CN102665982B - 具有密封刃带的旋转切削刀具及其制造方法 - Google Patents

具有密封刃带的旋转切削刀具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种旋转切削刀具（10）包括一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端（12）、一个第二端（14）以及在它们之间延伸的一条纵向轴线（16）。一个安装部分（18）被布置在该第一端（12）附近，具有一个外直径（D）的一个头部部分（20）被布置在该第二端（14）附近，并且在它们之间布置了一个具有的外直径（d）小于该头部部分（20）的本体退刀部分（22）。该头部部分（20）被构造成接合并且切削一个工件。多个槽（24）沿着该本体部分（20）并且沿着该本体退刀部分（22）的至少一部分从该圆柱形的本体的第二端（14）延伸。该头部部分（20）包括多个刃带后刀面（30），这些刃带后刀面各自被布置在相邻的槽（24）之间并且距该头部部分（20）的外直径（D）一段距离（t）并且从该圆柱形的本体的第二端（14）延伸并且在该头部部分（20）内的一个刃带密封端（32）处终止。

Description

具有密封刃带的旋转切削刀具及其制造方法
技术领域
本发明总体涉及旋转切削刀具，并且更具体地涉及具有至少一个螺旋槽并且在台面上具有至少两个刃带的旋转切削刀具。另外，本发明涉及用于生产此类切削刀具的方法。
背景技术
双刃带钻头是已知的，如图1中所示的深孔麻花钻头50。这样的钻头具有总体上圆柱形的形状并且包括：位于钻头50在第一端51处或附近、用于将钻头50安装在一台机床的卡盘机构(未示出)中的一个安装部分52，位于钻头50的相反的第二端53处或附近、用于接合并切削一个工件(未示出)的一个相反的头部部分54，以及被步骤在该安装部分52与该头部部分54之间的一个本体退刀部分56。本体退刀部分56具有小于该头部部分54的直径以便减少与所切削的孔边缘的潜在的不必要的接触，因为本体退刀部分不旨在进行材料切削而是辅助将切屑从头部部分54朝安装部分52转移。
继续参见图1，深孔麻花钻头50进一步包括多个螺旋槽58，其中每个沿头部部分54以及整个或部分的本体退刀部分56从钻头50的第二末端53延伸。槽58提供了将切屑(由工件上的切削操作形成的)从第二端53总体上朝安装部分52排出、从所形成的一个孔的前导端向外排出。头部部分54的每个槽58被一对刃带台面60界定。刃带后刀面62在相邻槽58的刃带台面60之间延伸，该表面总体上从每个刃带台面60向内凹陷。如图1中所示，这样的刃带后刀面62沿着整个头部部分54从钻头50的第二端53延伸并且总体上在本体退刀部分56处结束。典型地，钻头50在本体退刀部分56中的外直径等于或小于钻头50在每个凹陷的刃带后刀面62处的直径(未编号)，使得每个刃带后刀面总体上平坦地过渡到或者楔形进入该本体退刀部分的外表面64之中。
这样的双刃带钻头提供了超越其他旋转切削的多个优点。然而，仍存在改进空间。
发明内容
这些需要以及其他的通过本发明的实施方案得以满足，这些实施方案针对的是一种旋转切削刀具以及一种制作旋转切削刀具的方法。
作为本发明的一个方面，提供了一种旋转切削刀具。该旋转切削刀具包括一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端、一个相反的第二端以及在它们之间延伸的一条纵向轴线。一个安装部分被布置在该第一端处或附近并且具有一个外直径的头部部分被布置在该第二端处或附近，该头部部分被构造为接合并切削一个工件。一个本体退刀部分被布置在该安装部分与该头部部分之间，该本体退刀部分具有小于该头部部分的外直径的一个外直径。多个槽沿着该头部部分并且沿着该本体退刀部分的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸，该多个槽中的每个总体上被一个第一边缘和一个第二边缘界定。该头部部分包括多个刃带后刀面，该多个刃带后刀面中的每个被布置在该多个槽的相邻的第一边缘与第二边缘之间并且距离该头部部分的外直径一个距离。该多个刃带后刀面中的每个从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸并且在该头部部分内的一个刃带密封端处终止。
该多个槽可以遵循一个总体上螺旋形的路径，该路径被相对于该纵向轴线的一个螺旋角限定。该多个槽可以定向为总体上平行于该纵向轴线。
每个刃带密封端可以包括一个壁部分，该壁部分在该多个刃带后刀面中的对应一个与该头部部分的外直径之间延伸。该壁部分可以定位为总体上垂直于该圆柱形的本体的纵向轴线。该壁部分可以定向为总体上垂直于这些刃带后刀面中的对应一个。该壁部分可以定向为相对于这些刃带后刀面中的对应一个成一个角度。该壁部分可以定向为相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线成一个角度。
该总体上圆柱形的本体可以具有一个长度，其中该长度与头部部分的外直径之比是至少7比1。
作为本发明的另一个方面，提供了一种制造旋转切削刀具的方法。该旋转切削刀具包括：一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端和一个相反的第二端；被布置在该第一端处或附近的一个安装部分；以及被布置在该安装部分与该头部部分之间的一个本体退刀部分。该头部部分被布置在该第二端处或附近并且被构造成接合并且切削一个工件。该本体退刀部分具有一个比该头部部分的外直径小的外直径。该方法包括在该总体上圆柱形的本体中形成多个槽，该多个槽沿着该头部部分并且沿着该本体退刀部分的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸。该多个槽中的每个总体上被一个第一边缘和一个第二边缘界定。该方法进一步包括形成多个刃带后刀面，每个刃带后刀面被布置在该多个槽的一个第一边缘和一个第二边缘附近并且从该圆柱形的本体的第二端延伸并且在该头部部分内的一个刃带密封端处终止。
形成该多个刃带后刀面以及该多个槽的至少一部分是同时进行的。该多个槽可以遵循一个总体上螺旋形的路径来形成，该路径被相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线的一个螺旋角限定。该多个槽可以按一种总体上平行于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线的取向来形成。形成该多个槽中的至少一个以及该多个刃带后刀面可以通过一个磨削操作来进行。形成该多个槽中的至少一个以及该多个刃带后刀面可以通过一个模制操作来进行。
根据本发明，提供了一种旋转切削刀具，包括：
一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端、一个相反的第二端以及在它们之间延伸的一条纵向轴线；
一个布置在该第一端处或附近的安装部分；
具有一个外直径、布置在该第二端处或附近的一个头部部分，该头部部分被构造成接合并且切削一个工件；
布置在该安装部分与该头部部分之间的一个本体退刀部分，该本体退刀部分具有小于该头部部分的外直径的一个外直径；以及
多个槽，这些槽沿着该头部部分并且沿着该本体退刀部分的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸，该多个槽中的每个总体上被一个第一边缘和一个第二边缘界定，
其中该头部部分包括多个刃带后刀面，其中该多个刃带后刀面中的每个被布置在该多个槽的一个相邻的第一边缘与第二边缘之间并且距该头部部分的外直径一段距离，
其中该多个刃带后刀面中的每个从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸并且在该头部部分内的一个刃带密封端处终止，并且
该刃带密封端与该本体退刀部分间隔了一段距离，该刃带密封端与该本体退刀部分间隔的该距离最少是该头部部分的外直径的一半。
可选地，该多个槽遵循一个总体上螺旋形的路径，该路径被相对于该纵向轴线的一个螺旋角限定。
可选地，该多个槽被定向为总体上平行于该纵向轴线。
可选地，每个刃带密封端包括一个壁部分，该壁部分在该多个刃带后刀面的对应一个与该头部部分的外直径之间延伸。
可选地，该壁部分被定向为总体上垂直于该圆柱形的本体的纵向轴线。
可选地，该壁部分被定向为总体上垂直于这些刃带后刀面中的对应一个。
可选地，该壁部分被定向为相对于这些刃带后刀面中的对应一个成一个角度。
可选地，该壁部分被定向为相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线成一个角度。
可选地，该壁部分被定向为总体上垂直于这些刃带后刀面中的对应一个。
可选地，该壁部分被定向为相对于这些刃带后刀面中的对应一个成一个角度。
可选地，该总体上圆柱形的本体具有一个长度，并且其中该总体上圆柱形的本体的长度与该头部部分的外直径之比为至少7比1。
可选地，该头部部分的外直径在一个最大值与一个最小值之间变化并且其中该头部部分的外直径在每个刃带密封端处或附近是处于该最大值。
根据本发明，还提供了一种用于制造旋转切削刀具的方法，该旋转切削刀具带有：一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端和一个相反的第二端；一个布置在该第一端处或附近的安装部分；布置在该第二端处或附近的一个头部部分，该头部部分被构造成接合并且切削一个工件；布置在该安装部分与该头部部分之间的一个本体退刀部分，该本体退刀部分具有小于该头部部分的外直径的一个外直径；该方法包括：
在该总体上圆柱形的本体内形成多个槽，该多个槽沿着该头部部分并且沿着该本体退刀部分的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端延伸，该多个槽中的每个总体上被一个第一边缘和一个第二边缘界定；
形成多个刃带后刀面，每个刃带后刀面被布置在该多个槽的一个第一边缘和一个第二边缘附近并且从该圆柱形的本体的第二端延伸并且在离该本体退刀部分一段距离而形成于该头部部分内的一个刃带密封端处终止，该距离最少是该头部部分的外直径的一半。
可选地，所述方法进一步包括同时形成该多个刃带后刀面以及该多个槽的至少一部分。
可选地，所述方法进一步包括遵循一个总体上螺旋形的路径来形成该多个槽，该路径被相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线的一个螺旋角限定。
可选地，所述方法进一步包括以一种总体上平行于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线的取向来形成该多个槽。
可选地，所述方法进一步包括通过一个研磨操作来形成该多个槽中的至少一个以及该多个刃带后刀面。
可选地，所述方法进一步包括通过一个模制操作来形成该多个槽中的至少一个以及该多个刃带后刀面。
附图说明
当结合这些附图来阅读时，可以从以下对优选实施方案的说明中获得对本发明的全面理解，在附图中：
图1是一种已知的旋转切削刀具的等轴视图；
图2是根据本发明的一个实施方案的一种旋转切削刀具的等轴视图；
图3是图2的旋转切削刀具的侧视图；
图4是图2的旋转切削刀具的一部分的等轴视图；
图5是图2的旋转切削刀具的第二端的端视图。
图6是如图3中在A处指出的旋转切削刀具的一部分的详细侧视图；并且
图7是一个详细侧视图，示出了图6中所示部分的一个替代性实施方案。
具体实施方式
这里使用的方向性词语(例如像：左、右、前、后、顶部、底部及其派生词)涉及在附图中示出的这些构件的取向，并且对于权利要求并非限制性的，除非在此明确地引述。在所有附图中对相同的部件提供相同的参考号。
如在此使用的，术语“多个(number)”是指任何非零的数量(即，一个或大于一的任何数量)。
图2至图6描绘了根据本发明的一个非限制性实施方案的一种示例性的、具有总体上圆柱形形状的旋转切削刀具10，该旋转切削刀具带有一个第一端12、一个相反的第二端14以及一条中央纵向轴线16，是用于在切削刀具10围绕中央纵向轴线16旋转时在一个工件(未示出)上进行旋转切削操作。虽然所示的切削刀具10是一个深孔钻头的形式，但应认识到在此说明的这些概念还可以应用于其他旋转切削刀具，例如像铰刀，而没有偏离本发明的范围。
参见图3，切削刀具10包括：一个安装部分18，该安装部分被置于第一端12处或附近、用于将切削刀具10安装在一台机床的卡盘机构(未示出)中；一个头部部分20，该头部部分被置于第二端14处或附近、用于接合并切削一个工件(未示出)；以及一个本体退刀部分22，该本体退刀部分被置于安装部分18与头部部分20之间。如图3中所示，头部部分20具有比本体退刀部分22的外直径d大的一个外直径D，这有助于减少当钻削一个比头部部分20深的孔时沿着本体退刀部分22的拖曳。
继续参见图3，切削刀具10进一步包括多个槽24，其中每个由一个第一边缘23和一个第二边缘25所界定并且沿头部部分20以及整个或部分的本体退刀部分22从切削刀具10的第二端14延伸。在所示实例中，槽24遵循一个总体上螺旋形的路径，该路径被相对于纵向轴线16的一个螺旋角限定。如本领域公知的，槽24提供了将切屑(由工件上的切削操作形成的)从第二端14总体上朝安装部分18排出、从所形成的一个孔的前导端排出。在这些图中所示的实例中，这样的切屑排出是在加压的冷却剂流(未示出)的辅助下通过多个冷却剂通道26(图2、图4和图5)而提供到第二端14上。如已公知的，除了辅助切屑的排出之外，这样的冷却剂通过阻止该切削刀具过热并且提供润滑而辅助了切削操作。
虽然这些图中示出的示例性切削刀具10包括两个槽24，但应认识到本发明同样容易适用于具有仅一个槽的切削刀具以及具有多于两个槽的切削刀具。此外，虽然示例性槽24具有总体上螺旋形的形状，但应认识到其他的槽轮廓(例如但不限于总体上直的、取向平行于中央轴线16的槽)也是可以采用的，而没有偏离本发明的范围。
如图4和图5中更详细示出的，切削刀具10的头部部分20有些类似于本领域已知的双刃带钻头，但具有几个值得注意的区别，如下面进一步所讨论的。因此，头部部分20的每个槽24在每侧上是由与第一和第二边缘23、25中每个相邻的一个刃带台面28所界定的。刃带后刀面30在相邻槽24的刃带台面28之间延伸，如本领域中已知的，这个刃带后刀面总体上从每个刃带台面28朝中央轴线16向内凹陷了一段距离t(见图5)。不同于已知的总体上从一个切削刃延伸到切削刀具10的本体退刀部分的刃带后刀面，本发明的每个刃带后刀面30总体上沿着头部部分20从第二端14向后延伸但是接着在头部部分20内的一个刃带密封端32处终止而进入头部部分20中，该刃带密封端总体上与本体退刀部分22间隔了一段距离L，如图6所示。因此，不同于已知的双刃带钻头设计，每个刃带后刀面30都不延伸到退刀退刀部分22。在本发明的优选实施方案中，距离L总体上是在头部部分20的直径的大约一半(L＝1/2D)到头部部分20的直径的大约两倍(L＝2D)的范围内。然而，应认识到在本发明的范围内可以采用在此范围之外的其他距离L。
如图6中所示，刃带密封端32可以定向为总体上垂直于中央轴线16。这样的刃带密封端32通常可以在形成切削刀具10的机加工操作中在到达本体退刀部分22之前的这段距离L处停止这个或这些研磨过程而产生的，该过程总体上形成了刃带28以及刃带后刀面30(典型地在形成槽24之后进行)，，其中这样的操作在第二端14处开始。替代地，这样的刃带密封端32可以通过在距本体退刀部分22的这段距离L处开始该研磨过程并朝第二端14继续而产生的。在任一情况下，该研磨砂轮(未示出)的旋转轴线将定位为总体上平行于切削刀具10的中央轴线16，因此产生了定位为总体上横过中央轴线16的刃带密封端32。这样的总体上横向的刃带密封端可以被形成为具有一个相对于相邻的刃带后刀面30成角度的表面34，例如在图6的示例性刃带密封端32中示出的，或者替代地可以具有一个定向为总体上垂直于该相邻的刃带后刀面30的表面34'，如在图7的示例性刃带密封端32'中示出的，在下面进一步进行讨论。在任一情况下，刃带密封端32的表面的角度可以通过改变用来形成刃带后刀面30的研磨砂轮的边缘的切削轮廓而改变。
作为图5所示的取向的一个替代方案，该刃带密封端还可以定向为相对于中央轴线16成一个角度θ，如图6的刃带密封端32'所显示的。这样的角度θ可以通过将一个或多个研磨砂轮(未示出)的旋转轴线定向为垂直于这样的角度θ或者总体上平行于之前讨论的螺旋角(这可以用来产生刃带密封端的成角度的或垂直的表面，取决于该研磨砂轮的轮廓，如之前描述的)或者通过一个或多个研磨砂轮(未示出)的旋转轴线以角度θ定向(这将产生成角度的密封件表面)而实现。
在孔切削操作过程中，其中通过每个冷却剂通道26将加压的冷却剂流提供至切削刀具10的第二端14，一旦所钻的孔的深度达到刃带密封端32之后，刃带密封端32的存在使得加压的冷却剂返回到多个刃带28、刃带后刀面30以及所切削的孔的壁所限定的凹穴(未编号)中(即，约小于距离L的整个头部部分20是在所切削的孔之内)。在本发明的、切削刀具10配备有略微倒锥的实施方案中，头部部分20在刃带密封端32处或附近的直径优选地等于头部部分20在切削刀具10的第二端14附近的直径(总体上是切削刀具10的最大直径)以便有助于确保加压的冷却剂在之前描述的这些凹穴中的积聚。
加压的冷却剂的支持对切削操作提供了诸多益处超出已知设计中所见的那些。例如，这种加压的冷却剂易于充当一种液压支承从而为钻头10提供增大的稳定性。此外，通过将冷却剂加压在每个刃带台面28上提供了每个刃带台面28的改进的冷却作用。这种改进的冷却作用有助于延长切削刀具10的耐磨寿命。因此，本发明在适用于其他应用的同时，特别希望用于深孔切削操作中，其中孔深度与孔直径之比可以总体上是范围从例如约7:1到超过30:1。这样的益处在已知的设计中没有提供，其中任何沿刃带后刀面存在的冷却剂可以沿着刃带后刀面自由通过并且从所切削的孔穿出而与孔深度无关。
虽然已详细说明了本发明的具体实施方案，但本领域的普通技术人员应认识到鉴于本披露的整体传授内容可以对这些细节发展出不同的修改和替代方案。因此，所披露的具体安排仅是说明性的，而不作为对本发明的范围的限制，本发明的范围应涵盖在所附权利要求以及其任何和所有的等效物的全部广度内。

Claims (18)

1.一种旋转切削刀具(10)，包括：
一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端(12)、一个相反的第二端(14)以及在它们之间延伸的一条纵向轴线(16)；
一个布置在该第一端(12)处或附近的安装部分(18)；
具有一个外直径(D)、布置在该第二端(14)处或附近的一个头部部分(20)，该头部部分(20)被构造成接合并且切削一个工件；
布置在该安装部分(18)与该头部部分(20)之间的一个本体退刀部分(22)，该本体退刀部分(22)具有小于该头部部分(20)的外直径(D)的一个外直径(d)；以及
多个槽(24)，这些槽沿着该头部部分(20)并且沿着该本体退刀部分(22)的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端(14)延伸，该多个槽(24)中的每个总体上被一个第一边缘(23)和一个第二边缘(25)界定，
其中该头部部分(20)包括多个刃带后刀面(30)，其中该多个刃带后刀面(30)中的每个被布置在该多个槽(24)的一个相邻的第一边缘(23)与第二边缘(25)之间并且距该头部部分(20)的外直径(D)一段距离(t)，
其中该多个刃带后刀面(30)中的每个从该总体上圆柱形的本体的第二端(14)延伸并且在该头部部分(20)内的一个刃带密封端(32)处终止，并且
该刃带密封端(32)与该本体退刀部分(22)间隔了一段距离(L)，该刃带密封端与该本体退刀部分间隔的该距离(L)最少是该头部部分(20)的外直径(D)的一半。
2.如权利要求1所述的旋转切削刀具(10)，其中，该多个槽(24)遵循一个总体上螺旋形的路径，该路径被相对于该纵向轴线(16)的一个螺旋角限定。
3.如权利要求1所述的旋转切削刀具(10)，其中，该多个槽(24)被定向为总体上平行于该纵向轴线(16)。
4.如权利要求1所述的旋转切削刀具(10)，其中，每个刃带密封端(32)包括一个壁部分(34)，该壁部分在该多个刃带后刀面(30)的对应一个与该头部部分(20)的外直径(D)之间延伸。
5.如权利要求4所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为总体上垂直于该圆柱形的本体的纵向轴线(16)。
6.如权利要求5所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为总体上垂直于这些刃带后刀面(30)中的对应一个。
7.如权利要求5所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为相对于这些刃带后刀面(30)中的对应一个成一个角度。
8.如权利要求5所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线(16)成一个角度(θ)。
9.如权利要求8所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为总体上垂直于这些刃带后刀面(30)中的对应一个。
10.如权利要求8所述的旋转切削刀具(10)，其中，该壁部分(34)被定向为相对于这些刃带后刀面(30)中的对应一个成一个角度。
11.如权利要求1所述的旋转切削刀具(10)，其中，该总体上圆柱形的本体具有一个长度，并且其中该总体上圆柱形的本体的长度与该头部部分的外直径之比为至少7比1。
12.如权利要求1所述的旋转切削刀具(10)，其中，该头部部分(20)的外直径(D)在一个最大值与一个最小值之间变化并且其中该头部部分(20)的外直径(D)在每个刃带密封端(32)处或附近是处于该最大值。
13.一种用于制造旋转切削刀具(10)的方法，该旋转切削刀具带有：一个总体上圆柱形的本体，该本体具有一个第一端(12)和一个相反的第二端(14)；一个布置在该第一端(12)处或附近的安装部分(18)；布置在该第二端(14)处或附近的一个头部部分(20)，该头部部分(20)被构造成接合并且切削一个工件；布置在该安装部分(18)与该头部部分(20)之间的一个本体退刀部分(22)，该本体退刀部分(22)具有小于该头部部分的外直径(D)的一个外直径(d)；该方法包括：
在该总体上圆柱形的本体内形成多个槽(24)，该多个槽(24)沿着该头部部分(20)并且沿着该本体退刀部分(22)的至少一部分从该总体上圆柱形的本体的第二端(14)延伸，该多个槽(24)中的每个总体上被一个第一边缘(23)和一个第二边缘(25)界定；
形成多个刃带后刀面(30)，每个刃带后刀面(30)被布置在该多个槽(24)的一个第一边缘(23)和一个第二边缘(25)附近并且从该圆柱形的本体的第二端(14)延伸并且在离该本体退刀部分(22)一段距离(L)而形成于该头部部分(20)内的一个刃带密封端(32)处终止，该距离(L)最少是该头部部分(20)的外直径(D)的一半。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括同时形成该多个刃带后刀面(30)以及该多个槽(24)的至少一部分。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括遵循一个总体上螺旋形的路径来形成该多个槽(24)，该路径被相对于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线(16)的一个螺旋角限定。
16.如权利要求13所述的方法，进一步包括以一种总体上平行于该总体上圆柱形的本体的纵向轴线(16)的取向来形成该多个槽(24)。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括通过一个研磨操作来形成该多个槽(24)中的至少一个以及该多个刃带后刀面(30)。
18.如权利要求13所述的方法，进一步包括通过一个模制操作来形成该多个槽(24)中的至少一个以及该多个刃带后刀面(30)。
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