CN1278835C - 切割件 - Google Patents

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Abstract

一种切割板包括：一个工作端，用于接合工件；一个旋转轴；一对相对布置的第一表面，在和所述第一表面相交的轴向平面内，从工作端处开始轴向向后倾斜；一对第二表面，相间布置在第一表面之间，其中在和所述第二表面相交的轴向平面中，第二表面从工作端处开始轴向向后倾斜；和一对轴平行的前面。每个前面在其三侧由一个相应的第一表面和一对第二表面限制。在和轴正交并和与相应的旋转引导第一表面的过渡边相交的平面内，每个第二表面从与相应的旋转引导第一表面的所述过渡边开始径向向内倾斜。当切割板旋转时，在和轴正交并和与相应的旋转引导第二表面的过渡边相交的平面内，每个第一表面从与相应的旋转引导第二表面的所述过渡边开始径向向内倾斜。

Description

切割件
技术领域
本发明涉及切割件，尤其涉及适用于与钻头配合使用的切割板。更特别地，本发明涉及(但当然并不局限于)用作旋转式切割瓷砖的钻头用切割板。本发明还涉及一种带有这样一种切割板的钻头和电钻。
背景技术
瓷砖的光滑保护层和瓷砖本身既硬又光滑的基质材料使旋转式的瓷砖切割存在各种困难。已知的瓷砖切割方法包括首先使用一个小直径的钻头在保护层上切一小孔来使瓷砖保护层和基质开裂的可能性降到最小。当瓷砖被穿通了一个小孔后，再使用直径依次扩大的钻头来把孔扩到要求的尺寸，从而降低瓷砖损坏的风险。但是，这种公知的方法具有如下缺陷：为了在瓷砖上钻一个要求直径的孔需要多个有不同固定直径的钻头。
国际专利申请公开文本WO 03/061927A1中公开了一种寻求克服上述问题的钻头。这种钻头具有一个切割板，切割板位于带有旋转轴的圆柱柄的一端。从其侧视图来看，该切割板有一个矩形的主体部分，该矩形主体部分坐于该柄和一个从该主体延伸的三角形部分中(即三角形部分从主体部分延伸)。该三角形部分终止于一个在其最前端具有小横刃的小锥体部分。该横刃由一对倾斜的前面和一对倾斜的侧翼限定。该对倾斜侧翼之间的相交处形成了横刃，而该倾斜前面就限定了横刃的长度。每个倾斜的侧翼轴向向后倾斜远离横刃，直到与相应的倾斜侧面会合。每个倾斜的前面也从横刃的相应端轴向向后倾斜，直到与平行于前面的相应轴会合。在使用时的一次操作中，瓷砖中的孔从非常小的直径稳定地增加到钻头的完全工作直径。
一个初切边形成在倾斜侧翼和一个相应的旋转引导倾斜前面之间的相交处，一个次切边形成在倾斜侧面和相应的旋转引导前面之间的相交处。倾斜侧翼和倾斜前面也从它们的相应旋转引导初切割边和次切边径向向内倾斜。但是，倾斜前面从它们相应的旋转尾随主切边径向向内倾斜，但不管怎样该平行前面不是径向倾斜的。为清楚起见，从一给定点’径向向内倾斜’的一个面或边是指从所述点沿向着旋转轴趋向、或倾斜的方向离开。
因此，穿过和旋转轴正交的平面并包括初切边的横截面示出倾斜侧翼和前面限制一个第一平行四边形。在这个第一平行四边形中，初切割边位于分开最远的角落中，并且倾斜侧翼提供了初切割边的后角。
同样地，穿过和旋转轴正交的任意平面并包括次切割边的横截面示出倾斜侧面和前面限定的一个第二平行四边形。在这个第二平行四边形中，次切割边位于分开最远的角落中，并且倾斜侧面提供了次切割边的后角。
在两个平行四边形中，相对的表面平行。在第二平行四边形中，次切割边的夹角是90°减去倾斜侧面径向向内倾斜的角度。这是因为平行的前面不是径向倾斜的。在第二平行四边形中，每个倾斜的侧翼和前面分别从在那相交的相应初切割边开始径向向内倾斜。因此，初切割边的夹角是90°减去倾斜侧翼和倾斜侧面向内径向倾斜角度的总和。因此，第一平行四边形更扁并具有比第二平行四边形更加尖锐的初切割边，第二平行四边形更加丰满并具有较钝的、或较不尖锐的次切割边。为清楚起见，一个更加“扁”的平行四边形意味着和一个相等侧边的更丰满的平行四边形相比限定一个更小的区域的，或“扁”的少一些的平行四边形。当然，在给定侧边的平行四边形中，矩形限定了最大的可能区域。
虽然，WO 03/061927 A1所公开的钻头的尖锐初切割边在初期能有加快切割瓷砖的优点，但是当用于相对坚硬和磨损性材料，例如瓷砖上时，这些初始的优点并不持久。尖锐的初切割边往往很快受到磨损并变钝。而且，这些尖锐的切割边是脆的并更易于破碎。这在横刃区域中钻头的最前工作端是很麻烦的，在该区域中，切割板的几何尺寸非常小，没有足够的富裕材料来使碎裂的切割边重新磨锐几次。这减少了钻头的寿命。进而，如果倾斜的侧面是急剧轴向向后倾斜的，夹角落在30°到60°的范围之间，那幺在横刃的该区域中的切割板的几何形状变得尤其小。在这种情况下，切割边的折断可能导致切割板的最前工作端完全去除，从而不能使它重新磨锐。
发明内容
本发明通过提供一种切割板试图克服这些缺点，或至少缓解它们，该切割件包括：
工作端，用于接触工件；
旋转轴；
一对相对布置的第一表面，所述的一对第一表面从工作端处由与所述一对第一表面相交的轴向平面开始轴向向后倾斜；
一对第二表面，相间布置在所述一对第一表面之间，所述一对第二表面从工作端处开始由与该对所述第二表面相交的轴向平面轴向向后倾斜；和
一对轴平行的前面，相间布置在所述一对第二表面之间，并且从所述第一表面轴向向后延伸，其中每个前面的三侧由一个与其相应的第一表面和所述一对第二表面所限定，
其中当切割件旋转时，每一第二表面从相应的在旋转时处于领先关系的第一表面的一过渡边开始沿与轴正交并与第一表面的过渡边相交的平面径向向内倾斜，从而在所述过渡边后面形成了后角并且过渡边形成了切割边，
其特征在于，当切割件旋转时，每一第一表面从相应的在旋转时处于领先关系的第二表面的一过渡边开始沿与轴正交并与第二表面的过渡边相交的平面径向向内倾斜，从而在所述过渡边后面形成了后角并且过渡边形成了切割边。
在一优选实施例，本发明提供了一个切割板，切割板包括：一个工作端，用于接合工件；一个旋转轴；一对相对布置的第一表面，在和所述第一表面相交的轴向平面内，从工作端处开始轴向向后倾斜；一对第二表面，相间布置在第一表面之间，其中在和所述第二表面相交的轴向平面中，第二表面从工作端处开始轴向向后倾斜；和一对轴平行的前面。每个前面在其三侧由一个相应的第一表面和一对第二表面限制。在和轴正交并和与相应的旋转引导第一表面的过渡边相交的平面内，每个第二表面从与相应的旋转引导第一表面的所述过渡边开始径向向内倾斜。当切割板旋转时，在和轴正交并和与相应的旋转引导第二表面的过渡边相交的平面内，每个第一表面从与相应的旋转引导第二表面的所述过渡边开始径向向内倾斜。该对第二表面可以是一对平面或一对包含多个独立平面的表面。
因此，第一和第二表面限定的平行四边形可以是任意形状的平行四边形，范围从带有尖锐切割边的部分扁的平行四边形到包括四个直角边的矩形。平行四边形越接近矩形，其中所包含的面积越大，切割板最前工作端越坚固。这使切割板对由破碎导致切割边的折断更有耐受性。因此切割边相对于工件能够以更具有侵入性的方式定位，以提高切割速度，同时把切割边碎裂概率限制在一个可接受的程度。
优选地，横刃由成对的第一或第二表面之一对在工作端最前端的交点所限定。该横刃具有一边，用于侵入工件的外层来开始钻孔过程。在切割板最前端的横刃比一个切割点脆，因此不易于破碎。横刃的长度被另一对第一或第二表面限定。如果横刃碎裂，可以通过磨任意一对第一或第二表面重新变得尖锐。
优选的，形成横刃的该对第一或第二表面之一对所构成的角度在90°到150°的范围内，这样横刃足够尖锐来切割瓷砖的外层且不容易破碎。优选的，由形成横刃的该对第一或第二表面之一对所构成的角是100°。
优选的，位于每个第一表面和相应旋转引导第二表面之间的过渡边是初切割边。而且，位于每个第二表面和相应旋转引导前面之间的过渡边是次切割边。初切割边和次切割边可以是连续的，但是并不是满足工件切割所必须的。第二和第一表面分别为初切割边和次切割边提供后角。
此外，该切割板进而包括一对轴平行的侧表面，每个侧表面在其三侧由相应的第二表面和一对前面限制。一个侧切割边被限定在每个侧表面和一个相应的旋转引导前面的相交处。在一个和该轴正交并与所述侧切割边相交的平面内，每个侧表面从相应的侧切割边处开始径向向内倾斜。
优选地，由第二表面在和第二表面垂直的轴平面内所构成的角度在30°到60°的范围内。更优地，由第二表面在和第二表面垂直的轴平面内所构成的角是43°。当从侧面看时，随着第一表面所对角度的减少，该切割板的箭头形状逐渐尖锐。由于上面论述的原因，第二表面之间的相对尖锐的夹角有助在工件上切出更光洁的孔。
优选地，该切割板进而包括把切割板精确连接到钻头柄上的装置。这样一种连接装置有助于容易和可靠地把切割板连接到钻头的柄上，这样切割板和柄的旋转轴是同心的。
该切割板最适合在陶瓷材料上打孔。该切割板特别适于在瓷砖上打孔。
本发明提供了一种带有圆柱轴和带有该钻头的电钻。
附图说明
通过给出例子和参照随后的附图，本发明从后面的详细描述中将会被更好地理解。其中：
图1是本发明钻头装上切割板的斜视图；
图2是本发明切割板的斜视图；
图3是图2中切割板的正视图；
图4是图2中切割板的俯视图；
图5是图2中切割板的侧视图；
图6是沿着图3中的A-A线的横截面图；
图7是沿着图4中的B-B线的横截面图；
图8是沿着图3中的C-C线的横截面图；
图9是沿着图3中的E-E线的横截面图；
图10是沿着图3中的F-F线的横截面图。
具体实施方式
图1至3显示了一种尤其适合用于对陶瓷材料作旋转式切割的钻头2。钻头2包括一个切割件(或切割板)4和一个以纵轴8为旋转中心轴的细长圆柱柄6。柄6的一端通常为适用于与旋转电钻(未图示)的卡盘接合。柄6的另一端设有一个中空槽12，而切割板4则被置在槽内。槽12的两侧面由一对相对的钳夹14组成。在使用时，切割板4被钳夹14可拆卸地夹紧，以将切割板固定到柄6上。切割板4由适合硬度的材料形成，例如可采用硬化钢或碳化钨之类物料。如图4所示，在使用时(即进行切割时)，钻头2沿圆形箭头R的方向旋转。
当如图3所示之正视图观察时，切割板4的形状大致为一个扁平的箭头。切割板4的一端有一个平面底部16。当切割板4被穏置于槽12内时，底部16就与槽12的凹进处18相对。切割板4的另一端为一个适用于切割工件的锐利尖端20。尖端20形成一个位于钻头2最前端的直横刃22。平底部16的平面和横刃22皆与轴8相互垂直，而切割板4的中轴线8与柄6的轴线8大致同心。
当如图4所示之俯视图观察时，切割板4的形状总体上为一平行四边形。该平行四边形具有一对与轴线8平行的相对前面24和另一对亦与轴线8平行的相对窄侧面26。一对窄侧面26相间地设置在一对前面24之间，而此一实施例的平行四边形为非矩形。
参见图3和5，每个窄侧面26朝着切割件4的尖端20由底部16伸至相应直侧肩边28。每个侧面26和其相应的窄倾斜侧面30之间形成一个过渡侧肩边28。与侧面26及前面24的关系相似，一对倾斜侧面30也相间地设置在一对前面24之间。倾斜侧面30大致朝一点会聚。每个倾斜侧面30朝着尖端20由相应的侧肩边28延伸，在尖端20处它们分别邻接横刃22的两端中的其中一端。横刃22的长度由该对相对的倾斜侧面30的终点限定。当以垂直于所述倾斜侧面30的轴平面量度时，相会聚的一对倾斜侧面30包含着一个α角。切割板4的α角可以加工在30°至60°的范围内。其中，图3所示的α角为43°。α角越小，倾斜侧面30的轴向后侧倾斜越陡。因此，α角越小，在切割工件时孔直径的扩大率将越平缓。这样将使钻孔更清洁，钻孔周围的切屑将会很少有或甚至没有。
参见图3，4及7，每个前面24从邻近底部16处向尖端20续渐延伸到一相应的直前肩边32。一个前面24和其相应倾斜前面34之间形成一个过渡的前肩边32。而一对倾斜前面34是相会聚的。每个倾斜前面34从其相应的前肩边32向着尖端20延伸，在尖端20处它们就相交而形成横刃22。该会聚的一对倾斜前面34之间包含着一个夹角β。如图7所示，该夹角β相对于垂直于横刃22的轴平面量度。该对倾斜前面34相间地设置在倾斜侧面30之间。切割板4的倾斜前面34之间的β角可以制成在90°到150°度的范围之内。其中，β角度在100°到110°度范围内的横刃22在切割强度和切割速度之间达到了最佳平衡。更具体地，图7中的β角是100°。
如图3，图4和图5所示，每个倾斜前面34和其相应的而在旋转时处于引导关系的倾斜侧面30相交处形成一个初切割边36。每个倾斜前面34沿一个和轴8正交并与所述初切割边36相交的平面分别从其相应的旋转引领的初切割边36处开始径向向内倾斜。该倾斜前面34在初切割边36之后形成后角(或离隙)。每个倾斜前面34的向内径向倾斜角为θ，该斜角θ是把前面24对分的轴平面37与倾斜前面34之角的夹角量得。该切割板θ角的范围可以在1°到20°之间。在图8中的θ角是9°。初切割边36的工作直径D36在切割板4刺入工件W时使稳定性增加。
每个倾斜侧面30和其相应的旋转引领前面24相交处形成一个次切割边38。每个倾斜侧面30从与其相应的而在旋转时处于引领关系的次切割边38处开始沿一个和轴8正交并与所述次切割边38相交的平面径向向内倾斜。该倾斜侧面30在次切割边38之后产生后角(或离隙)。每个倾斜侧面30的向内径向倾斜角度λ，λ角是把前面24对分的轴平面37正交的平面39与倾斜前面30之夹角量得。该切割板4的λ角可以制成在3°到15°的范围内。图8和图9显示的夹角λ为5°。次切割边38的工作直径D38在切割板4刺入工件W时使稳定增性加。
参看图10，每个侧面26和其相应的而在旋转时处于引领关系的前面24相交处形成一个侧切割边40。每个侧面26从其相应的在旋转时处于引导关系的侧切割边40处沿一个和轴8正交并和所述侧切割边40相交的平面开始径向向内倾斜。该侧面26在侧切割边40后产生后角或离隙。每个侧面26的向内径向倾斜角γ是从把前面24对分的轴平面37正交的平面39与侧面26间量的得夹角。该切割板的γ角的范围可以在3°到15°之间。图10中γ角为5°。侧切割边40限定了切割件4的最大工作直径D40。
横刃22的阔度最好大约是切割件4的工作直径D40的5％到20％。横刃22和位于其任一侧的初切割边36是连续的。而每个次切割边38和其相应侧的切割边40是连续的。但是，在初切割边36和次切割边38之间存在一个中断。如切面图6清楚可见，横刃22在旋转时领先于尾随的初切割边36。而初切割边36在旋转时则领先于相应的次刀刃38和侧切割边40。如图4所示，横刃22以180°减去δ角的幅度(即180°-δ)的旋转角度在旋转时领先于尾随的次切割边38和侧切割边40。
参见图3和图4，底部16在一对侧面26之间延伸着一对倒角或斜切面42，每个斜切面42分别连接底部16和相应的前面24。斜切面42使切割板4前端部分逐渐变细及收窄，这样的收窄设计在组装过程中使之更容易插入柄6的槽12中。切割板4在每一前面24上还具有一个浅矩形的凹陷口44，该凹陷口44从邻近于底部16的位置处延伸至切割板4的大致中点位置。凹陷口44对称于轴8。每一凹陷口44有一个和把前面24对分的平面37平行的平面凹口面46。凹陷口44在面对着底部16的一端有一开口50。开口50使每个凹口面46大约侵入斜切面42的一半。每个凹口44有一对与轴向平行的凹口侧壁48，该侧壁48从凹口44的开口端50向凹口端壁52延伸，该端壁52位于凹口44的另一端，并垂直于轴8。当切割板4被置于槽12中并被夹到柄6上时，该凹口44在切割板4的每一侧提供了一个位置来接纳相对的钳夹14。当切割板4被置于槽12中并确保切割板4的中轴线8和柄6的中轴8为同心时，凹口44的侧壁48和端壁52正好和一个对应的钳夹对齐。
再参看图1，槽12的深度比切割板4上的凹口44的长度为深。在位于槽12中的凹进处18和切割件4的底部16(当切割件被夹到柄上时)之间的一个位置，具有一个穿过钳夹14和轴线8的横向的圆柱孔54。一个钳夹14中的孔54是没有螺纹的，并有一个对着柄6外侧的圆柱形凹口56。该孔的凹口56的尺寸能容纳小螺栓60头部58。另一钳夹14的孔54是有螺纹的以便和螺栓60带螺纹的柄啮合。在本实施例中，螺栓60是一个带有六角形凹口62的圆柱头螺栓，当该螺栓的头部58被凹口56容纳时，凹口62容纳六角形扳手(未示出)来转动螺栓60。螺栓60可以是标准六角头螺栓，但是孔的凹口56需要加大，使套筒扳手和六角头部容易配合。
转动螺栓60把切割板4拧紧，从而拉动钳夹14使它们更靠近在一起，这样切割板4就被夹紧在其间。相反地，转动螺栓60来把切割板4放松，从而使钳14夹分开，这样切割板4能够从槽12中释放出来以便替换或维修。
作为替换的抓紧方法，切割板4可以铜焊，或用强力粘合剂胶粘到进槽12中，因此省去横向孔54和螺栓60的配置。切割板4甚至可以和轴6一体成形。
在使用中，钻头2沿着圆箭头R的方向旋转。横刃22通过接合工件W等，例如瓷砖，开始切割操作。横刃22相对较短，形成一个最初刺入瓷砖坚硬外层的一个点。一旦横刃22已经刺入工件W，随着初切刀刃36、接着是次切割边38切割工件W，形成在其中的孔逐渐地扩大。最终切割操作由侧切割边40执行，该切割边有助于在工件W上切出一个光洁的孔。该侧切割边40还导引钻头2以直线行进，并促进碎片从切割板4的尖移开。
如图8、9和10所示，切割板4在沿着和轴8正交的平面内截取的横截面是平行四边形，并分别包括初切割边36、次切割边38和侧切割边40。这些切割边36、38和40总是位于分开最远的相对角处。角λ由倾斜侧面30的倾斜度固定，因而角θ控制由倾斜侧面30和前面34限定的平行四边形的形状。如果角θ等于角λ，于是由倾斜侧面30和前面34限定的平行四边形是矩形，所有的角变成直角。如果角θ大于角λ，于是初切割边36跳转到领先次切割边38和侧切割边40的大约四分之一转。这可通过比较图8中示出的初切割边36的位置和图9和图10中示出的次切割边和侧切割边38、40的位置示出。因此，每个初切割边36和相应的次切割边38之间存在小的不连续性。
如果切割板4由碳化钨型KCR05制成，则优选初切割边36的夹角μ为86°。初切割边36的夹角μ为86°，在尖锐和切割瓷砖而不过度易碎的硬度之间达成较好的平衡。
在本说明书中，切割板和切割件在适当时可作交替使用。

Claims (14)

1.切割件(4)包括：
工作端(20)，用于接触工件；
旋转轴(8)；
一对相对布置的第一表面(34)，所述的一对第一表面(34)从工作端(20)处由与所述一对第一表面(34)相交的轴向平面开始轴向向后倾斜；
一对第二表面(30)，相间布置在所述一对第一表面(34)之间，所述一对第二表面(30)从工作端(20)处开始由与该对所述第二表面(30)相交的轴向平面(37)轴向向后倾斜；和
一对轴平行的前面(24)，相间布置在所述一对第二表面(30)之间，并且从所述第一表面(34)轴向向后延伸，其中每个前面(24)的三侧由一个与其相应的第一表面(34)和所述一对第二表面(30)所限定，
其中当切割件(4)旋转时，每一第二表面(30)从相应的在旋转时处于领先关系的第一表面(34)的一过渡边(38)开始沿与轴(8)正交并与第一表面(34)的过渡边(38)相交的平面径向向内倾斜，从而在所述过渡边(38)后面形成了后角并且过渡边(38)形成了切割边，
其特征在于，当切割件(4)旋转时，每一第一表面(34)从相应的在旋转时处于领先关系的第二表面(30)的一过渡边(36)开始沿与轴(8)正交并与第二表面(30)的过渡边(36)相交的平面径向向内倾斜，从而在所述过渡边(36)后面形成了后角并且过渡边(36)形成了切割边。
2.一种根据权利要求1所述的切割件(4)，其中成对的第一或第二表面(34；30)中的一对在工作端(20)最前端的相交处限定了横刃(22)。
3.一种根据权利要求2所述的切割件(4)，其中形成横刃(22)的成对第一表面(34)或第二表面(30)所构成的角度(β)在90°到150°范围内。
4.一种根据权利要求3所述的切割件(4)，其中形成横刃(22)的成对第一表面(34)或第二表面(30)所构成的角度(β)为100°。
5.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中横刃(22)的长度由另一对第一或第二表面(34；30)限定。
6.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中位于每个第一表面(34)和一个相应的旋转引导第二表面(30)之间的过渡边是初切割边(36)，并且其中位于每个第二表面(30)和一个相应的旋转引导前面(24)之间的过渡边是第二切割边(38)。
7.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中切割件(4)进而包括一对轴平行的侧面(26)，在其三侧由一个相应的第二表面(30)和一对前面(24)限制。
8.一种根据权利要求7所述的切割件(4)，其中一个侧切割边(40)限定在每个侧面(26)和相应的旋转引导前面(24)的相交处，其中在和轴(8)正交并和所述侧切割边(40)相交的平面内，每个侧面(26)从一个相应的侧切割边(40)处开始径向向内倾斜。
9.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中在与第二表面(30)垂直的轴平面内，第二表面(30)所形成的角度α在30°到60°的范围内。
10.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，在与第二表面(30)垂直的轴平面内，第二表面(30)所形成的角度α是43°。
11.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中切割件(4)进而包括用于把切割件(4)精确地连接到钻头(2)的柄(6)上的装置(44)。
12.一种根据权利要求2到4之一所述的切割件(4)，其中切割件(4)是用于在陶瓷材料中打孔。
13.一种钻头(2)，带有圆柱轴(6)和如权利要求2至4之一所述的切割件(4)。
14.一种带有钻头(2)的电钻，所述钻头(2)带有圆柱轴(6)和如权利要求2至4之一所述的切割件(4)。
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