更好的四面磨锐(four facet sharpening)。

发明内容

本发明的装置可以通过下述特征的组合来实现：

基板，其绕与所述磨石的轴线平行的轴线可锁定地关节活动；

钻头保持件，其用于保持待磨锐的螺旋钻；以及

引导构件，其包括相对于彼此可锁定地转动的背板和前板；

所述背板连接至所述基板以在所述磨石的轴线的方向上运动；且

所述前板具有用于在朝向和远离所述磨石的基本方向上可滑动地引导所述钻头保持件的引导装置。

所述基板可以优选地具有用于所述磨床的圆柱形支撑杆的纵向孔、锁定螺栓能够接合在所述孔中，且其中所述基板具有用于与所述背板的下侧的引导凹槽滑动配合的支撑脊部。

为了在引导构件上获得对钻头保持件的必要的引导，所述引导构件的前板具有用于与所述钻头保持件中的引导凹槽配合的引导脊部以及用于与所述钻头保持件上的支撑带配合的引导平面。

以已知的方式，所述钻头保持件可以包括两个夹持构件，所述螺旋钻可以通过螺栓夹持在所述两个夹持构件之间。所述钻头保持件在两个相对的表面上可以设置有引导凹槽和支撑表面，以使得能够翻转180°。

引导构件的前板相对于其后板能够转动，以使得能够设置希望的螺旋钻尖端角。在该设置之后，所述引导构件的背板和前板可以通过背板螺栓锁定在一起，且所述前板具有用于显示设置在所述背板上的角度数值的观察孔以简化该设置。

为了能够控制整个磨锐过程，平行于所述引导脊部地设置在所述前板上的调节螺栓可以具有固定的肩部和可移动的止动螺母，用于与所述钻头保持件的任意侧上的踵部配合。

单独的模板可以用于确定带有所述引导构件的基板的角位置，或者换句话说，确定主隙角。

为了通过根据本发明的装置来将螺旋钻尖端磨锐形成常见的锥形包络面尖端，可以执行下述步骤：

在将基板安装到与磨石的轴线平行的圆柱形支撑杆上之后，基板装配有可滑动的引导构件，并且它们相对于磨石的角位置通过模板进行设置，并且被锁定，所述角位置确定待磨锐的螺旋钻的主隙角；

通过将引导构件的前板相对于其后板转动并且将其锁定在所选择的位置，确定待磨锐的钻头的希望的尖端角；

螺旋钻安装在钻头保持件上且其切削刃平行于钻头保持件的侧表面，并且钻头保持件放置在引导构件上且在钻头尖端接触磨石的位置时钻头保持件的踵部与调节螺栓上的肩部相接触；

在将调节螺栓的肩部推进一个与希望的切削深度对应的距离之后，通过将钻头保持件朝向磨石推动，同时将钻头尖端在磨石的宽度上来回移动，来磨锐切削刃中的一个，直至踵部与肩部接触；以及

将钻头保持件翻转并且返回到引导构件，由此重复上述磨锐过程。

为了获得更先进的四面磨锐，可以进一步执行下述步骤：

将基板略微抬起以与磨石的切线形成更大的角度并且锁定在新的位置；

将钻头保持件抬起并且放置在引导构件上的新的位置，且踵部与止动螺母相接触；

在一个切削刃处执行形成第二间隙的磨锐过程；

翻转钻头保持件并且对另一切削刃执行磨锐过程；以及

重复上述过程，直至第二间隙在中央相交并且形成真的钻头尖端。

申请人认为，根据本发明的装置能够实现优于传统方法的磨锐技术。螺旋钻可以被磨锐形成四面尖端，这提供最佳的切削条件。这种钻头比新的传统钻头更好地工作，并且在钻孔的开始阶段不会漂动。事实显示，在相同的推力下四面磨锐的钻头的钻孔速度是传统钻头的两倍。在使用手持机器钻孔时这一点是特别有利的。

通过在四面磨锐过程中对第二间隙进行受控的磨制，钻头可以获得真的尖端，这意味着钻头能够更容易切削并且不会漂动。钻头的两个切削刃将具有完全相同的长度，这意味着它们等同地分摊工作。形成的孔将很精确并且具有与钻头相同的直径。钻头的使用寿命能够得到延长。

不管钻头磨锐以形成锥形包络面尖端或是四面尖端，在每种情况下钻头都以最佳的主隙角(这取决于钻头的直径和钻孔材料)磨锐。

本发明的装置很容易地适用于90°到140°之间的任何尖端角。该装置能够至少处理在3.5mm和20mm之间的钻头直径以及高速钢和碳化钨材料的钻头。

附图说明

下面将参照附图更具体地说明本发明。在附图中：

图1示出螺旋钻的不同的尖端角；

图2示出螺旋钻的不同的主隙角；

图3示出具有横刃(chisel edge)的传统螺旋钻的两个视图；

图4示出具有四面尖端的螺旋钻的两个较大比例的视图；

图5是具有根据本发明的用于磨锐螺旋钻尖端的装置的传统磨床的俯视图；

图6是图5所示装置的基板的等轴视图；

图7是图5所示装置的引导构件的等轴视图；

图8是图5所示装置的钻头保持件的俯视图；

图9示出与图5所示装置一起使用的模板；

图10示出图5所示装置的安装的早期阶段；

图11示出图5所示装置的安装的较后期阶段；

图12示出在起始磨锐过程中踵部和肩部之间的配合；

图13示出图5所示装置的使用；

图14示出在磨锐过程的较后期阶段中踵部和止动螺母之间的配合；以及

图15和图16是钻头保持件在引导构件上的两个位置的端视图。

具体实施方式

本发明涉及螺旋钻尖端的磨制或磨锐。

螺旋钻的尖端角可以在90°到140°范围内，图1中示出尖端角为90°、118°和140°的三种情况。最常见的尖端角为118°或130°，但是也可以找到120°、135°和140°的尖端角。更硬的钢和不锈钢需要更大的尖端角，对于铝也是如此，而中心钻的尖端角通常为90°。

螺旋钻必须具有正确的主隙角以正常工作。图2示出该隙角可以在7°到14°之间变化。具有更大隙角的钻头将更容易切削，但是如果隙角过大，则钻头将容易振动，从而以颤动的方式切削并且很快磨损。另一方面，如果隙角过小，则钻头将不切削而是变热，这导致切削边缘或切削刃受损。

最佳隙角取决于钻头的材料和尺寸。更硬的材料需要更小的隙角。粗短的钻头要比细长的钻头具有更小的隙角。每个钻头尺寸相应地具有最佳隙角，在该最佳隙角下，相对于所钻材料而言钻头以可能的最佳方式工作。

传统的钻头通常通过所谓的锥形包络面磨锐进行磨制。如图3所示，两个切削刃在中央稍微偏置并且形成横刃(chisel edge)。但是该钻头几何形状并不理想，因为横刃必须推挤穿过材料以钻孔，这会消耗大部分的推力，然后切削刃才开始切削。因为横刃没有尖端，所以当试图切削未预钻的孔时，钻头会漂动。

其他的尖端磨锐方法通过使得钻头能够对中而适于获得更好的结果。但是，这些方法需要在昂贵的特殊机加工中执行、仅能在少数车间实现，并且对于普通作业来说这种磨锐过于昂贵。

如图4所示，通过四面磨锐获得更好的螺旋钻1的几何形状。两个切削刃2通过平面或第二间隙3磨制并且成斜面。两个切削刃2彼此成直线，且横刃4获得尖端5。这样的钻头不会漂动。与传统的锥形包络面磨锐相比，四面磨锐将需要的推力以及产生的热量减少到一半。具有四面磨锐的尖端将更好地切削并且具有更长的使用寿命。

因为其制造成本较高，所以四面磨锐在大批量生产中并不常见，而是主要用于碳化钨钻头。

根据本发明的装置使得能够在传统的磨床上或者在装备有这种装置的特殊机器上实现对螺旋钻的四面磨锐。

图5示出设置有根据本发明的装置11的传统磨床的一部分10。该磨床具有圆形或碟形的磨石12，该磨石12通过磨床中的电动机而被驱动以进行旋转。磨床还设置有与磨石12的旋转轴线平行的圆柱形的支撑杆13，被称为万能支撑件。可以调节万能支撑件13的位置以适应于通过磨石12磨制或磨锐不同的工具(通常是削边工具，也包括螺旋钻)时的不同的目的。

根据本发明的装置11包括下述主要部件：基板14(如图6所示)、引导构件15(如图7所示)、以及钻头保持件16(如图8所示)。

在基板14的下侧具有纵向孔17，用于将基板以任何希望的旋转位置安装在万能支撑件13上。基板14可以通过螺栓18锁定在希望的位置。在基板14的上侧设置有平行于孔17的引导通道19以及用于支撑引导构件15的两个支撑脊部20。

引导构件15基本包括背板21和前板22，背板和前板能够相对于彼此绕轴线23转动。前板22设置有弧形槽24，设置有手柄26的背板螺栓25接合在弧形槽24中，使得前板22相对于背板21的转动位置能够被锁定。

背板21在其下侧设置有引导突起27，引导突起27与基板14的引导通道19滑动接合。背板21还设有圆锥形的引导槽20’和支撑平面20”，引导槽20’用于引导与图6中的左支撑脊部20的配合，支撑平面20”用于右支撑脊部20。

前板22在其上侧设置有引导脊部28和引导平面29，引导脊部和引导平面共同形成用于钻头保持件16的引导装置。前板22还设有调节螺栓30，下文将进一步说明。

钻头保持件16本身是传统钻头保持件，其基本包括两个夹持构件35和36，夹持构件35和36在它们朝向彼此的表面上具有适合的凹痕，用于接收钻头1，如图5和图13所示。夹持构件35和36可以通过轭部37和螺栓38相对于彼此被移动和引导。

钻头保持件16在其上侧(如图8所示)和下侧均设有引导槽39和支撑带40，分别用于与引导构件15的前板22上的引导脊部28和引导平面29接合。

根据对通过本装置磨锐螺旋钻的过程的下述说明，将很清楚本装置的其他特征。

在安装本装置之前，将万能支撑件13定位在距离磨石12适合的距离处，例如16mm。为此，模板45(下文将说明)具有孔45’，孔45’的直径与万能支撑件的直径相对应，使得模板45能够用作夹具，用于以简单的方式确定上述距离。

图10示出在磨锐螺旋钻尖端的准备过程中的早期步骤。基板14套在万能支撑件13上并且通过螺栓18初步地与万能支撑件13相连接。引导构件15套在基板14上，如图11所示。

通过调整基板14在万能支撑件13上的角位置获得希望的主隙角(见图2)。通过如图9和图11所示的模板45简化该调整。通过示出的模板，可以获得7°、9°、11°和14°的隙角。模板45的四个侧边缘相对于模板的中心线成上述角度。将对应于希望的角度的侧边缘抵靠在引导构件15的上侧，并调整基板14的角位置，直至处于与模板45的中心线垂直的直线上的模板45的两个端点与砂轮12相接触。将螺栓18紧固。

模板45辅助的校正能够提供正确的隙角，而不管砂轮12的磨损情况(或直径)如何。

下一步骤是设置钻头的尖端角。这是通过调整引导构件15的背板21和前板22之间的相互转动位置来实现的。如图5最清楚地示出，引导构件15的前板的侧边缘可以设置有具有若干典型的尖端角的凹痕，在示出的情况中为90°、118°、130°和140°。这里，可以评定钻头的普遍尖端角。然后，可以转动前板22并且通过螺栓26将其锁定在希望的位置(如图7所示)。为此目的，背板21设置有通过前板22中的观察孔46可以看到的角度数值(如图5和图7)。

然后，待磨锐的钻头连接至钻头保持件16并且钻头的尖端从钻头保持件伸出一定距离，该距离可以通过两个止动件L和R之一与引导构件15的前板22的边缘之间的距离来确定(L用于118°和140°之间的尖端角、R用于90°的尖端角)。

钻头1将被连接至钻头保持件16并且其切削刃2平行于钻头保持件16的上侧和下侧。如图15和图16所示。

现在将钻头保持件16安装到引导构件15上。钻头保持件16在任意侧设置有踵部(heel)47。相关的踵部47与调节螺栓30上的肩部48相接触，调节螺栓30由引导构件15的前板22上的两个耳状物49支撑。然后调节螺栓30通过转动朝向磨石12推进，直至钻头尖端距离磨石例如1mm，然后磨石可以开始旋转。调节螺栓30的进一步推进将使得钻头的尖端与磨石12接触；将发出声音表示钻头尖端接触磨石。此时装置处于零位置。

然后，调节螺栓30推进与钻头尖端期望的切削深度相对应的距离。调节螺栓30的设计可以使得一转对应于0.5mm的切削深度。这里，所述距离出现在踵部47与肩部48之间，如图12所示。然后可以通过锁定螺母50与耳状物49接合来锁定调节螺栓30。

现在开始进行钻头尖端的第一切削刃的磨锐，如图13所示。将钻头保持件16朝向引导构件15推进，使得钻头尖端与旋转磨石12接触而被磨锐。引导构件15上的钻头保持件16在基板14上侧向地来回移动以利用磨石12的整个宽度。磨锐过程持续，直至踵部47再次与肩部48接触，阻止进一步的推进。

然后，将钻头保持件16从引导构件15上抬起并且转过180°。对钻头尖端的第二切削刃重复磨锐过程。

可以重复整个磨锐过程若干次，以对两个切削刃获得同样的磨锐。当切削刃得到相同的磨锐时可以根据磨锐的声音来分辨。

到目前为止，钻头的切削刃已经具有对称的尖端角、相同的长度和希望的主隙角。

然后，继续磨锐过程以使得钻头尖端具有希望的第二隙角和四面磨锐。

该过程的第一步骤是将螺栓18松开，使得带有引导构件15和钻头保持件16的基板14可以稍微逆时针转动，使得钻头尖端脱离与磨石12的接触，然后再次将其锁定(例如图10所示)。

将钻头保持件16抬起并且放置在引导构件15上的新的位置处，且踵部47与止动螺母51接触，所述止动螺母51与调节螺栓30螺纹接合。这里止动螺母51应当处于距离调节螺栓30上的肩部48一定距离(例如28mm)处以获得适合的第二隙角。图14中示出止动螺母51具有套管51’，套管朝向调节螺栓30上的肩部48并且用于形成所述距离。

现在顺时针转动基板14，直至钻头尖端再次与磨石12接触并且将基板锁定。

在调节螺栓仍通过锁定螺母50锁定的同时，止动螺母51(沿朝向磨石的方向)在调节螺栓30上推进。在第一阶段，止动螺母的推进可以限制在半转或一转。

再次启动磨石旋转。通过将引导构件15朝向磨石12推进并同时将引导构件在磨石的宽度上来回移动，开始第二间隙的磨锐过程。对第一刃进行磨锐，直至踵部47接触止动螺母51。

钻头保持件16转过180°，并且以与第一刃一样的方式开始第二刃的磨锐过程，直至踵部47再次接触止动螺母51。

这时开始出现四面形状，但是第二间隙需要进一步磨制，使得它们在中央相交并且形成真的尖端，如图4所示。

因此，止动螺母51被进一步推进短的距离，且交替地在两个刃上执行磨锐，直至到达图4所示的希望的形状。

图15(带有附图标记)和图16(为表示清楚而不带附图标记)的目的是进一步示出钻头保持件16的一个重要方面。在引导构件15的前板22上沿钻头1的方向移动钻头保持件16。钻头保持件的右手侧的引导凹槽39抵靠前板22的引导脊部28地引导。钻头保持件的左手侧没有引导地在支撑带40上滑动。当钻头保持件16转过180°时(如图16所示)，第二引导凹槽39在同一引导脊部28上引导所述钻头保持件，使得钻头1的尖端获得相对于磨石完全相同的位置。

在钻头保持件16的任意侧上对称地定位的两个踵部47确保与调节螺栓30上的肩部48的结合，使得钻头1的两个切削刃对称的磨制。

在权利要求书的范围内可以进行多种修正。

Claims (9)

1.一种用于通过磨床中的旋转磨石(12)磨锐螺旋钻尖端的装置，其特征在于包括下述特征的组合：

基板(14)，围绕与所述磨石(12)的轴线平行的轴线可锁定地关节活动；

钻头保持件(16)，用于保持待磨锐的螺旋钻(1)；以及

引导构件(15)，包括相对于彼此可锁定地转动的背板(21)和前板(22)；

所述背板(21)连接至所述基板(14)以在所述磨石的轴线的方向上运动；以及

所述前板(22)具有用于在朝向和远离所述磨石(12)的基本方向上可滑动地引导所述钻头保持件(16)的引导装置(28、29)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基板(14)具有用于所述磨床的圆柱形支撑杆(13)的纵向孔(17)，锁定螺栓可接合在所述孔中，且其中所述基板(14)具有用于与所述背板(21)的下侧上的引导凹槽(20’)滑动配合的支撑脊部(20)。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述引导构件(15)的前板(22)具有用于与所述钻头保持件(16)中的引导凹槽(39)配合的引导脊部(28)以及用于与所述钻头保持件(16)上的支撑带(40)配合的引导平面(29)。

4.根据权利要求1和3所述的装置，其中，所述钻头保持件(16)包括两个夹持构件(35、36)，所述螺旋钻(1)能够通过螺栓(38)夹持在所述两个夹持构件之间，且所述钻头保持件(16)在两个相对的表面上可以设置有引导凹槽(39)和支撑表面(40)，以能够翻转180°。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述引导构件(15)的背板(21)和前板(22)能够通过背板螺栓(25)锁定在一起，所述前板具有用于显示设置在所述背板上的角度数值的观察孔(46)。

6.根据权利要求1和3所述的装置，其中，平行于所述引导脊部(28)地设置在所述前板(22)上的调节螺栓(30)具有固定的肩部(48)和可移动的止动螺母(51)，用于与所述钻头保持件(16)的任意侧上的踵部(47)配合。

7.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，模板(45)用于确定带有所述引导构件(15)的所述基板(14)的角位置。

8.一种用于通过根据前述权利要求中的任意一项的装置来磨锐螺旋钻尖端的方法，其特征在于包括下述步骤：

在将基板(14)安装到与磨石(12)的轴线平行的圆柱形支撑杆(13)上之后，所述基板(14)装配有可滑动的引导构件(15)，并且它们相对于磨石的角位置通过模板(45)设置，并且被锁定，所述角位置确定待磨锐的螺旋钻(1)的主隙角；

通过将所述引导构件(15)的前板(22)相对于其后板(21)转动并且将其锁定在所选择的位置，确定待磨锐的钻头(1)的希望的尖端角；

所述螺旋钻(1)安装在所述钻头保持件(16)上且其切削刃(2)平行于钻头保持件的侧表面，并且所述钻头保持件放置在所述引导构件(15)上使得在钻头尖端接触磨石的位置时钻头保持件的踵部(47)与调节螺栓(30)上的肩部(48)相接触；

在将所述调节螺栓的肩部(48)推进一个与希望的切削深度对应的距离之后，通过将所述钻头保持件(16)朝向所述磨石(12)推动，同时将钻头尖端在所述磨石的宽度上来回移动，来磨锐所述切削刃(2)中的一个，直至所述踵部(47)与所述肩部(48)接触；以及

将所述钻头保持件(16)翻转并且返回到所述引导构件(15)，重复上述磨锐过程。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行下述步骤以获得四面磨锐：

将所述基板(14)略微抬起以与所述磨石(12)的切线形成更大的角度，并且被锁定在新的位置；

将所述钻头保持件(16)抬起并且放置在所述引导构件(15)上的新的位置，使得所述踵部(47)与所述止动螺母(51)相接触；

在一个切削刃(2)处执行形成第二间隙的磨锐过程；

翻转所述钻头保持件(16)并且对另一切削刃(2)执行磨锐过程；以及

重复上述过程，直至所述第二间隙在中央相交并且形成真的钻头尖端(5)。

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