CN1468679A - 钻头的刀片和使用这种刀片的钻孔工具 - Google Patents

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皮埃尔·里戈莱
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安德列·韦夫尔
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马克·巴代
�ˡ�Ī��
多米尼克·莫里斯
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Abstract

本发明涉及一种用于插入到钻头或其它类似的旋转钻孔工具的刀头上的刀片(6)，这种刀片大体呈弧形，具有一个凹侧面(7)和一个凸侧面(8)，两个侧面由一个底面(9)和两个笔直的端边(10，11)加以连接，至少一个端边适于确保对钻头或其它钻孔工具进行导向的作用，两个侧面在同底面(9)相对的一侧通过至少一个切削部分相连，切削部分具有至少一个刀刃(12，13)和/或至少一个刀尖(14)。本发明还涉及一种钻孔工具，其刀头具有这种弧形刀片，这些弧形刀片布置在一个中央刀片的侧面。

Description

钻头的刀片和使用这种刀片的钻孔工具
技术领域
本发明涉及钻头和其它类似的旋转钻孔工具的领域，其切削部分具有嵌装的刀片。具体地说，本发明涉及一种用于钻头或其它类似的旋转钻孔工具的具有特殊几何形状的刀片，刀片用于插入到钻孔工具的刀头上。本发明还涉及一种其切削部分使用这种刀片的钻头之类的旋转钻孔工具。
背景技术
通常，例如用碳化物制成的嵌装在旋转钻孔工具上的刀片具有外形通常呈多边形的平面形状。图1至3示出一种传统刀片：
图1是一种传统刀片的立体图；
图2是图1所示刀片的正视图；
图3是同一种刀片的侧视图。
这种刀片1大体呈五边形，具有一个刀尖2和两个刀刃3和4，刀刃3和4朝中央部分2汇合。刀片1的两个大侧面5这里是呈五边形的平面。
这种刀片尤其用于钻头的切削部分，如本申请人的法国专利No.2738762和相应的欧洲专利No.0763649所述。
这些文献描述一种钻头，这种钻头接纳三个呈上述形状的刀片，即一个沿钻头直径方向布置的中央刀片和两个与中央刀片平行或不平行地布置在其两侧的侧面刀片。这三个平面刀片形成总共六个刀刃，因此，对于其位于钻头周边上的边缘来说，确定六个支承点或导向点，这些支承点或导向点最好是同心的，从而确保钻孔过程中在所钻的孔中对钻头进行导向。
在这种具有三个彼此平行或不平行的刀片的钻上，可用于设置纵向排屑槽的地方是有限的。此外，两个侧面刀片的定向不是最佳，会产生摩擦。
发明内容
本发明旨在弥补这些缺陷，提出一种改进型刀片，这种刀片尤其用于所述类型的钻上，可以提高特别是排屑方面的性能和钻孔效率，而保留对钻头的精确导向的优越性。
为此，本发明首先涉及一种用于钻头或其它类似的旋转钻孔工具的刀片，刀片用于插入到钻孔工具的刀头上，这种刀片的基本特征在于，它大体呈弧形，具有一个凹侧面和一个凸侧面，这两个侧面由一个底面和两个笔直的端边加以连接，至少一个端边适于确保对钻头或其它钻孔工具进行导向的作用，所述两个侧面在同底面相对的一侧通过至少一个切削部分相连，切削部分具有至少一个刀刃和/或至少一个刀尖。
因此，本发明提出一种刀片，这种刀片基本以弧形为特征，用于安装到钻头或其它类似的钻孔工具刀头上的一个具有相应形状的座孔中。这种弧形刀片尤其用于取代上述类型的具有三个刀片的钻头的每个通常为平面的侧刀片，这种应用具有下文所述的一些优越性。
根据本发明，刀片的弧形形状由两个侧面加以限定，一个是凹侧面，一个是凸侧面。根据这种刀片的一个实施例，凹侧面由一个第一圆柱形面构成，凸侧面由一个第二圆柱形面构成，两个圆柱形面同轴，以相距一个限定弧形刀片的恒定厚度的距离彼此平行地进行延伸，因此，刀片投影在其底平面上的形状相当于一个圆弧。在其它实施例中，这种形状相当于一个椭圆弧形或其它曲线弧形，或者是两个或多个不同类型的弧形的组合。
这种弧形刀片的各种实施方式导致同其底面相对的其切削部分有各种可能的实施方式，其底面最好是一个单一平面。
根据一个实施方式，弧形刀片具有一个唯一的连续的切削部分，切削部分具有两个上升内曲的刀刃，刀刃分别从刀片的两个端边的顶部开始朝一个刀尖区域汇合。两个内曲刀刃这里可以长度相等，因此，弧形刀片相对于一个中间平面大体呈对称形状。两个内曲刀刃也可以长度不相等，朝一个偏心的刀尖区域汇合，在这种情况下，弧形刀片是一种不对称形状。
根据其它实施方式，弧形刀片具有两个不同的切削部分，切削部分具有各自的刀刃，刀刃分别从刀片的两个端边的顶部开始，彼此由一个中间凹槽加以分开。
根据其它实施方式，弧形刀片具有一个切削部分，切削部分具有至少一个钻混凝土类型的刀尖，特别是在刀片的切削部分的端部附近具有两个这种类型的刀尖。
这种刀尖可以同至少一个刀刃相结合，在这种情况下，刀刃配置在刀尖之间的中间区域，进行刀尖之间的连接。根据其它实施方式，刀尖不同刀刃相结合，在这种情况下，弧形刀片的切削部分在所述刀尖之间具有至少一个凹槽。
根据其它有利的特征，弧形刀片在其凹侧面或凸侧面上具有一个定位凸缘，用于使刀片在钻头或其它类似的旋转钻孔工具的刀头上定位在其座孔中。
本发明还涉及一种钻头或类似类型的旋转钻孔工具，这种钻孔工具具有一个刀头，刀头中插入至少一个如前所述的弧形刀片，每个刀片笔直的端边平行于钻孔工具的中央轴线。具体地说，这种钻孔工具在其刀头上一方面包括一个呈平面形状的或由平面部分组成的中央刀片或主刀片，另一方面在中央刀片或主刀片的侧面或者围绕该中央刀片或主刀片布置一些弧形刀片，弧形刀片的端边位于钻孔工具刀头的周边，所有弧形刀片的凸侧面均朝向中央刀片或主刀片。
根据这种钻孔工具的一个实施方式，其刀头包括一个沿所述刀头的直径布置的中央平面刀片和两个布置在中央平面刀片两侧的弧形侧刀片，两个弧形刀片的凸侧面分别朝向中央平面刀片的两个相对的大侧面。
根据这种钻孔工具的其它实施方式，其刀头包括一个以钻孔工具的轴线为中心的具有三个径向平面分支的星形中央刀片、以及一些布置在径向分支之间的扇形区域或者布置在中央刀片径向分支的延伸段上的弧形刀片，不同弧形刀片的凸侧面朝向中央刀片的中心。
在所有这些情况下，钻孔工具的刀头可以在其周边具有一些用于排出钻屑的纵向槽，位于每个弧形刀片的凹入区域。
本发明尤其可以实施具有三个刀片的钻孔工具，其一个中央刀片和两个侧刀片采用上述法国专利No.2738762和欧洲专利No.0763649中的一般原理，但是用两个例如前述的弧形侧刀片取代这些文献中的两个平面侧刀片。如此实施的钻孔工具保留了可以具有六个同心支承或导向点的优越性，六个支承或导向点由中央平面刀片的两个端部和两个弧形侧刀片中每个弧形刀片的两个端部构成，以便钻孔过程中在孔内对钻孔工具进行理想导向。由于使用弧形刀片，这种钻孔工具的改进之处基本有如下几点：
(1)钻屑排出的改进：
如上所述，配置弧形刀片可以在刀头上除了现有的主排屑槽之外再加开辅助排屑槽，可以提高这些主槽的排屑效率。
这样，使弧形侧刀片的尺寸及其布置方式(在角度上和高度上)适应于中央刀片的尺寸和布置方式，就可以使切削/排屑空隙最佳化。
(2)钻孔能力的提高：
通过弧形侧刀片的刀刃的良好定向(与上述文献中的平面侧刀片的刀刃比较而言)，因为这些刀刃实际上垂直于钻头的旋转而产生的线性速度的方向，所以可改进切削作用，减小摩擦。
(3)切削部分工作强度的提高：
弧形刀片侧面的曲率(凹或凸)使这种刀片在其侧面受力的情况下不能从其开在钻孔工具刀头上的座孔脱出。换句话说，弧形刀片因其形状而具有比平面刀片更好的抗剪强度，对于平面刀片来说，抗剪强度仅仅产生于使刀片固定在其座孔中的钎焊焊缝的机械特性。
(4)便于刀片安装在其座孔中：
在制作钻的切削部分时，弧形刀片的凸面和/或凹面可以用作导向，易于将刀片安装在其座孔中。如果在弧形刀片的一个侧面上尤其是在其凸侧面上配置一个定位凸缘，该优越性则更为明显，定位凸缘用作可视标记，便于刀片最后安装在其座孔中。
附图说明
参照附图和这种刀片及使用这种刀片的钻头的非限制性实施例，本发明将得到更好的理解。
附图如下：
图1至3(已述及)示出已有技术中的一种平面刀片；
图4是本发明第一实施例中弧形刀片的立体图；
图5是图4所示刀片的俯视图；
图6是本发明第二实施例中弧形刀片的立体图；
图7是图6所示刀片的俯视图；
图8是本发明第三实施例中弧形刀片的立体图；
图9是图8所示刀片的俯视图；
图10是本发明第四实施例中弧形刀片的立体图；
图11是图10所示刀片的侧视图；
图12是图10和11所示刀片的俯视图；
图13是图10至12所示刀片的变型的立体图；
图14是本发明另一实施例中弧形刀片的立体图；
图15是图14所示刀片的俯视图；
图16是本发明最后一个实施例中弧形刀片的立体图；
图17是图16所示刀片的俯视图；
图18是配有本发明弧形刀片的一种钻头的刀头的立体图；
图19是图18所示刀头的端视图；
图20是配有本发明弧形刀片的另一种钻头的刀头的立体图；
图21是图20所示刀头的端视图。
具体实施方式
图4和5示出本发明第一实施例中的一个弧形刀片6。刀片6可以考虑在一个空心圆柱体上制成。因此，刀片6具有一个由第一圆柱形面构成的凹侧面7和一个由第二圆柱形面构成的凸侧面8，两个圆柱形面7和8具有同一条轴线A，以确定刀片6的恒定厚度e的距离彼此平行地进行延伸。
刀片6的两个侧面7和8由一个平底面9加以连接，平底面9在一个垂直于轴线A的平面上延伸。
刀片6的两个侧面7和8也由两个笔直的端边10和11加以连接，两个端边10和11与轴线A相平行因而与底面9相垂直地进行延伸。刀片6的两个侧面7和8还在与底面9相对的一侧由一个切削部分(这里仅为一个)加以连接。切削部分具有两个内曲上升的刀刃12和13，刀刃12和13分别从两个端边10和11开始朝一个中央刀尖14区域汇合，两个刀刃12和13这里长度相等。
详细地说，第一刀刃12位于一个内曲切削面15和一个内曲后刃面16之间。第二刀刃13位于一个内曲切削面17和一个内曲后刃面18之间。在刀尖14区域，两个后刃面16和18相邻接，并沿一条线19相衔接。
图6和7中与图4和5中相应的构件用相同的标号标示，图6和7示出第二实施例中的一个弧形刀片6，这种刀片与前述刀片的不同之处在于唯一一个切削部分的两个刀刃12和13的不对称布置。这里，实际上两个刀刃12和13的长度不相等，例如，第一刀刃12的长度基本大于第二刀刃13的长度。这两个刀刃12和13依然朝一个刀尖14区域汇合，但是，刀尖14这里是偏心的。
图8至13示出具有双切削部分的弧形刀片6的实施例。
更具体地说，图8和9示出一个实施例，其中，弧形刀片6具有两个不同的切削部分，分别具有刀刃12和13，第一刀刃12始自端边10的顶部，第二刀刃13始自另一个端边11的顶部。两个切削部分因而两个刀刃12和13彼此由一个中间凹槽20加以分开。
图10、11和12示出另一个实施例，其中，弧形刀片6具有两个不同的切削部分，分别由两个钻混凝土类型的刀尖21和22构成。两个刀尖21和22位于刀片6的两个端边10和11的顶部附近，这些刀尖的轴线倾斜或平行于轴线A。两个切削部分因而两个刀尖21和22这里由一个中间凹槽20以不对称的方式加以分开。
图13示出这种具有两个刀尖21和22的弧形刀片6的其它实施例，其中，中间凹槽20是对称的并具有不同方式。
图14和15示出前述切削部分的其它实施例，钻混凝土式刀尖的数量可以增加。在该实施例中，弧形刀片6具有两个刀尖21和22以及一个钻混凝土刀尖23，刀尖21和22位于其两个端部附近，钻混凝土刀尖23位于中央部分，即位于两个刀尖21和22之间。
此外，如图14和15所示，在刀尖21、22和23之间不是中间凹槽，而是内曲刀刃12和13进行这些刀尖之间的连接。
图16和17示出最后一个实施例，其中，弧形刀片6这里具有两个刀刃12和13的切削部分，在其凸侧面8具有一个定位凸缘24，用于使刀片6在其座孔中定位在一个钻或其它类似的旋转钻孔工具的刀头上。
图18至21示出如前所述的弧形刀片6应用于钻头的刀头的情况。
图18和19示出一种钻头刀头25，这种刀头大体呈圆柱形，端部为锥形面，接纳三个刀片。
第一刀片称为中央刀片或主刀片，是一个平面刀片1(例如图1至3所示的刀片)，径向布置在一个相应的沿刀头25的一个径向平面开的直槽形座孔中。其它两个刀片称为侧刀片，是例如前述的弧形刀片6，在中央刀片1的两侧布置在刀头25的相应座孔中。两个弧形刀片6各自的凸侧面8朝向中央平面刀片1的两个相对的大侧面5。
中央平面刀片1具有两个刀刃3和4，刀刃3和4朝位于刀头25和钻的中央轴线上的一个刀尖2汇合。每个侧刀片6具有其它两个刀刃12和13，使刀头25总共具有六个刀刃。在所示的实施例中，弧形侧刀片6的刀刃12和13与中央平面刀片1的刀刃3和4基本处于相同的高度。
另外，中央平面刀片1的两个端边26以及两个弧形侧刀片6各自的端边10和11平行于刀头25的轴线，并且都基本位于以刀头25的轴线为圆心的同一个圆C内，以构成钻孔过程中钻在一个孔内的六个支承和导向点，此时，孔径相当于圆C的直径。在其它实施例中，两个弧形侧刀片6的端边10和/或11可以相对于以中央平面刀片1的两个端边26的连线为直径的圆缩进，或者位于该圆之外。
四个纵向槽27开在刀头25的圆柱形侧表面上，在其锥形端面通到中央刀片1和两个侧刀片6之间的间隙。此外，其它两个纵向槽28开在刀头25的周边上两个弧形侧刀片6的凹入区域。所有这些槽27和28(这里共计六个)有助于排出钻屑。
图20和21示出钻的另一种刀头29，这种刀头接纳一个具有三个分支3 1的星形中央刀片30和三个例如前述的弧形侧刀片6。
中央刀片30以钻的轴线为中心，其三个呈平面形状的分支31进行径向定位。中央刀片30的三个分支31的端部位于一个圆上，圆的直径小于刀头29的直径，并且小于通过三个弧形刀片6的端边10和11的圆的直径。
这三个弧形刀片6分别布置在中央刀片30的分支31之间三个呈120°的扇形区域，各个弧形刀片6的凸侧面8朝向中央刀片30的中心。
此外，在所示的实施例中，中央刀片30高于弧形刀片6，这种结构导致一种具有导向部分的刀头29，这种导向部分由直径小于钻头的标称直径的加高的中央刀片30构成，所钻的孔的直径由弧形侧刀片6的端边10和11加以确定。
最后，对于排出钻屑来说，刀头29具有三个周边槽27和三个附加周边槽28，槽27与中央刀片30的分支31成直角，槽28开在三个弧形刀片6的凹入部分。
不超出本发明范围，例如不超出所附权利要求书确定的范围，可以改变弧形刀片的细部形状或其布置方式，尤其是：
-配置任意弧形的刀片，不仅内接于基本呈圆形的圆柱体，而且呈椭圆弧形或其它弧形，或者由两个或多个具有不同特征的弧形组合而成；
-实施一种具有两个刀刃的弧形刀片，两个刀刃布置成各自的后刃面和切削面全部汇聚于刀片中央部分的一点上；
-实施一种具有一个单个刀刃的弧形刀片，因而仅仅具有一个切削面和一个后刃面；
-在具有刀刃和/或刀尖的任意结构的弧形刀片上配置一个定位凸缘；
-在钻头的刀头上使用数量或多或少予以增加的布置方式有变化(在角度上和高度上)的弧形刀片，联合使用一个具有可变特征的中央刀片或主刀片，甚至于不使用中央刀片或主刀片；
-在钻头上在弧形刀片的凹入区域布置或不布置排屑槽；
-将这些弧形刀片用于适于各种待钻孔材料的任何类型的旋转钻孔工具；
-在一个尤其是用碳化物制造的用于钻头或其它类似的旋转钻孔工具的焊接或钎焊的单片刀片上，结合使用其几何形状基于前述弧形刀片的几何形状的非线性刀刃，形成钻或其它类似的旋转钻孔工具的切削部分。

Claims (19)

1.用于钻头或其它类似的旋转钻孔工具的刀片，这种刀片(6)用于插入到钻孔工具的刀头上，其特征在于，这种刀片大体呈弧形，具有一个凹侧面(7)和一个凸侧面(8)，这两个侧面由一个底面(9)和两个笔直的端边(10，11)加以连接，至少一个端边适于确保对钻头或其它钻孔工具进行导向的作用，所述两个侧面在同底面(9)相对的一侧通过至少一个切削部分相连，切削部分具有至少一个刀刃(12，13)和/或至少一个刀尖(14，21，22，23)。
2.根据权利要求1所述的刀片，其特征在于，凹侧面(7)由一个第一圆柱形面构成，凸侧面(8)由一个第二圆柱形面构成，两个圆柱形面同轴，以相距一个限定弧形刀片(6)的恒定厚度(e)的距离彼此平行地进行延伸。
3.根据权利要求1或2所述的刀片，其特征在于，底面(9)是一个平面。
4.根据权利要求1至3之一所述的刀片，其特征在于，这种刀片具有一个唯一的连续的切削部分，所述切削部分具有两个上升内曲的刀刃(12，13)，所述刀刃分别从刀片(6)的两个端边(10，11)的顶部开始朝一个刀尖(14)区域汇合。
5.根据权利要求4所述的刀片，其特征在于，两个内曲刀刃(12，13)长度相等，因此，弧形刀片(6)相对于一个中间平面大体呈对称形状。
6.根据权利要求4所述的刀片，其特征在于，两个内曲刀刃(12，13)长度不相等，朝一个偏心的刀尖(14)区域汇合，因此，弧形刀片(6)是一种不对称形状。
7.根据权利要求1至3之一所述的刀片，其特征在于，这种刀片具有两个不同的切削部分，  所述切削部分具有各自的刀刃(12，13)，所述刀刃分别从刀片(6)的两个端边(10，11)的顶部开始，彼此由一个中间凹槽(20)加以分开。
8.根据权利要求1至3之一所述的刀片，其特征在于，这种刀片具有一个切削部分，所述切削部分具有至少一个钻混凝土类型的刀尖(21，22，23)，特别是在刀片(6)的切削部分的端部附近具有两个这种类型的刀尖(21，22)。
9.根据权利要求8所述的刀片，其特征在于，刀尖(21，22，23)同至少一个刀刃(12，13)相结合，所述刀刃配置在刀尖(21，22，23)之间的中间区域，  因此，刀刃(12，13)进行刀尖(21，22，23)之间的连接。
10.根据权利要求8所述的刀片，其特征在于，切削部分在刀尖(21，22，23)之间具有至少一个凹槽(20)。
11.根据权利要求1至10之一所述的刀片，其特征在于，这种刀片在其凹侧面(7)或凸侧面(8)上具有一个定位凸缘(24)，用于使所述刀片(6)在钻头或其它类似的旋转钻孔工具的刀头(25；29)上定位在其座孔中。
12.钻头或类似的旋转钻孔工具，其特征在于，这种钻孔工具具有一个刀头(25；29)，至少一个权利要求1至11之一所述的弧形刀片(6)插入到所述刀头中，刀片(6)的笔直的端边(10，11)平行于钻孔工具的中央轴线。
13.根据权利要求12所述的钻孔工具，其特征在于，这种钻孔工具在其刀头(25；29)上一方面包括一个呈平面形状的、或由平面部分(31)组成的中央刀片或主刀片(1；30)，另一方面在中央刀片或主刀片(1)的侧面或者围绕该中央刀片或主刀片(30)布置一些弧形刀片(6)，所述弧形刀片的端边(10，11)位于钻孔工具刀头(25；29)的周边，所有弧形刀片(6)的凸侧面(8)均朝向中央刀片或主刀片(1；30)。
14.根据权利要求13所述的钻孔工具，其特征在于，其刀头(25)包括一个沿所述刀头(25)的直径布置的中央平面刀片(1)和两个布置在中央平面刀片(1)两侧的弧形侧刀片(6)，两个弧形刀片(6)的凸侧面(8)分别朝向中央平面刀片(1)的两个相对的大侧面(5)。
15.根据权利要求14所述的钻孔工具，其特征在于，这种钻孔工具具有六个同心(圆C)的支承或导向点，这六个支承或导向点由中央平面刀片(1)的两个端部(26)和两个弧形侧刀片(6)中每个弧形刀片的两个端部(10，11)构成。
16.根据权利要求13所述的钻孔工具，其特征在于，其刀头(29)包括一个以钻孔工具的轴线为中心的具有三个径向平面分支(31)的星形中央刀片(30)、以及多个布置在径向分支(31)之间的扇形区域或者布置在中央刀片(30)的径向分支(31)的延伸段上的弧形侧刀片(6)，不同弧形刀片(6)的凸侧面(8)朝向中央刀片(30)的中心。
17.根据权利要求16所述的钻孔工具，其特征在于，中央刀片(30)的分支(31)的端部位于一个其直径小于刀头(29)的直径的圆上，中央刀片(30)高于弧形侧刀片(6)，以便实施一种具有“导向”的刀头(29)。
18.根据权利要求13至17之一所述的钻孔工具，其特征在于，这种钻孔工具在其周边具有用于排出钻屑的纵向槽(28)，位于每个弧形刀片(6)的凹入部分(7)的区域。
19.钻头或类似类型的旋转钻孔工具，其特征在于，它具有一些非线性刀刃，这些刀刃的几何形状基于权利要求1至11之一所述的刀片的几何形状，这些刀刃结合到旋转钻孔工具的一个焊接或钎焊的单片刀片上，以形成旋转钻孔工具的切削部分。
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