CN103052458B - 带有不相等的槽间距的切削刀具 - Google Patents

Abstract

一种切削刀具（10），具有轴（15），该轴具有一条纵向轴线（20），其中该切削刀具（10）包括围绕该纵向轴（15）沿着螺旋角度延伸的第一槽（32）以及邻接该第一槽（32）的第一切削刃（56）。该切削刀具（10）还包括围绕该纵向轴（15）沿着螺旋角度延伸的第二槽（36）以及邻接第二槽（36）的第二切削刃（58）。该切削刀具（10）此外还包括围绕该纵向轴（15）沿着螺旋角度延伸的第三槽（40）以及邻接该第三槽（40）的第三切削刃（60）。该第一切削刃（56）、该第二切削刃（58）以及该第三切削刃（60）是彼此不相等地成角度地间隔开的。

Description

带有不相等的槽间距的切削刀具

技术领域

本发明涉及一种切削刀具，并且更具体地涉及一种具有不相等的槽间距的切削刀具，如钻头。

背景技术

一种切削刀具，如钻头或者麻花钻头，通常包括一个圆柱形的轴，该轴具有至少一个槽和台面，该至少一个槽和台面以一个螺旋角度延伸至该轴的前端处的一个前切削刃。该台面具有与其相关联的一个边沿以及在该边沿之后的一个间隙。由该槽与该台面的边沿的交叉部限定了一个侧切削刃。

此类型的钻头的一个实例是例如在美国专利号4,913,603和美国专利申请公布号2008/0199268A1中示出的。‘603专利和‘268专利公布将技术文献中已知的这个问题描述为“震颤”，这是当钻头在钻削过程中的不规则旋转运动导致镗孔壁的不规则的表面结构时钻头在钻削过程中所经历的问题。这种现象特别归因于以下事实：线性或螺旋切屑槽被成形在钻头的生成表面中以便去除在钻削过程中所形成的切屑。常见的是，一方面这些切屑槽并且另一方面钻头的这些切削刃被对称地分布在钻头的周边上。这种对称分布的进一步缺点是，引起“震颤”的钻头振动在钻孔过程中周期性地重复发生。振动的这种周期性重复发生引起了振动幅度的增加，即这种震颤在钻孔过程中“累积”。结果是正在钻的孔的侧壁中的不规则性（这些不规则性也称为“震颤标记”）增加，从而导致在该钻削过程的时间上镗孔质量的恶化。

为了减轻这种问题，通常已知的是可以对存在于钻头周边上的钻头次级切削刃提供台面。这些台面通常是向上紧贴在镗孔的内壁上并且以支撑翅片的方式作用在钻头上。‘603专利和‘268专利公布中描述，用来防止钻头的不正确运转的另外措施是这些切屑槽以及相应地这些钻头切削刃的不对称安排。

鉴于上述情况而开发了本发明。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种具有轴的切削刀具，该轴具有一条纵向轴线，其中该切削刀具包括一个围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第一槽以及邻接该第一槽的一个第一切削刃。该切削刀具还包括围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第二槽以及邻接该第二槽的一个第二切削刃。该切削刀具此外还包括围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第三槽以及邻接该第三槽的一个第三切削刃。该第一切削刃、该第二切削刃以及该第三切削刃是彼此不相等地成角度地间隔开的。

本发明的另一个方面是提供一种具有轴的切削刀具，该轴具有一条纵向轴线，其中该切削刀具包括围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第一槽、以及邻接该第一槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸的一个第一台面，其中该第一台面具有一个第一边沿。该切削刀具还包括围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第二槽、以及邻接该第二槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸的一个第二台面，其中该第二台面具有一个第二边沿。该切削刀具此外还包括围绕该纵向轴沿着一个螺旋角度延伸的一个第三槽、以及邻接该第三槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸的一个第三台面，其中该第三台面具有一个第三边沿。该第一边沿、该第二边沿、以及该第三边沿具有不相等的周边尺寸。

本发明的这些和其他方面将在查看本说明书及附图之后得到更全面的理解。

附图说明

图1是根据本发明一个方面的一种切削刀具的侧面正视图。

图2是根据本发明一个方面沿图1的线2-2截取的一个截面图。

图3是根据本发明一个方面在图1和图2中所示的切削刀具的合力图。

具体实施方式

在本发明的一个方面，本发明是针对一种具有螺旋槽的切削刀具。为了解释的目的，将在此描述一种麻花钻头，应理解的是本发明可适用于具有螺旋槽的其他切削刀具，例如像丝锥和铰刀。

参见图1和图2，在此示出了一种切削刀具10，为了在此说明的目的，该切削刀具被称为麻花钻头，该麻花钻头具有一个轴15，该轴具有一条纵向轴线20。轴15具有一个前端25，该前端能够接触并切削一个工件（未示出）。一个柄29位于轴15的后向端27处，该柄可以总体上是圆柱形的、或者可以具有一个配合在卡盘（未示出）中的非圆柱形的形状。虽然柄29被展示为圆柱形的，但应该认识到该柄29可以具有其他形状，例如像正方形、六边形、圆锥形、或者用于在卡盘中握紧的任何其他适合的非圆柱形的形状。

轴15具有一个外表面30，该外表面中形成了具有对应的第一台面34的一个第一槽32、具有对应的第二台面38的一个第二槽36、以及具有对应的第三台面42的一个第三槽40。每个台面围绕该纵向轴线20沿着一个螺旋角度HA（在图1中示出）延伸。另外，第一台面34包括一个第一边沿44和一个对应的间隙部分46。第二台面38具有一个第二边沿48和一个对应的间隙部分50。第三台面42具有一个第三边沿52和一个对应的间隙部分54。

一个第一切削刃56邻接该第一槽32。类似地，一个第二切削刃58邻接该第二槽36并且一个第三切削刃60邻接该第三槽40。在本发明的一个方面，第一切削刃56、第二切削刃58、以及第三切削刃60全部起始于一个中心切削点CP，其中该中心切削点CP被定位成邻接该轴15的前端25（见图3）。

在本发明的一个方面，第一切削刃56、第二刃切削刃58、以及第三切削刃60是彼此不相等地成角度地间隔开的。更确切地说，如图2所示，第一切削刃56以角度A与第二切削刃58成角度地间隔开，第二切削刃58以角度B与第三切削刃60成角度地间隔开，并且第三切削刃60以角度C与第一切削刃56成角度地间隔开。通过在这三个切削刃56、58和60之间提供不相等的角度间隔，就“震颤”而言与在此描述的钻头尖相关联的问题可以被最小化，如在此将更详细地说明。

在本发明的另一个方面，角度A可以是在约100度到约115度的范围内。角度B可以是在约110度到约125度的范围内。角度C可以是在约125度到约140度的范围内。在本发明的一个示例性实施例中，角度A等于108度，角度B等于118度，并且角度C等于134度。因此，应该认识到根据本发明的多个方面，角度A、B和C对于具体的钻头尖构形而言是全部不相等的。

在本发明的另一个方面，第一边沿44、第二边沿48、以及第三边沿52均具有不相等的周边尺寸。更确切地说，如图2所示，第一边沿44具有对应于角度D的周边尺寸，如通过箭头D所指示的。第二边沿48具有对应于角度E的周边尺寸，如通过箭头E所指示的。第三边沿52具有对应于角度F的周边尺寸，如通过箭头F所指示的。如在此使用的，“周边尺寸”是指边沿44、48和52的基于对应的角度计算出的弧形长度。将这些边沿设置成具有不相等的周边尺寸进一步有助于减小所描述的在钻头尖中的震颤问题。

在本发明的一个方面，角度D可以是在约4.0度到约10.0度的范围内。角度E可以是在约0.2度到约8.0度的范围内。角度F可以是在约12.0度到约20.0度的范围内。在本发明的一个示例性实施例中，角度D是5.0度，角度E是2.0度并且角度F是15.0度。

图3是根据本发明一个方面的用于切削刀具10（例如钻头尖）的合力图。沿着每个切削刃（56，58，60）显示了不同的表示性的力向量。这些向量的量值（由它们的长度以及内接圆的半径所指示，在此较大的长度和半径等于较大的量值）基于它们与中心切削点CP的距离而改变、并且因此是与它们各自的切削速度相关的。在该图中这些向量的方向是通过在它们的显示点处构造成与切削刃的速度方向相切来确定的。在经典的力分析方法中将这些表示性的力向量“头连尾”放置而得到了起始于中心CP的所示多个向量V的链。于是可见，当这些向量不返回中心切削点CP时，由于这种失衡必定存在着作用于刀具上的一个合力。这个合力R还被显示为起始于中心CP并且连接到向量链的一端上，并且示出了对于本发明重要的力R的表示性量值和方向。可见，合力R总体上指向边沿44与52之间，因此使孔壁上的接触力偏移至这些边沿。因此，边沿48在其尺寸上可以被最小化以便减小摩擦。边沿44和52较大以便反抗该合力R起作用，其中边沿52是最大的，因为它被置于更接近该力的方向。这种安排使得最大的边沿52充当一个引导台面，通过始终保持与孔壁相接触而起到抗震颤分裂力的作用，并且因此阻碍径向运动。在本发明的这种三个槽的安排中，边沿44还起到支撑边沿52的作用，以便有效地接合并接触该孔壁，并且因为它是沿着第三切削刃定位的，从而允许实现较高的进给速度。这些特性进而使制孔过程与不使用本发明相比在高得多的金属去除速率下具有大大增进的尺寸、直度以及圆柱度控制。

虽然已经在上面出于解说目的说明了本发明的多个具体实施例，但是对于本领域普通技术人员而言显然在不背离如所附权利要求书中限定的本发明的情况下可以对本发明的细节做出多种变更。

Claims (7)

1.一种具有轴的切削刀具，该轴具有纵向轴线，该切削刀具包括：

第一槽和第一台面，该第一槽围绕纵向的该轴沿着一个螺旋角度延伸，该第一台面邻接该第一槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸，其中该第一台面具有第一边沿；

第一切削刃，该第一切削刃邻接该第一槽；

第二槽和第二台面，该第二槽围绕纵向的该轴沿着螺旋角度延伸，该第二台面邻接该第二槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸，其中该第二台面具有第二边沿；

第二切削刃，该第二切削刃邻接该第二槽；

第三槽和第三台面，该第三槽围绕纵向的该轴沿着螺旋角度延伸，该第三台面邻接该第三槽并且围绕该轴的纵向轴线沿着该螺旋角度延伸，其中该第三台面具有第三边沿；

第三切削刃，该第三切削刃邻接该第三槽；

其中该第一切削刃、该第二切削刃以及该第三切削刃是彼此不相等地成角度地间隔开的；

其中该第一边沿、该第二边沿以及该第三边沿具有不相等的周边尺寸；以及

切削点，该切削点被定位为邻接该轴的前端并且在该轴的轴向中心处，其中该第一切削刃、该第二切削刃以及该第三切削刃全部起始于该切削点。

2.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第一切削刃与该第二切削刃是以一个角度成角度地间隔开的，该角度是在100度到115度的范围内。

3.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第二切削刃与该第三切削刃是以一个角度成角度地间隔开的，该角度是在110度到125度的范围内。

4.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第三切削刃与该第一切削刃是以一个角度成角度地间隔开的，该角度是在125度到140度的范围内。

5.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第一边沿具有对应于在4.0度到1.0度的范围内的角度的周边尺寸。

6.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第二边沿具有对应于在0.2度到8.0度的范围内的角度的周边尺寸。

7.如权利要求1所述的切削刀具，其中该第三边沿具有对应于在12.0度到20.0度的范围内的角度的周边尺寸。