CN1067616C - 钻孔工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔工具，尤其是一种钻头，它有构成刀刃的一次性刀头和用于排屑的出屑槽。在钻头主刀刃(5)切屑面(11)侧面大体沿排屑方向与之紧接有一个切屑成形区(22)，它至少局部用一种比钻身本身更耐磨的材料制成。在另一种实施形式中，切屑成形区用与钻身所用的同一种材料制造。此切屑成形区通过事后局部有限区的硬化使之耐磨。

Description

钻孔工具

本发明涉及一种钻孔工具，尤其是带排屑用的出屑槽的钻头，具有一个钻身和在钻身内的用于排屑的出屑槽，钻头的刀刃由一次性钻头构成。

在钻头中通常存在这样的问题，即，一方面钻头的材料必须足够硬和耐磨，以保证在一个长时期内钻头的切削区有期望的切削加工效果。但另一方面钻身必须具有足够的韧性，以便能经受得住钻孔过程中的扭转振动。在上述钻头中这样来解决所提出的这一问题，即，钻身用一种能承受扭转振动的、更韧的但耐磨性较差的材料制造，刀刃则用一次性刀头构成。下面为了简单起见称为刀头(Wendeplatte)。在钻孔时，从工件材料上切出的切屑，沿排屑方向被刀头的切屑面弯曲后，在出屑槽壁上被导引为沿一个或大或小的倾斜角，并在那里变形成一个螺旋或切屑卷。变形的目的是造成一个切屑螺旋，它的直径小于排屑槽的深度，亦即钻头芯部与由钻头切出的钻孔孔壁之间的距离。具有这种形状的切屑螺旋因而与钻孔孔壁的接触并不那么严重，它主要是在出屑槽壁上克服摩擦力的情况下不断地输送。因此，钻孔孔壁的表面不受损伤。

但是，由于钻身的材料耐磨性较差，使对于切屑的上述变形起有效作用的切屑成形区受到严重磨损。当刀头设计用于较长的寿命时，上述磨损造成切屑成形区不可控制的改变，尤其被侵蚀成凹形。于是，原有的切屑成形区的切屑成形特性不复存在。其结果是例如导致切屑在钻孔孔壁上被导引，并在切屑排出过程中在钻孔孔壁上摩擦，从而恶化了钻孔孔壁的表面质量。由于切屑成形区的磨损，还可能造成切屑折断。切屑的断块可能卡在由出屑槽壁与钻孔孔壁构成的排屑槽内，同样会影响钻孔孔壁的表面质量。甚至在钻头与钻孔孔壁之间被切屑断块挤紧，导致严重发热并最终造成钻头“焊住”。

因此本发明的目的是提供一种钻头，它比传统的钻头，尤其是带刀头的钻头更耐磨。

为实现上述目的，根据本发明提供一种钻孔工具，尤其设有构成刀刃的一次性刀头的钻头，有一个钻身和在钻身内的用于排屑的出屑槽，其特征为：大体沿排屑方向在钻头主刀刃切屑面的侧面与之相邻的切屑成形区，至少由一个单独的防磨块构成。

按此特征组合，大体沿排屑方向在钻头主刀刃切屑面或刀头遮盖面的侧面与之相邻的切屑成形区，至少局部用一种比钻身更耐磨的材料制成。因此根据耐磨材料的质量，可以提高钻身的寿命，使这一寿命比刀头寿命长得多。在钻头的使用期间，切屑成形区的形状和表面品质实际上保持不变。

切屑成形区具有与钻身材料相比为更高的硬度可按以下所述获得，即，在钻头制成后这一切屑成形区通过局部有限区的硬化构成。为此可考虑有不同的方法。例如，钻身材料是一种通过加热可硬化的合金。于是此切屑成形区例如可用激光束硬化。但也可设想通过事后涂覆耐磨材料的涂层，造成此切屑成形区具有耐磨性。

此切屑成形区最好这样构成，即，将一个用适当材料制的防磨块装入出屑槽中。在这种情况下可以这样来安排此防磨块，即，使它的表面和与之毗邻的出屑槽壁的表面齐平，并合起来构成了一个连续延伸的表面。也就是说，防磨块不从出屑槽壁高出，而是似乎成一体和实际上不形成台阶地嵌入出屑槽壁的曲面之中。不过这样做也可以是有利的，即防磨块从出屑槽壁突出并因而实际上单独地起切屑成形装置的作用。这样做简化了钻头的制造，因为在铣削出屑槽时不必注意地将出屑槽壁加工成适合于切屑成形的曲面。也就是说若在刀头的切屑面与有关的出屑槽壁之间应制成一个小于90°的角度，那么只有在增加加工费用支出的情况下通过专用铣削才可以做到。但是，若采用按本发明的防磨块在出屑槽的切屑成形区内具有一种适合于切屑变形的凹的弯曲表面，那么出屑槽壁的曲面可以设计得比较简单。尤其是在刀头的切屑面与有关的出屑槽壁之间甚至可以形成大于90°的角度，因为切屑成形实际上不取决于出屑槽壁的弯曲走向，而是仅仅通过防磨块凹形弯曲的并从出屑槽壁高出的表面实现。

切屑成形区或防磨块的曲率选择为，使起切屑成形作用的切屑成形半径有一个最大值，这一最大值等于钻头直径与钻头芯部直径之差的四分之一。采用这样的切屑成形半径，保证所形成的切屑螺旋的直径小于排屑槽深度，亦即小于钻头芯部与钻孔孔壁之间的径向距离。

防磨块最好用硬质合金或高强度材料制造，并可拆式地固定在出屑槽内。因此，防磨块在磨损后可以更换，或可以回收用于配备其他钻头。最好还可以为了加工不同的材料，在同一个钻头上使用不同的、适合于该种材料的切屑成形特性的防磨块。防磨块的固定最好这样实现，即，将它从钻尖那里插入出槽屑的一个槽状缺口中。这样一种缺口在加工技术方面可通过比较简单的方法制成，并可以保证防磨块的牢固配合。尤其是，将槽的宽度朝钻杆的方向逐渐减小，也就是说，将它设计成楔形的，并将防磨块形状相配和摩擦力连接地压入楔形槽中。为了使防磨块固定在它的位置上，最好可以从钻尖处在钻身内装入保险螺钉。这些保险螺钉用它们的螺钉头将防磨块保持在它的位置上。一种特别可靠的固定借助于防磨块在安装它的槽状缺口中的燕尾状的楔形配合达到。

防磨块或切屑成形区的表面最好设有按滑动槽方式作用的导肋。这些导肋互相平行排列，并基本上按自然的排屑方向弯曲，以及最好沿防磨块的整个宽度延伸。通过导肋有助于切屑沿排屑方向弧形地流出。在这种情况下导肋按滑动槽的方式工作，这些导肋根据被加工的工件材料的强度，可以在一定程度上压入切屑中，从而强化了滑动槽的效果。

下面借助于附图中表示的实施例详细说明本发明。其中：

图1按本发明的钻头侧视图；

图2按图1中线Ⅱ的局部；

图3沿图1中箭头Ⅲ方向的视图；

图4单个防磨块；

图5按图4中线Ⅴ-Ⅴ的截面图；

图6沿图4中箭头Ⅵ方向的视图；

图7一种钻头按图3那样的视图，其中防磨块没有用保险螺钉保险；

图8按本发明的钻头另一种实施形式相应于图7的视图；以及

图9按本发明的钻头另一种实施形式相应于图2的视图。

在图1中表示的总体上用符号1表示的钻头有一个钻身，它分成钻杆2和切削部分3。在切削部分3中沿径向相对地切入两个出屑槽4，它们几乎沿切削部分3的全长略有倾斜地或螺旋状地延伸，并汇入钻头的端面5中。钻头主刀刃6由一次性刀头最好是机夹刀头7构成。刀头7从端面5或钻尖8那里插入基本上圆柱形的切削部分3的槽状缺口中，并通过恰当的方式尤其是用一个螺钉固定在那里。在端面5中，更准确地说在主刀刃6的自由面9(图3)中，各汇入一个钻孔乳化液通道10，冷却或润滑剂可经这些通道供入钻尖工作区。钻头主刀刃6的切屑面11基本上与刀头遮盖面一致。

大体上沿排屑方向12在切屑面11的侧面邻接一个出屑槽壁13的区域，在截面图或在按图3的俯视图中看，这一区域具有凹的曲面并用于切屑成形。这一切屑成形区22通过一个防磨块14构成。防磨块形状相配和摩擦连接地置入一个朝钻尖方向开口的安装槽15中。在防磨块14与切削部分3之间的形状相配地连接，设计为一种燕尾状楔形配合的类型。槽的宽度和防磨块14的宽度，从钻尖8朝钻杆2的方向连续减小。因此，安装槽15和防磨块14大体设计成楔形。防磨块14用保险螺钉16保险。保险螺钉16从钻尖8那里沿钻头1钻头轴线17的方向旋入自由面9中，并用它的螺钉头18将防磨块14保持在它的位置上，亦即将防磨块压在楔形收缩的安装槽15内。

防磨块14的表面是凹形弯曲的，并制有肋状的凸起，亦即设有导肋19。防磨块14这样装入出屑槽壁13内，即，它从出屑槽壁13突出。导肋19几乎沿防磨块的整个宽度延伸，并沿钻头1的钻头轴线17方向大体有相同间距地排列。导肋19有一种略有香蕉状弯曲地，沿排屑方向12首先大体相对于钻头轴线17对准径向，随着距有关主刀刃6距离的增加逐渐朝钻尖8反向弯曲的走向。

按本发明的钻头的工作方式如下：

在工件20的实心材料中钻孔时(图1、2)，通过钻头1的主刀刃6切削出切屑21。切屑21首先被切屑面11或刀头7遮盖面导引为大体沿排屑方向12。然后切屑碰在在切屑面侧面与之相邻的并负责切屑成形的出屑槽壁13的切屑成形区22上。在按本发明的钻头中，现在此切屑成形区22并非由出屑槽壁13本身构成，而且通过防磨块14构成。如已说明的那样，防磨块从出屑槽壁外凸，并具有一种弯曲的走向，它造成切屑具有一种卷曲或螺旋的形状。切屑成形区22的最小半径或防磨块14凹形弯曲表面的最小半径，亦即切屑成形半径26，对于切屑成形起决定性的作用。这一半径应选为，使所形成的切屑螺旋具有一个比排屑槽深度23为小的直径。排屑槽深度23是钻头芯部24与钻孔孔壁25之间的径向距离。为保证切屑有这样的造形，切屑成形半径26的值不应大于钻头直径27(图1)与钻头芯部直径28(图3)之间差值的四分之一。因此，在按本发明的钻头中，切屑21在钻尖附近的区域内根本不接触出屑槽壁13。从而防止了出屑槽壁13因切屑21对它的冲撞而磨损。防磨块14本身由硬质合金或一种高强度材料制成。在它的呈凹形弯曲并构成切屑成形区的表面上所存在的导肋19使切屑21易于流出，因为，一方面减小了切屑与防磨块14之间的接触面，另一方面按滑动槽方式有助于切屑21沿排屑方向流出。

由图5可见，防磨块14是一个整体件。它最好能通过烧结过程制造。防磨块14在装配状态面对钻尖8的那个端面29的两头，斜切成斜凸肩30的形状。由图6可见，防磨块14的侧面31朝其呈凹形的弯曲表面方向收敛。因此保证防磨块14在具有相应设计的安装槽15内的燕尾状楔形配合。

按图7的实施例与到此为止所介绍的实施例的差别仅在于，它没有用于固定防磨块14的保险螺钉。在这里，固定例如通过粘结或钎焊来实现。这种材料之间的连接例如通过加热的作用或在用粘结剂的情况下用化学溶剂可以重新拆开。

在图8表示的实施例中，防磨块14完全嵌入出屑槽壁13中。它的呈凹形弯曲的构成切屑成形区22的表面不从出屑槽壁13突出，亦即与毗邻的出屑槽壁15设计成齐平的。若切屑成形区22无需沿其整个宽度防止磨损，那么这种实施形式是有利的。只有切屑成形区22受到巨大磨损的区域，例如邻近切屑面11的区32通过防磨块14加以保护便可足以满足要求。

在图9局部表示的钻头1中，切屑成形区用完全不同的方法防止磨损。在这里不是涉及另一种装在出屑槽4中的耐磨材料。确切地说，切屑成形区用与钻头1的切削部分3和钻杆2所用的同一种材料制成。在这里，钻头材料在一个相应于切屑成形区22的地区进行事后的硬化。这样一种硬化可以这样实现，即，选择一种对于所谈论的这类钻头具有所期望的韧性的材料，这种材料还可通过补充处理在所要求的区域得到硬化。为了尽可能只硬化对切屑成形负责的区域，最好借助于激光束进行加热。在作事后硬化的情况下，也可以在切屑成形区22的表面设导肋19。

Claims (11)

1．钻孔工具，尤其设有构成刀刃的一次性刀头的钻头，有一个钻身和在钻身内的用于排屑的出屑槽，其特征为：大体沿排屑方向(12)在钻头主刀刃(6)切屑面(11)的侧面与之相邻的切屑成形区(22)，至少由一个单独的防磨块(14)构成。

2．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于一个或多个防磨块(14)的可拆式结构。

3．按照权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征为：切屑成形区(22)用于起切屑变形作用的切屑成形半径(26)的最大值为钻孔工具的直径与钻头芯部直径(28)之差的四分之一。

4．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为：防磨块(14)用一种硬质合金或一种高强度材料制造。

5．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为：在朝钻尖(8)方向开口的出屑槽(4)的槽状缺口(15)中各置入一个防磨块(14)。

6．按照权利要求5所述的钻孔工具，其特征在于防磨块(14)的楔形结构，从而可以将它从钻尖(8)处起形状相配和摩擦力连接地压入一个楔形槽中。

7．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于从钻尖(8)那里装入钻身中的保险螺钉(16)，用于使防磨块(14)定位。

8．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，防磨块(14)在钻身的与出屑槽相邻的部分中基本上为燕尾状的楔形配合。

9．按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征为：防磨块(14)的表面含有按滑动槽方式作用的互相大体平行排列并基本上沿排屑方向(12)延伸的导肋(19)。

10．按照权利要求9所述的钻孔工具，其特征为：导肋(19)沿防磨块(14)的整个宽度延伸。

11．按照前列权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于导肋(19)的走向，亦即略有香蕉状弯曲的，沿排屑方向(12)首先大体相对于钻头轴线(17)对准径向，随着距有关主刀刃(6)距离的增加逐渐朝钻尖(8)的反向弯曲。

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