鑽孔工具的製作方法

2023-09-13 19:30:50

專利名稱：鑽孔工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1前序部分的鑽孔工具，它具有兩個設置在其對置端部的鑽頭尖。這裡所說的鑽孔工具指的是用來加工定直徑鑽孔的鑽頭，也可以例如是階梯鑽頭或沉孔鑽頭。
這種類型的鑽孔工具例如由DE 1 752 616 A1已知。這種雙頭鑽孔工具是由一種衝擠的型材製成，它分成若干單個小段。由於擠壓工藝，鑽孔工具的排屑槽具有一在長度上不變的形狀。
鑽孔工具，尤其是用於金屬加工的鑽孔工具，通常至少有一個可換刀頭。因此，當刀頭的使用壽命結束時，固定刀頭的基體仍可繼續使用。但是，帶有可換刀頭的鑽孔工具一般限於較大直徑。對於加工例如直徑不超過10mm的鑽孔一般應用整體式鑽頭。雖然通常工具都具有可重磨性，但是，整體式鑽頭的壽命要遠遠低於帶有一個或者多個可換刀頭的鑽頭的壽命。
本發明的目的在於，給出一種鑽孔工具，其尤其在工具直徑不超過10mm時也具有一個非常長的使用壽命。
根據本發明，這個目的通過具有權利要求1所述特徵的鑽孔工具達到。所述鑽孔工具在每一端都有一個分別至少帶有兩個切削刃的鑽頭尖。螺旋排屑槽從一個鑽頭尖上的切削刃貫通延伸到另一個鑽頭尖上的切削刃。在鑽頭尖區域內，與每個鑽頭尖的切削刃數目相對應的至少兩個排屑槽中的每個排屑槽自身形狀不對稱。由於每個排屑槽的不對稱設計，排屑槽可以非常好地與有利於切削的切削刃幾何形狀匹配，按預定目標形成切屑。排屑槽的這種不對稱結構最遲到鑽孔工具的中部過渡到一種對稱結構，這樣才可以在排屑槽通往第二鑽頭尖的走向中，再形成一個與第一個鑽頭尖上的形狀相對應的不對稱結構。與上述不同的是，第二個鑽頭尖的幾何形狀可以與第一個鑽頭尖的幾何形狀有偏差，具有至少稍許不同的直徑，但是無論如何，每個排屑槽的形狀在鄰接鑽頭尖的區域不對稱，而在鑽頭尖之間的一個區域則是對稱的排屑槽形狀。所述鑽孔工具，以下也簡稱為「鑽頭」，其壽命因此比傳統的只有一個鑽頭尖的鑽頭的壽命延長一倍。
所述鑽頭不管是由同一種材料還是由多種不同的材料構成，優選設置成不能被拆開，例如為了取下刀頭。所有已知應用在傳統的只有一個鑽頭尖的鑽頭中的帶有塗層或者沒有塗層的材料或者材料組合都可以用作該鑽頭的材料。如果鑽頭尖是由單獨的工具頭構成，其優選永久地與基體通過焊接連成一體，鑽頭尖優選採用比基體更硬的材料。在這個實施形式中，排屑槽也貫通包括基體在內的整個鑽孔工具。
根據一優選的構造，鑽孔工具具有冷卻槽，其分別從一端的鑽頭尖延伸到對置一端的鑽頭尖。因而每個鑽頭尖上的一個切削刃都分別配備一個冷卻槽，冷卻槽入口和出口的功能是可以互換的。
在鑽頭尖區域，鑽孔工具例如具有一種與EP 0 249 104 A1，DE 100275 544 A1或者DE 199 55 172 A1中已知的螺旋鑽頭相對應的形狀。這種螺旋鑽頭鑽孔性能好，進給量大，使用壽命長。
鑽孔工具和一夾具一起優選構成一具有權利要求6所述特徵的鑽孔裝置。夾具的一部分是一夾緊套筒，它具有一至少部分與鑽頭排屑槽的形狀匹配的內部成型輪廓，並且因此實現高精度的夾緊。在此優選夾緊套筒的至少一個開口截面與排屑槽的形狀至少部分配合。這樣可以阻止碎屑進入夾緊套筒。此外，優選夾緊套筒的一在整體上即至少在夾緊套筒的大部分長度上與鑽孔工具的幾何形狀相匹配的內部成型輪廓能可靠地夾持鑽孔工具，這可以與將傳統的鑽孔工具夾緊在作為未開槽工具件的杆上相媲美。
和權利要求6所述的設計不同，或者亦可用一種無內部成型輪廓的傳統彈簧夾頭(套爪夾頭)來夾緊鑽孔工具，只要彈簧夾頭的變形率足夠大，能夠抵消鑽頭的可能的直徑跳變或者過渡。
根據權利要求6的夾具的一種優選的進一步構造，設置一個與夾緊套筒共同作用的、特別是裝在夾緊套筒內部或者套在其上的密封墊圈，藉此實現對冷卻潤滑劑更好的密封作用。優選密封墊圈被裝在夾緊套筒的朝向後鑽頭尖的一側上。這樣，被導入鑽孔工具的冷卻潤滑劑就不能或者幾乎不能進入夾緊套筒，或在夾緊套筒和鑽頭之間流到外部。這裡的後鑽頭尖指的是在當時的工作狀態下沒有用於切削的鑽頭尖。設置在這個區域的密封墊圈此外起到對後鑽頭尖的機械保護作用，以防後鑽頭尖可能例如由於切削操作中出現的振動而受到損壞。
為了能將夾緊套筒以簡單的方式裝在傳統的卡盤上，例如液壓-彈性卡盤(Hydraulik-Dehnspannfutter)，夾緊套筒優選具有一恆定的外徑。在此情況下夾緊套筒被稱為夾緊杆，其材料優選應用塑料或其它彈性材料，如橡膠。夾緊套筒的內側表面優選這樣設計，使得夾緊套筒可以同時起到密封墊圈的作用。在這種構造中，鑽頭被設置成旋入夾緊杆中。夾緊杆或者在其整個長度上有同樣的內部成型輪廓，或者設有一個盲孔用來容納鑽孔工具。在設置盲孔的情況下，可以從外面向鑽孔工具供給冷卻潤滑劑。同樣也是可以的是，不用盲孔而是設置一小內徑的區域，可以通過小內徑區域沿軸向向鑽頭供給冷卻潤滑劑。
本發明的優點尤其表現在，通過使用一個與之匹配的夾緊套筒，帶有貫通的排屑槽的雙頭鑽頭(具有兩個鑽頭尖的鑽頭)可以像傳統的單頭鑽頭(只具有一個鑽頭尖的鑽頭)一樣使用，而且較之傳統的單頭鑽頭，在最大鑽孔深度等方面幾乎沒有了使用局限。
下面藉助附圖對本發明的幾個實施例進行詳細闡述。其中

圖1a，1b至圖5a，5b分別以示意剖視圖示出具有兩個鑽頭尖的鑽孔工具的一實施例；圖6和7分別以示意側視圖示出具有兩個鑽頭尖的鑽孔工具的另一個實施例；圖8a，8b圖6中的鑽孔工具的不同橫剖視圖；圖9a，9b一用於帶有貫通的排屑槽和兩個鑽頭尖的鑽孔工具的夾緊套筒；圖10a到10c一用於圖9a，9b中所示夾緊套筒的密封墊圈；圖11a，11b具有一圖9a，9b所示夾緊套筒和一圖10a到10c所示密封墊圈的結構設置；
圖12a，12b具有一彈性卡盤、一圖9a，9b所示夾緊套筒、一圖10a到10c所示密封墊圈以及一個具有兩個鑽頭尖的鑽孔工具的結構設置；圖13具有一被夾緊的鑽頭的彈性卡盤；圖14a，14b可以夾緊在一圖13所示彈性卡盤中的塑料杆；圖15a，15b鑽頭在塑料杆中的不同設置方式；圖16a，16b鑽頭在塑料杆中的另外的實施形式。
彼此對應或者有相同作用的部分在所有的附圖中用相同的附圖標記表示。
圖1a，1b到5a，5b各示出了帶有兩個鑽頭尖2和3的鑽孔工具1的一個實施例。每個鑽孔工具1都是一體構成的，並且具有一個鄰接第一鑽頭尖2的區域A、一緊接其後的中間區域B和一鄰接第二鑽頭尖3的後區域C。在圖1a，1b到4a，4b所示的實施例中，中間區域B中縮減的直徑D2小於工具直徑D1。這樣，尤其是在圖2a，2b所示的特別優選的實施例中，一組具有不同工具直徑D1的工具有相同的縮減的直徑D2，所述工具直徑D1總是由鑽孔工具1的外區域A和C確定。藉此，這組工具的所有工具都可以和同一個夾具適配。每個鑽孔工具1的切削刃用附圖標記4，5，6，7表示，所配的排屑槽用附圖標記8，9表示。在根據圖1a，1b以及2a，2b的實施例中，附加地分別設置4個導向刃帶10。僅僅在圖5a，5b所示的實施例中示例性地示出兩個冷卻槽11，其優選同樣存在於所有其它的實施例中。
圖6和圖7示出了分別沿著整個鑽孔工具1延伸的排屑槽8，9的形狀。在圖6所示的實施例中，鑽孔工具1是一體式的，例如由用CVD(化學氣相沉積)方法塗層的硬質金屬製成，而在圖7所示的實施例中，兩個例如由塗層的或者未塗層的硬質材料製成的工具頭12，13和一構成鑽孔工具1的中間區域B的基體14永久地連接在一起，特別是將鑽頭尖焊接在基體14上。
圖8a，8b顯示了圖6所示鑽孔工具1的兩個不同橫截面。鑽孔工具1在最大工具直徑D1區域內具有排屑槽8，9的在圖8a中示出的不對稱斷面，它們為切削過程和切屑成形進行了優化。在此每個排屑槽8，9自身不對稱，但是第一個排屑槽8的形狀和第二個排屑槽9的形狀對應。與之相反，在縮減直徑D2區域內，如圖8b所示，每個排屑槽8，9的橫截面整體上與鑽孔工具1的外區域A，C相比是自身對稱的。因而在切削進給方面進行優化的排屑槽8，9在整個中間區域B內有恆定的橫截面。在每個排屑槽8，9的朝向鑽頭尖2，3的自身不對稱的區域與中間對稱區域之間的過渡是平滑的，即沒有稜邊。
圖9a和圖9b示出了例如適用於圖6或者圖7中鑽孔工具1的夾緊套筒15。夾緊套筒15由一圓柱體16和一蓋子17組裝而成，所述蓋子具有一與排屑槽8，9的形狀大致適配的孔口截面18。孔口截面18具有與導向刃帶10適配的槽19，其作為如圖9a的虛線所示的內部成型輪廓20的一部分延伸入圓柱體16。
圖10a到圖10c所示的是一個由彈性體材料製成的密封墊圈21，密封墊圈具有一個圓柱體殼體形狀的邊緣段22和一個由該邊緣段限定的、與排屑槽8，9的橫截面適配的密封面23。
藉助於圖11a、11b和圖12a、12b可進一步看出夾緊套筒15及密封墊圈21的作用。據此，鑽孔工具1藉助夾緊套筒15被夾緊在一彈性卡盤24中，密封墊圈21在遠離用於切削加工的鑽頭尖2的一側插入到夾緊套筒15中。鑽孔工具1可以在不同的軸向位置夾緊在彈性卡盤24中，彈性卡盤理論上也可以是其它的類型，例如彈簧夾頭卡盤。一般地，在切削加工時使用的切削刃4，5也被稱為前切削刃，位於不工作的備用鑽頭尖3上的切削刃6，7被稱作後切削刃。因為密封墊圈21的作用，在彈性卡盤24內供給鑽孔工具1的冷卻潤滑劑最多只有一小部分可以流過排屑槽8，9，因此冷卻潤滑劑通過在本實施例中不可見的冷卻槽10流向鑽頭尖2。
圖13和圖12b相似，顯示了一個夾緊在彈性卡盤24中的雙頭鑽孔工具1。取代圖12b中的夾緊套筒，卻使用了一個塑料杆25。圖14a和14b分別顯示了該塑料杆25的側視圖和前視圖。在前視圖(圖14b)中可以看出，塑料杆25的橫截面原則上和密封墊圈21(圖10a到圖10c所示)的橫截面相同，即，具有一與鑽頭1的橫截面適配的孔口截面。為了能將鑽頭1方便地旋入塑料杆25，並且特別是為了使塑料杆25能夠適用於不同直徑的鑽頭1，沿軸向設置有開縫26，其長度稍微超過塑料杆25長度的一半。圖14a和圖14b所示的塑料杆25適用於排屑槽螺旋角為30°的鑽孔工具1。如果塑料杆25僅僅用於某一確定的鑽頭直徑，則特別是可以不需要開縫26。
圖15a和圖15b顯示了塑料杆25的縱向剖視圖。此外，在圖中如雙向箭頭所示，塑料杆25可以選擇設置在鑽孔工具1兩側的每一側。這種情況下，其中的一個鑽頭尖2和塑料杆25的端面幾乎齊平。與所示實施例不同的是，鑽頭可以在杆內部沿軸向任意移位。
圖16a和圖16b的視圖與圖15a和15b相似，顯示了一個固定在塑料杆25a內的鑽孔工具1。與圖13到圖15b所示的塑料杆25的區別是，圖16a和圖16b所示的塑料杆25a不具有恆定的內徑，而是有一個直徑縮小部27。當鑽孔工具1完全旋入塑料杆25a內時，其鑽頭尖2頂在一環形階梯28上，環形階梯28將夾緊套筒25a的縮小部27與其餘的未縮細的內壁部29分開。由此與圖13到圖15b所示的實施例不同，鑽頭尖2與塑料杆25的端面有間距。縮小部27可以用來向鑽孔工具1供給冷卻潤滑劑，也就是說，在需要時，縮小部就成了一個冷卻潤滑劑通道。如果不需要輸送冷卻潤滑劑，那麼塑料杆25a在縮小部27處可以完全被封閉。
權利要求
1.鑽孔工具，具有-一個第一鑽頭尖(2)和至少兩個前切削刃(4，5)，-一個第二鑽頭尖(3)和至少兩個後切削刃(6，7)，-各一個從一個前切削刃(4，5)延伸至一個後切削刃(6，7)的排屑槽(8，9)，其特徵在於，排屑槽(8，9)是螺旋形的，並且在一鄰接前鑽頭尖(2)的區域(A)內自身不對稱，在一中間區域(B)內自身對稱，以及在一鄰接後鑽頭尖(3)的區域(C)內自身不對稱。
2.按照權利要求1的鑽孔工具，其特徵在於，排屑槽(8，9)在鄰接鑽頭尖(2，3)的區域(A，C)內結構相同。
3.按照權利要求1或2的鑽孔工具，其特徵在於，鑽頭尖(2，3)分別由一個與基體(14)連接的工具頭(12，13)構成。
4.按照權利要求1至3之一的鑽孔工具，其特徵在於，有一分別配備給兩個鑽頭尖(2，3)上的一個切削刃(4，5，6，7)的冷卻槽(11)。
5.按照權利要求1至4之一的鑽孔工具，其特徵在於，在中間區域(B)內有一與工具直徑(D1)相比縮減的直徑(D2)。
6.鑽孔裝置，包括一個夾具和一個按照權利要求1至5之一的鑽孔工具，所述夾具有一個夾緊套筒(15，25，25a)，它的內部成型輪廓(20)至少部分地與排屑槽(8，9)的形狀適配。
7.按照權利要求6的鑽孔裝置，其特徵在於，夾緊套筒(15，25，25a)的孔口截面(18)至少部分地與排屑槽(8，9)的形狀適配。
8.按照權利要求6或7的鑽孔裝置，其特徵在於，設有一個與夾緊套筒(15)共同作用的密封墊圈(21)。
9.按照權利要求6至8之一的鑽孔裝置，其特徵在於，夾緊套筒(25，25a)構成為具有恆定外徑的夾緊杆。
10.按照權利要求6至9之一的鑽孔裝置，其特徵在於，夾緊套筒(15，25，25a)有一個軸向的開縫(26)。
11.按照權利要求6至10之一的鑽孔裝置，其特徵在於，夾緊套筒(15，25，25a)具有內徑不同的各個區域。
12.按照權利要求6至11之一的鑽孔裝置，其特徵在於，夾緊套筒(15，25，25a)具有一盲孔，用以容納鑽孔工具。
全文摘要
一種鑽孔工具，包括一個帶有至少兩個前切削刃(4，5)的第一鑽頭尖(2)和一個帶有至少兩個後切削刃(6，7)的第二鑽頭尖(3)。一個排屑槽(8，9)從每一個前切削刃(4，5)貫通地延伸至一個後切削刃(6，7)，所述排屑槽(8，9)在一鄰接前鑽頭尖(2)的區域(A)內不對稱，在一中間區域(B)內對稱，以及在一鄰接後鑽頭尖(3)的區域(C)內不對稱。
文檔編號B23B51/06GK1835817SQ200480022903
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月11日 優先權日2003年8月13日
發明者U·克倫策, H·考佩 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司