CN102310216B - 钻孔刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔刀具(1)，该钻孔刀具包括一个支持柄(2)和一个可交换的切削镶片(3)，该切削镶片安装在该支持柄(2)上并且它具有一个不对称的主刃缘(15)，该主刃缘一分为二成为具有一个支撑台面(12)和尾随该支撑台面(12)的一个引导台面(23)的一个引导唇缘(10)、并且成为具有一个尾随的间隙部分(14)的一个间隙刃缘(13)，其中一个引导台面(28)和一个支撑台面(29)被形成在该支持柄(2)的侧向表面上、并且对应地使该引导台面(23)以及该支撑台面(12)在该切削镶片(3)上连续地延伸并且另外在钻削操作的过程中将该钻孔刀具(1)引导在钻孔的内壁上。

Description

钻孔刀具

技术领域

本发明涉及一种刀具，借助于这种刀具可以在一种机加工生产方法中在工件中制造旋转对称的并且具体是圆柱形的孔，将这种刀具简称为钻孔刀具。

背景技术

此类钻孔刀具既可以是一件式设计也可以是多件式设计。多件式钻孔刀具是特别普遍的，它们是具由一个支持柄和可交换地安装在这个支持柄上的一个切削镶片构成，这就是说由两个主要部件构成。这种多件式钻孔刀具除了其他因素外提供了如下优点：即，在磨损或损坏的情况下，不必更换整个钻孔刀具，而是仅更换受到影响的这些部件。在此说明的本发明精确地基于这类的钻孔刀具。

一种高的机加工质量是令人希望的，特别是在工件精加工的过程中。在一个钻孔刀具的情况下，良好的同心运转特性对于对应的高机加工精度是一个前提条件。

在源自本申请人的DE 10 2006 025 294A1中披露了一种在此方面非常有利的钻孔刀具实施方案。所述文件披露了一种具有钻削区域或钻头的式钻孔刀具，在这种钻孔刀具上，在这个钻削区域中或在这个钻削头部上的多个元件(它们将钻孔刀具引导在钻孔的内壁上)相对于其围绕中心纵向轴线的转动是不对称地构形的。通过这种不对称性，可以避免不利的振动性共振、即“震颤”。

一个另外的、迄今为止未公开的专利申请(具有DPMA参考号DE 2009 012 725并且源自本申请人)涉及一种由刀具柄和可以安装在其上的切削镶片构成的钻孔刀具。在这种两件式钻孔刀具中，切削镶片具有一件式钻孔刀具的刀头的功能并且相应地携带了两件式钻孔刀具的切削和导向元件。这种钻削头部的不对称构形的基本原理已经被适配于一种两件式钻孔刀具的模块式结构中。

发明内容

以此为起点，本发明的目的是设计一种在开篇处说明的类型的带有进一步改进的同心运转特性的钻孔刀具。

这个目标是通过如下所述的多个特征的组合以一种创造性方式实现的。本发明还提出了多种有利改进，这些改进自身也是创造性的。

具体而言，本发明提供一种钻孔刀具，包括一个支持柄以及一个可交换的切削镶片，该切削镶片安装在该支持柄上并且该切削镶片具有一个不对称的主刃缘，该主刃缘一分为二成一个引导唇缘和一个间隙刃缘，所述引导唇缘具有一个支撑台面和尾随该支撑台面的一个引导台面，所述间隙刃缘具有一个尾随的间隙部分，其特征在于，另一个引导台面和另一个支撑台面被形成在所述支持柄的侧向表面上、并且对应地使所述引导唇缘的引导台面以及所述引导唇缘的支撑台面在所述切削镶片上连续地延伸并且另外在钻削操作的过程中将该钻孔刀具引导在钻孔的内壁上。

在根据本发明的传授内容而生产的一种钻孔刀具中，一个可交换的切削镶片安装在一个支持柄上。对于最终用户市场分开地提供的这两个主要部件既可以由一个零件也可以由多个零件来生产。该切削镶片具有一个不对称的主刃缘，该主刃缘一分为二成为一个引导刃缘并且成为一个间隙刃缘。该引导刃缘配备有一个支撑台面并且配备有尾随该支撑台面的一个引导台面。该间隙刃缘引领一个间隙部分。一个引导台面和一个支撑台面被同样以一种互补的方式提供在该支持柄的横向表面上。所述引导台面和支撑台面使对应的引导台面和对应的支撑台面在该切削镶片上连续地延伸并且因此(在生产公差的限度内)是无缝的。作为这些台面延伸超出该切削镶片而进入支持柄中的结果，在钻削操作的过程中该钻孔刀具不仅在切削镶片的区域中而且在支持柄的区域中被引导在钻孔的内壁上，其结果是该钻孔刀具的同心运转特性得到进一步改进。这些支撑台面(它们从该切削镶片延伸进入该支持柄中并且被指定给这些唇缘)以及该引导台面二者都作为引导元件作用在该支持柄的区域中。这些台面在该支持柄的区域中的作用与不同种类的旋转刀具上的多个引导元件的作用是可比性的。

根据一个优选的实施方案，该引导台面和该支撑台面限定了位于其间的一个副侧面。以此方式，这有可能相对于该主刃缘的这两个部分的位置并且因此相对于这两个独立于这些台面的特征性宽度而限定了这些部分唇缘的唇缘拐角的位置而改变该引导台面的周边有效区域，这就是说在一个钻孔刀具截面的环绕圆周上使所述有效区域移位。因此这种钻孔刀具能够以一种特别简单的方式相对于它的旋转运动而得到平衡。

此外，在此方面，可以方便地彼此独立地建立该引导台面和支撑台面的这些特征性宽度，因为该支撑台面的特征性宽度基本上取决于所要支撑的唇缘的(所期望的)负载，而该引导台面的特征性宽度是旨在优化同心运转特性。

另外，一个实施方案在以下方面是有利的，即，除了该引导台面以外，该支撑台面以及这两个唇缘拐角在钻削操作的过程中将该钻孔刀具引导在钻孔的内壁上。在这种情况下，这些引导元件优选地被安排在该钻孔刀具上的一个虚拟的圆周圆上，其方式为使得连接所有这些元件的最小圆周区段限定了一个大于180°的角。因此，尽管是一种不对称的构形，该钻孔刀具却可以在最大可能的程度上无间隙地并且以一种径向同心的方式被引导在钻孔中。另外，可以提供多个副刃缘，这些副刃缘在轴向方向中邻接这些唇缘拐角并且同样帮助引导该钻孔刀具。此外，可以想到的是提供多个具有附加引导和支撑作用的台面，例如与一个邻接该间隙刃缘的副刃缘相邻。

由于根据本发明的钻孔刀具主要被生产为用于机床的钻孔刀具镶片，通常在该支持柄上提供一个夹持区域，所述夹持区域被夹紧在用于将该钻孔刀具连接到机床上的一个卡盘中。在很多情况下，这个夹持区域对应于圆柱形钻孔刀具毛坯的未经机加工的区域并且因此具有一致的直径。该支持柄的经过机加工的或开槽的区域作为一个实际刀具与该切削镶片相互作用并且根据应用可以沿中心纵向轴线在它的径向范围上变化。

在一个优选的实施方案中在直接地邻接该切削镶片的开槽的区域中的支持柄具有一个恒定的直径并且然后在该夹持区域的方向中逐渐缩小，在标称直径中的1％至2％的减少被认为是完全适合的。这个具有恒定的直径的、直接邻接切削镶片的开槽的区域用其多个引导元件支撑在该切削镶片上的那些引导元件。这个支撑区域的轴向范围可以被适配为，例如，有待以一个钻孔刀具来产生的所打算的钻孔深度。在这种情况下，有必要将如下事实考虑在内，即，一方面，要确保尽可能精确的钻孔刀具的引导，在这种引导上该支撑区域的一个增大的范围具有一种有利的作用，并且，另一方面，在这些引导元件与钻孔的内壁之间的一种低程度的材料研磨的摩擦是令人希望的，这种材料研磨的摩擦随着该支撑区域的范围增大而增加。在此方面，已经证明将该支撑区域相对于该开槽的区域的轴向长度限制到高达50％是非常便利的。

另外，如果这些槽已螺旋方式结合到该钻孔刀具中是有利的。在这种情况下，焦点是在有效的切屑排除上。因此，取决于有待切削的材料，将这些槽的螺旋角设计为在轴向方向中是可变的可以是有帮助的。

然而，根据一个优选的实施方案，切屑的形成基本上是在该切削镶片的两个切屑空间内中进行的。这些切屑空间容纳了多个切屑形成表面并且是该切削镶片的一个整体部分。指派给这个主刃缘的两个部分的是一个对应的切屑空间，该切屑空间引领这个主刃缘部分并且该切屑空间进而通过一个在该支持柄上的槽连续地延伸。

考虑到该切削镶片的不对称的形式，这两个切屑空间同样地具有彼此不同的几何形状。为了促进切屑的排除，每个切屑空间的对应的几何形状优选地是连续的并且通过在该支持柄上的对应的槽连续地延伸。

如在开篇处已经说明的，这些主要部件(也就是说在两件式钻孔刀具中的支持柄和切削镶片)可以进而由多个零件来生产。这可以是有利的，例如当这些切削和/或引导元件是由一种特殊材料生产的时候，因为于是该整个主要部件不必由这种通常是较高等级的材料来生产。另外，由此还有可能对这些切削和引导元件使用不同的材料并且因此根据具体的应用来组合它们。例如，完全由高速钢制造的一个钻孔刀具可以由此被用在针对一种具体打算的使用的适配中，或这些切削和/或引导元件各自可以由一种特定的材料来生产，例如像高速钢、陶瓷或金属陶瓷，并且可以被固定到由一种简单的工具钢生产的钻孔刀具的母体上。这种固定的类型(例如粘附性地结合在位或硬钎焊在位)在这种情况下是与所使用的材料相适配的。

除了对于这些独立的刀具零件使用不同的材料之外，用于改进刀具特性的不同后续处理也是适合的。在此方面，应该特别强调多个独立区域或功能元件的特定后续处理或改进的可能性。例如，对于切屑排除而言有利的是通过研磨和抛光来使这些槽的表面光滑。对于这些引导元件的一种类似的生产过程步骤同样是适当的。在这种情况下，因此实现了改进的滑动能力，这进而导致了一种较低程度的摩擦。最后，还有可能对这种钻孔刀具或多个独立的区域或功能元件进行硬化或涂层。在这种情况下一个涂层既可以替代也可以补充由不同于这种钻孔刀具母体的材料的一种特殊材料来分别生产这些切削和/或引导元件。因此，例如高速钢、陶瓷或金属陶瓷的材料也是适合于进行涂敷。

附图说明

进一步参见示例性的实施方案对本发明进行说明。在附图中：

图1以一个透视图示出根据本发明的钻孔刀具，

图2以一个侧视图示出根据本发明的钻孔刀具，

图3以一个平面视图示出根据本发明的钻孔刀具，

图4以一个侧视图示出根据本发明的切削镶片，

图5以一个透视图示出根据本发明的切削镶片，

图6以一个平面视图示出根据本发明的切削镶片。

在所有这些图中彼此对应的部分配备有相同的标记。

具体实施方式

在图1中以透视图、在图2中以侧视图、并且在图3中以平面视图示出了根据本发明的一个钻孔刀具1。所述钻孔刀具1由一个支持柄2和安装在支持柄2上的一个切削镶片3构成。在轴向方向4中，支持柄2具有实质上两个不同的功能区域，一个具有恒定的直径的圆柱形的夹持区域5和一个开槽的区域6，该夹持区域被夹紧在一个卡盘(没有描绘)中用于将钻孔刀具1连接到一台机床上，并且该开槽的区域具有一个在轴向方向4中变化的最大径向范围并且该开槽的区域与切削镶片3一起作为一个实际的切削刀具起作用。

在远离夹持区域5的开槽的区域6的那端上安排的是切削镶片3，这可以分别从在图4至图6的不同透视图中看到。简单地说，通过将在切削镶片3上整体形成的一个紧固销7插入在支持柄2的端面中的一个中央凹陷中、并且通过将在切削镶片3上的两个周边安排的叶瓣8基于切削镶片3相对于支持柄2的转动而压入对应地在支持柄2上形成的接收座9中，切削镶片3即被安装在支持柄2上。这种紧固的细节可以从来自本发明人的专利文件EP 1 476 269 B1中看到。在此明确做出对该专利文献的全部披露内容的引用。

切削镶片3的这种构形(具体是切削刃的几何形状)同样是基于本申请人的多项发明。在DE 10 2006 025 294 A1和DE 2009 012 725中已经说明了这些发明但是它们还没有公布。在此明确做出对它们的引用。

相应地，切削镶片3具有一个不对称的主刃缘15，该主刃缘一分为二成为具有一个支撑台面12以及一个尾随支撑台面12的引导台面23的一个引导刃缘10，并且成为具有一个尾随的间隙部分14的一个间隙刃缘13。在此应该指出的是，取决于视点，还有可能提及通过一个横刃16彼此连接两个主刃缘A、B，而不是两部分式的主刃缘15。两种替代方案在对应的技术文献中都是常见的。

在本示例性实施方案的情况下，主刃缘15的不对称性是通过主刃缘15的一部分相对于其对称位置被偏转了一个角α而产生的，这个角在此是大约13°。这个对称位置在此情况下对应于一个相对于该主刃缘的另一个部分的位置，在这个位置上，该主刃缘的一个部分围绕钻孔刀具1的中心纵向轴线17的一个假想的180°旋转导致了与该主刃缘的另一个部分完全的重叠。然而，这两个主刃缘部分的末端切削刃的形状没有显示出相关的区别并且各自实质上是以邻接机加工的尖端修磨区18为特征的。

切削镶片3的这种不对称设计通过所提供的进一步的切削和引导元件而一致性地继续下去。多个副刃缘21在轴向方向4中与这些唇缘拐角20相邻接，所述唇缘拐角20在各自的情况中在径向方向19中在周边上限定了主刃缘15的两个部分。一个对应的支撑台面12、22被指定给两个副刃缘21。一个引导台面23被整体地在周边上成形在叶瓣8上，该引导台面经过一个主侧面24被连接到引导刃缘10上。这个引导台面23与这两个支撑台面12、22相比具有一个明显更大的特征性宽度。切削镶片3没有切削或引导作用的所有其他周边的或副的侧面25在其径向范围内相对于在切削镶片3上的这些副刃缘21或这些台面12、22、23都是减小的。以此方式，保持了低的钻孔刀具1的倾斜或卡住的风险。

同样地在支持柄2上提供三个引导台面。它们是引导台面28和两个支撑台面27、29。所述台面与在切削镶片3上的对应台面12、22、23互补并且形成一种连续的发展。在相互作用中，切削镶片3和支持柄2的这些引导台面23、28以及这些支撑台面12、22、27、29因此在钻削操作的过程中将钻孔刀具1引导在钻孔的内壁上。类似于切削镶片3，在支持柄2的这些台面27、28、29之间提供了具有减小的径向范围的多个副侧面30。在示例性实施方案中，支持柄2的主动地引导钻孔刀具1的区域大致地对应于开槽的区域6的邻接切削镶片3的前三分之一。在这个三分之一中，支持柄2具有恒定的径向范围。此后，所述支持柄2在轴向方向4中渐缩。在支持柄2的引导区域之外，引导台面28和这些支撑台面27、29没有技术上的功用，并且因此其几何形状在那里是可以改变的，例如，为了便于简化生产工艺。

此外，两个切屑空间31的形状对于切削镶片3的不对称构形而言是至关重要的。各有一个切屑空间31以引领主刃缘15的一个部分的方式被结合在切削镶片3中。在钻削操作的过程中，在这些切屑空间31中形成了切屑。这些切屑空间31的壁因此形成了多个形成切屑的表面。为了确保尽可能有效的排除切屑，在支持柄2中形成的这些槽32在它们的构形上与这些切屑空间31相适配。以此方式，这些槽32还使这些切屑空间31连续地并且(除了制造公差之外)无缝地在轴向方向4中延伸。这些切屑空间31的不对称设计和由此这些槽32的不对称设计进而源于主刃缘15的不对称性并且源于由此导致的角α，该角在示例性实施方案中是大约13°。主刃缘15以角α的对应偏转通过使这些槽在该支撑工具上以这个角α的幅值对应地进行连续的调整而得到补偿。多个冷却通道的排出开口33通向在支持柄2上的这些槽32。这些冷却通道用于在切削的过程中将一种冷却润滑剂引入钻孔中。使其输出开口33向外通入这些槽32中的这些冷却通道的这种构形是本申请人的欧洲专利申请EP 16 48 642 B1的主题内容，在此对其做出明确引用。

总之，本发明使切削镶片3的任何希望的不对称构形能够与一种对应适配的支持柄2相结合，该支持柄在这种情况下配备有多个引导元件，这些引导元件还控制了并且由此改进了这种钻孔刀具的同心运转性态。

标记清单

1     钻孔刀具

2     支持柄

3     切削镶片

4     轴向方向

5     夹持区域

6     开槽的区域

7     紧固销

8     叶瓣

9     接收座

10    引导刃缘

12    支撑台面

13    间隙刃缘

14    间隙部分

15    主刃缘

16    横刃

17    中心纵向轴线

18    尖端修磨区

19    径向方向

20    刃缘拐角

21    副刃缘

22    支撑台面

23    引导台面

24    主侧面

25    副侧面

27    支撑台面

28    引导台面

29    支撑台面

30    副侧面

31    切屑空间

32    槽

33    输出开口

A     主刃缘

B     主刃缘

α    角

Claims (15)

1.一种钻孔刀具(1)，包括一个支持柄(2)以及一个可交换的切削镶片(3)，该切削镶片安装在该支持柄(2)上并且该切削镶片具有一个不对称的主刃缘(15)，该主刃缘一分为二成一个引导唇缘(10)和一个间隙刃缘(13)，所述引导唇缘具有一个支撑台面(12)和尾随该支撑台面(12)的一个引导台面(23)，所述间隙刃缘具有一个尾随的间隙部分(14)，其特征在于，另一个引导台面(28)和另一个支撑台面(29)被形成在所述支持柄(2)的侧向表面上、并且对应地使所述引导唇缘的引导台面(23)以及所述引导唇缘的支撑台面(12)在所述切削镶片(3)上连续地延伸并且另外在钻削操作的过程中将该钻孔刀具(1)引导在钻孔的内壁上。

2.如权利要求1所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，该引导台面(23，28)以及该支撑台面(12，29)限定了在它们之间的一个副侧面(25，30)。

3.如权利要求1所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，该引导台面(23，28)以及该支撑台面(12，29)具有彼此偏离的宽度。

4.如权利要求1所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，该引导台面(23，28)和该支撑台面(12，29)以及在轴向方向(4)中邻接该间隙刃缘(13)的区域都在钻削操作的过程中将该钻削刀具引导在钻孔的内壁上。

5.如权利要求4所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述在轴向方向(4)中邻接该间隙刃缘(13)的区域另外也配备有一个支撑台面(22，27)。

6.如权利要求1所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，该支持柄(2)被一分为二成邻接该切削镶片(3)的一个开槽的区域(6)和邻接该开槽的区域(6)的一个夹持区域(5)，并且，该开槽的区域(6)具有跟随该切削镶片(3)的一个恒定的直径并且在其邻接该夹持区域(5)的末端处在直径上渐缩。

7.如权利要求6所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，相对于该开槽的区域(6)的轴向长度，高达该开槽的区域(6)的50％具有一个恒定的直径。

8.如权利要求6所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述开槽的区域(6)具有多个槽(32)，在该开槽的区域(6)中的这些槽(32)具有螺旋形的构形。

9.如权利要求8所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述槽(32)带有一个变化的螺旋角。

10.如权利要求8所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述切削镶片(3)具有两个切屑空间(31)，并且所述开槽的区域(6)中的两个槽(32)在该支持柄(2)上连续地延伸了这些切屑空间(31)的几何形状。

11.如权利要求10所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，在该切削镶片(3)中的所述两个切屑空间(31)具有不同形状，并且所述开槽的区域(6)中的两个槽(32)在该支持柄(2)上连续地延伸了这些切屑空间(31)的这些不同的几何形状。

12.如权利要求1至11之任一项所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，各引导台面(23，28)作为多个分离的引导元件被分别地适配在该支持柄(2)上以及在该切削镶片(3)上。

13.如权利要求12所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述引导台面是粘性地结合或者硬钎焊在该支持柄(2)或该切削镶片(3)上的。

14.如权利要求12所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述引导元件由与所述支持柄(2)不同的一种或多种材料组成。

15.如权利要求1至11之任一项所述的钻孔刀具(1)，其特征在于，所述引导台面(23，28)具有涂层。