CN110382148B - 刀尖 - Google Patents

Abstract

一种刀尖，其与刀具本体是一体的或者被构造用以以可移除的方式固定到刀具本体，并且被构造用以加工金属物体。所述刀尖(16；16’)具有刀尖直径(D；D’)、旋转轴线(A；A’)和至少一个冷却剂管道(44；78’)。所述刀尖(16；16’)包括形成在前刀面(24；24’)和第一主后刀面(26A；26A’)的相交处的至少一个主切削刃(28；28’)。所述前刀面形成排屑槽的一部分。所述冷却剂管道被构造用以与仅在所述刀尖(16；16’)中的排放孔口(46；46’)流体连通。所述刀尖(16；16’)具有由仅在主切削刃的所述前刀面(24；24’)中的两个或更多个排放孔口(46；46’)构成的布置结构，比如一排孔口。该布置结构相对于所述旋转轴线(A；A’)以非零角度(a)延伸。

Description

刀尖

技术领域

本公开涉及构造用以加工金属物体的刀尖，更具体地是涉及具有冷却剂管道的这种刀尖。

背景技术

钻孔是使用钻在金属材料中切削出具有圆形横截面的孔的切削工艺。钻通常是旋转切削刀具，但是可以在工件旋转时静止。钻被抵靠工件压紧或进刀，并且以每分钟几百到几千转的速率旋转。这迫使切削刃抵靠工件，从而随着工件被钻孔而从孔中切掉切屑。

用于加工金属物体的另一种刀具是在一端具有切削齿以及在侧面上也有切削齿的端面铣刀。端面铣刀通常具有扁平的底部切削刃，但是也可以可替代地包括圆形切削刃或辐射式刀具。端面铣刀具有一个或多个排屑槽，并且可以是一件式刀具(比如例如美国专利第7,374,374号中公开的)或多件式刀具组件(比如例如美国专利第7,980,795号中公开的)。

通过使用具有冷却剂供应的刀具来靠近切削区域输送冷却剂以最小化由于切削刃与所加工的工件的相互作用而积聚起来的热是有利的。冷却剂向切削刃提供润滑和冷却并且从孔中去除切屑。这种刀具允许切削流体(压缩空气或合适的液体)穿过刀具的中空本体注入到切削区域。用于将润滑和/冷却剂提供到钻的切削刃的常规技术典型地涉及经由几个孔口引入冷却剂。

US 6,045,301公开了具有排放孔口的钻。

期望的是提供具有改进的冷却剂流的刀尖。

还期望的是提供具有促进切屑沿着排屑槽排空的排放孔口的刀尖。

发明内容

根据本发明的一方面，一件式刀尖与刀具本体是一体的或者被构造用以在可移除的方式固定到刀具本体并且被构造用以加工金属物体，刀尖具有刀尖直径、旋转轴线和至少一个冷却剂管道，刀尖包括形成在前刀面和第一主后刀面的相交处的至少一个主切削刃，前刀面形成排屑槽的一部分，所述至少一个冷却剂管道被构造用以与仅在刀尖中的排放孔口流体连通，刀尖具有由仅在主切削刃的前刀面中的两个或更多个排放孔口构成的布置结构，比如一排孔口，其中该布置结构相对于旋转轴线以非零角度延伸，以用于例如通过径向地散布孔口来提高流动性能。

根据本发明的另一方面，所述布置结构遵循基本直的路径或弯曲的路径，所述基本直的路径或弯曲的路径具有在所述至少一个主切削刃的前刀面中的三个或更多个排放孔口，以例如通过增加流体体积来进一步改进流动性能。

根据本发明的另一方面，所述布置结构在前刀面中沿着主切削刃延伸，或在前刀面中平行于主切削刃延伸，以均匀地径向地散布冷却剂。

根据本发明的另一方面，所述布置结构由与至少两个或三个排放孔口相交的线限定，以确保冷却剂进出切削区域。

根据本发明的另一方面，与至少三个排放孔口相交的线与主切削刃间隔开一段距离，使得冷却剂可以靠近切屑产生区域离开。

根据本发明的另一方面，该距离是小的，例如是刀尖直径的5％-15％，以进一步限定与主切削刃的接近度。

根据本发明的另一方面，每一个排放孔口具有是刀尖直径的5％-15％的尺寸，其是刀尖耐用性和冷却剂流动之间的合适的折衷。

根据本发明的另一方面，每一个排放孔口与相关联的主切削刃间隔开等于排放孔口的尺寸d的距离d，以进一步限定与主切削刃的接近度。

根据本发明的另一方面，其中每一个排放孔口形成与至少一个接收端或冷却剂管道连接的弯曲通道的出口，该弯曲通道通过减少空穴而改进冷却剂流动。

根据本发明的另一方面，所述布置结构包括3至6个排放孔口，以增加总流动面积。

根据本发明的另一方面，在所述布置结构中的所有的排放孔口具有相同的直径，以简化刀尖的制造。

根据本发明的另一方面，在所述布置结构中的所有的排放孔口与相关联的主切削刃间隔开相同的距离，这在再研磨操作期间是有利的。

根据本发明的另一方面，刀尖具有至少两个主切削刃，并且大部分排放孔口定位在与主切削刃的径向外端相交的线的轴向前方。

根据本发明的另一方面，刀尖被熔合到刀具本体，使得刀尖的后端和刀具本体的前端物理地结合在一起，例如通过熔融或加热而结合在一起，以形成麻花钻或螺旋钻。

根据本发明的另一方面，刀尖被构造用以借助于联接件(比如卡口联接和/或螺钉联接)而以可拆卸的方式固定到刀具本体，使得刀尖中的所述至少一个冷却剂管道与刀具本体中的所述至少一个冷却剂管道对齐。

附图说明

通过结合附图阅读下面详细说明，本发明的特征和优点将被更好地理解，在附图中：

图1A是根据本发明的一方面的麻花钻的侧视图；

图1B是图1A中的钻的放大俯视图；

图1C是包括刀尖的图1A中的麻花钻的前部部分的放大侧视图；

图1D是图1A中麻花钻的透视图；

图1E是包括刀尖的图1D中的麻花钻的前部部分的放大透视图；

图1F是包括刀尖的图1D中的麻花钻的前部部分的放大侧视图；

图2A是根据本发明的另一方面的刀尖的仰视透视图；

图2B是图2A中的刀尖的俯视透视图；

图2C是图2A中的刀尖的侧视图；

图2D是图2A中的刀尖的仰视图；

图2E是图2A中的刀尖的俯视图；以及

图2F是图2A中的刀尖的另一个侧视图，但是围绕其轴线相对于图2C中显示的视图旋转转动90°。

图2G是适合于保持图2A-2F中显示的刀尖的钻本体的前部部分的俯视透视图。

图2H是当图2A-2F中显示的刀尖已经安装到图2G中显示的钻本体时的钻的前部部分的俯视透视图。

附图中的每一幅图均按比例绘制。然而，刀尖或其部件的尺寸可能被减小或放大一定量。

具体实施方式

现在参考附图，其中相似的参考符号在几幅图中都表示对应的部件，通常以10和10’表示刀具，且以16和16’表示用于金属钻孔操作的刀尖，例如根据本发明的第一实施例和第二实施例的钻尖。

一件式刀具(比如钻10)的实施例包括具有后端11的刀柄12以及刀具本体，例如具有刀尖(例如，图1A-1F中看到的钻尖16)的钻本体14。钻10优选地是包括本体的麻花钻，本体优选地是由硬质合金或高速钢制成的。钻可以涂覆有至少一个层或涂层。耐磨涂层的数量可以是一个或多个。层可以至少沉积在钻尖16上。钻尖16具有最大直径D。钻意图在方向R上旋转(图1B)。

钻本体14包括具有至少一个或至少两个排屑槽22的带排屑槽部分，每一个排屑槽向前在表面或前刀面24中终止。前刀面24与第一主后刀面26A相交，以形成主切削刃28。主切削刃28径向地或基本径向地延伸，如图1B中看到的那样。

沿着钻尖16的中心纵向轴线或旋转轴线A的轴向延伸可以由高度h限定，高度h是在朝向刀柄12的方向上从麻花钻的前点或前端18到钻尖后端20的距离。高度h可以是直径D的30％至200％，优选地是40％至70％。

刀柄和钻本体优选地是至少部分地围绕通常与旋转轴线A重合的纵向中心轴线是圆柱形的，并且出于公开容易性的原因，两个轴线将在下文都被描述为旋转轴线A或A’。

麻花钻优选地具有从约2mm至约20mm的最大直径D。刀柄12适合于插入夹持器(未显示)内。麻花钻具有总长度L。商L/D可以在7至40的范围内选择。钻本体14可以由均匀的一件式单元制成，或者通过多部件熔合在一起来制成。后一种的示例是，刀柄和钻本体的一部分可以被压制，并且除刀尖之外的刀具本体的其余部分可以被挤出，而刀尖通过增材制造来制造。

麻花钻尖或刀尖16可以具有两个相同的切削段19，并且可以具有两个相同的排屑槽22。切削段19和排屑槽22围绕纵向中心轴线或旋转轴线A等距地周向间隔开。旋转轴线因而限定麻花钻10的前后方向，其中钻尖16处在前侧。两个排屑槽22从钻尖16螺旋地延伸到处在刀柄12附近的端部22A。在钻本体14的轴向中间区域中，螺旋角的典型值是20°至40°。当排屑槽22在钻坯料中产生时，产生了两个刃带27，该刃带也螺旋地延伸。刃带27在麻花钻的周向方向上桥接排屑槽22。每一个切削段19具有第一段退刀表面或第一主后刀面26A，其远离旋转轴线A径向地向外延伸到刃带27的周边表面，并且可以具有第二段退刀表面或第二主后刀面26B。第一主后刀面26A形成第一退刀表面并且第二主后刀面26B形成第二退刀表面。横刃30可以位于麻花钻10的前端。横刃30可以具有0.5mm至10mm的长度L1，即，与钻的钻心厚度基本相同。横刃30可以由两个子横刃30A和30B限定。每一个子横刃30A和30B形成在相邻的第一主后刀面26A和裂隙32的相交处。裂隙32可以在如图1F的视图中在与主切削刃28的径向外端相交的线Y的轴向后方延伸。排屑槽22可以在主切削刃28处与第一主后刀面26A相遇。

主切削刃在俯视图(图1B)中显示为部分地凹形的，但是可以是直的或凸形的。两个主切削刃28形成118°至170°的钝尖角，即每一个切削刃可以与旋转轴线A形成59°至85°。可替代地是，主切削刃可以彼此近似平行地延伸。每一个子横刃30A和3B可以在凸连接点处直接地连接到相关联的主切削刃28。可替代地是，中间切削刃(未显示)可以形成子横刃30和相关联的主切削刃28之间的过渡区域。中间切削刃可以基本是直的或弯曲的，并且可以经由半径连接到子横刃和主切削刃。

裂隙32具有第一裂隙表面36和第二裂隙表面26B。第二裂隙表面可以由第二主后刀面26B或由另外的主后刀面(未显示)构成。第一裂隙表面36和第二裂隙表面26B可以相互垂直，或者形成优选为91°至93°的钝角。第一裂隙表面36可以是平面的。第一裂隙表面36在子横刃30A或30B处与第一后刀面26A相遇。第二裂隙表面26B可以是平面的或凹形的，并且可以连接到排屑槽22和带排屑槽部分的周边。第一裂隙表面36和第二裂隙表面26B在线或曲线38处相遇，所述线或曲线38与刀尖旋转轴线A基本形成轴向钻心减薄角度。该角度可以在40°至50°的范围内。在钻尖16处例如约44°的角度与0.4*D的钻心或芯直径一起产生小的容易去除的切屑。0.4xD的钻心或芯直径是最靠近钻尖16测量得到的，但是轴向地远离裂隙32。

排屑槽22可以沿着排屑槽从钻尖的轴向延伸的至少80％被抛光到大于0.001μm但小于0.1μm的表面细度Ra。这种表面细度使得切屑和液体的流动不中断。

前刀面是在切削工艺中形成的、供切屑在上面滑动的表面。前刀面24通过围绕相关联的排屑槽22轴向地最靠前的4mm而形成所述相关联的排屑槽22的一部分。对于本公开的钻，刀前角优选地是被选择为正的。

麻花钻10设置有冷却剂管道40，其是用于冷却剂的内部通道(典型地在压力下)，冷却剂管道40从刀柄12的后端11处的入口螺旋地延伸到钻尖16的后端20(图1C)。管道可以沿着带排屑槽部分的轴向长度的一部分和刀柄12的全部轴向长度延伸。管道40与钻尖中的多个冷却剂通道42流体连通。冷却剂通道42可以是弯曲的。冷却剂通道42的全部或一些可以在朝向相关联的前刀面24的方向上彼此分叉开来，如图1B中看到的那样。在相关联的前刀面24中离开的一个或多个径向最外的冷却剂通道可以是弯曲的，使得在输送端处的冷却剂通道的中心线42A(如图1B中的虚线描述的)与相关联的前刀面24形成角度。在如图1B的俯视图中，这样的角度可以选择为垂直于或基本垂直于主切削刃，以避免迫使切屑朝向工件中产生的孔壁并破坏孔壁。

每一个冷却剂通道42可以具有接收端44和输送端或排放孔口46，冷却剂从管道40穿过接收端44进入。接收端44可以对于多于一个冷却剂通道42是共用的。如图1C中最佳看到的那样，接收端44可以对于所有冷却剂通道是共用的。冷却剂穿过冷却剂通道42，离开仅在主切削刃28附近的前刀面24中的排放孔口46，以输送流体来洗掉切屑并且冷却和润滑麻花钻。接收端44可以具比管道40的尺寸(例如，直径)小的尺寸(例如，直径)，使得在熔合时促进它们的对齐。

当在图1B中的俯视图中看时，每一个冷却剂通道42的接收端44可以仅定位在第二主后刀面26B的轴向后方。

通过在本发明的刀尖中仅在主切削刃28附近的前刀面24中布置间隔开的排放孔口，流体流可以被集中在最佳位置而不会有任何不期望的泄漏。

刀尖具有由在主切削刃28的前刀面中的两个或更多个排放孔口46构成的一个或至少一个布置结构或排，其中所述布置结构或排可以相对于旋转轴线A以非零角度α延伸。所述布置结构或排可以与旋转轴线形成与通过主切削刃28与旋转轴线形成的角度相同的角度，例如，每一个布置结构列或排可以与旋转轴线A形成59至85°。

在图1F中显示的侧视图中，该布置结构可以是直的或基本直的，以形成排。然而，如果刀尖被制造用于球头端铣刀或类似刀具或者在球头端铣刀或类似刀具上制成，则该布置结构可以遵循主切削刃的弯曲路径，例如，比如弧形路径，但是与其隔开一段距离(未显示)。于是，该布置结构的至少一部分可以由基本匹配主切削刃的曲率的曲率限定。相对于旋转轴线的非零角度于是由与至少径向最内的排放孔口和至少径向最外的排放孔口相交的线限定。

每一个布置结构可以具有在主切削刃的前刀面中的三个或更多个排放孔口46。每一个布置结构可以在前刀面24中沿着主切削刃28延伸。每一个布置结构可以由与至少三个排放孔口46相交的线L限定(图1F)。与至少三个排放孔口46相交的线L可以与主切削刃间隔开小的距离d1。所述小的距离d1可以是钻尖直径D的5-15％。

每一个排放孔口46可以具有尺寸d2(如图1B中看到的)，比如可以是刀尖直径D的5-15％的直径。刀尖直径D可以是2至20mm。尺寸d2可以是0.2至1mm。

每一个排放孔口46可以与相邻的排放孔口间隔开大于尺寸d2，但小于尺寸d2的三倍。

每一个排放孔口46可以定位在相关联的主切削刃28附近，即，其可以与相关联的主切削刃28间隔开最短距离d3，距离d3可以等于排放孔口46的尺寸d2。

每一个排放孔口46可以形成与钻本体中的所述至少一个冷却剂管道40连接的弯曲通道42的出口。

每一个布置结构可以包括3至6个排放孔口，以相对于一个或两个排放孔口增加总的流动面积。这意味着对于具有两个主切削刃的刀尖，将存在不少于6个排放孔口，且不多于12个排放孔口。

在该布置结构中的所有的排放孔口46可以具有相同的直径。在该布置结构中的所有的排放孔口可以与相关联的主切削刃28间隔开相同的间距或距离d3。

图1F中显示了垂直于主切削刃28的最短距离G，其限定了可以在达到排放开口之前进行钻尖的再研磨的留量(allowance)。最短距离G可以是钻尖直径D的5-15％。最短距离G通常等于最短距离d3。

下面的表1公开了孔尺寸、每一个主切削刃28的孔的数量及最短距离d3相对于不同的钻直径的一些设想的组合的示例。

表1

大部分的排放孔口46可以位于与主切削刃28的径向外端相交的线Y的轴向前方。线Y典型地垂直于旋转轴线A。如图1F中看到的，存在位于线的轴向前方的四个排放孔口和位于线的轴向后方的一个排放孔口。

前刀面24可以由线Y交叉。

刀尖可以在所述布置结构中具有在相同的排屑槽中离开的两排(未显示)排放孔口。于是，所述两排孔口可以平行于彼此延伸。于是，孔的数量可以与仅一排孔口相比是两倍那么多。于是，排放孔口可以交错，以维持刀尖的耐用性。

至少一个排放孔口可以位于每一个第一裂隙表面36中，以改进中心冲洗。至少一个排放孔口可以轴向地定位在凸连接点下方，即，部分地在第一裂隙表面36中且部分地在排屑槽22中。

在布置结构中的排放孔口可以均匀地定位，比如在距相邻孔口相同的距离，或可以不均匀地定位。

麻花钻10的钻尖16可以是或变成是与钻本体成一体。合适地是，钻尖16通过注射模制、精密铸造或增材制造(比如使用粘结剂的金属3D打印工艺，或全致密金属工艺，如选择性激光烧结(SLS)或直接金属激光烧结(DMLS))制造。后面的技术使用了大功率激光器以将金属粉末小颗粒熔合成具有所描述的三维形状的钻尖。激光器通过在粉末床的表面上扫描由三维建模程序产生的横截面(或层)来选择性地熔合粉末金属。在每一个横截面被扫描之后，粉末床被相对地降低一个层厚度。然后，新的材料层被涂敷到顶部，并且重复该工艺，直至完成钻尖。钻尖的增材制造的一个优点是，冷却剂通道可以制成弯曲的，以便避免任何直孔的堵塞。

钻尖16进而可以熔合到钻本体14，使得钻尖的后端20和钻本体的前端物理地结合在一起，例如通过熔化或加热而结合在一起。优选地是，排屑槽22已经在两个元件中制造出来，并且可以在熔合开始之前对齐。

钻尖的后端20可以是平面的并且垂直于轴线A，如图1C中推荐的，但是可以可替代地是凹形的或凸形的，以与在钻本体的前端处的互补形状形成配合。

现在参考图2A-2H，其中相似的参考符号在几幅图中都表示对应的部件，通常以10’表示刀具(例如钻)，以16’表示刀尖，例如用于在金属钻孔操作中使用的根据本发明的第二实施例的钻尖。冷却剂在切削刃附近的总体引导与上面结合本发明的第一实施例描述的相同，除了在其它地方另外表明的之外。

钻10’的实施例包括具有后端(未显示)的刀柄和钻本体14’，钻本体14’具有可拆卸地固定或可更换的钻尖16’，如图2A-2H中看到的那样。钻10’优选地是麻花钻。钻本体优选地是由钢或硬质合金制成的。钻尖16’是单体的或一件式单元，优选地是由诸如硬质合金的硬质材料制成的。钻尖可以涂覆有至少一个层或涂层。钻尖16’具有最大直径D’。钻意图在方向R’上旋转(图2E)。

钻本体14’(图2G)包括具有至少两个排屑槽22A’的带排屑槽部分，每一个排屑槽向前终止在空间58’处。

沿着钻尖16’的旋转轴线A’的轴向延伸可以由作为从钻尖的前点或前端18’到钻尖的后端20’的距离的高度h’限定(图2F)。高度h’可以是直径D’的30％至200％，优选地是70％至150％。

在钻本体的前端，钻本体14’具有联接部分52’，两个联接腿54A’、54B’在钻本体的轴向方向上突出，并且布置在钻本体的中心纵向轴向或旋转轴线A’的相反两侧上。

钻尖16’具有联接部分56’，其可以设计用以与钻本体的联接部分52’接合，并且可以被接纳在钻本体的联接部分的联接腿54A’、54B’之间的空间58’中。

内部夹紧表面60A’、60B’可以布置在钻本体的联接部分56’的空间58’中，其可以设计用以与钻尖的联接部分的对应的外部夹紧表面62A’、62B’接合。相应的联接腿54A’、54B’可以设置有止挡表面64A’、64B’，止挡表面64A’、64B’意图将扭矩从钻本体传递到钻尖。止挡表面可以设计成邻接抵靠钻尖的联接部分的对应的止挡表面66A’、66B’。止挡表面可以与钻本体的旋转轴线A’平行或基本平行延伸，或者从止挡表面的轴向后端开始，止挡表面可以在钻本体的意图加工旋转方向R上向前倾斜。

钻尖的联接部分56’可以在钻本体的联接部分的空间58’中围绕钻尖的旋转轴线旋转。钻尖的联接部分56’可以在空间58’中在自由位置和接合位置之间来回旋转。在自由位置，钻尖的联接部分的止挡表面66A’、66B’不邻接抵靠联接腿54A’、54B’的对应的止挡表面64A’、64B’，并且钻尖的夹紧表面62A’、62B’可以不与钻本体的对应的夹紧表面60A’、60B’保持接合。在接合位置，钻尖的联接部分的止挡表面66A’、66B’邻接抵靠联接腿的对应的止挡表面64A’、64B’，并且钻尖的夹紧表面62A’、62B’可以与钻本体的对应的夹紧表面60A’、60B’保持接合。

相应的联接腿54A’、54B’可以设置有从联接腿的止挡表面64A’、64B’突出的肩部68A’、68B’。钻尖16’可以设置有面向钻尖的前端并且可以布置在钻尖的旋转轴线的相反两侧上的两个肩部70A’、70B’。肩部70A’、70B’可以接界(border)在钻尖的联接部分的止挡表面66A’、66B’中相应的一个止挡表面上。肩部70A’、70B’可以布置用以当钻尖的联接部分56’处在钻本体的联接部分的空间58’中的接合位置时，在钻本体的联接腿54A’、54B’的肩部68A’、68B’中相应的一个肩部下方延伸。

钻本体的联接部分的内部夹紧表面60A’、60B’可以在联接腿的止挡表面64A’、64B’的轴向水平高度处布置在联接腿54A’、54B’中相应的一个联接腿的内侧上，如图2G中最佳看到的那样。

钻尖的联接部分的外部夹紧表面62A’、62B’可以对应于钻尖的止挡表面66A’、66B’的轴向水平高度进行布置(图2F)。

在相应的联接腿54A’、54B’中，联接腿的止挡表面64A’、64B’接界在垂直于或基本垂直于钻本体的旋转轴线A’延伸的支撑表面72A’、72B’上。支撑表面72A’、72B’可以设计用以邻接抵靠钻尖的联接部分56’的对应的支撑表面74A’、74B’，以便承载轴向力。接界在止挡表面64A’、64B’上的肩部68A’、68B’在该支撑表面72A’、72B’上延伸出去，即，它们在方向R’上向前延伸。

钻尖16’可以关于直径d’测量对称地布置，如图2E中看到的那样。在钻尖的前端，钻尖具有切削部分，切削部分以常规方式包括在钻尖的径向方向上延伸的至少一个切削刃28’。在图示的示例中，钻尖16’设置有两个切削刃28’。间隙表面或第一主后刀面26A’布置在相应的切削刃28’后方，如在钻尖的加工旋转方向R’上看到的那样。在图示的示例中，至少一个冷却剂管道78’(且优选地是至少两个冷却剂管道)开口于位于钻尖的下侧上的底部表面76’内。冷却剂管道78’可以平行于或不平行于钻尖的轴线A’延伸。当钻尖16’附接到钻本体14’时，冷却剂管道78’连接到对应的冷却剂通道40’，冷却剂通道40’延伸穿过钻本体并且开口于钻本体的联接腿54A’、54B’之间的空间58’的底部表面80’内(图2G)。在轴向方向上处在空间58’的底部表面80’和钻本体的支撑表面72A’、72B’之间的距离合适地是等于在轴向方向上处在钻尖16’的底部表面76’和钻尖的支撑表面74A’、74B’之间的距离，使得当钻尖的支撑表面74A’、74B’邻接抵靠钻本体的支撑表面72A’、72B’时，在这些底部表面80’、76’之间存在最小间隙。最小间隙(可能地是与密封件相组合)可以减少冷却剂的泄漏。

钻尖可以设置有在其底部表面76’处的居中定位的引导销82’。引导销82’在钻尖的轴向方向上突出并且布置成当钻尖的联接部分56’插入空间58’内时被接纳在联接腿54A’、54B’之间的空间58’的底部中的对应的中心凹部84’中。从而，关于将钻尖安装到钻本体方面，促进了钻尖的联接部分56’在所述空间中的初始居中。引导销82’可以轴向地延伸高度h’的约5％至25％。

刀尖16’与刀具本体14’的卡口联接的细节在美国专利第8,142,116号中更准确地描述，该美国专利通过引用并入本文。

与本发明的第一实施例中一样，前刀面24’与第一主后刀面26A’相交，以形成主切削刃28’。刀柄和钻本体优选地是至少部分地围绕通常与旋转轴线A’重合的纵向旋转轴线是圆柱形的。麻花钻优选地具有约10至约20mm的最大直径D’。刀柄适合于插入夹持器(未显示)中。麻花钻的总长度与直径的商在8至13的范围内。

麻花钻10’或钻尖16’可以具有两个相同的切削段19’并且可以具有两个相同的排屑槽22B’。切削段19’和排屑槽可以围绕纵向中心轴线或旋转轴线周向等距地间隔开。因而，旋转轴线限定麻花钻10’的前后方向，钻尖16’在前侧。当钻尖安装到钻本体时，两个排屑槽22B’从钻尖16’螺旋地且连续地延伸到刀柄附近的端部(未显示)。在钻本体14’的轴向中间区域中的螺旋角的典型值是20°至40°。每一个切削段19’具有第一主后刀面或第一段退刀表面26A’，其背离旋转轴线A’径向地向外延伸到刃带或边沿27’的周边表面，并且可以具有第二主后刀面或第二段退刀表面(未显示)。第一主后刀面26A’形成第一退刀表面，第二主后刀面形成第二退刀表面。横刃30’位于麻花钻10’的前端。横刃30’可以具有基本与钻尖的钻心厚度相对应的长度。横刃30’由两个子横刃30A’和30B’限定。每一个子横刃30A’和30B’形成在相邻的第一主后刀面26A’和裂隙32’的相交处。裂隙32’可以在与主切削刃28’的径向外端相交的线Y’的轴向后方延伸。排屑槽22’在主切削刃28’处与第一主后刀面26A’相遇。主切削刃在俯视图中显示为部分地凹形的，但是可以是直的或凸形的。两个主切削刃28’形成118°至170°的钝尖角，即每一个切削刃可以与旋转轴线A形成60°至75°。可替代地是，主切削刃可以彼此近似平行地延伸。每一个子横刃30A’和30B’可以在子横刃30’和相关联的主切削刃28’之间的过渡区域处经由中间切削刃连接到相关联的主切削刃28’。可替代地是，每一个子横刃可以在凸连接点(未显示)处直接地连接到相关联的主切削刃。中间切削刃可以是弯曲的或基本是直的，并且可以经由半径连接到子横刃30’和主切削刃28’。

裂隙32’具有第一裂隙表面36’和第二裂隙表面26B’。第二裂隙表面可以由第二主后刀面(未显示)构成。第一裂隙表面36’和第二裂隙表面26B’可以相互垂直，或者形成优选为91°至93°的钝角。第一裂隙表面36’可以是平面的或弯曲的。第一裂隙表面36’在子横刃30A’或30B’处与第一主后刀面26A’相遇。第二裂隙表面26B’可以是平面的或凹形的，并且可以连接到排屑槽22B’。第一裂隙表面和第二裂隙表面在线或曲线38’处相遇，线或曲线38’基本与刀尖旋转轴线A’形成轴向钻心减薄角度。该角度可以在40°至50°的范围内。例如约44°的角度与在钻尖16’处0.4*D的钻心或芯直径一起产生小的容易去除的切屑。

排屑槽22A’和/或22B’可以被抛光，以促进切屑和冷却剂的流动。

前刀面24’通过成为相关联的排屑槽22B’轴向地最靠前的1毫米而形成相关联的排屑槽22B’的一部分。对于本公开的钻，刀前角优选地是被选择为正的。

麻花钻10’设置有冷却剂管道40’，冷却剂管道40’是用于在压力下的冷却剂的内部通道，冷却剂管道40’从刀柄的后端处的入口朝向钻尖16’的后端20’螺旋地延伸。管道沿着带排屑槽部分的基本全部轴向长度和刀柄12的全部轴向长度延伸。当钻尖16’安装到钻本体时，管道40’和78’的组合与多个冷却剂通道42’流体连通(由图2E中的虚线描述)。冷却剂通道42’可以是弯曲的。当在相关联的前刀面24’附近测量时，如图2E中看到的那样，冷却剂通道42’的全部或一些可以连接到相关联的管道78’并且彼此间隔开。在相关联的前刀面24’中离开的一个或多个径向最外的冷却剂通道可以是弯曲的，使得在输送端处的冷却剂通道的中心线与相关联的前刀面24’形成角度。在如图2E的俯视图中，这样的角度可以选择为垂直于或基本垂直于主切削刃，以避免迫使切屑朝向工件中产生的孔壁并破坏孔壁。

每一个冷却剂通道42’可以具有接收端44’，冷却剂从管道78’穿过接收端44’进入，并且在输送端或排放孔口46’处离开。接收端44’对于多于一个冷却剂通道42’可以是共用的。如图2E中最佳看到的，接收端44’对于所有冷却剂通道可以是共用的。冷却剂穿过冷却剂通道42’，离开仅在主切削刃28’附近的前刀面24’中的排放孔口46’，以输送流体来洗掉切屑并且冷却和润滑麻花钻。接收端44’可以是比管道78’的尺寸(例如，直径)小的尺寸(例如，直径)，使得促进它们的对齐。

当在图2E中的俯视图中看时，每一个冷却剂通道42’的接收端44’可以仅定位在第一主后刀面26A’的轴向后方。

通过在本发明的钻尖中仅在主切削刃28’附近的前刀面24’中布置排放孔口，流体流被集中在最佳位置，而不会在其它地方有任何不期望的泄漏。此外，钻尖与钻本体的轴向锁定是有利的，因为高的冷却剂压力否则可能使钻尖与钻本体分离开来。

钻尖具有由在主切削刃28”的前刀面中的两个或更多个排放孔口46’的至少一个布置结构，其中该布置结构相对于旋转轴线A’以非零角度延伸。该布置结构可以与旋转轴线形成与通过主切削刃28’与旋转轴线形成的角度相同的角度，例如每一个布置结构可以与旋转轴线A’形成59至85°。

每一个布置结构可以具有在主切削刃的前刀面中的三个或更多个排放孔口46’。每一个布置结构可以在前刀面24’中沿着主切削刃28’延伸。每一个布置结构可以由与至少三个排放孔口46’相交的线限定。该线可以与至少三个排放孔口46相交’并且与主切削刃间隔开小的距离。该小的距离可以是钻尖直径D’的5-15％。

每一个排放孔口46’可以具有尺寸，比如可以是钻尖直径D’的5-15％的直径并且该尺寸可以是0.2至1mm。

每一个排放孔口46’定位在相关联的主切削刃28’附近，即，其可以与相关联的主切削刃28’间隔开一段距离，该距离可以等于排放孔口46’的尺寸。

每一个排放孔口46’可以形成与钻尖中的所述至少一个冷却剂管道78’连接的弯曲通道46’的出口。

每一个布置结构可以包括3至6个排放孔口，以增加总流动面积。这意味着对于具有两个主切削刃的钻尖，将存在不少于6个排放孔口且不多于12个排放孔口。

该布置结构可以是直的或基本直的。然而，如果刀尖被制造用于球头端铣刀或在球头端铣刀上制成，则该排孔口可以遵循主切削刃的弯曲路径，但是距离该弯曲路径小的距离。于是，该排孔口的至少一部分可以由基本匹配主切削刃的曲率的曲率限定。

在该布置结构中的所有的排放孔口46’可以具有相同的直径。在该布置结构中的所有的排放孔口可以与相关联的主切削刃28’间隔开相同的间距或距离。距离G可以是钻尖直径D’的5-15％。

大部分排放孔口46’可以位于与主切削刃28的径向外端相交的线Y’的轴向前方。线Y’典型地垂直于旋转轴线A’。如图2C中看到的，存在位于线的轴向前方的四个排放孔口和位于线的轴向后方的一个排放孔口，而一个排放孔口由所述线交叉。

前刀面24’可以由线Y’交叉。

上面公开的表1对于第二实施例也是真实的；至少对于10至20mm的钻直径。

钻尖可以在布置结构中具有在相同的排屑槽中离开的两排(未显示)排放孔口。两排孔口于是可以平行于彼此延伸。孔的数量于是可以与仅一排孔口相比是两倍那么多。于是，排放孔口可以交错，以维持刀尖的耐用性。

至少一个排放孔口可以位于每一个第一裂隙表面36’中，以改进中心冲洗。至少一个排放孔口可以轴向地定位在中间切削刃下方。

在布置结构中的排放孔口可以均匀地定位，比如距相邻孔口相同的距离，或可以不均匀地定位。

合适地是，钻尖16’通过精密铸造或增材制造(比如使用粘结剂的金属3D打印工艺，或全致密金属工艺，如选择性激光烧结(SLS)或直接金属激光烧结(DMLS))制造。

钻尖可以具有另一种设计，只要其可以通过卡口联接和/或螺钉联接而固定到钻本体的前部即可。

刀具寿命通常随着冷却剂供应压力的增加而增加。这可以归因于高压冷却剂抬升切屑并更靠近切削交界面的能力。该动作导致捕获区域的减小，因而降低摩擦系数，这进而导致切削温度和切削力的降低。优选地是，在论述的实施例中使用的压力超过5巴，优选地是超过30巴冷却剂压力。

在本发明的一个实施例中，第一层是多层结构变化的(Ti,Al)N层。第一层和/或第二层的各个单独层包括金属氮化物，其中金属元素中的一个或多个选自钛(Ti)、铝(Al)、硅(Si)、铬(Cr)、铌(Nb)、铪(Hf)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、锆(Zr)、钨(W)，优选地是选自钛(Ti)、铝(Al)、硅(Si)、铬(Cr)。第一层和第二层的合适的总厚度分别由涂层的化学组成以及钻的确切几何形状确定。

刀尖16或16’可以根据应用领域而被给予不同的设计。

在本申请中，诸如“包括”等术语的使用是开放式的，意图具有与诸如“包含”的术语相同的意思并且不排除其它结构、材料或行为的存在。类似地是，尽管诸如“能够”或“可以”等术语的使用意图是开放式的且反映结构、材料或行为不是必要的，但是未使用这样的术语不意图反映结构、材料或行为是必不可少的。到了结构、材料或行为目前被考虑是必不可少的程度，它们会被这样认定。诸如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前”、“向前”、“后”和“向后”等术语指的是当前附图中显示且本领域技术人员理解的特征。表述“在前刀面中”被理解为指定位在相关联的排屑槽的大约轴向最前方的4毫米的前刀面中。术语“相关联的”此处指的是最接近的、连接的、邻近的、邻接的或类似的同义词。在当前的文本中，术语“刀尖”与类似“钻尖”和“端铣刀刀尖”等术语是可互换的。

尽管本发明已经根据优选实施例被示出和描述，但是应认识到，在不偏离如权利要求书中阐述的本发明的情况下，可以在本发明中做出改变和变化。

Claims (16)

1.一种一件式刀尖，所述一件式刀尖与刀具本体是一体的或者被构造用以以可移除的方式固定到刀具本体，并且被构造用以加工金属物体，

所述刀尖(16；16’)具有刀尖直径(D；D’)、旋转轴线(A；A’)和至少一个冷却剂管道(44；78’)，所述刀尖(16；16’)包括形成在前刀面(24；24’)和第一主后刀面(26A；26A’)的相交处的至少一个主切削刃(28；28’)，所述前刀面形成排屑槽(22；22B’)的一部分，

所述至少一个冷却剂管道被构造用以与仅在所述刀尖(16；16’)中的排放孔口(46；46’)流体连通，

其中，所述刀尖(16；16’)具有由仅在主切削刃的所述前刀面(24；24’)中的两个或更多个排放孔口(46；46’)构成的布置结构，其中所述布置结构相对于所述旋转轴线(A；A’)以非零角度(α)延伸，

其特征在于，所述刀尖具有至少两个主切削刃(28；28’)，并且其中在两个排放孔口的情况下，一个排放孔口定位在与所述主切削刃的径向外端相交的线(Y；Y’)的轴向前方，而在多于两个排放孔口的情况下，大部分的排放孔口(46；46’)定位在与所述主切削刃的径向外端相交的线(Y；Y’)的轴向前方。

2.根据权利要求1所述的刀尖，其中所述布置结构遵循基本直的路径或弯曲的路径，所述基本直的路径或弯曲的路径具有在所述至少一个主切削刃(28；28’)的所述前刀面(24；24’)中的三个或更多个排放孔口(46；46’)。

3.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中所述布置结构在所述前刀面(24；24’)中沿着所述主切削刃延伸，或者在所述前刀面(24；24’)中平行于所述主切削刃延伸。

4.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中在两个排放孔口的情况下，所述布置结构由与两个排放孔口相交的线(L)限定，而在多于两个排放孔口的情况下，所述布置结构由与至少两个或三个排放孔口(46；46’)相交的线(L)限定。

5.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中与至少三个排放孔口(46；46’)相交的线(L)与所述主切削刃间隔开一段距离(d1)。

6.根据权利要求5所述的刀尖，其中所述距离(d1)是所述刀尖直径(D；D’)的5％-15％。

7.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中每一个排放孔口(46；46’)具有是所述刀尖直径(D；D’)的5％-15％的尺寸(d2)。

8.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中每一个排放孔口(46；46’)与相关联的所述主切削刃间隔开等于所述排放孔口的尺寸(d2)的距离(d3)。

9.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中每一个排放孔口(46；46’)形成与至少一个接收端(44)或冷却剂管道(78’)连接的弯曲通道(42；42’)的出口。

10.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中所述布置结构包括3至6个排放孔口(46；46’)。

11.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中在所述布置结构中的所有的排放孔口(46；46’)具有相同的直径。

12.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中在所述布置结构中的所有的排放孔口(46；46’)与相关联的所述主切削刃间隔开相同的距离(d3)。

13.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中所述刀尖(16)被熔合到刀具本体(14)，使得所述刀尖的后端(20)和所述刀具本体的前端物理地结合在一起，以形成麻花钻或螺旋钻。

14.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中所述刀尖(16’)被构造用以借助于联接件而以可拆卸的方式固定到刀具本体(14’)，使得所述刀尖中的所述至少一个冷却剂管道(78’)与所述刀具本体中的所述至少一个冷却剂管道(40’)对齐。

15.根据权利要求1或2所述的刀尖，其中所述布置结构为一排孔口。

16.根据权利要求13所述的刀尖，其中所述刀尖的后端(20)和所述刀具本体的前端通过熔融或加热而结合在一起。

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