CN1210127C - 钻孔工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双刃的或多刃的钻孔工具。该钻孔工具具有一可绕钻头轴线(36)旋转的基体(14)，在其端面设有至少两个板座(16)，用以安装同样构成的可更换的切削板(20)。可更换的切削板各具有一个连接一主切削刃(28)的同时构成切削楔的切屑面(30)和自由面(24)以及一个远离自由面的支承面(26)。此外设有一个径向向外沿每一个边缘连接切屑面(30)、自由面(24)和在必要时连接支承面的刃棱边(34)，借助于该刃棱边(34)，支承钻孔工具在钻孔中的导向。各切削板(20)在自由面(24)和支承面(26)的区域内由一固定螺钉(22)用的通孔(48)穿过，该固定螺钉(22)拧紧到在板座(16)的区域内向基体(14)的端面敞开的一个螺纹孔(50)内。按照本发明，各通孔(48)以其轴线垂直于自由面(24)并优选垂直于所属切削板(20)的支承面(26)定位，而各螺纹孔(50)的轴线在基体(14)中倾斜于钻头轴线(36)并相互倾斜地定位。

Description

钻孔工具
技术领域
本发明涉及一种钻孔工具，包括一可绕钻头轴线旋转的基体、至少两个设置在基体端面上的板座和一些可更换地安装在该板座上的、优选同样构成的切削板，这些切削板各具有一个连接主切削刃的切屑面和自由面、一远离自由面的支承面和一个径向向外沿每一个边缘连接切屑面、自由面和在必要时连接支承面的刃棱边以及一穿过自由面和支承面的通孔，用以将一固定螺钉拧紧到在板座的区域内向基体端面敞开的一个螺纹孔内。
背景技术
这类钻孔工具绝大多数用作为双刃或多刃的整具钻头，其如一麻花钻类似地构成，但具有可更换的切削板。在端面拧紧入钻头尖端的切削板在其刀刃区域具有一定位角，其用于使钻头定心于钻孔中。在已知的这类钻孔工具(DE-A-3611999、US-4961672)中，切削板具有复杂的板形状，其只可以用硬质合金喷镀技术制造。由于硬质合金是脆的，由其制成的切削板不允许施加弯曲。关于复杂的板形状在现有的技术中人们试图避免板中的弯曲应力。由于其复杂的形状切削板在其制造上是昂贵的并因此对于大量使用来说不相称地昂贵。各固定螺钉在其中均嵌入基体的轴线平行于钻头轴线定位的螺纹孔内。因此切削板中的通孔倾斜于相应的自由面定位。双刃和多刃钻头为具有较大送进的高切削功率而设计。因此通过切削板导入基体的反力是很大的。已知的钻头的板座在其座边缘构成相当薄壁的并因此在要求的切削功率下导致在较长期加工时的问题。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，开发一种开头所述型式的双刃的或多刃的钻孔工具，其可以采用具有简单板形状的切削板并且在高切削功率下仍能使在切削过程中作用于切削板上的力最好地传入基体。
根据本发明，提出一种钻孔工具，包括一可绕钻头轴线旋转的基体、至少两个设置在基体的端面上的板座和一些可更换地安装在板座上的、优选同样构成的切削板，这些切削板各具有一个连接主切削刃的切屑面和自由面、一远离自由面的支承面和一径向向外沿每一个边缘连接切屑面、自由面和在必要时连接支承面的刃棱边以及一穿过自由面和支承面的通孔，用以将一固定螺钉拧紧到在板座的区域内向基体的端面敞开的一个螺纹孔内；其特征在于，各通孔以其轴线垂直于所属切削板的自由面定位，并且各螺纹孔的轴线在基体中倾斜于钻头轴线并相互倾斜地定位。
根据本发明，还提出一种用于双刃的或多刃的钻孔工具的可更换的切削板，包括一主切削刃、各一个连接该主切削刃的同时形成切削楔的切屑面和自由面、一远离自由面的支承面、一向外沿每一个边缘连接切屑面、自由面和在必要时连接支承面的刃棱边以及一个穿过自由面和支承面的用于固定螺钉的通孔；其特征在于，自由面和支承面相互平行地设置并且由通孔垂直地穿过，并且设有至少两个相互间成一80°至100°角度的座边缘，其中一个座边缘与主切削刃之间成60°至80°的角度而另一座边缘与主切削刃之间成向外收敛的10°至30°的角度。
本发明的构想在于，在最佳的力导入的情况下这样来简化板形状，即所述各通孔以其轴线垂直于所属的切削板的自由面定位，并且基体中的各螺纹孔的轴线相应地倾斜于钻头轴线和相互倾斜地定位。各螺纹孔合乎目的地向在基体中存在足够的材料的地方设置。其中应考虑到，基体一方面通过存在的排屑槽而另一方面通过冷却剂孔还具有进一步的结构收缩，其可以提供一仅仅有限的设置螺纹孔的可能性。另一构想在于，板座在基体上这样制出，即由于切削产生的主切削力通过切削板无弯曲地导向板座或导入基体中。按照本发明的一个优选的实施形式，各个切削板的自由面和支承面相互平面平行地定位，以便通孔以其轴线也垂直于支承面定位。由此可知各螺纹孔的轴线倾斜于钻头轴线和相互倾斜地定位。优选，各螺纹孔在基体中从其端面的开口起朝一个通过所属的切削板的主切削刃延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向并且朝一个与该平面垂直的通过基体轴线延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向。螺纹孔在基体中的倾斜在平面平行的各切削板中预定钻头的顶角和自由面角。由于平面平行的各切削板，对于切削过程的全部决定性参数由板座确定，而钻孔直径由刃棱边在切削板上的径向位置确定。
各切削板的主切削刃向钻头的切削方向超前于一个平行于主切削刃和钻头轴线的平分面，其中各切削板关于钻头轴线镜面对称地设置在钻头体上。
在钻头轴线的区域。相互邻近的切削板具有小于0.2mm的间距。优选彼此相离0.05至0.15mm。刀刃向中心这样制出。使向中心方向形成副切削刃的型式，其交叉于中心。因此在钻孔过程中留下一最小的余料或料芯，其直径小于0.1mm。该料芯未被切掉，而是在大多数材料中被破碎。特别是对由坚韧的材料如优质钢构成的工件只在各板间距相当小时才产生破碎。已证明即使在板间距为0.1mm时在盲孔钻孔中在中心未留下料芯。更确切地说料芯直到孔底被完全破碎，从而不需要补充加工。在这方面得到进一步改进的是，在基体上在两切削板之间的间距区域内成形一从切削板起通向切屑输送槽的不对称于钻头轴线设置的退屑斜度。
为了确保将力均匀地从切削板传入基体而没有高峰负荷，本发明建议，各切削板以至少两个相互成一角度的边缘面形锁合地装配在所属的板座上。同时各固定螺钉合乎目的地具有一以圆锥形凹部装配在通孔的区域内的埋头，其中埋头配合和座配合具有一相互的偏差以便产生一压配合。两形锁合地装配在板座上的边缘面有利地包括一80°至100°的角，优选相互成90°角并且合乎目的地通过一倒圆的角相互连接。座边缘在过渡区域的倒圆的外形考虑在该区域内形锁合地围绕切削板。借此我们一方面得到高的更换精度而另一方面得到基体的稳定性以及切削板的力均匀地传入基体中，而没有象在其例如在有棱角的板座中那样出现的高峰负荷。
另外，已证实有利的是，切削板的主切削刃与邻近切屑面的座边缘的自由面一侧的界定边缘之间相互成60°至80°的角，其中主切削刃和涉及的界定边缘可以通过一倒圆的或磨平的边缘部分相互连接。另一方面，主切削刃和远离切屑面的座边缘的自由面一侧的界定边缘之间合乎目的地包括一径向向外收敛的锐角10°至30°，同时刃棱边和远离主切削刃的座边缘可以通过一相对于刃棱边倾斜地径向向内定向的边缘面相互连接。在这样的板形状中确保在板座的外面基体中存在足够的材料，其确保切削板在基体上的稳定支承。
按照本发明的另一优选的实施形式，切削板的刃棱边在装配状态下沿板厚度平行于钻头轴线定位，同时自由面和刃棱边相互间合乎目的地成大于90°的角，而主切削刃和刃棱边的自由面一侧的界定边缘之间约为90°。因此刃棱边沿整个的板厚延伸。为了在刃棱边的区域内的充分导向，板厚度应该选为至少钻孔半径的0.2倍。板厚度符合钻孔半径的0.2至0.5倍是有利的。
利用本发明的措施保证切削板的中心位置由板座确定。通孔在切削板内向钻头中心的方向移动，其中通孔的最佳位置位于切削板的重心的区域。
本发明的一个重要的优点在于，利用唯一的板坯件通过在刃棱边的区域的简单磨削可以实现连续的不同的钻孔直径。借此还可以利用同一个基体比至今覆盖更大的直径范围。同样基体中的直径分级可以选择得大于至今通用的毫米间距。
附图说明
以下借助于附图中以简图示出的一个实施例更详细地说明本发明。其中：
图1为钻孔工具的透视图；
图2a为从图1中截取的一放大的部分；
图2b为钻孔工具的处于相对于图2a扭转的位置的另一部分；
图3a和3b为钻孔工具的两个侧视图；
图4a和4b为钻孔工具的两个端面视图；
图5a和5b为图3a和3b的放大图；
图6为图4b的放大图。
具体实施方式
附图中所示的钻孔工具设计成双刃的整具钻头。钻孔工具规定为应用于机床中并且为此具有一由用于支承平面的连接凸缘10限定的连接轴12用以连接到一未示出的机床主轴上。此外，一轴向延伸的基体14与连接凸缘10相连接，基体14在端面设有两个板座16，由板座起切屑输送槽18沿基体14的长度延伸。在板座16上设有两个更换的同样构成的切削板20并用固定螺钉22固定到基体14上。
切削板20具有一自由面24和一远离其的支承面26，两者彼此平面平行地设置。在切削输送槽的一侧自由面24由主切削刃28和其上连接的通向切屑输送槽18的切屑面限定。一同时构成为导向边缘的副切削刃32和一刃棱边34径向向外连接到主切削刃28和切屑面30上。副切削刃32相对于主切削刃折转90°角，而刃棱边34沿板厚平行于钻头轴线36延伸。两切削板20的刃棱边34支承钻孔工具在钻孔中的导向，同时两切削板20的主切削刃28的顶角，其特别是在图5b中可看出，保证钻头在钻孔中的定心。另外，各切削板20由两个基本上相互垂直的座边缘38、40限定，其中一个座边缘38在钻头轴线附近以约60°至80°角连接主切削刃28而另一个座边缘40位于主切削刃的对面并与其成向外收敛的10°至30°的角度。其中主切削刃28通过一倒圆的或磨平的相交部和边缘部分42转入座边缘38，而座边缘38和座边缘40通过圆弧过渡部分44相互连接。座边缘40位于径向向外的末端连接一倾斜径向向外向着刃棱边延伸的限定面46。
各切削板20在装配状态下在其主切削刃28的区域具有很小的间距0.05至0.2mm。为了将切削板20固定定位在板座16上，构成为埋头螺钉的固定螺钉22穿过切削板20中的通孔48并拧紧于基体14的螺纹孔50中。通孔48以其轴线垂直于切削板20的自由面24和支承面26定位。为了校准主切削刃28之间的确定的顶角和在自由面24的区域的预定的后角，各螺纹孔50以其轴线倾斜于钻头轴线36定位。如由图5a和5b中可看出的，螺纹孔倾斜于钻头轴线36并相互倾斜定位。各螺纹孔50在基体中从其端面的开口52起朝一个通过所属的切削板20的主切削刃28延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向并同时朝一个与该平面垂直的通过钻头轴线36延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向。螺钉的通孔48较远地向钻头轴线36方向移动并且在座边缘38、40之间的角区域移到离主切削刃28一定间距处。借助于这样的措施可以在具有足够的周围材料的基体14的区域制出螺纹孔50，其中对此应注意既不触及切削输出槽18又不切开冷却剂通孔54。各固定螺钉22具有一以圆锥形凹部56装配在切削板20中的埋头58，其中凹部56相对于座边缘38、40定位成使埋头配合和座配合具有一相互的偏差以便产生一压配合。借此各切削板20关于钻头轴线36可以精确地定位于板座16上。要求的钻孔直径通过在刃棱边34的区域磨光切削板20来校准。借此利用唯一的板坯件可以校准连续的不同的钻孔直径。
为了即使在高钻孔功率时确保无颤振地钻孔，为了校准一足够长的刃棱边，一最小板厚度是必需的，其优选符合钻孔半径的0.2至0.5倍。
由于各切削板不是通过钻头轴线相交，而是在该区域彼此间具有小于0.2mm的间距，这里留下一未被切削的最小的余料或料芯。如果该料芯具有充分小的直径，则其在钻孔过程中被破碎。其中各切削板之间的间距校准成使在中心不留下料芯，从而即使在盲孔钻孔的制造中无需补充加工。
概括之确定如下：本发明涉及双刃的或多刃的钻孔工具。该钻孔工具具有一可绕钻头轴线36旋转的基体14，在其端面设有至少两个板座16用以安装同样构成的可更换的切削板20。各可更换的切削板具有各一个连接一主切削刃28的构成为切削楔的切屑面30和自由面24以及一个远离自由面的支承面26。此外设有一个径向向外沿各一个边缘连接切屑面30、自由面24和在必要时连接支承面26的刃棱边34。借助于该刃棱边34支承钻孔工具在钻孔中的导向。各切削板20在自由面24和支承面26的区域内由一固定螺钉22用的通孔48穿过。该固定螺钉22拧紧到在板座16的区域内向基体14的端面敞开的螺纹孔50内。按照本发明，通孔48以其轴线垂直于自由面24并优选垂直于所属切削板的支承面26定位，而各螺纹孔50的轴线在基体14中倾斜于钻头轴线36和相互倾斜地定位。

Claims (28)

1.一种钻孔工具，包括一可绕钻头轴线(36)旋转的基体(14)、至少两个设置在基体(14)的端面上的板座(16)和一些可更换地安装在板座(16)上的、优选同样构成的切削板(20)，这些切削板(20)各具有一个连接主切削刃(28)的切屑面(30)和自由面(24)、一远离自由面(24)的支承面(26)和一径向向外沿每一个边缘连接切屑面(30)、自由面(24)和在必要时连接支承面(26)的刃棱边(34)以及一穿过自由面(24)和支承面(26)的通孔(48)，用以将一固定螺钉(22)拧紧到在板座(16)的区域内向基体(14)的端面敞开的一个螺纹孔(50)内；其特征在于，各通孔(48)以其轴线垂直于所属切削板(20)的自由面(24)定位，并且各螺纹孔(50)的轴线在基体(14)中倾斜于钻头轴线(36)并相互倾斜地定位。
2.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，主切削刃(28)和一个界定刃棱边(34)的副切削刃(32)之间包括一小于90°的角度。
3.按照权利要求1或2所述的钻孔工具，其特征在于，切削板(20)的自由面(24)和支承面(26)相互平面行地定位并且通孔(48)以其轴线垂直于支承面(26)定位。
4.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各螺纹孔(50)的轴线倾斜于钻头轴线(36)并相互倾斜地定位。
5.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各螺纹孔(50)在基体(14)中从其端面的开口(52)起，朝一个通过所属的切削板(20)的主切削刃(28)延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向并且朝一个与该平面垂直的通过钻孔轴线(36)延伸的、轴线平行的平面方向倾斜定向。
6.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，相互邻近的切削板(20)在钻头轴线(36)的区域内彼此具有小于0.2mm的间距，优选0.05至0.15mm。
7.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各切削板(20)以至少两个相互间成一角度的座边缘(38、40)形锁合地装配在所属的板座(16)中。
8.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各固定螺钉(22)具有一个装配到切削板(20)中的圆锥形凹部(56)中的埋头(58)并且埋头配合和座配合具有一相互的偏差以便产生一压配合。
9.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各切削板(20)的刃棱边(34)为了校准一确定的钻孔直径是可磨削的。
10.按照权利要求7所述的钻孔工具，其特征在于，两座边缘(38、40)相互间成一80°至100°的角度，优选为90°。
11.按照权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，座边缘(38、40)通过一倒圆的过渡部分(44)相互连接。
12.按照权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，主切削刃(28)和邻近切屑面(30)的座边缘(38)的自由面一侧的界定边缘相互间成一60°至80°的角度。
13.按照权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，主切削刃(28)与邻近切屑面(30)的座边缘(38)的自由面一侧的界定边缘通过一倒圆的或磨平的相交部分和边缘部分(42)相互连接。
14.按照权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，主切削刃(28)和远离切屑面的座边缘(40)的自由面一侧的界定边缘相互间成一径向向外收敛的10°至30°的角度。
15.按照权利要求14所述的钻孔工具，其特征在于，刃棱边(34)和远离主切削刃的座边缘(40)通过一相对于刃棱边(34)倾斜地径向向内定向的界定边缘(46)相互连接。
16.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，切削板(20)的刃棱边(34)在装配状态下沿板厚平行于钻头轴线(36)定位。
17.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，自由面(24)和刃棱边(34)相互间成大于90°的角度。
18.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，切削板(20)的板厚度对应于一预定的钻孔半径的0.2至0.5倍。
19.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各切削板(20)的主切削刃(28)向切削方向超前于一个平行于主切削刃、通过钻头轴线延伸的平分面。
20.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各切削板(20)关于钻头轴线(36)镜像对映地安装在基体上。
21.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，各切削板(20)的切屑面(30)以一个界定面对准每一个设置在基体中的切屑输送槽(18)。
22.按照权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于，在基体(14)上在两个板座(16)之间的间距区域内成形一从切削板(20)起通向一个切屑输送槽(18)的、不对称于钻头轴线(36)设置的退屑斜度。
23.用于双刃的或多刃的钻孔工具的可更换的切削板，包括一主切削刃、各一个连接该主切削刃的同时形成切削楔的切屑面(30)和自由面(24)、一远离自由面(24)的支承面(26)、一向外沿每一个边缘连接切屑面(30)、自由面(24)和在必要时连接支承面(26)的刃棱边(34)以及一个穿过自由面(24)和支承面(26)的用于固定螺钉(22)的通孔(48)；其特征在于，自由面(24)和支承面(26)相互平行地设置并且由通孔(48)垂直地穿过，并且设有至少两个相互间成一80°至100°角度的座边缘(38、40)，其中一个座边缘(38)与主切削刃(28)之间成60°至80°的角度而另一座边缘(40)与主切削刃(28)之间成向外收敛的10°至30°的角度。
24.按照权利要求23所述的可更换的切削板，其特征在于，通孔(48)离开刃棱边(34)向更接近内座边缘(38)的方向移动。
25.按照权利要求23或24所述的可更换的切削板，其特征在于，刃棱边(34)为了校准一确定的钻孔直径是可磨削的。
26.按照权利要求23所述的可更换的切削板，其特征在于，切屑面(28)与邻近的座边缘(38)通过一倒圆的或磨平的相交部分和边缘部分(42)相互连接。
27.按照权利要求23所述的可更换的切削板，其特征在于，设置在刃棱边(34)的区域内的副切削刃和远离主切削刃(28)的座边缘(40)通过一相对于副切削刃倾斜向内定向的限定边缘(46)相互连接。
28.按照权利要求23所述的可更换的切削板，其特征在于，座边缘(38、40)通过一个倒圆的角或磨平的角相互连接。
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