CN1950166A - 钻头和具有导引构件的钻尖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于去屑加工的钻头和钻尖。钻头具有钻体、钻尖(10)和柄部。钻尖包括至少一个切削刃(19)和至少一个沿圆周布置的导引构件(40)。钻头具有中心轴线(CL)。钻尖(10)的导引构件(40)包括部分圆柱形的第一表面部分(41)和偏心的第二表面部分(42)。第一表面部分(41)沿着导引构件(40)轴向向后连接到第二表面部分(42)上。

Description

钻头和具有导引构件的钻尖
技术领域
本发明涉及依照独立权利要求1和6的前序部分的用于去屑加工的钻头和钻尖。
背景技术
通过US-A-5,947,660已知一种具有可拆钻尖的钻头，该钻尖利用拉杆固定到钻体上。实质上已知的钻头在钻头旋转时可以提供良好的孔径公差。然而，已知的钻头不适于固定应用，因为在钻孔中，已知的钻头可能会在机器或卡固中出现角误差的情形下阻塞在所钻的孔中。在US-A-5,486,075中显示了另一种钻头，其中钻头卡在孔中的风险是很显然的。
发明目的
本发明的一个目的是提供一种钻头的设计，藉此所述设计消除了现有技术中的问题。
本发明的另一个目的是提供一种无论钻头是否旋转都具有良好导向的钻头。
本发明的另一个目的是提供一种提供低钻孔扭矩的钻头。
本发明的另一个目的是提供一种适用于多种加工材料的钻头。
这些和其它目的已由在参照附图的所附权利要求书中限定的钻头和钻尖实现。
附图说明
图1A以侧视图显示了依照本发明的钻尖。
图1B以俯视图显示了钻尖。
图1C以立体图显示了钻尖。
图1D显示了图1C中钻尖的放大图。
图2A和2B分别用侧视图显示了依照本发明的钻孔刀具和放大的钻尖的一部分。
图3A和3B分别用侧视图显示了依照本发明的钻孔刀具的可选实施例和放大的钻尖的一部分。
图4A和4B分别用侧视图显示了依照本发明的钻孔刀具的附加可选实施例和放大的钻尖的一部分。
图5A和5B分别用侧视图显示了依照本发明的钻孔刀具的附加可选实施例和放大的钻尖的一部分。
图5C用侧视图显示了图5A中的钻孔刀具旋转大约90°的情形。
具体实施方式
依照本发明并且显示在图2中的钻头的实施例是所谓的螺旋钻头，在这种情形下，它包括钻尖10或沿进给方向的前端、未显示的拉杆配置、钻体12和柄13。钻尖的一部分以放大图显示。使用该工具，虽然钻体固定在机器中，但是可以释放和置换钻尖。该类钻孔刀具同样已经描述在US5,947,660中。
钻体设置有容屑槽18A，容屑槽18A沿着与中心轴线CL相距基本上恒定距离的螺旋路径顺着钻头的棱延伸。容屑槽可以沿着整个主体或沿其一部分延伸。
钻体12在其面向钻尖10的端部设置有前表面，钻尖10的支撑表面16设置成压靠在该前表面上。前表面的最大直径小于钻尖的最大直径但是优选与钻尖的最小直径相同。钻体优选地具有冲洗通道。钻体12可以由钢、硬质合金或高速钢制成。钻体12的自由端或柄部之一是用来紧固到钻床中的可旋转主轴(未显示)上，而相对的第二自由端包括前表面和未显示的紧固孔。拉杆的自由端设置成穿过紧固孔并伸出。前表面为环形基本形状并且包括两个凹槽部。每个凹槽部盖住基本上一半的前表面并且包括多个彼此隔开的相同的凹槽或狭槽。第二凹槽部由第一凹槽部限定。基本上第一凹槽部中的每个狭槽都在两个位置上与钻体的包络面相交，而基本上第二凹槽部中的每个狭槽在一个位置上与钻体的包络面相交。
钻尖10，尤其参见图1A-1D，在其面向钻体12的端部设置有至少一个切削刃，并且可以根据加工材料而给定不同的设计。钻尖10具有用于钻孔的切削刃19，切削刃19包括横刃24。钻尖10由硬质材料制成，优选由硬质合金并且最优选由注模硬质合金制成，并且钻尖10包括两个上余隙面15、支撑表面16和使它们接合的第一曲面17和第二曲面18。所有这些表面和附加切削刃由相同的材料制成，该材料优选为注模硬质合金。第二曲面或容屑槽18与余隙面15之间的相交线优选通过强化未显示的倒角形成主切削刃19。第一曲面17沿径向设置在钻尖的最大直径D内部并且可以具有部分圆柱的形状。刃带或导引构件40沿旋转方向(即当钻尖依照图1B逆时针旋转时的方向)设置在第一曲面17的每个前端上。导引构件40和容屑槽18之间的相交线形成副切削刃20。
每个导引构件40由至少两个表面部分41和42构成。最接近切削刃19设置的第一表面部分41具有与假想的圆柱体C重合的圆周延伸(circumferential extension)，圆柱体C与中心轴线CL同心，藉此第一表面部分41可以被说成构成部分圆柱形的导引构件。表面部分41由半径R界定，其径向中心设置在中心轴线CL上。表面部分41因此相对于未显示的钻削的孔不具有余隙角。表面部分41的轴向延伸或长度L是直径D的0.1至0.5倍。第一表面部分41沿着导引构件向后轴向连接到第二表面部分42上，第二表面部分42相对于中心轴线CL具有偏心形状并且因此相对于孔的壁形成比第一表面部分41大的余隙角，藉此第二表面部分42可以被说成构成偏心引导构件。实施例中显示的每个偏心导引构件42为圆柱形，具有与中心轴线CL分开设置的径向中心。偏心导引构件42可选择地具有不同的形状，例如平面或曲面。虽然如果表面部分42支撑表面部分41对于导引构件的工具寿命是一个优点，但是可以想象，表面部分42与中心轴线CL同心但是具有的半径小于表面部分41的半径。
第一表面部分41沿轴向方向短于第二表面部分42，优选小于第二表面部分42的轴向长度的一半，最优选为第二表面部分42的轴向长度的0.1至0.5倍。
如由图1D中所示，第三表面部分43可以沿旋转方向设置在第二表面部分的前面。第三表面部分43具有与第一表面部分41重合并因此与假想圆柱体C重合的圆周延伸。第三表面部分43具有与第二表面部分42相同的轴向延伸但是沿切向方向更狭窄。
钻尖的导引构件40因此既为部分圆柱形又偏心。部分圆柱形的导引构件具有提供良好的孔径公差并且与旋转工具最好配合的优点。偏心导引构件在固定应用中可以极佳地工作。具有该几何尺寸可以避免钻尖由于机器中的角误差而在自钻孔中卡住或是在固定应用例如车床的卡具中卡住。另外，不仅在所钻的孔中可以得到良好的孔径公差并且在工件的入口处可以得到用于定心的更好的支撑，从而与完全偏心的导引构件相比，可以得到孔的更佳的圆度。另外，由于更好的定心，角部的磨损更小。在设计导引构件时对于两种类型的正确组合的变体，将获得使用这两种类型优点的导引构件而不会受到它们的缺陷的任何影响。部分圆柱形的部分应该靠近切削刃设置，具有可以在钻孔过程中给予很大支撑的长度，但是不会很长而对工件和工具之间的角位移施加卡住效应。因此可以得到更通用并且在所有类型的应用中给予最佳的可能精确性的钻头。
可选择地，导引构件可以用于具有直容屑槽的钻体。钻尖优选还包括去心表面(coring-out surface)21，该去心表面21到达钻尖的中心并且与工具的中心轴线或旋转轴线CL形成一个角度。该角度位于40°至50°之间，优选约为45°。钻尖的最大直径构成导引构件40的径向最外点之间的直径距离D。钻尖的高度Y基本上等于直径D，从而将切屑在钻尖和钻体之间的接合处的磨损降低到最低。支撑表面16的最大直径优选小于直径D，从而在加工过程中获得间隙。基本上与旋转轴线CL平行的冲洗孔23从支撑表面16穿过钻尖延伸到各个上余隙面15中的小孔上。冲洗孔优选地设置在中心轴线CL的每一侧上的线上。
钻头因此包括钻体12、钻尖10和用于紧固的装置11，其中，钻体具有前表面14并且钻尖具有布置成可松开地彼此紧靠的支撑表面16。钻体具有柄部。钻尖由硬质合金构成并且包括至少一个切削刃19和与用于紧固的装置配合的未显示的中心孔或突出部。孔/突出部和切削刃与钻尖10形成一体。钻尖包括导引构件40。钻尖具有中心轴线CL。钻尖10的导引构件40包括部分圆柱形的第一表面部分41和偏心的第二表面部分42。最接近切削刃19设置的第一表面部分41具有与假想的圆柱体C重合的圆周延伸，而假想的圆柱体C与中心轴线CL同心。第一表面部分41沿轴向向后连接到第二表面部分42上，第二表面部分42相对于中心轴线CL具有偏心的形状。第一表面部分41相对于所钻的孔没有余隙角，并且第二表面部分42相对于孔壁形成余隙角。第一表面部分41沿轴向方向短于第二表面部分42，优选小于第二表面部分42的轴向长度的一半，最优选为第二表面部分42的轴向长度的0.1至0.5倍。钻尖10具有环形的基本形状并且还具有至少一个切削刃19，切削刃19与钻尖10形成一体，钻尖10在其面向远离切削刃的端部设置有支撑表面16。钻尖由硬质合金构成并且包括与用于紧固的装置配合的中心孔或突出部。孔/突出部和切削刃与钻尖形成一体。钻尖包括导引构件40。钻尖具有中心轴线CL。钻尖10的导引构件40包括部分圆柱形的第一表面部分41和偏心的第二表面部分42。
钻尖10和钻体12分别依照US 6,146,060包括支撑表面16和前表面。
同样，可以利用除中央拉杆之外的其它紧固装置；例如，可以利用如US 5,988,953中所示的卡口接头保持钻尖。
在图3A中显示了依照本发明的钻孔刀具的可选实施例。在图3B中放大显示了钻尖的一部分。钻孔刀具是坚固的螺旋钻头，包括钻尖10A、钻体12A和柄13A。钻尖10A包括导引构件40A，导引构件40A如上所述包括部分圆柱形的第一表面部分41A和偏心的第二表面部分42A。表面部分41A的轴向延伸或长度L是直径D的0.1至0.5倍。第三表面部分43A可以沿旋转方向设置在第二表面部分的前面。第三表面部分43A具有与第一表面部分41A重合并因此与假想的圆柱体C重合的圆周延伸。同样，在其它方面，导引构件40A基本上与导引构件40具有相同的设计。
在图4A中显示了依照本发明的钻孔刀具的另一个可选实施例。在图4B中放大显示了钻尖的一部分。钻孔刀具是具有硬钎焊的硬质合金切削刀片的螺旋钻头。钻头包括钻尖10B、钻体12B以及柄13B。钻尖10B包括导引构件40B，导引构件40B如上所述包括部分圆柱形的第一表面部分41B和偏心的第二表面部分42B。表面部分41B的轴向延伸或长度L是直径D的0.1至0.5倍。第三表面部分43A可以沿旋转方向设置在第二表面部分的前面。第三表面部分43B具有与第一表面部分41B重合并因此与假想的圆柱体C重合的圆周延伸。同样，在其它方面，导引构件40B基本上与导引构件40具有相同的设计。
在图5A-5C中显示了依照本发明的钻孔刀具的另一个可选实施例。在图5B中放大显示了钻尖的一部分。钻孔刀具是具有螺钉紧固的硬质合金切削刀片的钻头，具有中心刀片和圆周刀片，其中，两个刀片都是可转位刀片。中心刀片在本实施例中与圆周刀片不同。中心刀片相对于切削刀片的切削刃有不同的间隙和不同的形状。钻头包括钻尖10C、钻体12C以及柄13C。钻尖10C包括至少一个设置在圆周刀片上的导引构件40C，导引构件如上所述包括部分圆柱形的第一表面部分41C和偏心的第二表面部分42C。表面部分41C的轴向延伸或长度L是直径D的0.1至0.5倍。第三表面部分43C可以沿旋转方向设置在第二表面部分的前面。第三表面部分43C具有与第一表面部分41C重合并因此与假想的圆柱体C重合的圆周延伸。同样，在其它方面，导引构件40C基本上与导引构件40具有相同的设计。
在依照本发明的钻头的所有所示实施例中，第一表面部分41-41C沿着导引构件40-40C轴向向后连接到第二表面部分42-42C上，因此实际上不管导引构件的轴向倾斜如何，都包括所有的钻头。
本发明决不限于上述实施例，而是可以在后继权利要求的限制中自由地变化。钻尖优选地涂覆有例如Al2O3、TiN和/或TiCN层。在特定情形下，有理由在切削刃和/或导引构件上使用硬钎焊超硬质材料例如CBN或PCD。
本申请要求瑞典专利申请No.0401175-5的优先权，其公开的内容在此引入作为参考。
虽然已经结合本发明的优选实施例对其进行了描述，但是对于本领域的技术人员而言，可理解的是，可以在做出并未特别地描述的增加、删除、改进和置换而不脱离如所附权利要求书中界定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种相对于工件旋转去屑加工的钻头，包括钻体(12-12C)、钻尖(10-10C)和柄部(13-13C)，其中，所述钻尖包括至少一个切削刃(19)和至少一个沿圆周布置的导引构件(40-40C)，其中，所述钻头具有中心轴线(CL)，
其特征在于，所述钻尖(10-10C)的导引构件(40-40C)包括部分圆柱形的第一表面部分(41-41C)和偏心的第二表面部分(42-42C)，并且所述第一表面部分(41-41C)沿着所述导引构件(40-40C)轴向向后连接到所述第二表面部分(42-42C)上。
2.如权利要求1所述的钻头，其特征在于，最接近所述切削刃(19)设置的第一表面部分(41-41C)具有与假想的圆柱体(C)重合的圆周延伸，而假想的圆柱体(C)与所述中心轴线(CL)同心。
3.如权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)轴向向后连接到所述第二表面部分(42-42C)上，所述第二表面部分(42-42C)相对于所述中心轴线(CL)具有偏心的形状。
4.如权利要求1、2或3所述的钻头，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)没有余隙角并且所述第二表面部分(42-42C)形成余隙角。
5.如权利要求1、2、3或4所述的钻头，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)沿轴向方向短于所述第二表面部分(42-42C)，优选小于所述第二表面部分(42-42C)的轴向长度的一半，最优选为所述第二表面部分(42-42C)的轴向长度的0.1至0.5倍。
6.一种用于旋转去屑加工的钻头的钻尖，其中，所述钻尖(10-10C)具有至少一个切削刃(19)，其中，所述钻尖包括至少一个导引构件(40-40C)，其中，所述钻尖具有中心轴线(CL)，其特征在于，所述钻尖(10-10C)的导引构件(40-40C)包括部分圆柱形的第一表面部分(41-41C)和偏心的第二表面部分(42-42C)并且所述第一表面部分(41-41C)沿着所述导引构件(40-40C)轴向向后连接到所述第二表面部分(42-42C)上。
7.如权利要求6所述的钻尖，其特征在于，最接近所述切削刃(19)设置的所述第一表面部分(41-41C)具有与假想的圆柱体(C)重合的圆周延伸，而假想的圆柱体(C)与中心轴线(CL)同心。
8.如权利要求6或7所述的钻尖，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)轴向向后连接到所述第二表面部分(42-42C)上，所述第二表面部分(42-42C)相对于所述中心轴线(CL)具有偏心的形状。
9.如权利要求6、7或8所述的钻尖，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)没有余隙角并且所述第二表面部分(42-42C)形成余隙角。
10.如权利要求6、7、8或9所述的钻尖，其特征在于，所述第一表面部分(41-41C)沿轴向方向短于所述第二表面部分(42-42C)，优选小于所述第二表面部分(42-42C)的轴向长度的一半，最优选为所述第二表面部分(42-42C)的轴向长度的0.1至0.5倍。
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