CN102649176A

CN102649176A - 复合式钻铰复合刀具

Info

Publication number: CN102649176A
Application number: CN2012100334408A
Authority: CN
Inventors: V·D·沃洛克
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-02-27
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-08-29
Also published as: US20130058734A1; IL211443A0; DE102012002050A1

Abstract

一种钻铰复合刀具包括一个柄部分以及与该柄部分同轴的一个切削部分。该切削部分具有一个工作部分，该工作部分包括与一个刃带边缘、一个刃带间隙、以及一个槽相关联的至少一个麻花钻头螺旋粗切刃，以及与该螺旋粗切刃交错并且具有与其相关联的仅一个刃带边缘以及一个槽的至少一个螺旋精切刃。该精切刃的刃带边缘配备有多个铰孔切削刃，该多个铰孔切削刃被配置为切割一个与所述粗切刃相比更大的孔并且在与该粗切刃的方向相反的方向上螺旋盘转。该工作部分的尺寸被确定为使得在操作过程中该粗切刃以及该铰孔切削刃二者是同时工作的。

Description

复合式钻铰复合刀具

发明领域

本发明涉及一种复合式钻铰复合刀具，更具体地涉及一种在短的轴向进刀行程中既执行钻孔又同时进行铰孔的复合式钻铰复合刀具。

发明背景

同样名为“D型铰刀(D-Reamer)”的复合式钻铰复合刀具(其在一次操作中进行钻孔和铰孔)在工业中已被长期使用。通过将两次操作合并为一次操作，在一个生产道次中可以钻铰出一个通孔，使其从实心达到精加工的孔尺寸，从而减少每次操作的安装时间及成本。

一种简单的钻铰复合刀具构成如下：一个在前部的两槽麻花钻头部分以及一个在后部的多槽铰刀部分，这两个部分沿一条共有的轴线组合在一个刀具中。该铰刀部分(具有与麻花钻头部分相同的多个螺旋槽)配备有与每个槽相关联的两个或更多个铰孔切削刃。由于麻花钻头的顺时针螺旋槽延伸至后部的铰孔部分，这个钻铰复合刀具趋于在铰孔阶段过程中自进刀，从而有可能导致一种楔入作用以及后续断裂。

一种替代的钻铰复合刀具(对于制造而言，这种钻铰复合刀具更加复杂)在看似普通铰刀的后部多槽铰孔部分上提供了一个典型的逆时针螺旋。然而，沿该铰孔部分缺少多个深钻槽而使得排屑率降低并且在使用过程中要求进行啄钻运动以便允许移除切屑。

为了从以上提到的两种类型的钻铰复合刀具的优点中获益，授予Masahiro(雅弘)的美国专利4,507,028描述了一种切削刀具，这种切削刀具沿一条轴向线将一个前部的钻孔部分与一个后部的铰孔部分进行组合，具有经过这两个部分的多个麻花钻头槽以及在与这些钻孔切削刃的方向相反的方向上进行螺旋盘转的铰孔切削刃，由此该刀具通过一种向前旋转的操作可以在具有光滑表面的工件中提供一个通孔。

然而，雅弘指出，其钻铰复合刀具必须在通孔应用中使用以便正确地工作并保持尺寸。这种钻铰复合刀具的钻孔部分必须长于有待进行钻孔铰孔的部分的厚度，这样使得在该铰孔部分开始切削之前钻尖应该钻通并且完成了切削。出于这个原因，整个刀具的长度以及因此所要求的轴向进刀行程与仅用于对该孔进行钻孔所要求的相比是明显较大的并且花费更长的时间。

由纤维增强塑料制成的现代印刷电路板(PCB)或航空电子结构元件要求钻出的孔位置正确并且公差紧密。尤其是在大多数的电路板上给出了成百或上千个孔，显而易见的是每个单一操作节省的时间乘以这些大量的孔的数目的大数目变成总成本的重要组分。

因此为了减小所要求的轴向进刀行程以及钻孔铰的周期时间，具体的但不限于纤维增强塑料，所希望的是可以去除常规钻铰复合刀具构造中以上固有缺陷的一种新方法。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种以上所提类型的改进型复合式钻铰复合刀具，这种复合式钻铰复合刀具能够沿一个短的轴向进刀行程同时进行钻孔和铰孔。

这个目的是根据本发明的一个方面通过一种钻铰复合刀具来实现的，这种钻铰复合刀具包括一个柄部分以及与该柄部分同轴的一个切削部分，所述切削部分具有一个工作部分，该工作部分包括与一个刃带边缘、一个刃带间隙以及一个槽相关联的至少一个麻花钻头螺旋粗切刃；所述切削部分进一步包括与该螺旋粗切刃交错的至少一个螺旋形精切刃并且具有与其相关联的仅一个刃带边缘以及一个槽44，所述精切刃的刃带边缘配备有在与该粗切刃的方向相反的一个方向上进行螺旋盘转的多个铰孔切削刃，所述铰孔切削刃被配置为切割一个大于所述粗切刃的孔，所述工作部分的大小被确定为使得在操作过程中，该粗切刃和该铰孔切削刃二者是同时工作的。

附图简要说明

为了理解本发明并且弄清其在实践中是如何执行的，现在仅通过非限定实例并参照附图对多个实施方案予以说明，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方案加工的一种钻铰复合刀具的透视图；

图2是为清晰起见所示的未完成的，如图1中的一个部分加工的钻铰复合刀具的透视图；

图3是图1的钻铰复合刀具刀尖的一个放大的正视图；

图4是图1钻铰复合刀具刀尖的一个放大的侧视图；

图5是图1的钻铰复合刀具的一个示意性截面图；

图6是根据本发明的另一个实施方案加工的一种钻铰复合刀具的示意性截面图；并且

图7是根据本发明的又另一个实施方案加工的一种钻铰复合刀具的示意性截面图。

实施方案的详细说明

在以下说明中，在不止一个附图中出现或者分担类似功能的多个相同元件将由相同的参考数字来表明。

参见图1，示出了根据本发明的一个实施方案加工的总体上参照10的一种钻铰复合刀具。钻铰复合刀具10包括一个柄部分12，该柄部分用于夹持在钻床或任何其他钻孔设备的一个卡盘或一个夹头中；一个短颈14以及一个切削部分16，该切削部分既用于钻孔又用于铰孔功能，这两个部分共用同一条纵向轴线。

一个麻花钻尖(总体上参照18、位于切削部分16的前面)包括一个横刃20、多个切削刃缘22以及在普通麻花钻头中典型见到的多个根部24。尖角α(图3)是根据工件材料来确定的并且出于一般目的的应用而通常被设定为118°。

由于切削部分16的复杂的几何形状，通过参照图2将更加易于说明本发明的性质，该图是在执行研磨这些铰孔切削刃50的一个步骤之前从生产线上取出的被部分加工的一个钻铰复合刀具的透视图。部分加工的钻铰复合刀具30的切削部分16包括至少一个螺旋粗切刃32(或者简化为粗切刃32)以及至少一个螺旋精切刃34(或者简化为精切刃34)。典型地，如图2中具体示出的钻铰复合刀具30配备有一对右螺旋粗切刃32以及两个或更多的螺旋精切刃34。这些粗切刃32是与多个刃带边缘36、刃带间隙38、以及多个槽40(类似于在普通麻花钻头中见到的)相关联的。这两个或更多的螺旋精切刃34是仅与多个宽刃带边缘42以及多个槽44相关联的，这些槽可能浅于这些粗切刃槽40。应该理解的是，这些精切刃34由于缺少刃带间隙而不是真正的切削刃，而这对于在工件材料上铰出一个具有精细、准确的壁表面的孔是必要的。

进一步参见图2，看到的是这些精切刃34在直径上朝着尖端18是阶梯状向下的，从而形成一个具有长度L(图4)的短的前导部分46。沿长度L，仅这些刃缘22和这些粗切刃32是工作性的，因此，这些精切刃34仅在该钻铰复合刀具在工件材料中已加工出一个具有较小直径d及深度L的引导孔之后才开始切削。任选地，这些精切刃34的刃缘48的尖角β(图4)被加工得尖于这些粗切刃32的刃缘22的尖角α(图3)，从而导致与上述这些精切刃34的后续操作相同的效果。

参见图1、图3、和图4，最终的钻铰复合刀具10是通过一个研磨步骤或者执行多个直的或左螺旋铰孔切削刃50来加工的。这些铰孔切削刃50是与铰孔刃带间隙52、有时被定义为“初级间隙”的多个铰孔刃带边缘54、以及多个浅的铰孔槽56相关联的。这些铰孔切削刃50仅被提供到与这些精切刃34(图2)相关联的宽的刃带边缘42，如上所述的，这些铰孔切削刃不是真正的切削刃除非配备有这些铰孔切削刃50、刃带间隙52、刃带边缘54以及多个槽56。这些铰孔切削刃50在与这些粗切刃32的方向相反的方向上螺旋盘转以便防止如以上提到的自进刀。典型地被安排在圆形阵列中的铰孔切削刃的数目是根据刀具的直径来确定的并且对于最高达50毫米的直径而言范围在6至24之间。

参见图5，示出了图1的钻铰复合刀具的示意性截面图，标记为d的较小的圆代表由这些粗切刃32切割的孔的尺寸而标记为D的较大的圆代表由这些铰孔切削刃50切割的孔的尺寸。如图所示，这些铰孔切削刃50切削出与这些粗切刃32相比更大的一个孔。

然而，与迄今提出的钻铰复合刀具相对比，这种引导孔的深度L可以是显著地小于工件材料的厚度，这样跟随着引导孔的钻削，使得这些粗切刃32以及这些铰刀切削刃50都是同时工作的。

这些螺旋粗切刃32的螺旋角θ(图3)典型地是范围在13°与40°之间的一个右螺旋，并且这些螺旋铰孔切削刃50的螺旋角θr典型地是范围在0°(直的)至45°之间的左螺旋，二者均取决于工件材料。

在操作中，前导部分46首先在工件材料中产生一个具有较小直径d和深度L的引导孔，这个引导孔起到了类似于一个定心钻头的作用并且保持该钻铰复合刀具的正确位置。在钻孔加工的进展过程中，这些铰孔切削刃50将该孔扩大并且精确地铰削到最终的直径D。这些深的粗切刃槽40提供了对钻孔切屑的快速处理，这些钻孔切屑包括由这些铰孔切削刃50产生的切屑的一部分。这些较浅的精切刃槽44提供了对体积较小的铰孔切屑的处理，因此削除了如以上参见现有技术所描述的啄钻运动。

参见图6，示出了根据本发明的另一个实施方案加工的钻铰复合刀具的一个示意性截面图，其中这些粗切刃32和这些精切刃34是与具有相等截面的多个齿相关联的，这些齿具有相等的截面并在一个圆形阵列中被相等地间隔开，例如像在四槽端铣刀中所见到的，因此这些间隔槽40、44也具有相等的深度和尺寸。

参见图7，示出了根据本发明的又另一个实施方案加工的一种钻铰复合刀具的示意性截面图，其中提供了两个粗切刃32和四个精切刃34。如上所述，这四个精切刃配备有直的或左螺旋铰刀切削刃50。应该理解的是，任何数目的替代的或者以下粗切刃和精切刃均是可以提供的并且落入本发明的范围之内。

对于本领域那些普通技术人员不言而明的是本发明不限于以上展示的实施方案的细节并且在不背离权利要求书的范围的情况下本发明可以通过其他具体形式来实施而并。

Claims

1.一种钻铰复合刀具，包括一个柄部分以及与该柄部分同轴的一个切削部分，所述切削部分具有一个工作部分，该工作部分包括与一个刃带边缘、一个刃带间隙以及一个槽相关联的至少一个麻花钻头螺旋粗切刃；所述切削部分进一步包括至少一个螺旋精切刃，该螺旋精切刃与该螺旋粗切刃交错并且具有与其相关联的仅一个刃带边缘以及一个槽，所述精切刃的刃带边缘配备有在与该粗切刃的方向相反的一个方向上螺旋盘转的多个铰孔切削刃，所述铰孔切削刃被配置为切削一个与所述粗切刃相比更大的孔，所述工作部分的尺寸被确定为使得在操作过程中该粗切刃与该铰孔切削刃二者是同时工作的。

2.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中所述切削部分包括一对螺旋粗切刃以及至少两个螺旋精切刃。

3.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，包括在所述切削部分前面的一个钻尖，该钻尖包括一个横刃、多个切削刃缘及根部。

4.如权利要求3所述的钻铰复合刀具，用于同深度不小于该工作部分的长度的一个工件一起使用，其中这些精切刃在直径上朝着该钻尖是向下成阶梯形的，从而形成一个短的前导部分，在该前导部分中仅有这些刃缘和这些粗切刃是工作性的。

5.如权利要求3所述的钻铰复合刀具，其中这些精切刃的刃缘的尖角被加工比这些粗切刃的刃缘的尖角更锐利。

6.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中这些铰孔切削刃是与铰孔刃带间隙、铰孔刃带边缘以及浅的铰孔槽相关联的。

7.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中与精切刃相关联的这些槽是浅于同该粗切刃相关联的这些槽。

8.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中这些螺旋粗切刃的螺旋角是范围在13°与40°之间的一个右螺旋角，并且这些螺旋铰孔切削刃的螺旋角是范围在0°至45°之间的一个左螺旋角。

9.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中这些铰孔切削刃是按照在6至24个切削刃之间的一种圆形阵列来安排的。

10.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中这些粗切刃和这些精切刃是与多个齿相关联的，这些齿具有相等的截面并在一个圆形阵列中被同样具有相等的深度和大小的多个槽相等地间隔开。

11.如权利要求1所述的钻铰复合刀具，其中提供了两个粗切刃和四个精切刃。