專利名稱：具有彎曲切削刃的扁鉆插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種扁鉆插件，可置于工具保持件中，用于在金屬上鉆孔。具體地，可本發(fā)明涉及一種具有彎曲切削刃的扁鉆插件，提供了對現(xiàn)有技術(shù)的扁鉆插件的鉆屑形成的重大改進。
背景技術(shù)：
鉆頭系統(tǒng)通常用于在金屬工件上提供圓柱形孔。鉆頭系統(tǒng)的切削或鉆孔行為可通過細(xì)長的基本為圓柱形的鉆孔工具，如鉆頭保持件和扁鉆插件組件，扁鉆插件可選擇地連接到保持件上。然后應(yīng)用這樣的機構(gòu)，其中保持件的一端牢固地固定到驅(qū)動裝置，其可使保持件繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動。在細(xì)長鉆頭保持件的相對端，切削插件接合進行切削的材料?；蛘呖墒构ぜ鄬Ρ３旨颓邢鞑寮D(zhuǎn)動，如將保持件固定在車床或類似裝置的尾架上。此外，可使鉆頭和工件都進行相對轉(zhuǎn)動。使用扁鉆切削插件允許當(dāng)切削表面磨損而不是整個鉆頭磨損時快速更換插件，允許通過簡單更換插件而不是整個鉆頭組件，使一個鉆頭用于各種不同的鉆孔場合。
扁鉆插件的特征是，其通常是平面的，具有一對位于插件相對側(cè)的互相平行的連接表面，提供了與保持件夾臂的接合面。扁鉆的前端一般設(shè)有一對直的互相橫向形成的切削刃，具有鈍V形。扁鉆插件的后端或基體一般是平面的，正交于所述一對連接表面，可與保持槽的底部接合。插件的寬度方向的側(cè)面提供了插件的邊緣及間隙。該邊緣是圓柱形，圍繞扁鉆的旋轉(zhuǎn)軸線形成，并在鉆孔操作時接觸孔的側(cè)面。
現(xiàn)有技術(shù)的扁鉆插件存在的一個問題是，直的切削刃在鉆孔期間不能有效地形成和/或排屑。對于現(xiàn)有技術(shù)的扁鉆，由于其具有直的切削刃，鉆屑徑向向外朝插件外形成?，F(xiàn)有技術(shù)扁鉆插件的另一問題是使用角部間隙，最外的切削刃接近刃部中心線，因此接近于中性的或不是正的前角幾何形狀，特別是在使用過大角部間隙時。這樣就造成了扁鉆插件的外徑處不能有效地切割?，F(xiàn)有技術(shù)插件的另一個問題是直切削刃的鉆屑形成不緊密，這要求進行適當(dāng)?shù)那邢鞑僮鳎纬闪俗冋你@頭操作范圍。此外，現(xiàn)有技術(shù)扁鉆的直切削刃的幾何形狀容易發(fā)出聲響，這取決于切割的材料及鉆頭和系統(tǒng)的固有頻率，由不同操作速度的恒速擴展諧波下沿旋轉(zhuǎn)對稱面的鉆屑形成能造成。其可使操作者不得不改變鉆孔程序的操作條件至非最優(yōu)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的扁鉆提供了改進的鉆屑形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的這個和其他優(yōu)點由一種扁鉆插件提供，其包括鉆頭插件主體，具有第一端，相對的第二端，第一表面?zhèn)?，其相對和平行于第二表面?zhèn)?，和第一刃脊?cè)，相對的第二刃脊側(cè)，所述第一和第二刃脊側(cè)在端部和表面?zhèn)戎g形成；其中，第二端包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，各切削刃是彎曲的，在切削刃附近的各切削表面形成了槽，所述槽的溝槽基本平行于相鄰切削刃形成的平面。
與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的這個和其他優(yōu)點還通過一種鉆孔工具組件提供，該組件包括保持件，其具有第一端和第二端，其中第二端包括柄部分，適合牢固連接到鉆孔機械，第一端包括保持槽，其具有位于至少一部分保持槽的底表面；和至少一個連接臂，位于保持槽的側(cè)面，其中各連接臂具有至少一個在其上形成的孔；和鉆頭插件，其包括鉆頭插件主體，具有第一端，相對的第二端，第一表面?zhèn)?，其相對第二表面?zhèn)龋偷谝蝗屑箓?cè)，相對的第二刃脊側(cè)，所述第一和第二刃脊側(cè)在端部和表面?zhèn)戎g形成；其中，鉆頭主體的第一端一般為平面，第二端包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，所述至少兩個切削刃是彎曲的；至少兩個孔在鉆頭插件主體的各表面?zhèn)刃纬桑谙嗯R切削刃的各鉆頭插件主體的表面?zhèn)刃纬闪瞬?，所述槽的溝槽基本平行于切削刃?br> 通過下面的介紹和參考附圖可清楚了解本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點。


下面將參考附圖和通過實施例的方式來詳細(xì)介紹本發(fā)明及其發(fā)展，附圖中圖1是根據(jù)優(yōu)選實施例的鉆孔工具組件的分解安裝圖；圖2是組件的保持件的部分透視圖；圖3A到圖3G是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的具有彎曲切削刃的插件的不同視圖；圖4A到4E是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的具有彎曲切削刃的插件的不同視圖，其中切削刃的彎曲程度比第一實施例的大；圖5A到5C是顯示圖4A到4E的插件的彎曲切削刃和相關(guān)特征的不同的部分視圖；圖6A到6B分別是與本發(fā)明相關(guān)的凸輪磨削角邊間隙的部分平面圖和部分頂視圖；圖7A和7B分別是與本發(fā)明相關(guān)的角屑角邊間隙的部分平面圖和部分頂視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例，圖1顯示了鉆孔工具組件10。鉆孔工具組件10包括保持件12，其具有主體14和頭部16，在優(yōu)選實施例中，保持件12通常是圓柱形，具有第一端20和第二端22。如圖2所示，保持件12的第一端20具有卡槽或保持槽30，其在頭部16的整個直徑延伸，或至少在保持件12的旋轉(zhuǎn)軸線18定位的中心部分延伸。保持槽30具有底壁32，其位置基本正交于保持件12的旋轉(zhuǎn)軸線18。在優(yōu)選實施例中，組件10還包括定位突件或接合銷24，其可精確地相對軸線18定位，并從保持槽30的底壁32延伸。銷24可固定在孔26內(nèi)，該孔從槽30的底壁32向下沿保持件主體的軸線18延伸，孔與定位銷24形成壓配合?；蛘?，在優(yōu)選實施例中，包括銷24的定位突件，可以另外的方式實現(xiàn)銷24的對應(yīng)功能，如從底壁32延伸的整體件。鉆頭插件35在保持槽30中相對保持件12精確定位，與其一起實現(xiàn)希望的鉆削功能。如下面將更詳細(xì)的介紹，插件35具有點素幾何學(xué)的結(jié)構(gòu)，包括多個切削表面，相對保持件12的軸線18精確定位，以減少組件10進行鉆孔操作時的誤差。
更具體地，保持件12的優(yōu)選實施例在圖2顯示，其可設(shè)置成包括位于第一端20的一對夾臂34，其圍繞保持槽30延伸。夾臂34最好包括孔36，可容納螺紋件38(見圖1)，以便將鉆頭插件35固定在保持槽30的適當(dāng)位置。在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，孔36帶有螺紋，可連接螺紋件38，其與鉆頭插件35形成的螺紋孔以預(yù)定方式配合，精確地定位鉆頭插件于保持槽30中的預(yù)定位置，如下面將進行的更詳細(xì)介紹。各夾臂34可包括潤滑劑孔28，其允許施加潤滑劑于相鄰的鉆頭插件的切削表面和使其流動，幫助鉆削操作。夾臂34還可包括傾斜或彎曲的表面，使得鉆屑通過保持件12各側(cè)面上的排屑槽37排出。還顯示出底表面32，其設(shè)置成平面，對應(yīng)于優(yōu)選鉆頭插件35的平面底部，雖然也可以使用另一種結(jié)構(gòu)的底表面32。應(yīng)當(dāng)知道，鉆頭插件35用燒結(jié)硬金屬材料制造，如碳化物，金屬陶瓷，陶瓷，單晶和多晶體金剛石，或氮化硼。但是鉆頭插件35可使用高速鋼。
參考圖3A到3G，顯示了扁鉆插件35的第一實施例。鉆頭插件35包括位于上表面的切削刃64，通常具有鈍V形的形式，切削刃64位于橫刃62的各側(cè)面上，從連接部分(web thin)63徑向向外。彎曲的各切削刃64在切削刃平面形成，使得切削刃64形成的平面互相橫向于，并形成坡角度。切削刃64在旋轉(zhuǎn)方向上是彎曲的。
彎曲切削刃64可包括多個切削構(gòu)件，如斷屑機構(gòu)66，其與切削刃結(jié)合提供材料的希望切削表面和/或鉆孔應(yīng)用。該插件35還包括一對連接表面68，位于插件35的互相平行的相對側(cè)面，提供了保持件12夾臂34的對接表面。槽65，還可稱作刃部，在臨近切削刃64的各連接表面68形成，并具有一般平行于相關(guān)切削刃平面的溝槽。槽65與彎曲切削刃64結(jié)合提供了正的軸向和徑向前角，有助于形成鉆屑。槽5的溝槽可以是彎曲或是直線的。當(dāng)溝槽是直線的，槽65將平行于切削平面，但是切削刃延伸超過鉆頭插件主體的相關(guān)表面?zhèn)鹊钠矫妫本€槽對切削刃的強度有反作用，并沿切削刃64提供較小的徑向前角。這些問題可通過輕微歪斜槽，使得槽的深度隨其徑向向外延伸而減少。當(dāng)溝槽是彎曲的，槽65通常平行于切削刃64。不管溝槽是彎曲的，歪斜的或是直線的，槽65的溝槽都認(rèn)為是基本平行于相鄰切削刃形成的平面。
插件35的底部72一般是平面并正交于連接表面68。底部72還包括定位槽74，其可與保持件12的銷24配合。鉆頭插件35還包括連接表面68的孔70，該孔與夾臂34的孔36配合固定插件35于保持槽30，并位于定位表面32。此外，孔36和70最好設(shè)有沉孔部分，成為支承表面以便與對應(yīng)的位于螺紋件或其他固定件38的傾斜或類似表面結(jié)合。螺紋件38的擴大的夾頭可具有任何方便的形狀，如錐形，球形，或另外的形式，以對應(yīng)鉆頭保持件12和插件35中的類似表面。在典型的形式中，通過偏置孔36和70的軸線，當(dāng)螺紋件38固定插件35到槽30時，將使插件35向下靠到底表面32。
鉆頭插件35還包括在插件35寬度上的刃脊或側(cè)面80，各側(cè)面80包括邊緣82，位于側(cè)面80后端的徑向向內(nèi)的間隙表面84，位于插件35前側(cè)80的邊緣82附近的螺旋凹槽或開槽88。邊緣82可以是平行螺旋邊緣，具有恒定邊緣寬度，從插件35一側(cè)的切削刃保持到插件35另一側(cè)的后位，如圖3C清楚顯示。邊緣表面82是圓柱形，圍繞插件35的旋轉(zhuǎn)軸線18形成，并接觸鉆孔的邊緣。螺旋邊緣82導(dǎo)致側(cè)面80的幾乎全部徑向?qū)挾冉佑|孔，如圖3B的頂視圖所清楚顯示。因此，鉆頭插件35提供了比現(xiàn)有技術(shù)的扁鉆插件更高的穩(wěn)定性。此外，邊緣寬度可比現(xiàn)有技術(shù)的減少，這樣將減少插件側(cè)面80由于摩擦產(chǎn)生的熱量，這樣進一步提高了鉆頭壽命和/或允許鉆頭運行更高的速度，同時保證鉆頭壽命。
插件35包括邊緣82附近的螺旋凹槽或開槽88，并其螺旋狀位于扁鉆插件35的前角部。開槽88可幫助槽中的鉆屑離開孔，還可幫助鉆屑形成。此外，開槽88可防止鉆屑保留在邊緣82的前側(cè)。如上面提到的，現(xiàn)有技術(shù)的插件使用角屑間隙，最外的切削刃接近刃部的中心線，因此接近中性或不是正的前角幾何形狀，尤其是當(dāng)利用過大角屑時。在本發(fā)明中，開槽88向上延伸通過刃部，使得插件35的最外的切削刃保持更加正的前角幾何形狀。這樣可使得扁鉆插件35比現(xiàn)有技術(shù)的扁鉆插件的切削更有效率。
切削刃64是彎曲的，使得其具有正軸向前角外，還具有正徑向前角。彎曲切削刃64使鉆屑形成朝向插件35的中心，造成更嚴(yán)密的鉆屑形成。通過這樣改進的鉆屑形成，鉆頭插件35能夠以更高速度(SFM)運行，同時可保持在韌性鋼上形成鉆屑。因此增加了鉆進速度。彎曲的切削刃64還允許鉆頭插件在更大速度范圍內(nèi)形成和輸送鉆屑，因此，可更廣泛地用于有問題的加工環(huán)境，如具有有限的推進能力的裝置。彎曲切削刃的另一優(yōu)點可通過減少一些現(xiàn)有技術(shù)的具有直線切削刃的扁鉆插件的諧振模式來減少聲響。
彎曲切削刃64還可進行切削刃處理，如圖3F，3G清楚顯示，其顯示出插件35的截面圖和切削刃處理67的部分詳圖。切削刃處理是施加到彎曲切削刃的具有角度α的K刃脊形式。應(yīng)當(dāng)理解，其他刃處理也可以用于彎曲切削刃，如T刃脊，細(xì)磨等。
現(xiàn)在參考圖4A到4E，顯示了第二實施例的扁鉆插件35`，其具有彎曲切削刃64`，帶有增加的徑向前角。增加曲率允許前角的不同幾何形狀有更多變化。
在前面的實施例中，彎曲切削刃64`未延伸超過插件35的連接表面68的延伸平面。如圖5A到5C清楚顯示，插件35`的增加徑向前角的彎曲切削刃64`延伸超過插件35`的連接表面68的延伸面。這個特征允許相同直徑的孔有更長的切削刃，通過沿較長切削刃擴展的加工，可幫助提高切削效率，延長切削刃的壽命。通過消除隨鉆孔操作產(chǎn)生的更多諧振，延長的彎曲切削刃還有助于進一步減少聲響。該特征的另一優(yōu)點是平行的螺旋邊緣82`臨近切削刃64`的端部，因此徑向延伸超過插件35`的連接表面68。這樣提供了孔和邊緣82`之間的額外接觸，導(dǎo)致插件35`的穩(wěn)定性增加。
應(yīng)當(dāng)理解，與平面型扁鉆插件結(jié)合的彎曲切削刃并不限于文中扁鉆插件所顯示的特征，彎曲切削刃的結(jié)構(gòu)可結(jié)合其他特定類型的扁鉆插件幾何形狀。因此，彎曲切削刃特征可獨立于特定形式的連接，刃部，點間隙，角屑，角部半徑等，這些可在不同平面類型扁鉆插件之間變化。例如，如圖6A到7B所示，不同類型的角部處理可聯(lián)系到?jīng)]有限定的彎曲切削刃的扁鉆插件。在圖6A顯示了插件角部的部分平面圖。圖6B顯示了插件角部的部分頂視圖，共同顯示了凸輪磨削的角部間隙90，位于具有彎曲切削刃的插件上。圖7A的部分平面圖顯示了插件角部，圖7B是插件角部的部分頂視圖，共同顯示了位于具有彎曲切削刃的插件的第二可選擇的角部間隙90`。
盡管上面參考特定的本發(fā)明實施例進行了介紹，應(yīng)當(dāng)知道所提出的本發(fā)明不限于所介紹的實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可對上面用來說明但非進行限定的實施例進行一些改變。
權(quán)利要求
1.一種鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，包括第一端，相對的第二端，第一表面?zhèn)?，其相對和平行于第二表面?zhèn)?，和第一刃脊?cè)，相對的第二刃脊側(cè)，所述第一和第二刃脊側(cè)在端部和表面?zhèn)戎g形成；其中，所述第二端部包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，所述各切削刃是彎曲的；和槽，在臨近切削刃的切削面形成，所述槽的溝槽基本平行于相鄰彎曲切削刃形成的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃具有正徑向前角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃具有正軸向前角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃進行了切削刃處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述槽的溝槽是彎曲的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述槽的溝槽是直線的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃進行了切削刃處理，可選擇K-刃脊，T-刃脊和細(xì)磨。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述各彎曲切削刃的至少一部分延伸超過鉆頭插件主體的對應(yīng)表面?zhèn)鹊钠矫妗?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，各刃脊具有邊緣，帶有主側(cè)和尾側(cè)之間的恒定弧形寬度，使前側(cè)和尾側(cè)形成螺旋形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述各刃脊具有邊緣，各邊緣的前側(cè)形成螺旋形，螺旋形溝槽在各邊緣的前側(cè)附近形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鉆頭插件，其特征在于，至少兩個孔在鉆頭插件主體的表面?zhèn)刃纬?，和螺旋開槽從孔徑向向外形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述螺旋開槽與鉆頭主體的各表面?zhèn)鹊牟巯嘟弧?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述鉆頭主體的第一端是平面，其上形成至少一個凹部。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述插件還包括各切削刃形成的斷屑機構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述鉆頭插件主體包括燒結(jié)硬金屬材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述鉆頭插件主體包括從碳化物，金屬陶瓷，陶瓷，單晶體和多晶體金剛石，和氮化硼中選擇的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述鉆頭插件主體包括高速鋼。
18.一種鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，具有第一端，相對的第二端，第一表面?zhèn)?，其相對和平行于第二表面?zhèn)?，和第一刃脊?cè)，相對的第二刃脊側(cè)，第一刃脊側(cè)和第二刃脊側(cè)在端部和表面?zhèn)戎g形成；其中，鉆頭主體的第一端是平表面，其具有至少一個在第一端形成的凹部；其中，第二端包括至少兩個切削刃，互相橫向形成，其中各切削刃是彎曲的；在鉆頭插件主體的各表面?zhèn)刃纬傻闹辽賰蓚€孔；和槽，在鉆頭插件主體靠近切削刃的各表面?zhèn)刃纬桑霾鄣臏喜刍酒叫杏谙噜弿澢邢魅行纬傻钠矫妗?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃具有正徑向前角和正軸向前角。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鉆頭插件，其特征在于，各刃脊具有邊緣，其中各邊緣的前側(cè)形成螺旋形，螺旋開槽在各邊緣的前側(cè)附近形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的鉆頭插件，其特征在于，所述螺旋開槽從孔徑向向外形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的鉆頭插件，其特征在于，所述螺旋開槽與鉆頭主體各表面?zhèn)鹊牟巯嘟弧?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鉆頭插件，其特征在于，所述各彎曲切削刃的至少一部分延伸超過從鉆頭插件主體的相應(yīng)表面?zhèn)妊由斓钠矫妗?br> 24.一種鉆孔工具組件，包括保持件，具有第一端和第二端，其中第二端包括柄部分，適合牢固連接到鉆孔機械，其中第一端包括保持槽，其具有位于至少一部分保持槽的底表面；和至少一個連接臂，位于保持槽的各側(cè)面，其中各連接臂具有至少一個在其上形成的孔；和鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，具有第一端，相對的第二端，第一表面?zhèn)龋湎鄬Φ诙砻鎮(zhèn)?，和第一刃脊?cè)，相對的第二刃脊側(cè)，所述第一和第二刃脊側(cè)在端部和表面?zhèn)戎g形成；其中，鉆頭主體的第一端一般是平面，第二端部包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，所述至少兩個切削刃是彎曲的；至少兩個孔在鉆頭插件主體的各表面?zhèn)刃纬?，在臨近切削刃的鉆頭插件主體的各切削面形成的槽，所述槽的溝槽基本平行于相鄰彎曲切削刃形成的平面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的鉆孔工具組件，其特征在于，所述各邊緣的前側(cè)形成螺旋形，螺旋開槽在各邊緣的前側(cè)附近形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的鉆孔刃具組件，其特征在于，所述螺旋開槽從孔徑向向外形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的鉆孔工具組件，其特征在于，所述保持槽包括從底表面延伸的定位突件，鉆頭插件主體的第一端具有至少一個凹部，可配合底表面的定位突件，使插件位于底表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的鉆孔工具組件，其特征在于，所述保持件包括至少一個沖洗槽。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的鉆孔工具組件，其特征在于，所述固定機構(gòu)接合鉆頭插件的至少兩個孔，和各夾臂的至少一個孔的對應(yīng)孔，以固定鉆頭插件于保持槽中的適當(dāng)位置。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的鉆孔工具組件，其特征在于，所述各夾臂的至少一個孔偏置于鉆頭插件的對應(yīng)孔，至少可推動鉆頭插件靠到所述保持槽的底表面。
全文摘要
提供了一種扁鉆插件和鉆孔工具組件，其中扁鉆插件主體包括彎曲切削刃和刃部槽，刃部槽的溝槽基本平行于各相鄰彎曲切削刃形成的平面，提供了對切削操作期間切屑形成的重大改進。
文檔編號B23B51/00GK1878633SQ200480032788
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者W·E·馬斯特, J·P·努茲 申請人:聯(lián)合機械工程公司