CN1043321C - 钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明的钻头具有带输屑槽的轴和带二个或更多切削件的钻头头部，每个切削件具有在断屑面和后面间形成的切削刃，切削刃至少在钻头几何中心即转动轴线附近有一弯曲部分。每个切削件的切削刃以其弯曲部分定位，使从中心线延伸并与所述弯曲部分相切的直线上的切点远离钻头中心线，紧靠中心线切削刃终止于一小的中心冲头部分，中心冲头部分为各切削刃所共用并延伸于切削件之间，用于使钻头定心。

Description

钻头
本发明涉及一种钻头，这种钻头具有带输屑槽的轴和在轴的前部的钻头头部，带有两个或更多个切削件，每个切削件具有至少一条切削刃，切削刃界定于一断屑面和一后面之间，切削刃至少在钻头几何中心线即转动轴线附近具有一弯曲部分。
一种上述钻头公开于专利文献SE-B-440324(和SE-A-7812393-2)。这种公知的钻头具有良好的切削性能，可在高速下钻削。但是，美中不足的是，这种钻头的定心性能不好。相对于切过钻头中心转动轴线与平行于切削刃的直线的主要部分的主平面成60°-70°锐角的一个基准平面，每条切削刃的弯曲部分稍稍突出该基准平面，同时，每个切削件的后面(在转动方向位于切削刃的后面)作为一不间断的表面一直延伸至切削刃的弯曲部分。另外，上述弯曲部分在紧靠钻头中心线处已开始弯曲。这种几何形状使两条切削刃构成錾子状结构，在两切削刃会聚区域在纵向上有显著的延伸。当这种錾子状结构抵压工件以便钻入工件时，容易在工件表面横向滑动。实际上，工件的钻入表面很少是完美的平面，很少绝对地垂直于钻头的转动轴线。恰恰相反，工作的钻入表面常常是粗糙不平的，可能局部倾斜或者整个与钻头轴线倾斜几度角。而且钻头以很大力抵压工件时，钻头的錾子状结构倾向于至少横向移动一点，定心性能较差。在刚刚钻入工件时，这种倾向更为显著，在钻头已钻入工件时，这种较差的定心性能仍然存在，造成工件及钻头本身的振动。当使用较长钻头时(钻头长度等于或超过钻头直径3.5倍时)，尤其是工件装卡不稳时，上述问题更为显著。当发生振动时，会影响钻孔的质量和钻头的耐用性。
本发明的一个目的是消除上述已知钻头的缺陷，提供一种具有良好定心性能的钻头。因而本发明首要的目的是提供钻头头部的一种几何形状，这种几何形状在抵接工件和最初钻入工件时具有良好的自动定心性能，而且在工件中继续钻进时也能保持这种良好的定心性能，而且这种良好的定心性能无需很大的进给力即可实现。本发明的另一个目的是无需显著减少切削刃的有效长度即可实现良好的定心性能。
按照本发明提供一种钻头，它具有带输屑槽的轴和带有两个或更多切削件的钻头头部，每个切削件设有至少一条切削刃，切削刃在断屑面和后面之间形成且在钻头的几何中心线，即转动轴线附近具有一弯曲部分，各切削件的切削刃以切削刃的弯曲部分定位，使从钻头中心线延伸且与所述弯曲部分相切的直线上的切点远离中心线，而且靠着且临近所述中心线的切削刃终止于一个小的中心冲头部分，中心冲头部分为各切削刃所共用且在切削件之间延伸，用于使钻头定心。
在上述的具有两个切削件的钻头中，切削刃的弯曲部分可以从临近所述切线上切点的一点开始变为一条基本呈直线的部分，所述直线部分延伸至所述中心冲头部分，从而使一个切削件的切削刃的直线部分的直线的假想延长线基本平行于另一切削件的切削刃的相应直线部分且与其分隔开。一条切削刃的直线部分和另一切削刃相应直线部分的假想延长线之间的距离可以大于所述中心冲头部分的宽度，例如，大2-4倍。上述中心冲头部分的宽度为0.05至0.25mm，最好为大约0.10mm。临时上述切削刃的所述弯曲部分，在切削件的主后面上磨出副后面，所述副后面保证在紧临所述切线处，在基准平面中形成第二锐角。所述第二锐角在160°至179°的范围内，最好为165℃至175°。所述副后面由一条边线限定，边线从中心冲头部分和所述切点之间的某一点，最好是中心冲头部分上延伸至沿着切削刃的最好是直线的主要部分的一点。切屑面的角在临近于钻头中心线的切削刃的弯曲部分区域上可以是负的，接近钻头圆周时逐渐变为正角。
现对照以下附图详述本发明：
图1是按照本发明的钻头的前端即自由端的立体图；
图2是相对于图1旋转90°的相似的立体图；
图3是钻头头部的侧视图；
图4是图3所示钻头头部的局部端视图；
图5是图3所示钻头转动90°后的第二个侧视图；
图6是钻头头部的钻尖的中央部分的放大视图，与图4的端视方式相同；
图7是钻头头部钻尖的中央部分的放大视图，与图3的侧视方式相同；
图8是沿图3Ⅷ-Ⅷ线的局部剖面图；
图9是沿图中Ⅸ-Ⅸ线的部面图；
图10是在图6中的基准平面B-B看去的示意图。
图1和2所示的钻头具有一轴1和整体标号为2的一钻头头部。在轴1上形成两条螺旋槽3,3＇，这两条槽是由相似的螺旋形凸出刃带4,4＇界定的。钻头头部2在本例中具有两个相同的但反向的切削件5,5＇，这两个切削件在一共用的主平面A-A中互为延伸，主平面A-A切割钻头的中心线即转动轴线(在图3中该轴线标为C)。在图2中，基准平面B-B也穿过钻头中心线，但是，与主平面A-A成锐角，更具体说，成大约60°角。在本实施例中，切削件5,5＇为一共同切削体的组成部分，例如为一硬质合金的组成部分，硬质合金通过焊缝6固定在轴上，然后磨至图中所示的最终形状。虽然在实际中推荐使用本实施例，但是在钻头头部作为钻轴1的整体部分磨出的两个切削件5,5＇也在本发明的范围之内。
每个切削件5,5＇具有一切削刃7，在断屑面8和后面9之间形成。后面9相对于切削件的总宽度来说具有一减小的宽度，这是由于制造钻头头部的工件在钻头转动方向看去在后面之后的区域具有一下沉表面10。由于后面9的宽度减至钻头头部总宽度之大约一半，故简化和加快了后面的必要刃磨。每条切削刃7具有一主要部分11，在本例中主要部分11基本是直的，从钻头头部的外周开始延伸，接着是靠近钻头中心线的曲线部分12。在形成断屑面8时为简化磨削也限制了其宽度，为此，在钻头头部坯件上在断屑面圆周部分之下形成一凹槽，该凹槽一面由倾斜平面13，另一面由拱形面14界定。切削刃7的圆周端有一刃部15，刃部15基本是轴向的，在刃部15之后是一缘面16，因钻头头部的端面已形成至少一个在界线18之后的区域内的下沉表面17，故限制了缘面16的宽度。由于有了上述轴向的刃部，就可以刃磨切削件而不改变钻头部的有效直径。参阅图1和2，应注意到，每条输屑槽3在切削件5,5＇之间的区域内在一受限的空间(图1中标号为19)内结束。更具体来说，上述受限的空间19位于一切削件的曲线切削刃部分和另一切削件的下沉的后面10的内端之间。有关这一点在中间的主平面A-A两侧是一样的。
参阅图1和2对本发明的钻头形状作了基本介绍后，现参阅图3-10，更详细地描述钻头的几何形状。
在图3中，D-D是穿过钻尖垂直于中心线C的假想平面。按照图示实施例，上述横向平面D-D和直的切削刃部分11之间的夹角α大约为20°，这就是说，锐尖角为大约140°，这是可以上下变动的普通的钻尖角。在这方面应提及的是，缘面16相对于中心线C稍许倾斜，更具体来说，这使缘面的后部比前部稍靠近些中心线C(图中观察不到)，因此，使缘面有一定的后角。实际上这一后角极小。
在图4中，每个切削件5,5＇的主后面9具有在弯曲的切削刃部分12的区域内磨出的副后面20，副后面20由一条界线21界定，在本例中界线21基本是直的。
在图6中示出了本发明的要点。图6比图4放大8倍来表示钻头头部的钻尖部分，表示切削刃7的弯曲部分12是如何从直的主要部分11沿着一扇形的曲线延伸的，所述扇形有一圆心角β，在图示实施例中β大约为68°，(因此其余角ψ大约为22°)。另外，按照图示实施例，接着切削刃的弯曲部分12的是靠近钻头中心线的第二个直的切削刃部分22。对照图2时曾提到的基准平面B-B按照本实施例向主于面A-A倾斜，更具体来说，倾斜角等于圆心角β，即大约68°。本发明的一个特征是，两个切削件的切削刃7,7＇靠近钻头的中心，靠内侧的直的切削刃部分22,22＇距基准平面向外一个距离(或者当以钻头转动方向看时，从上述平面向后一个距离)，因而紧靠钻头中心线的切削刃终结于一个延伸于两切削件5,5＇之间的共同的微小部分23，用作为钻头定心的中心冲头。因此，每条切削刃的弯曲部分12的定位使得一条假想直线E(图6中由虚线示出)上的切点24远离钻头中心线C，上述假想直线E切过钻头的中心线且由切削刃的弯曲部分22,22＇所共同触及。从图6可见，靠着钻头中心线的切削刃的直线部分22基本平行于基准平面B-B延伸，因而切削件5上的切削刃部分22的假想延长线25平行于另一切削件5＇的相应的切削刃的直线部分22＇，与其相距一定距离a。在图示实施例中，距离a大约为0.3mm，不过，稍小或稍大于此值也是可行的。然而，实际上距离a应介于0.05mm和0.50mm。中心冲头部分23具有在钻头绝对中心的边线(break line)26，该线是在磨削有关切削件的后面9时形成的。边线26的尺寸b应小于距离a，大约为0.1mm，虽然中心冲头部分的这个宽度值可以变化，但它应该在0.05至0.25mm的范围内。切削刃的直线部分22,22＇转入中心冲头部分23的两点间的距离c可大于尺寸b 5至10倍，也应提到的是，尺寸a最好大于尺寸b2至4倍。虽然中心冲头部分23具有较小的尺寸，但它还是构成一个独特的中心冲头抵压工作表面并在其上稳固住。实际上，后面9的后角∈为大约8°。因此，假如后面9从其圆周端至相对的，内端的切削刃的曲线部分制成一不间断的平面，那么，切削刃的弯曲部分可能会位于与中心冲头部分23相同的水平上，从钻头进给方向看，特别是切削刃的弯曲部分的外侧部分，即远离主平面A-A的部分尤其是这样。为了避免发生这种情况，前文曾提到临近于切削刃的弯曲部分12在表面9上再磨出副后面20。从图8的放大图，图9所示横剖面图可更清楚地看出，副后面20与主后面9成一角度λ,λ角大约为13°，不过，λ角的值稍大或稍小些也是可行的。通过磨削副后面20，钻头头部在垂直于主平面A-A的方向上也具有一个锐角。更具体来说，两条直的，内侧的切削刃部分22,22＇将与横向平面D-D均成一定角度ω，如图10所示。在实践中角ω可以大约为5°，也就是说，在平面B-B中的副钻尖角将大约为170°。但是，这样形成的副钻尖角应该介于160°和179°，最好介于165°和175°。
在每个切削件上的切削刃7并不具有在断屑面8和后面9之间完全磨锐的刃线。正相反，切削刃具有一加强面27(见图6,8和9)，由在断屑面和后面之间区域中专门磨出的宽度极小的表面构成。实际上，该加强面的宽度d(见图8)可在0.01至0.30mm的范围内，最好为0.10mm左右。加强面的宽度沿着切削刃可以有所变化。切削刃由于有了这个加强面，比起磨锐的更易损坏的切削刃来说，取得了大得多的强度和长得多的耐用性。
按照本发明的一个推荐实施例，切削刃随着从其圆周部分至临近中心冲头部分23的延伸，可以具有变化的切削角。更具体来说，切削刃在其内侧的直线部分22以及沿着其弯曲部分12的最内部分具有负的切削角。如图9所示，该剖面图是大约在直线部分22和弯曲部分12之间剖开的，在该区域切削刃具有一个大约5°的负切削角τ。但是，在Ⅷ-Ⅷ剖面，该剖面是沿弯曲的切削刃部分在离钻头中心线更远些的部位剖开的，切削角τ＇则是正的。但是，这个正的切削角τ＇最大应为大约10°。大约10°的切削角宜沿着切削刃直的主要部分11的整个延伸部分形成。因此，切削角在靠着钻心的区域逐步地从负值变化，从一个沿着切削刃弯曲部分12的某处的，不进一步限定的转变点开始逐渐变化为越来越大的正值。
由于切削角临近钻心为负值，切削刃在承受最大应变的区域格外牢固。
当上述钻头开始与工件接触时，形成明显的尖部的中心冲头部分23首先切入工件，其后，是两条切削刃，以直线的，在转动方向上在基准平面B-B之后的两条内侧的切削刃部分22,22＇开始，逐步地从中心线径向向外地进入钻削工作直至切削刃全部地参与钻削工件。这种逐步启动因下述原因而大大地简便了，即，钻尖不仅在主平面A-A有一钻尖角，而且如图10所示，在基准平面B-B中也有一定的副钻尖角，这样，钻头的中央压力区域当进入工件时被减至最小，因而减小了必要的进给力即下压力。试验表明，现在的进给力与从前认为的必须的进给力相比，大大地减小了。另外，中心冲头部分23与钻头总体几何形状相结合，保证了不仅在开始进入工件时而且在继续钻削工件中都能使钻头可靠地定心。当工件装卡较为不稳定时，钻头也有自定心效果，因而减小了振动的趋向。这样就提高了钻孔的质量，大大地增加了钻头的耐用性能。
显然，本发明并不局限于上述实施例，例如，并不一定必须使切削刃的从切点24至中心冲头部分23的部分22制成直线的切削刃部分，这个部分制成多少有些拱形也在本发明的范围之内。唯一关键的要点在于：所述的切削刃部分要位于基准平面B-B之后的区域内。另外，虽然上述实施例具有用焊接固定于轴上的硬质合金件形式的钻头头部，但是，本发明也可用可装卸的切削件，例如，设置一个可插入轴端中央座中的中央塞然后用一个或多个螺钉固定，螺钉可从轴侧旋紧。另外，应当注意的是，虽然在图示实施例中在每个切削件5,5＇上具有连续的切削刃，但是，在切削件上可形成分段式的切削刃。例如，各切削件可具有主体部分11，或相对于总体切削刃下降的部分，也就是说，从包括弯曲部分12的切削刃上在轴向上缩回一点的部分。另外，本发明也不局限于只有两个切削件的钻头，本发明也适用于带有若干切削件，即带有三、四个切削件的钻头。

Claims (8)

1．一种钻头，具有带输屑槽(3,3＇)的轴(1)和带有两个或更多切削件(5,5＇)的钻头头部(2)，每个切削件设有至少一条切削刃(7)，切削刃在断屑面(8)和后面(9)之间形成且在钻头的几何中心线，即转动轴线(C)附近具有一弯曲部分(12)，其特征在于：各切削件(5,5＇)的切削刃(7)以切削刃的弯曲部分(12)定位，使从钻头中心线(C)延伸且与所述弯曲部分(12)相切的直线(E)上的切点(24)远离中心线(C)，而且靠着且临近所述中心线的切削刃终止于一个小的中心冲头部分(23)，中心冲头部分(23)为各切削刃所共用且在切削件(5,5＇)之间延伸，用于使钻头定心。
2．如权利要求1所述的具有两个切削件的钻头，其特征在于：切削刃(7)的弯曲部分(12)从临近所述切线(E)上切点(24)的一点开始变为一条基本呈直线的部分(22)，所述直线部分延伸至所述中心冲头部分(23)，从而使一个切削件(5)的切削刃(7)的直线部分(22)的直线的假想延长线(25)基本平行于另一切削件(5＇)的切削刃的相应直线部分(22＇)且与其分隔开。
3．如权利要求2所述的钻头，其特征在于：一条切削刃的直线部分(22＇)和另一切削刃相应直线部分(22)的假想延长线(25)之闻的距离(a)大于所述中心冲头部分(23)的宽度(b)，例如，大2-4倍。
4．如前述任一权利要求所述的钻头，其特征在于：所述中心冲头部分(23)的宽度为0.05至0.25mm，最好为大约0.10mm。
5．如前述任一权利要求所述的钻头，其特征在于：临近所述切削刃(7)的所述弯曲部分(12)，在切削件(5,5＇)的主后面(9)上磨出副后面(20)，所述副后面(20)保证在紧临所述切线(E)处，在基准平面(B)中形成第二锐角。
6．如权利要求5所述的钻头，其特征在于：所述第二锐角在160°至179°的范围内，最好为165℃至175°。
7．如权利要求5或6所述的钻头，其特征在于：所述副后面(20)由一条边线(21)限定，边线(21)从中心冲头部分(23)和所述切点(24)之间的某一点，最好是中心冲头部分上延伸至沿着切削刃(7)的最好是直线的主要部分(11)的一点。
8．如前述任一项权利要求所述的钻头，其特征在于：切屑面的角(τ)在临近于钻头中心线的切削刃的弯曲部分区域上是负的，接近钻头圆周时逐渐变为正角(τ＇)。
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