CN1059851C - 具有排屑内腔的钻削刀具 - Google Patents

Abstract

一种主要用于强制排屑钻削的刀具，它由单一件制成，其目的是避免焊接发生的不圆度并避免焊缝间隙，切屑易于挤入该间隙中。此外，钻削刀具提供有车削成形的切屑空间(13)，以尽可能地避免切屑堵塞。切削刀片最好切向安置，它可简化其安装。原则上，切削刀片呈半圆状，这既简化了刀片的压制成形并简化刀片座的加工。

Description

具有排屑内腔的钻削刀具

本发明涉及一种金属材料断屑加工的钻削刀具，该刀具主要试图用于所谓的强制排屑的钻削。无论如何，它也可便利地用于所谓的深孔加工钻削。

大家知道，硬质合金切削刀片可用于钻头，该刀片借助机械紧固装置来固定，所述刀片在切屑面上具有一个或数个凹穴以达到断屑的目的。这种钻头例如可从美国专利US-A-4215157A中得知。然而，其结果是，它不能获得最佳的所希望的切屑成形，于是它不能获得所希望的、逗点状短的切屑，同时，当以希望的方式进行钻削时，不能降低有效的效率消耗。此外，与之同时，由于切屑通道对于产生的切屑来说太窄，结果是，切屑停滞并堵塞。

此外，在欧洲专利EP491670A中描述了一种钻削刀具，它包含钻头体，其上安装两个或多个切削刀片。该刀片实质上成形为平行—梯形状并轴向安装，也即，切削刀片安装用的邻接面是轴向延伸的。刀片采用铜焊与钻头体合适地固定。无论如何，经一定时间的磨损，这种钻头体也会在两个切屑通道与中心孔交接处引起切屑的堵塞。此外，该钻头体由两部分组成，两部分用焊接结合，也即钻削头部或冠部及圆柱形、局部带螺纹的部分。这种焊接结合连同钻削冠部是铸造而成的事实往往使钻头体最终产品圆度较差。于是这就意味着，某些用户为了获得精确的圆度和相对于中心轴线的旋转对称性，需要精磨钻头体，这就不必要地增加了钻具的生产成本。这种焊接结合的另一个缺点产生这样的结果，切屑偶而会冲击焊接接缝，由于在实践中，焊接接缝从来不是完整的，而在内壁留有一定的间隙，它足以使单个切屑挤入，而使随后的切屑堆积起来并引起切屑堵塞，在最坏的情况下使刀具损坏。

因此，本发明的主要目的是提供一种钻头体，特别是用于强制排屑的钻具的钻头体，该钻头体尤其能消除切屑堵塞的任何风险。

本发明又一个目的是消除内壁上可引起切屑堵塞的任何不平度。

本发明另一个目的是提供一种具有实用的良好圆度的钻头体。

本发明的这些和其它目的是通过提供一种用于强制排屑钻削并由圆管状组件组成的钻头体来实现的，该钻头体的一端终止于一个实质上为圆柱形的内腔，它的另一端布置有工作钻削头部，钻削头部具有一个或多个硬质合金刀片，刀片钎焊或铜焊在为此目的设置的刀片座或凹槽内，该钻头体由一个单一件组成，其中，钻削头部包括一个实质上呈截头圆锥形的切屑空间，切屑空间的底面朝向钻头的工作端，并与一个或多个切屑通道相连接，所述切屑空间的另一端与实质上为圆柱形的内腔相连接。

为了图解说明而不是限定的目的，现参照附图对本发明的优选实施例作进一步的描述。这些附图是：

图1是从斜上方看的已安装刀片的本发明钻削刀具的立体图。

图2是从斜上方看的本发明钻削刀片的立体图。

图3是与图1所示相同钻削刀具的侧视图，然而未安装刀片。

图4是从正上方看的钻削刀具的俯视图。

图5是与图4相同的视图，但具有图5至图8所定义的不同视图和截面图的标记。

图6是所示刀具上部沿图5中的VI-VI横截面图。

图7是所示刀具上部沿图5中的VII向视图。

图8是所示刀具上部沿图5中的VIII向视图。

图9是所示刀具上部沿图5中的IX-IX横截面图。

在图1中，强制排屑型钻削刀具一般指定为标号1。它通常也可便利地用于所谓深孔加工钻削加工。刀具包含钻冠或钻削头部2、中间部分3和轴4。轴4具有外螺纹5，它用于通过螺纹配合以公知方式把自身固定在一个固定外管(图中未示出)上。一个与所述外管同心的内管以已知方式将自身插入钻的大体为圆柱形的内腔中，该内腔与数个冷却介质孔6相通。藉此，形成的切屑随着切削介质通过所述内管。

根据先前已知的技术(例如欧洲专利EP491670A)，钻削头部2自身是铸造的，而转轴4是车削而成的，此后，这两个零件采用焊接而结合在一起。由于热膨胀和随后冷却过程中的不均匀收缩，焊接往往引起零件的变形。这些麻烦对于工件的较薄部分更加突出。此外，不论铸造如何精确，钻削头部仍可能有某种程度的失圆。本发明通过采用车削生产成一个单一件的整体型钻头体完全克服了这些麻烦，从而避免所有的焊接，这又带来了优点，即避免了在内壁遗留焊缝间隙的风险。

在图3和4可以看出，钻头的顶侧设置有三个切削刀片座或凹槽7、8和9，每一刀片座用于安放一个切削刀片10。三个切削刀片最好相同，唯一的差别是，即中心切削刀片与外缘切削刀片和中间切削刀片相比较，它是反相的。在强制排屑钻削刀具中，切削刀片的数量可在1与5之间选择。无论如何，单个切削刀片的缺点是，由于钻削刀具的不平衡，支承垫承受的切削力变大。已经发现，三个切削刀片是在协同、使用寿命和失衡之者之间为较好的折衷方案。强制排屑钻削刀具往往是制成单向钻削工具，根据图2的硬质合金刀片钎焊或铜焊在切削刀片座中。由于它是单向型的，所以钻削刀具应尽可能地耐用，而不受产品质量和废弃风险的干扰。外缘刀片10A确定被钻孔的直径，一般在20mm至65mm之间。这个刀片径向向内的切削刃向上倾斜。由于不希望在被钻削的孔中有丝毫残留芯，在切削刀片座8中的相邻中心切削刀片10C与钻削刀具中心孔线重叠。与外缘切削刀片不同，它的轴向向下的切削刃径向向内倾斜，因为否则的话，随后的切削刀片会承受大的应力而很快损坏。与中心切削刃的倾斜相对应，钻头顶端部具有一锥形凹穴25。在中心轴线的对侧，中间切削刀片10B处于刀片座9中。与外缘刀片10A相类似，它的轴向向上的切削刃沿径向向内的方向倾斜。钻头旋转钻削时，中间刀片切削刃的旋转轨迹与外缘刀片和中心刀片切削刃均有某些重叠，以获得从中心轴线至外缘的连续切削线。根据本发明，刀片既可如附图所示切向地定位，也可如EP491670A披露的实例那样轴向地定位。然而，它们优选地按本发明附图布置。

在钻削刀具顶侧有两个切屑通道：一个供外缘刀片和中心刀片所公用的较大切屑通道11，另一个供中间切削刀片所用的较小的切屑通道12。根据本发明优选实施例，这些切屑通道的相对下端终止在车削而成的切屑内空间13中，切屑内空间13呈截头圆锥状，其底面沿向着钻头的顶侧向上车削而成。借助该切屑空间13，中心切削刀片和中间切削刀片将位于桥形带14上，桥形带14在空间13上横向延伸并将钻削刀具顶上实质上处于直径位置上两相对的部分连接起来。整个钻削刀具1最好制成一个单一工件，因此，该切屑空间13采用车刀在钻削刀具的后侧通过开口或实质上为圆柱形的内腔15引入，车削而成。该切削空间13产生几个优点，它可增加切屑空间，而使切屑堵塞的风险降至最小，并减轻结构重量。它不能铸造而成。然而，由于整个钻头体可铸造成一个单一的切削件，然后车削出切屑空间，形成的内腔越往里容积越大。切屑通道11和12从上方、从钻削刀具的顶侧铣削而成。为了使切屑通道内获得的切屑空间最佳化，铣刀在钻头边缘附近相对于钻头的中心轴线成一角度进行铣削，从而获得向外成倾角的倾斜表面，它通过小的刃带部分16与钻削刀具外包封面直接邻接，或与所述包封面直接形成断裂线17。

鉴于上面的说明，具有车削而成的切屑空间13的整体钻削刀具的综合效果是明显的，即，两者配合获得最大的又完全不阻碍的切屑流。如果在焊接的钻削刀具中形成切屑空间13，则焊缝位于所述空间的圆锥包封面上，早期形成或以后出现的焊缝间隙会引起切屑的挤入。另一方面，如果镗削孔15连续一致而没有任何切屑空间13，则可获得的切屑流空间会减小，从而会增加切屑堵塞的风险。

钻削刀具呈旋转对称的外表面适合于车削加工而成，而其它外表面用铣削成形。如附图3和4所见到的，刀片座7、8和9按可能的最简便的方法加工，也即，采用一个相同的端铣刀对每一个刀片座进行一次直线短行程的端铣削加工。因而，刀片座后邻接面自然地获得与端铣刀切削直径一致的圆弧形、半圆形状。内腔15是镗削的，然后，按上所述，切屑空间13车削而成。应该指出，切屑空间13所占据的那部分，以前也是由镗孔15延续的部分组成的。

如已提到过的，附图2表示根据本发明的切削刀片10。尤其是，它含有后刀面18和圆形侧面19。切屑面包含延伸的断屑部20和其下面的大体上为平面的排屑面部分21。在其后面，即在切削刀片圆形侧面19上可设置有微型条状凸起22。当刀片定位到刀片座中，由于刀片受压时可能出现不均匀，微型凸起22可消除任何这类干涉。此外，由于微型凸起22可使两相对的半圆状的接触面变为最小，从而可使由于焊接层厚变改变引起的任何定位不符的风险降至最小。

切削让块圆形背侧大大降低了生成裂纹的风险，这是由于它可得到良好的应力图而没有任何引起应力集中的尖角。此外，由于刀片的长度相对于刀片的宽度来说较长，从而获得了承受切削力的较大的支承面。再有，刀片自身相当便利于压制而不会引起任何结构不够致密的问题。

为了吸收径向切削力，根据本发明的钻头装有支承垫23，它钎焊或铜焊在支承垫座24中。这些支承垫座也适合采用与加工刀片座7、8和9相同的方法，用一把端铣刀进行单一的直线铣削而成。支承垫相应地有与其座相匹配的形状，也即，一个具有圆弧端的细长体。此外支承垫的外侧面相应地设置成具有部分圆柱面形状的圆形，以便实质上与钻削工具的圆柱包封面相符。刀片和支承垫安装时，圆形后邻接面在安装初始阶段起导向作用，也即，它允许某种程度的侧向错位，这对于自动安装是必须的。

Claims (5)

1、一种主要用于强制排屑钻削并实质上由圆柱管状件组成的钻头体，它的一端终止于一个实质上为圆柱形的内腔(15)，它的另一端布置有工作钻削头部(2)，钻削头部具有一个或多个硬质合金刀片(10)，刀片钎焊或铜焊在为此目的设置的刀片座或凹槽(7、8、9)内，该钻头体由一个单一件组成，其特征在于，钻削头部(2)包括一个实质上呈截头圆锥形的切屑空间(13)，切屑空间的底面朝向钻头的工作端，并与一个或多个切屑通道(11、12)相连接，所述切屑空间(13)的另一端与实质上为圆柱形的内腔(15)相连接。

2、根据权利要求1所述钻头体，其特征在于，刀片座或凹槽(7、8、9)和数个切削刀片(10)切向地布置在钻头的工作端，刀片座的后邻接面和切削刀片的相应后邻接面呈圆弧形。

3、根据权利要求1或2所述钻头体，其特征在于，它包含三个切削刀片，即外缘刀片(10A)、中间刀片(10B)和中心刀片(10C)。

4、根据权利要求3所述钻头体，其特征在于，二个切屑通道(11、12)终止在它的顶侧，一个切屑通道(11)带走来自外缘刀片(10A)和中心刀片(10C)的切屑，另一切屑通道(12)带走来自中间刀片(10B)的切屑。

5、根据前述任一权利要求所述钻头体，其特征在于，所述钻头体包含一个或数个支承垫(23)，它钎焊或铜焊在钻头体外包封面上相应的凹槽(24)中，支承垫和相应的凹槽均包含两个实质上平行的长侧面和一个实质上呈半圆状的端侧。

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