專利名稱：鉆孔工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆孔工具，尤其是帶排屑用的出屑槽的鉆頭，鉆頭的刀刃由一次性鉆頭構(gòu)成。在鉆頭中通常存在這樣的問(wèn)題，即，一方面鉆頭的材料必須足夠硬和耐磨，以保證在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)鉆頭的切削區(qū)有期望的切削加工效果。但另一方面鉆身必須具有足夠的韌性，以便能經(jīng)受得住鉆孔過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在上述鉆頭中這樣來(lái)解決所提出的這一問(wèn)題，即，鉆身用一種能承受扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的、更韌的但耐磨性較差的材料制造，刀刃則用一次性刀頭構(gòu)成。下面為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)稱為刀頭(Wendeplatte)。在鉆孔時(shí)，從工件材料上切出的切屑，沿排屑方向被刀頭的切屑面彎曲后，在出屑槽壁上被導(dǎo)引為沿一個(gè)或大或小的傾斜角，并在那里變形成一個(gè)螺旋或切屑卷。變形的目的是造成一個(gè)切屑螺旋，它的直徑小于排屑槽的深度，亦即鉆頭芯部與由鉆頭切出的鉆孔孔壁之間的距離。具有這種形狀的切屑螺旋因而與鉆孔孔壁的接觸并不那么嚴(yán)重，它主要是在出屑槽壁上克服摩擦力的情況下不斷地輸送。因此，鉆孔孔壁的表面不受損傷。
但是，由于鉆身的材料耐磨性較差，使對(duì)于切屑的上述變形起有效作用的切屑成形區(qū)受到嚴(yán)重磨損。當(dāng)?shù)额^設(shè)計(jì)用于較長(zhǎng)的壽命時(shí)，上述磨損造成切屑成形區(qū)不可控制的改變，尤其被侵蝕成凹形。于是，原有的切屑成形區(qū)的切屑成形特性不復(fù)存在。其結(jié)果是例如導(dǎo)致切屑在鉆孔孔壁上被導(dǎo)引，并在切屑排出過(guò)程中在鉆孔孔壁上摩擦，從而惡化了鉆孔孔壁的表面質(zhì)量。由于切屑成形區(qū)的磨損，還可能造成切屑折斷。切屑的斷塊可能卡在由出屑槽壁與鉆孔孔壁構(gòu)成的排屑槽內(nèi)，同樣會(huì)影響鉆孔孔壁的表面質(zhì)量。甚至在鉆頭與鉆孔孔壁之間被切屑斷塊擠緊，導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱并最終造成鉆頭“焊住”。
因此本發(fā)明的目的是提供一種鉆頭，它比傳統(tǒng)的鉆頭，尤其是帶刀頭的鉆頭更耐磨。此目的通過(guò)權(quán)利要求1特征的組合達(dá)到。按此特征組合，大體沿排屑方向在鉆頭主刀刃切屑面或刀頭遮蓋面的側(cè)面與之相鄰的切屑成形區(qū)，至少局部用一種比鉆身更耐磨的材料制成。因此根據(jù)耐磨材料的質(zhì)量，可以提高鉆身的壽命，使這一壽命比刀頭壽命長(zhǎng)得多。在鉆頭的使用期間，切屑成形區(qū)的形狀和表面品質(zhì)實(shí)際上保持不變。
切屑成形區(qū)具有與鉆身材料相比為更高的硬度可按以下所述獲得，即，在鉆頭制成后這一切屑成形區(qū)通過(guò)局部有限區(qū)的硬化構(gòu)成。為此可考慮有不同的方法。例如，鉆身材料是一種通過(guò)加熱可硬化的合金。于是此切屑成形區(qū)例如可用激光束硬化。但也可設(shè)想通過(guò)事后涂覆耐磨材料的涂層，造成此切屑成形區(qū)具有耐磨性。
此切屑成形區(qū)最好這樣構(gòu)成，即，將一個(gè)用適當(dāng)材料制的防磨塊裝入出屑槽中。在這種情況下可以這樣來(lái)安排此防磨塊，即，使它的表面和與之毗鄰的出屑槽壁的表面齊平，并合起來(lái)構(gòu)成了一個(gè)連續(xù)延伸的表面。也就是說(shuō)，防磨塊不從出屑槽壁高出，而是似乎成一體和實(shí)際上不形成臺(tái)階地嵌入出屑槽壁的曲面之中。不過(guò)這樣做也可以是有利的，即防磨塊從出屑槽壁突出并因而實(shí)際上單獨(dú)地起切屑成形裝置的作用。這樣做簡(jiǎn)化了鉆頭的制造，因?yàn)樵阢娤鞒鲂疾蹠r(shí)不必注意地將出屑槽壁加工成適合于切屑成形的曲面。也就是說(shuō)若在刀頭的切屑面與有關(guān)的出屑槽壁之間應(yīng)制成一個(gè)小于90°的角度，那么只有在增加加工費(fèi)用支出的情況下通過(guò)專用銑削才可以做到。但是，若采用按本發(fā)明的防磨塊在出屑槽的切屑成形區(qū)內(nèi)具有一種適合于切屑變形的凹的彎曲表面，那么出屑槽壁的曲面可以設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)單。尤其是在刀頭的切屑面與有關(guān)的出屑槽壁之間甚至可以形成大于90°的角度，因?yàn)榍行汲尚螌?shí)際上不取決于出屑槽壁的彎曲走向，而是僅僅通過(guò)防磨塊凹形彎曲的并從出屑槽壁高出的表面實(shí)現(xiàn)。
切屑成形區(qū)或防磨塊的曲率選擇為，使起切屑成形作用的切屑成形半徑有一個(gè)最大值，這一最大值等于鉆頭直徑與鉆頭芯部直徑之差的四分之一。采用這樣的切屑成形半徑，保證所形成的切屑螺旋的直徑小于排屑槽深度，亦即小于鉆頭芯部與鉆孔孔壁之間的徑向距離。
防磨塊最好用硬質(zhì)合金或高強(qiáng)度材料制造，并可拆式地固定在出屑槽內(nèi)。因此，防磨塊在磨損后可以更換，或可以回收用于配備其他鉆頭。最好還可以為了加工不同的材料，在同一個(gè)鉆頭上使用不同的、適合于該種材料的切屑成形特性的防磨塊。防磨塊的固定最好這樣實(shí)現(xiàn)，即，將它從鉆尖那里插入出槽屑的一個(gè)槽狀缺口中。這樣一種缺口在加工技術(shù)方面可通過(guò)比較簡(jiǎn)單的方法制成，并可以保證防磨塊的牢固配合。尤其是，將槽的寬度朝鉆桿的方向逐漸減小，也就是說(shuō)，將它設(shè)計(jì)成楔形的，并將防磨塊形狀相配和摩擦力連接地壓入楔形槽中。為了使防磨塊固定在它的位置上，最好可以從鉆尖處在鉆身內(nèi)裝入保險(xiǎn)螺釘。這些保險(xiǎn)螺釘用它們的螺釘頭將防磨塊保持在它的位置上。一種特別可靠的固定借助于防磨塊在安裝它的槽狀缺口中的燕尾狀的楔形配合達(dá)到。
防磨塊或切屑成形區(qū)的表面最好設(shè)有按滑動(dòng)槽方式作用的導(dǎo)肋。這些導(dǎo)肋互相平行排列，并基本上按自然的排屑方向彎曲，以及最好沿防磨塊的整個(gè)寬度延伸。通過(guò)導(dǎo)肋有助于切屑沿排屑方向弧形地流出。在這種情況下導(dǎo)肋按滑動(dòng)槽的方式工作，這些導(dǎo)肋根據(jù)被加工的工件材料的強(qiáng)度，可以在一定程度上壓入切屑中，從而強(qiáng)化了滑動(dòng)槽的效果。
下面借助于附圖中表示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。其中

圖1按本發(fā)明的鉆頭側(cè)視圖；圖2按圖1中線II的局部；圖3沿圖1中箭頭III方向的視圖；圖4單個(gè)防磨塊；圖5按圖4中線V-V的截面圖；圖6沿圖4中箭頭VI方向的視圖；圖7一種鉆頭按圖3那樣的視圖，其中防磨塊沒(méi)有用保險(xiǎn)螺釘保險(xiǎn)；圖8按本發(fā)明的鉆頭另一種實(shí)施形式相應(yīng)于圖7的視圖；以及圖9按本發(fā)明的鉆頭另一種實(shí)施形式相應(yīng)于圖2的視圖。
在圖1中表示的總體上用符號(hào)1表示的鉆頭有一個(gè)鉆身，它分成鉆桿2和切削部分3。在切削部分3中沿徑向相對(duì)地切入兩個(gè)出屑槽4，它們幾乎沿切削部分3的全長(zhǎng)略有傾斜地或螺旋狀地延伸，并匯入鉆頭的端面5中。鉆頭主刀刃6由一次性刀頭最好是機(jī)夾刀頭7構(gòu)成。刀頭7從端面5或鉆尖8那里插入基本上圓柱形的切削部分3的槽狀缺口中，并通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞接绕涫怯靡粋€(gè)螺釘固定在那里。在端面5中，更準(zhǔn)確地說(shuō)在主刀刃6的自由面9(圖3)中，各匯入一個(gè)鉆孔乳化液通道10，冷卻或潤(rùn)滑劑可經(jīng)這些通道供入鉆尖工作區(qū)。鉆頭主刀刃6的切屑面11基本上與刀頭遮蓋面一致。
大體上沿排屑方向12在切屑面11的側(cè)面鄰接一個(gè)出屑槽壁13的區(qū)域，在截面圖或在按圖3的俯視圖中看，這一區(qū)域具有凹的曲面并用于切屑成形。這一切屑成形區(qū)22通過(guò)一個(gè)防磨塊14構(gòu)成。防磨塊形狀相配和摩擦連接地置入一個(gè)朝鉆尖方向開(kāi)口的安裝槽15中。在防磨塊14與切削部分3之間的形狀相配地連接，設(shè)計(jì)為一種燕尾狀楔形配合的類型。槽的寬度和防磨塊14的寬度，從鉆尖8朝鉆桿2的方向連續(xù)減小。因此，安裝槽15和防磨塊14大體設(shè)計(jì)成楔形。防磨塊14用保險(xiǎn)螺釘16保險(xiǎn)。保險(xiǎn)螺釘16從鉆尖8那里沿鉆頭1鉆頭軸線17的方向旋入自由面9中，并用它的螺釘頭18將防磨塊14保持在它的位置上，亦即將防磨塊壓在楔形收縮的安裝槽15內(nèi)。
防磨塊14的表面是凹形彎曲的，并制有肋狀的凸起，亦即設(shè)有導(dǎo)肋19。防磨塊14這樣裝入出屑槽壁13內(nèi)，即，它從出屑槽壁13突出。導(dǎo)肋19幾乎沿防磨塊的整個(gè)寬度延伸，并沿鉆頭1的鉆頭軸線17方向大體有相同間距地排列。導(dǎo)肋19有一種略有香蕉狀彎曲地，沿排屑方向12首先大體相對(duì)于鉆頭軸線17對(duì)準(zhǔn)徑向，隨著距有關(guān)主刀刃6距離的增加逐漸朝鉆尖8反向彎曲的走向。
按本發(fā)明的鉆頭的工作方式如下在工件20的實(shí)心材料中鉆孔時(shí)(圖1、2)，通過(guò)鉆頭1的主刀刃6切削出切屑21。切屑21首先被切屑面11或刀頭7遮蓋面導(dǎo)引為大體沿排屑方向12。然后切屑碰在在切屑面?zhèn)让媾c之相鄰的并負(fù)責(zé)切屑成形的出屑槽壁13的切屑成形區(qū)22上。在按本發(fā)明的鉆頭中，現(xiàn)在此切屑成形區(qū)22并非由出屑槽壁13本身構(gòu)成，而且通過(guò)防磨塊14構(gòu)成。如已說(shuō)明的那樣，防磨塊從出屑槽壁外凸，并具有一種彎曲的走向，它造成切屑具有一種卷曲或螺旋的形狀。切屑成形區(qū)22的最小半徑或防磨塊14凹形彎曲表面的最小半徑，亦即切屑成形半徑26，對(duì)于切屑成形起決定性的作用。這一半徑應(yīng)選為，使所形成的切屑螺旋具有一個(gè)比排屑槽深度23為小的直徑。排屑槽深度23是鉆頭芯部24與鉆孔孔壁25之間的徑向距離。為保證切屑有這樣的造形，切屑成形半徑26的值不應(yīng)大于鉆頭直徑27(圖1)與鉆頭芯部直徑28(圖3)之間差值的四分之一。因此，在按本發(fā)明的鉆頭中，切屑21在鉆尖附近的區(qū)域內(nèi)根本不接觸出屑槽壁13。從而防止了出屑槽壁13因切屑21對(duì)它的沖撞而磨損。防磨塊14本身由硬質(zhì)合金或一種高強(qiáng)度材料制成。在它的呈凹形彎曲并構(gòu)成切屑成形區(qū)的表面上所存在的導(dǎo)肋19使切屑21易于流出，因?yàn)?，一方面減小了切屑與防磨塊14之間的接觸面，另一方面按滑動(dòng)槽方式有助于切屑21沿排屑方向流出。
由圖5可見(jiàn)，防磨塊14是一個(gè)整體件。它最好能通過(guò)燒結(jié)過(guò)程制造。防磨塊14在裝配狀態(tài)面對(duì)鉆尖8的那個(gè)端面29的兩頭，斜切成斜凸肩30的形狀。由圖6可見(jiàn)，防磨塊14的側(cè)面31朝其呈凹形的彎曲表面方向收斂。因此保證防磨塊14在具有相應(yīng)設(shè)計(jì)的安裝槽15內(nèi)的燕尾狀楔形配合。
按圖7的實(shí)施例與到此為止所介紹的實(shí)施例的差別僅在于，它沒(méi)有用于固定防磨塊14的保險(xiǎn)螺釘。在這里，固定例如通過(guò)粘結(jié)或釬焊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種材料之間的連接例如通過(guò)加熱的作用或在用粘結(jié)劑的情況下用化學(xué)溶劑可以重新拆開(kāi)。
在圖8表示的實(shí)施例中，防磨塊14完全嵌入出屑槽壁13中。它的呈凹形彎曲的構(gòu)成切屑成形區(qū)22的表面不從出屑槽壁13突出，亦即與毗鄰的出屑槽壁15設(shè)計(jì)成齊平的。若切屑成形區(qū)22無(wú)需沿其整個(gè)寬度防止磨損，那么這種實(shí)施形式是有利的。只有切屑成形區(qū)22受到巨大磨損的區(qū)域，例如鄰近切屑面11的區(qū)32通過(guò)防磨塊14加以保護(hù)便可足以滿足要求。
在圖9局部表示的鉆頭1中，切屑成形區(qū)用完全不同的方法防止磨損。在這里不是涉及另一種裝在出屑槽4中的耐磨材料。確切地說(shuō)，切屑成形區(qū)用與鉆頭1的切削部分3和鉆桿2所用的同一種材料制成。在這里，鉆頭材料在一個(gè)相應(yīng)于切屑成形區(qū)22的地區(qū)進(jìn)行事后的硬化。這樣一種硬化可以這樣實(shí)現(xiàn)，即，選擇一種對(duì)于所談?wù)摰倪@類鉆頭具有所期望的韌性的材料，這種材料還可通過(guò)補(bǔ)充處理在所要求的區(qū)域得到硬化。為了盡可能只硬化對(duì)切屑成形負(fù)責(zé)的區(qū)域，最好借助于激光束進(jìn)行加熱。在作事后硬化的情況下，也可以在切屑成形區(qū)22的表面設(shè)導(dǎo)肋19。
權(quán)利要求
1.鉆孔工具，尤其設(shè)有構(gòu)成刀刃的一次性刀頭的鉆頭，有一個(gè)鉆身和在鉆身內(nèi)的用于排屑的出屑槽，其特征為大體沿排屑方向(12)在鉆頭主刀刃(6)切屑面(11)的側(cè)面與之相鄰的切屑成形區(qū)(22)，至少局部用一種耐磨材料制成。
2.按照權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征為鉆身和切屑成形區(qū)(22)用同一種材料制造，切屑成形區(qū)(12)通過(guò)事后局部有限區(qū)硬化或表面涂層構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征為切屑成形區(qū)(22)通過(guò)至少一個(gè)防磨塊(14)構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1-3之一所述的鉆孔工具，其特征為切屑成形區(qū)(22)用于起切屑變形作用的切屑成形半徑(26)的最大值為鉆孔工具的直徑與鉆頭芯部直徑(28)之差的四分之一。
5.按照權(quán)利要求1、3和4之一所述的鉆孔工具，其特征在于一個(gè)或多個(gè)防磨塊(14)的可拆式結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1和3至5之一所述的鉆孔工具，其特征為防磨塊(14)用一種硬質(zhì)合金或一種高強(qiáng)度材料制造。
7.按照權(quán)利要求1和3至6之一所述的鉆孔工具，其特征為在朝鉆尖(8)方向開(kāi)口的出屑槽(4)的槽狀缺口(15)中各置入一個(gè)防磨塊(14)。
8.按照權(quán)利要求7所述的鉆孔工具，其特征在于防磨塊(14)的楔形結(jié)構(gòu)，從而可以將它從鉆尖(8)處起形狀相配和摩擦力連接地壓入一個(gè)楔形槽中。
9.按照權(quán)利要求1和3至8之一所述的鉆孔工具，其特征在于從鉆尖(8)那里裝入鉆身中的保險(xiǎn)螺釘(16)，用于使防磨塊(14)定位。
10.按照權(quán)利要求1和3至9之一所述的鉆孔工具，其特征在于，防磨塊(14)在鉆身的與出屑槽相鄰的部分中基本上為燕尾狀的楔形配合。
11.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征為切屑成形區(qū)(22)或防磨塊(14)的表面含有按滑動(dòng)槽方式作用的互相大體平行排列并基本上沿排屑方向(12)延伸的導(dǎo)肋(19)。
12.按照權(quán)利要求11所述的鉆孔工具，其特征為導(dǎo)肋(19)沿切屑成形區(qū)(22)或防磨塊(14)的整個(gè)寬度延伸。
13.按照前列權(quán)利要求11和12之一所述的鉆孔工具，其特征在于導(dǎo)肋(19)的走向，亦即略有香蕉狀彎曲的，沿排屑方向(12)首先大體相對(duì)于鉆頭軸線(17)對(duì)準(zhǔn)徑向，隨著距有關(guān)主刀刃(6)距離的增加逐漸朝鉆尖(8)的反向彎曲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆孔工具，尤其是一種鉆頭，它有構(gòu)成刀刃的一次性刀頭和用于排屑的出屑槽。在鉆頭主刀刃(5)切屑面(11)側(cè)面大體沿排屑方向與之緊接有一個(gè)切屑成型區(qū)(22)，它至少局部用一種比鉆身本身更耐磨的材料制成。在另一種實(shí)施形式中，切屑成型區(qū)用與鉆身所用的同一種材料制造。此切屑成型區(qū)通過(guò)事后局部有限區(qū)的硬化使之耐磨。
文檔編號(hào)B23B51/00GK1162941SQ95196166
公開(kāi)日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者烏爾里?！た藗惒?申請(qǐng)人:克納門特爾-赫特爾刀具及硬質(zhì)材料股份有限公司