CN1204990C - 钻头 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工金属的钻头(1)，所述钻头具有一个中心尖部(2)和一条中心线(A)，所述中心尖部穿过向周边方向延伸的切削刃(3)。所述钻头(1)在所述钻轴正交方向和向着中心线(A)倾斜的切削刃(3)之间形成一个1-20°的切削角(α)。所述中心尖部(2)具有一个90+2°的尖翼角和一基底，所述基底占据了所述钻头(1)总直径的23-45%，或者30-40%，最好是三分之一，所述钻头具有一个90±10°的顶锥角(β)。

Description

钻头
技术领域
本发明涉及一种用于金属机加工的钻机。
背景技术
当在金属上钻孔时，钻头要承受很大的应力。钻机经常受到很严重的磨损，从而很快地影响到钻孔的精度。一种试图解决上述问题的方式是使用硬质材料来制造钻头。这种钻机很坚固，但同时又较脆，当钻机在韧性材料上使用时，经常会导致钻头被碎屑包覆。钻机被碎屑包覆意味着所希望获得的和实际获得的钻孔直径经常发生较大的偏差。
此外，当使用钻机，尤其是在工业上使用时，对钻机的使用寿命以及结果的等级有很大的要求。欧洲专利EP0,761,352公开了一种钻机，该钻机使材料的消耗得以一定程度的减少，并且使得在金属上钻孔更为容易。该专利涉及的球锻钢钻机实际上在工业及其它专业领域上并不使用，而是满足较底层次市场的需求。然而，欧洲专利EP0,761,352披露的钻机具有从顶端向外边缘延伸的切削刃，该切削刃的方向向上倾斜，以产生一较好的钻孔。
此外欧洲专利DE3,123,048披露了一种钻机，其钻头向钻机的中心线倾斜。由于钻头的这种设计，使得钻孔过程中产生的碎屑流向孔的中心而不是孔的周边，从而使得钻孔的直径具有一个较好的精度。另一专利申请DE911,799公开了一种使用上述理论的钻机，以使得在实际钻孔过程中碎屑以一较为合理的方式流动，从而减少钻头被碎屑包覆的危险。很明显上述两篇文献中所示的钻头更适用于诸如木头、塑料、混凝土以及石膏一类的材料。
对于金属，尤其是对于不同金属的工业加工，一方面由于钻机必须满足较为严格的质量标准和要求，另一方面由于钻机比其它类型的钻机要遭受更为严重的磨损和承受更大的力，因此钻机需要具有完全不同的材料特性。当在金属上钻孔时，较大的径向力使得钻机芯轴及其轴承承受较大的应力，这就需要经常对钻机芯轴进行维修甚至更换。
当在金属上钻孔时，需要在获得高质量的被加工金属的同时避免产生使钻机和芯轴的使用寿命缩短的过大的径向力，以上难题尚待解决。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种改进的钻机，其用于解决现有技术中在钻孔时产生的钻屑及其负面影响，同时在加工金属时不会产生过大的径向力。
因此，本发明涉及一种用于金属机加工的钻头，所述钻头具有一个中心尖部以及一条中心线(A)，所述中心尖部穿过向周边方向延伸的切削刃，同时，钻头在钻轴的正交方向与向着中心线(A)倾斜的一条切削刃之间形成1-20°的切削角(α)，并且所述中心尖部具有一个90±2°的尖翼角(η)以及一基底，所述基底占据了所述钻头(1)总直径的23-45％，或者30-40％，最好是三分之一，所述中心尖部具有一个90±10°的顶锥角(β)。
上述钻头基底延展部与钻头直径之间的关系以及切削刃向钻机中部的倾斜意味着在钻机避免被钻屑包覆的同时径向力得以减小。由于具有一个90°的尖翼角，一个非常明显的包括中心尖部以及容屑面的尖翼得以形成。所述尖翼角被定义为一条与钻轴正交的直线和包括中心尖部侧边的尖翼之间的夹角，在此表示为(η)。由于钻头最好可以双面切削，所以有足够的空间排出钻屑。
在本发明的最佳实施例中，钻头具有一个90±10°的顶锥角(β)。在此顶锥角被定义为中心尖部侧边的两条假象延伸线之间的夹角，并表示为(β)。在顶锥角的这一变化范围内，钻机具有最优的金属机加工性能。钻头所加工的金属最好是黄铜、紫铜以及轻金属，比如铝。
按照本发明的最佳实施例，钻头在钻轴的正交方向与向着中心线(A)倾斜的一条切削刃之间形成一个10±3°的切削角(α)，并且该角度一直保持到钻头的周边。在此切削角表示为(α)。
如此设计的切削刃以及顶锥角的上述形式和延伸意味着中心尖部首先接触被加工材料。因此，在切削刃开始对材料进行加工前，芯轴的振动以及移动被稳定。中心尖部以及切削刃端部之间的距离不应过长，尤其是在钻头被用于加工比较薄的金属板时。在切削刃接触金属板之前，中心尖部压向金属板并使之发生变形，甚至使得金属板能够裂开。切削刃的角度不能过陡，以免缩短它的使用寿命。
按照本发明，钻头的切削刃包括一容屑面，所述容屑面具有一位于钻头外周至少0.7毫米处的尖翼。由于切削刃是直的而不是尖的，所以钻削的精度能够在较长时间得以保持，藉此钻机的使用寿命提高。当然，对不同直径的钻头，尖翼的延展部可以不同。尖翼的延展部同样由上述尖翼角确定。
在本发明的一个最佳实施例中，钻头具有一个切削刃，所述切削刃相对于钻轴的正交方向具有一个10±3°的第一余隙角，该第一余隙角在此表示为(φ)。如果第一余隙角超过上述上限，钻头工作时产生的热量将很大。考虑到上面所提及的对金属的精确加工，较上述下限更小的余隙角也是不合适的。第一余隙角最好为10-12°。
按照本发明的钻头的另一最佳实施例，所述切削刃相对于钻轴的正交方向具有一25±5°的第二余隙角。该第二余隙角在此表示为(θ)。由于上述两个余隙角的存在，钻头从所述切削刃向下朝着螺旋导向边具有一更为连续的过渡。这种设计为排出钻屑以及其它残余物质提供了空间。通过钻屑迅速而有效的排出，局部精度误差以及高摩擦热量得以减少。
上述两个余隙角沿着钻头旋转的相反方向的倾斜程度逐渐减小。余隙能够通过小平面切削或对圆锥体包络面进行切削一类的方式形成。
在钻头的一个最佳实施例中，钻头由硬金属制成。在另一个最佳实施例中钻头包括一个金刚石部分。同时其它具有足够好的特性的材料也可用于制造上述的钻头。具有一个或多个上述特征的钻头最好用于麻花钻。螺旋角最好为0-30°，但是本发明并不限于这一特定的螺旋角。在本发明的范围内，对于上述类型的钻机或钻头，上述特征可以自由组合或体现在不同的实施例中。
目前，多种类型的钻头具有内部冷却装置。上述钻头在这一方面也不例外，其能够毫无困难地安装有内部冷却装置。例如，冷却介质穿过钻头中内置的一个孔。如果这种需求在生产过程中需要，则这一解决方案可用于所述钻头。
附图简介
下面将参照附图通过一个实施例对本发明进行详细描述，其中：
图1是钻头的侧视图；
图2是一个旋转了90°的钻头的侧视图；以及
图3是钻头的前视图。
具体实施方式
图1是按照本发明一个最佳实施例的钻头1的侧视图。该钻头1主要用于加工黄铜、紫铜以及轻金属，比如铝。另外具有轻金属的合金也被认为是轻金属。包括所述钻头的钻机最好由硬金属或类似材料制成。为了得到合适的结构，所述钻机被适当地打磨。
在图中，从侧面示出的中心尖部2具有一个大致为90°的尖翼角(η)。所述尖翼角(η)被定义为一条和钻轴正交的直线B与包括中心尖部2及容屑面6的削尖部7之间的夹角。
此外，由图中可明显地看出第一余隙角(φ)及第二余隙角(θ)。所述第一余隙角沿着钻机转动的相反方向向下倾斜一角度，该角度最好为10-12°。紧随第一余隙角的第二余隙角具有一个较大的最好为25°的角度。这些角度的给出只是作为最佳实施例的一个举例，并不能认为是对本发明的限制。通过对钻头的锥形包络面的切削或者对钻头进行小平面的切削，可以得到上述的余隙角。
上述第一以及第二余隙角由一条与中心轴线正交的直线B确定，并且位于和钻机推进方向相反的方向。该定义在图1中明显示出。
图2是绕自身轴线(A)转动了90°的钻头1的侧视图。所述中心尖部2的锥形侧面具有一个大致为90°的顶锥角(β)。在图中，同样具有一个90°的尖翼角的切削刃3具有向中心线倾斜的延展部。在最佳实施例中，确定切削刃的角度并被表示为切削角(α)的这一角度最好为10°。容屑面6沿着切削刃3大致平面地延伸。大致平面的容屑面在钻机的推进方向具有一个超出钻机周边大约1毫米的伸出部，当然该伸出部也取决于钻机的尺寸。
在这一实施例中，钻头构成了麻花钻的一部分。在一最佳实施例中，导向边8相对于钻轴延长线方向形成一个25-30°螺旋角。
图3是钻头的前视图。图中示出了中心尖部2的基底与钻头总直径之间的关系。在最佳实施例中，中心尖部的基底延展部和钻头总直径之间的比例大约是三分之一。

Claims (12)

1、一种用于金属机加工的钻头(1)，所述钻头具有一个中心尖部(2)以及一条中心线(A)，所述中心尖部(2)穿过向周边方向延伸的切削刃(3)，其特征在于：所述钻头(1)在所述钻轴正交方向与向着所述中心线(A)倾斜的切削刃(3)之间形成一个1-20°的切削角(α)，并且所述中心尖部(2)具有一个90±2°的尖翼角(η)以及一基底，所述基底占据了所述钻头(1)总直径的23-45％，或者30-40％，最好是三分之一，所述中心尖部具有一个90±10°的顶锥角(β)。
2、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述尖翼角(η)基于所述钻轴的正交方向(B)确定了一个削尖部7，所述削尖部包括中心尖部(2)和容屑面(6)。
3、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：在所述钻轴正交方向(B)与向着中心线(A)倾斜的切削刃(3)之间形成一个10±3°的切削角(α)，并且该角度一直保持到所述钻头(1)的周边。
4、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述切削刃(3)具有一个位于所述钻头外周大致0.7毫米的削尖部(7)。
5、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：包括一个切削刃(3)，所述切削刃具有一个10±3°的第一余隙角(φ)。
6、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：包括一个切削刃(3)，所述切削刃具有一个25±5°的第二余隙角(θ)。
7、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述钻头由硬金属制成。
8、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述钻头包括一个金刚石部分。
9、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述钻头用于麻花钻。
10、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述钻头包括用于内部冷却的装置。
11、如权利要求1所述的钻头(1)，其特征在于：所述导向边(8)相对于所述中心线(A)方向形成一个0-30°的螺旋角。
12、一个包括上述任一权利要求所述钻头(1)的钻机。
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