鑽尖以及具有鑽尖的鑽孔刀具的製作方法
2023-04-26 20:18:11 2
專利名稱：鑽尖以及具有鑽尖的鑽孔刀具的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1的前序部分的一種鑽尖，並且涉及具有這種鑽尖的一種鑽孔刀具。
背景技術：
例如，DE 10 2006 025披露了根據權利要求1的前序部分所述的一種鑽尖。在其中所描述了具有特殊的不對稱構形的一種鑽孔刀具。這種鑽孔刀具的鑽尖具有兩個主切削刃，這兩個主切削刃與對稱構形不同，是以相對於圍繞該鑽孔刀具的旋轉軸線的 180°旋轉的一種非旋轉對稱的方式設置的。這些主切削刃在各自情況下延伸到遠至一個次級切削刃所鄰接的一個切削拐角處，該次級切削刃沿一個切屑槽延伸。在外周處，在所謂的鑽頭根部上，一個引導臺面鄰接了該相應的次級切削刃。此外規定，在該鑽頭根部上實現一個附加支撐臺面，該臺面用於兩個橫刃中的僅僅一個。通過該支撐臺面，鑽孔刀具被支撐在所鑽的孔的壁上。通過鑽頭的這種不對稱構形，防止、或至少減少了鑽頭的不真實延伸，即所謂的 「震顫」。這是因為，在對稱鑽頭的情況下，由於這種對稱性、就好像是「積累」，在鑽孔操作過程中鑽孔刀具的振動增大，這樣使得由於鑽孔刀具的振動，在所鑽的孔的壁中產生不規則性，也稱為「震顫痕」。這個問題隨著鑽孔長度的增大而增大。總的來說，由於不對稱構形，至少減小了震顫。然而，在製造工程學方面，與對稱構形相比，不對稱構形更加要求生產資源。
發明內容
本發明基於的目的是使得容易製造並且儘可能防止震顫的一種鑽孔刀具成為可能。這個目的是根據本發明由具有權利要求1的特徵的一種鑽尖、並且由具有這種鑽尖的一種鑽孔刀具實現的。該鑽尖包括一個基體，該基體配備有多個切屑槽並且沿一條旋轉軸線在軸向方向上延伸。該基體具有一個前部外端，在該前部外端上提供了至少兩個主切削刃。後者在徑向方向上向外延伸至一個切削拐角處。為了儘可能防止震顫，該鑽尖在切削刃區域中是不對稱地實現的，並且因此特別地在這些切削拐角的高度處在截面中也是不對稱地實現的。同時提供了，這種不對稱構形在軸向方向上經歷一種過渡而進入一種對稱構形，並且優選地對於該鑽孔刀具的剩餘的軸向長度也保持是對稱的。在這種情況下，相對於圍繞該旋轉軸線的旋轉而言的不對稱構形意味著該鑽尖偏離了一種旋轉對稱。因此，在兩個主切削刃的情況下，該鑽尖偏離了 180°的旋轉對稱、並且在具有三個主切削刃的構形的情況下偏離了 120°的旋轉對稱，等等。在這種情況下，該鑽尖可以關於多個不對稱特徵而不對稱地實現。優選地但非必須的，所有不對稱特徵經歷一種過渡而進入一種對稱構形。因此，這種至對稱構形的過渡總體上涉及至少一個不對稱特徵。該鑽尖的這些主切削刃通常是通過一個所謂的橫刃而彼此連接，該橫刃實現了該鑽尖在旋轉軸線上的最尖端。在這種情況下，這些主切削刃在徑向方向上向外延伸。總體上，在徑向方向上向外意味著這些主切削刃延伸離開該鑽頭中心、或該橫刃而到達該基體的外周。通常，這些主切削刃不沿一條直線延伸、而是以一種曲線的方式實現。在各自情況下鄰接這些主切削刃的是一個主側面，該主側面經歷一種過渡而進入一個切屑槽。通常，這些主側面以圓錐形表面的方式實現，並且該鑽尖就整體而言是以一個錐體的方式。具有從該外端的不對稱構形至在軸向方向上距該外端一個距離處的該對稱構形的這種過渡的該特殊構形的特別優點在於，這種不對稱僅限制在該鑽孔刀具整體的一個儘可能短的區域內，即，鄰接該不對稱區域處，該鑽孔刀具是對稱地實現的。其結果是，僅在該鑽尖的這個區域內必須產生偏離該對稱實現的一種不對稱性。因此，對於其餘鑽體，通常的對稱機加工方法可以用於該鑽孔刀具的製造。在軸向向後區域中的對稱性還確保了均勻的切屑排出。這在長鑽孔的情況下是特別有利的。最後，例如冷卻通道的製造比在一種不對稱構形的情況下要求更少，因為，在一種對稱構形的情況下，在該鑽體中製成的冷卻通道相對於這些相應的切屑槽的偏差距離對於所有冷卻通道都是相同的。此外，在所謂模塊式鑽孔刀具的情況下獲得一個至關重要的優點，在該情況中，該鑽尖可以具體地作為一個可替換的模塊式部件而在一個外端插入一個鑽頭基體中。因此， 在這種模塊式鑽孔刀具的情況下，根據要求的輪廓，對稱和不對稱兩種構形的鑽尖現在都能以模塊式構造原理的方式同等地用在一個標準鑽頭基體上。此類鑽孔刀具在工業生產中被用來生產高精度的鑽孔。為此目的，它們通過一個柄被夾進一個工具機的接收座中，該工具機可以例如關於希望的旋轉速度和希望的給進量而進行程序控制，並且該工具機自動地執行鑽削操作。可以提供不同的不對稱特徵來實現不對稱性。一個優選的不對稱特徵在於，在相對於該旋轉軸線、相對於在旋轉方向上領先的切削拐角、或相對於領先的主切削刃的一個限定的徑向距離的情況下的一個切削拐角的、或一個主切削刃的角距離不同於相對於跟隨的切削拐角、或相對於跟隨的切削刃的角距離，即，這些切削拐角不是以圍繞外周的一種均勻分布而設置的。方便地，此外提供了在一個過渡區之後鄰接這些切削拐角的次級切削刃以圍繞外周的一種均勻分布、並且因此以一種旋轉對稱的方式而設置。因此，在距這些切削拐角的一個限定的軸向距離之後，鄰接的次級切削刃在各自情況下與彼此具有相同的角距
離 O為了在該鑽尖的外端區域中構造不對稱性的目的，根據一種有利的發展提供了， 這些次級切削刃在從對稱稱構到不對稱構形的過渡區中具有不同的傾斜。因此，由於這些不同的傾斜，這些次級切削刃的角距離彼此相對而變化。在這種情況下，該次級切削刃的傾斜是指該次級切削刃包括的相對於一條直線的角度，該直線沿軸向方向延伸並且位於該鑽孔刀具的外圍線上。因為該次級切削刃同時相對於旋轉方向構成了一個切屑槽的後邊緣， 所以這些切屑槽的螺旋角同時由該次級切削刃決定。因此，這些切屑槽的螺旋角因而也在該過渡區中變化。方便地，在這種情況下提供了，從該不對稱區域開始，僅僅一個次級切削刃具有不同於該不對稱區域中的傾斜，而另一個次級切削刃繼續具有與在對稱區域中相同的傾斜。
優選地，這些切屑槽在這些切削拐角高度處也具有一種不對稱構形，該不對稱構形接著經歷在軸向方向上的過渡而進入一種對稱構形。這是特別有利的，特別是在模塊式鑽孔刀具的情況下，因為由此確保了該可替換的鑽尖部件的切屑槽經歷一種過渡(特別是以一種齊平的方式)而進入該鑽頭基體的切屑槽中，即，沒有實現幹擾邊緣等。根據一種優選構形，此外規定，這些切屑槽還在該不對稱區域具有相等的橫截面
面積，即，可用於運走切屑的空間在兩個切屑槽中是至少基本上相同的。由於在該不對稱區
域中截面積的不對稱性，因此，一個切屑槽的更大寬度例如通過一個更小的深度來進行補 m
te ο根據一種優選的發展，鄰接相應主切削刃的這些主側面在它們的後端處彼此相對是對稱地實現的，只要這些主側面的後端彼此相對而具有相同的角距離，即，以一種均勻分布來設置。在這種情況下，該後端是指該主側面的遠離所指定的主切削刃的一個末端，在該後端處，該主側面經歷一種過渡而進入一個指定的切屑槽中。因此，優選地僅這些切削拐角或這些主切削刃是以不均勻的分布而設置的。其結果是，特別是在該鑽尖被構造為一個可替換的模塊式部件的情況下，可以對稱地實現用於緊固該鑽尖的接收座。有利地規定，該不對稱構形連續地並且特別是均勻地(即沒有扭結和邊緣)過渡至該對稱構形。這個平坦的進程特別地確保了可靠的切屑排出。同時，關於生產工程學，這是可以相對容易地實現的。方便地，該鑽尖實現為一個可替換的模塊式部件，以供用於插入一個模塊式鑽孔刀具的鑽頭基體中。具體地，在這種情況下提供了，該對稱構形是在該可替換的模塊式部件的軸向後端處、特別是在其後部外側面處實現的。由此確保在前部外端處不對稱地實現的鑽尖可以插入一個對稱地實現的鑽頭基體中。在一個可替換的尖端部件的情況下，對稱構形經歷一種過渡而進入不對稱構形的這個過渡區的軸向長度優選是小於或等於該可替換的鑽尖部件的一個起作用的軸向長度。 在此情況下的起作用的軸向長度特別是指鑽尖的切屑槽的起作用的表面(對切屑排出是有效的)經歷一種過渡而進入該鑽頭基體的切屑槽的指定表面時一直到達的長度、或者該鑽尖的這些次級切削刃經歷一種過渡而進入該鑽頭基體的指定次級切削刃處的長度。例如由於緊固銷等，該鑽尖的實際軸向範圍可以超過這個起作用的軸向長度。如果實心鑽頭，例如實心硬質金屬鑽頭，被用來替代模塊式鑽孔刀具，那麼該過渡區的軸向長度優選是該實心刀具的標稱直徑的0. 5至5倍。在使用可替換的鑽尖的情況下，該過渡區的軸向長度通常是該鑽孔刀具的標稱直徑的大約0. 5至1倍。在下文中，參考附圖更全面地解釋本發明的一個示例性實施方案。
在各自情況下，在示意圖中圖1示出實現為一個可替換的模塊式部件的一種鑽尖的前部外側面的俯視圖，圖2示出了根據圖1的鑽尖的背面的後部外端的俯視圖，圖3示出根據圖1和圖2的鑽尖的側視圖，圖4A、B、C示出根據圖3中的截面線A-A、B_B、C_C的穿過圖1至圖3的鑽尖的截面視圖，圖5示出了一種模塊式鑽孔刀具的部分透視圖，該模塊式鑽孔刀具具有一個鑽頭基體、並且具有在一個外端插入後者中的根據圖1至圖3的鑽尖。
具體實施例方式在附圖中，用相同的附圖標記表示具有相同功能的部件。根據圖1至圖3的鑽尖2被實現為一個可替換的模塊式部件，如圖5中所表示的， 該部件可以插入一個鑽頭基體4中，並且可以與後者一起構成一個鑽孔刀具5。在該示例性實施方案中，鑽尖2被實現為一個單一件、並且具有一個特殊形狀的基體6。因此，它由這個基體6構成。鑽尖2具有一條旋轉軸線8，在操作過程中，該旋轉軸線同時也是整個鑽孔刀具5在旋轉方向10上圍繞其旋轉的旋轉軸線。在其前部外端處，鑽尖2具有一個橫刃12，該橫刃橫跨旋轉軸線8並且在各自情況下經歷一種過渡而進入一個主切削刃14A、B，該主切削刃在徑向方向上向外延伸並且終止於一個切削拐角16A、B處。從相應的切削拐角16A、B開始，一個相應的次級切削刃18A、 B沿一個鑽頭根部17A、B延伸。在該示例性實施方案中，橫刃12是大致以一種S形狀實現的，並且主切削刃14A、B也採取了一個彎曲的路線。此外，主切削刃14A、B在軸向方向上朝切削拐角16A、B向下傾斜，這樣使得鑽尖2的外側面整體是以錐體的方式實現的。在各自情況下鄰接這些主切削刃14A、B的是一個主側面19A、B，該主側面延伸到遠至一個後端 20A、B，其中在各自情況下它接著經歷一種過渡而進入一個切屑槽22A、B中。在該示例性實施方案中，這些切屑槽22A、B是以一種螺旋狀的方式實現的。多個凹口對在該外周上凹陷進入這些主側面19A、B中，這些凹口用作一個用於組裝工具的工作表面，該組裝工具是用於將鑽尖2插入鑽頭基體4中或將從中移除。在其後端，鑽尖2具有一種階梯式幾何形狀、並且包括一個緊固銷25以及另外的一個定心銷26，該定心銷相對於緊固銷25具有減小的直徑。切屑槽22A、B從包括該前部外側面的一個頂部延伸到遠至進入緊固銷25中，這樣使得當在截面中觀看時，後者是以圓形實現的、具有構成切屑槽22A、B的多個槽狀凹陷。在該頂部的下側上實現了一個支承表面，表示為後部外側面27，該後部外側面在緊固銷25上徑向地伸出。在該示例性實施方案中，這個後部外側面27相對於旋轉軸線8垂直地延伸。如從圖5中可見，藉助於這個外側面27，鑽尖2在安裝狀態下時位於鑽頭基體4的一個對應的支承表面上。鑽尖2在鑽頭基體4中的緊固是通過一個推上(push-on)和轉動運動實現。WO 03/070408A1給出了該緊固區域的特殊構形以及該具有其外端接收區域的鑽頭基體4的特殊構形，特此參考該文件。極為重要的是鑽尖2的特殊構形，該鑽尖在其前部外端的區域中具有相對於圍繞旋轉軸線8的180°旋轉的一種不對稱構形，同時鑽尖2具有進一步沿軸向方向的一種對稱構形。為了更好地解釋這些不對稱特徵這個目的，在圖1、圖2和圖4A至圖4C中繪出斷裂的輔助線。從中可立即看出，兩個切削拐角16A、B被設置在外周上具有一種不均勻的分布， 因此它們距彼此的角距離不相同。在此，例如，該角距離的差值是在大約20°的範圍內，即， 這兩個切削拐角16A、B之間的角距離一方面是大約190°、而另一方面是大約170°。其結果是，同時這些切屑槽22A、B被不對稱地實現。
此外，鑽尖2具有另外的不對稱特徵。為了鑽孔刀具5在鑽孔中的很好的同中心以及可靠的引導，一方面提供一個引導臺面觀，該引導臺面在鑽頭根部17A、B上(即，在基體6的外周上)延伸、並且在各自情況下鄰接相應的次級切削刃18A、B。而在鑽頭根部17A 上除了引導臺面觀之外還提供了一個支撐臺面30，這個支撐臺面不是在指定給第二主切削刃14B的鑽頭根部17B上實現的。支撐臺面30具有與引導臺面觀相同或幾乎相同的外部直徑。在鑽孔過程中，鑽尖2通過支撐臺面30被另外地支撐在所鑽的孔的壁上。相比之下，在第二鑽頭根部17B的情況下，代替支撐臺面30而實現一個間隙。如具體從圖1中可見，但也從圖5中可見，這樣一個間隙還被實現在引導臺面觀與支撐臺面30之間。在DE 10 2006 025中描述了這種特殊的不對稱構形，該專利以其全文結合在此。如從圖1中所繪製的第二輔助線進一步可以看出，這些主側面19A、B的後端20A、 B被實現為彼此相對是旋轉對稱的、特別是在外周線處，其程度為使得這些後端20A、B彼此相對而具有相同的角距離。這兩個切屑槽22A、B的夾角，即相應的切削拐角16A、B與設置在外周上的相應的指定後端20A、B之間的角距離，因此不相同。關於切削拐角16A、B和切屑槽22A、B的位置而言的不對稱性在過渡區中恢復至一種對稱構形。過渡區32被表示在圖3中、並且沿軸向方向從相應的切削拐角16A、B延伸到遠至該後部外側面27。在這種情況下，這個過渡區32的長度大致是在鑽尖2的標稱直徑D 的20%與40%之間的範圍內(參見圖1)。如具體從根據圖2的後視圖並且還從圖4B可以看出，在過渡區32的末端處已經實現了一種對稱構形。在該點處，這些次級切削刃18A、B再次以彼此相對的一種旋轉對稱方式(以 180° )被設置。切屑槽22A、B的截面幾何形狀也對稱地實現。另一方面，如具體從圖5可見，支撐臺面30保持存在於遠至該後部外側面27，即遠至鑽尖2的末端。因此，在過渡區32中，僅僅一些不對稱特徵以連續的方式恢復；在該示例性實施方案中，這具體地是切屑槽22A、B的構形以及次級切削刃18A、B彼此相對的角距離。 在過渡區32的末端處，即，開始於鑽頭基體4，實現了一種完全對稱。因此，支撐臺面30不是以一種穩定的方式、而是突然地經歷一種過渡而進入鑽頭基體4中。在圖5中表示了在組裝狀態下的模塊式鑽孔刀具5。如從該圖中可見，鑽尖2被夾在兩個相對的翼(limb)34之間，這兩個翼在軸向方向上延伸。這些翼34具有一個支承表面36，該支承表面被實現為具有一個傾斜斜面。如從圖5中可見，翼34可以說是接合在相應主側面19A、B中，因此鑽尖2不覆蓋這些翼34。因此，這些翼34的外側面構成了這些主側面19A、B的一種延續。因此，在這種特殊構形的情況下，特別有利的是在主側面19A、B 的後端20A、B的區域中、在鑽尖2的外側面處已經存在該對稱構形。鑽頭基體4被實現為完全是旋轉對稱的。鑽尖2的次級切削刃18A、B優選地以一種齊平的方式經歷一種過渡而進入鑽頭基體4的對應的次級切削刃40A(僅示出一個)中。這同樣適用於切屑槽22A、B，這些切屑槽經歷一種過渡而進入鑽頭基體4的切屑槽42A中。在該示例性實施方案中，該鑽頭基體的切屑槽42A是以一種螺旋狀的方式實現的。作為替代方案，它們也可以是直的。此外，從圖5中可見，多個冷卻通道44凹陷進入鑽頭基體4中。在此情況下這些冷卻通道以距鑽尖2的某個距離處出現在鑽頭基體4的相應切屑槽42A中。在此情況下， 該冷卻通道44在相應切屑槽42A中的開口的定向方式為在軸向方向上的一個抽象突出的情況下使得它被指定的主切削刃14A、B部分地覆蓋、特別是一半地覆蓋。因此這些冷卻通道44的出口與這些主切削刃14A、B對齊。 鑽孔刀具5用來生產具有最佳的鑽孔壁表面質量的高精度鑽孔。由於這些不對稱特徵，鑽孔過程儘可能沒有震顫，甚至在深度鑽孔的情況下。該鑽尖是例如由硬質金屬或由燒結的材料實現的。鑽頭基體4是例如由一種高速鋼製成的。
權利要求
1.一種鑽尖O)，包括一個基體(6)，該基體配備有多個切屑槽(22A，B)並且沿一條旋轉軸線(8)在軸向方向上延伸、並且在其前部外端處提供了至少兩個主切削刃(14A，B)，該至少兩個主切削刃在徑向方向上向外延伸至一個切削拐角(16A，B)處，當在一個截面中觀看時，該基體(6)在這些切削拐角(16A，B)的高度處相對於圍繞該旋轉軸線(8)的旋轉是不對稱地實現的，其特徵在於，在軸向方向上距這些切削拐角(16A，B)的一個距離處，該基體(6)具有一種對稱構形。
2.如權利要求1所述的鑽尖O)，其中，在軸向方向上延伸的多個次級切削刃開始於該相應的切削拐角(16A，B)處，其特徵在於，這些切削拐角(16A，B)是圍繞外周並且在軸向方向上距這些切削拐角(16A，B)的一個距離處不均勻地分布的，這些次級切削刃(18A，B)被布置為具有一種均勻分布。
3.如權利要求1或2所述的鑽尖O)，其特徵在於，在從該對稱構形到該不對稱構形的一個過渡區(32)中，這些次級切削刃(18A，B)採取了相對於該旋轉軸線(8)的不同的傾斜。
4.如以上權利要求中任一項所述的鑽尖O)，其特徵在於，在這些切削拐角(16A，B)的高度處，這些切屑槽(22A，B)彼此相對是不對稱地實現的，而在軸向方向上距這些切削拐角(16A，B)的一個距離處，它們彼此相對是對稱地實現的。
5.如以上權利要求中任一項所述的鑽尖O)，其特徵在於，這些切屑槽(22A，B)具有相等的橫截面面積。
6.如以上權利要求中任一項所述的鑽尖O)，其特徵在於，鄰接這些主切削刃(14A，B) 處有多個主側面(19A，B)，這些主側面包括一個後端O0A，B)，這些後端(20Α，Β)彼此相對具有相同的角距離。
7.如以上權利要求中任一項所述的鑽尖O)，其特徵在於，該不對稱構形連續地並且特別是均勻地過渡至該對稱的構形。
8.如以上權利要求中任一項所述的鑽尖O)，其特徵在於，它被實現為一種可替換的模塊式部件，以供用於插入一個模塊式鑽孔刀具(5)的鑽頭基體(4)之中。
9.如權利要求8所述的鑽尖O)，其特徵在於，它具有一個後部外側面(27)，並且該對稱構形是存在於該後部外側面(XT)的高度處。
10.一種鑽孔刀具(5)，具有如以上權利要求中任一項所述的一個鑽尖O)。
11.如權利要求10所述的鑽孔刀具(5)，該鑽孔刀具被實現為一種模塊式鑽孔刀具 (5)，該刀具具有一個鑽頭基體以及該鑽尖O)，該鑽尖在一個外端處能夠可替換地插入該基體中。
12.如權利要求11所述的鑽孔刀具(5)，其中，該鑽頭基體(4)是在其用於該鑽尖(2) 的接收座區域中對稱地實現的。
全文摘要
本發明涉及一種鑽尖(2)，該鑽尖包括一個基體(6)，該基體具有多個切屑槽(22A，B)並且沿一條旋轉軸線(8)在軸向方向上延伸、並且在其前面上具有至少兩個主切削刃(14A，B)，這兩個主切削刃在徑向方向上向外延伸至一個切削拐角(16A，B)處。在截面中看時，該基體在切削拐角(16A，B)的高度處相對於圍繞該旋轉軸線(8)的旋轉是不對稱的。該基體的截面被同時設計為與這些主切削刃(14A，B)具有對稱間距。鑽尖(2)具體被設計為一種模塊式設計的鑽尖(5)的一個可互換的模塊式部件。因此，可以進而不對稱地設計出一種鑽頭基體(4)，其中可以插入這種鑽尖(2)。
文檔編號B23B51/02GK102348523SQ201080011094
公開日2012年2月8日 申請日期2010年2月12日 優先權日2009年3月11日
發明者H·R·考佩爾, J·施韋格爾 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司