專利名稱：深孔鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深孔鉆，其包括一個(gè)鉆頭以及一個(gè)與鉆頭一體形成的連接部分，所述連接部分具有螺紋，所述鉆頭設(shè)有一切屑去除切削刀片、至少一個(gè)支承墊以及至少一根導(dǎo)桿，所述鉆頭具有至少一個(gè)用于排出切屑的開口，所述開口形成鉆頭的內(nèi)部通道。目前在深孔鉆進(jìn)中的兩個(gè)最常用的系統(tǒng)為STS(單管系統(tǒng))以及注射系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及這些系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的和特征本發(fā)明的目的在于提供一種如前所述類型的深孔鉆，在這種深孔鉆中，在鉆孔期間，冷卻液具有以有效方式冷卻支承墊/導(dǎo)桿的更大的可能性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于改進(jìn)切屑的去除效果，其能夠減小切屑附著在支承墊/導(dǎo)桿和孔壁之間的危險(xiǎn)性，該危險(xiǎn)性可能降低所述支承墊/導(dǎo)桿的使用壽命。
通過具有后面權(quán)利要求中提到的特征的深孔鉆能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
對(duì)現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明的深孔鉆的第一實(shí)施例的描述在

圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的深孔鉆A設(shè)有一個(gè)支承墊B和一根導(dǎo)桿C。其中，未采用特定的結(jié)構(gòu)來克服在本申請(qǐng)開始處的所提及的現(xiàn)有技術(shù)中的問題，即支承墊B和導(dǎo)桿C易形成裂紋。
在圖2-5中所說明的本發(fā)明的深孔鉆包括一個(gè)鉆頭1以及一個(gè)與鉆頭1一體形成的連接部分3，所述連接部分設(shè)有外螺紋5。連接部分3經(jīng)所述外螺紋5被連接至一根鉆管(未示出)上，該鉆管本身由一個(gè)適合的支承裝置安裝。
鉆頭1以通常的方式裝有切削刀片7，但是由于這些切削刀片并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，因此未對(duì)它們作詳細(xì)說明。另外，鉆頭1設(shè)有一個(gè)支承墊9和一根導(dǎo)桿10，它們?cè)谒f明的實(shí)施例中根據(jù)可轉(zhuǎn)位刀片的原理由可互換的單元構(gòu)成。如在圖3中能夠最清楚地看到的那樣，支承墊9和導(dǎo)桿10分別在它們轉(zhuǎn)向連接部分3的端部處設(shè)有倒角11和12。就此而言，倒角11和12應(yīng)這樣形成，即在倒角11，12和所述倒角11和12抵靠的鉆頭1的部分之間的高度上不存在任何差異的情況下，倒角11和12抵靠在鉆頭1上。
本發(fā)明的深孔鉆的鉆頭1還設(shè)有第一冷卻通道13和第二冷卻通道14，第一冷卻通道13與支承墊9相鄰，同時(shí)第二冷卻通道14與導(dǎo)桿10相鄰。所述冷卻通道13、14沿深孔鉆的軸向延伸，且最好平行于深孔鉆的軸向。在所示出的實(shí)施例中，冷卻通道13、14在鉆頭1中形成凹形埋頭孔，當(dāng)從剖面圖中看時(shí)，這些冷卻通道具有適宜的圓形底部，該底部具有一定的曲率半徑。
鉆頭1以通常的方式設(shè)有一個(gè)內(nèi)部通道，該通道用于在鉆頭1相對(duì)于工件轉(zhuǎn)動(dòng)期間排出產(chǎn)生的切屑。就此而言，鉆頭1設(shè)有一個(gè)第一開口15，通過該開口能夠排出大部分切屑，所述第一開口15被連接至鉆頭1的內(nèi)部通道。鉆頭1還具有一個(gè)第二開口16，該開口也用于排出切屑，所述第二開口16也與內(nèi)部通道相連。在所示出的實(shí)施例中，第一開口15稍大于第二開口16。本發(fā)明的深孔鉆的功能在一個(gè)工件中鉆出一個(gè)孔的同時(shí)，應(yīng)將該工件夾持在一夾具上，同時(shí)將具有鉆管的深孔鉆夾持在一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾盤上。隨后，將工件和深孔鉆彼此壓靠在一起。之后，使具有鉆管的深孔鉆轉(zhuǎn)動(dòng)并使其相對(duì)于工件沿軸向移動(dòng)，從而在所述工件中鉆出一個(gè)孔。在鉆孔加工期間，支承墊9和導(dǎo)桿10抵靠在孔壁上，從而通過與孔壁的摩擦作用而提高支承墊9和導(dǎo)桿10中的溫度。在這一方面，參見圖5，其中，它一方面顯示了通過切削刀片7施加的徑向切削力的合力R，另一方面，顯示了由孔壁作用在支承墊9和導(dǎo)桿10上的力，這些力能夠平衡所述合力R。隨后，應(yīng)注意作用在支承墊9上的力F1大于作用在導(dǎo)桿10上的力F2。作為力的這一分布結(jié)果，支承墊9會(huì)受到更大的摩擦作用，從而會(huì)達(dá)到更高的溫度。
為了平衡所述溫度升高，就STS系統(tǒng)而言，應(yīng)將冷卻介質(zhì)(通常為油)供給至深孔鉆的鉆管和孔壁之間的空間內(nèi)，使所述冷卻介質(zhì)沿朝向鉆頭1的方向流動(dòng)。當(dāng)冷卻介質(zhì)到達(dá)鉆頭1時(shí)，冷卻介質(zhì)會(huì)分別聚集在第一冷卻通道13和第二冷卻通道14中。因此，冷卻介質(zhì)的主要部分會(huì)經(jīng)第一和第二冷卻通道13和14流至鉆頭1的自由切屑去除端。參見圖5，由于鉆頭1沿箭頭S的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即支承墊9沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向位于第一冷卻通道13的后面，所述支承墊9將通過由第一冷卻通道13產(chǎn)生的冷卻介質(zhì)的聚集處。因此，與現(xiàn)有對(duì)技術(shù)的深孔鉆所獲得的冷卻相比，顯著提高了支承墊9的冷卻效果。
實(shí)際上，雖然未實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿10的相應(yīng)冷卻，但是由于導(dǎo)桿10受到來自孔壁的力F2的作用，力F2遠(yuǎn)小于作用于支承墊9上的力F1。因此，無需對(duì)導(dǎo)桿10進(jìn)行相等的令人滿意的冷卻。
在圖6和7中，示意性地示出了本發(fā)明的深孔鉆(圖7)和現(xiàn)有技術(shù)的深孔鉆(圖6)相比，冷卻介質(zhì)在到達(dá)鉆頭1中自由切屑去除端的量上的差異。在圖6和7中的陰影線表面代表可供冷卻介質(zhì)流入的有效表面。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的深孔鉆而言，參見圖6，有效表面為鉆孔剖面的大約12％，而對(duì)于本發(fā)明的深孔鉆而言，參見圖7，冷卻介質(zhì)的有效表面為鉆孔剖面的大約15％。在將現(xiàn)有技術(shù)中的深孔鉆與本發(fā)明的深孔鉆相比時(shí)可發(fā)現(xiàn)，冷卻介質(zhì)的有效表面提高了約20％。
由于冷卻介質(zhì)在切屑去除端會(huì)變向且?guī)?dòng)切屑與其一起通過第一開口15和第二開口16。因此，到達(dá)鉆頭1中切屑去除端的增大數(shù)量的冷卻介質(zhì)自然對(duì)切屑的去除有積極的作用。參見圖5，如轉(zhuǎn)動(dòng)方向S所示，使第二冷卻通道14位于第一開口15正前方的事實(shí)確保了積累的冷卻介質(zhì)能夠返回并流過第一開口15，因此積累的冷卻介質(zhì)能夠有效地帶動(dòng)切屑與其一起離開鉆頭1的切屑去除端。隨后，冷卻介質(zhì)繼續(xù)在深孔鉆的內(nèi)部通道流動(dòng)并進(jìn)一步在附屬鉆管(未示出)內(nèi)側(cè)流動(dòng)。本發(fā)明的深孔鉆的可選實(shí)施例在圖8中所示的深孔鉆與根據(jù)圖3-5中所示的實(shí)施例相似，它包括一個(gè)鉆頭1’以及一個(gè)緊固部分3，該緊固部分基本上與圖3-5中所示出的實(shí)施例中的緊固部分3相同。鉆頭1’的設(shè)計(jì)使圖8的深孔鉆與圖3-5的深孔鉆不同，更確切地說，不同之處在于設(shè)置一個(gè)輔助冷卻通道17’(即第三冷卻通道)，該冷卻通道位于導(dǎo)桿10旁邊，且非?？拷鼘?dǎo)桿10。因此，圖8的深孔鉆分別設(shè)有第一和第二冷卻介質(zhì)管13和14，如圖8所示。如果與圖3-5中深孔鉆相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(參見圖5中箭頭S所示)對(duì)圖8的深孔鉆也是適用的，則應(yīng)沿所述轉(zhuǎn)動(dòng)方向S使第三冷卻通道17’位于導(dǎo)桿10的前方。所述第三冷卻通道17’應(yīng)保證導(dǎo)桿10通過在第三冷卻通道17’中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)能夠得到令人滿意的冷卻/潤滑。通常，第三冷卻通道17’尺寸小于第一和第二冷卻通道13和14。本發(fā)明的可行性改進(jìn)在上面描述的實(shí)施例中，兩個(gè)冷卻通道13、14設(shè)置在鉆頭1的周邊上。但是，在本發(fā)明的保護(hù)范圍中，在鉆頭1的周邊上僅設(shè)置一個(gè)冷卻通道也是可行的。在這種情況下，靠近支承墊9設(shè)置的冷卻通道13是較理想的，其原因可通過前述對(duì)支承墊9的冷卻的討論中得到了解。
在上面所述的實(shí)施例中，兩個(gè)冷卻通道13、14如圖所示，大致具有與圖2相同的流動(dòng)剖面。但是，在本發(fā)明的保護(hù)范圍中，可以想到，例如，由于所述第二冷卻通道14服務(wù)于兩個(gè)切削刀片，即，使冷卻介質(zhì)通過，從而從兩個(gè)切削刀片排出切屑，因此，第二冷卻通道14具有大于第一冷卻通道13的流動(dòng)剖面。
在上面所述的實(shí)施例中，根據(jù)可轉(zhuǎn)位刀片的原理，支承墊9和導(dǎo)桿10的形式可采用可互換的部件。但是，在本發(fā)明的保護(hù)范圍中，通過焊接至深孔鉆的鉆頭1來連接支承墊/導(dǎo)桿也是可行的。
在上面對(duì)本發(fā)明的深孔鉆進(jìn)功能的說明中，已假定使用了所謂STS系統(tǒng)。但是，在例如用于深孔鉆進(jìn)的所謂噴射系統(tǒng)或其它現(xiàn)存的系統(tǒng)中也可使用本發(fā)明的深孔鉆，其在本專利申請(qǐng)的開始部分中已被指出。在所述噴射系統(tǒng)中使用了雙鉆管，在冷卻介質(zhì)到達(dá)鉆頭1的切屑去除端之前，大約一半的冷卻介質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)向，從而提供了這樣的噴射效果，即驅(qū)動(dòng)冷卻介質(zhì)到達(dá)切屑去除端，并從所述切屑去除端在冷卻介質(zhì)的路徑上使切屑與冷卻介質(zhì)一起移動(dòng)。
在上面對(duì)本發(fā)明的深孔鉆功能的說明中，轉(zhuǎn)動(dòng)深孔鉆而不轉(zhuǎn)動(dòng)所述工件。但是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)工件而不轉(zhuǎn)動(dòng)深孔鉆但使深孔鉆僅相對(duì)于工件沿軸向移動(dòng)也是可行的。根據(jù)另一種改進(jìn)，可以想到，深孔鉆和工件可沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
參照附圖7，應(yīng)指出的是，在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)于冷卻介質(zhì)來說，在冷卻通道之外的呈凹形的陰影剖面可被封閉，在該處所述封閉件可由施加在鉆頭外側(cè)上的纖維條或類似物構(gòu)成。通過這種結(jié)構(gòu)，迫使冷卻介質(zhì)僅在所述冷卻通道中流動(dòng)，這樣可期望進(jìn)一步提高對(duì)支承墊/導(dǎo)桿的冷卻效果。
權(quán)利要求
1.深孔鉆，其包括一個(gè)鉆頭(1；1’)以及一個(gè)與鉆頭(1；1’)一體形成的連接部分(3)，所述連接部分被連接至一根鉆管上，所述鉆頭(1；1’)設(shè)有一個(gè)切屑去除切削刀片(7)、至少一個(gè)支承墊(9)以及至少一根導(dǎo)桿(10)，所述鉆頭(1)具有至少一個(gè)用于排出切屑的開口(15，16)，所述開口(15，16)形成鉆頭(1)的內(nèi)部通道，其特征在于，至少一個(gè)冷卻通道(13)被設(shè)置在鉆頭(1；1’)的周邊上，所述冷卻通道沿深孔鉆的軸向延伸，且使冷卻通道(13)靠近支承墊(9)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔鉆，其特征在于，當(dāng)沿深孔鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，冷卻通道(13)被設(shè)置在支承墊(9)的前面；或在深孔鉆不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，當(dāng)沿工件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，冷卻通道(13)設(shè)置在支承墊(9)的后面。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的深孔鉆，其特征在于，兩個(gè)冷卻通道(13，14)被設(shè)置在鉆頭(1)的周邊上，且所述冷卻通道(14)也沿所述深孔鉆的軸向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深孔鉆，其特征在于，第二冷卻通道(14)靠近導(dǎo)桿(10)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深孔鉆，其特征在于，當(dāng)沿深孔鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，第二冷卻通道(14)被設(shè)置在導(dǎo)桿(10)的后面；或在深孔鉆不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，當(dāng)沿工件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，第二冷卻通道(14)被設(shè)置在導(dǎo)桿(10)的前面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的深孔鉆，其特征在于，第二冷卻通道(14)具有大于第一冷卻通道(13)的流動(dòng)剖面。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的深孔鉆，其特征在于，所述冷卻通道(13)/冷卻通道(13，14)由凹形埋頭孔構(gòu)成，所述埋頭孔具有具有適度的圓形底部，該底部具有一定的曲率半徑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的深孔鉆，其特征在于，鉆頭(1’)在緊靠導(dǎo)桿(10)的附近設(shè)置一個(gè)冷卻通道(17’)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的深孔鉆，其特征在于，當(dāng)沿深孔鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，所述冷卻通道(17’)被設(shè)置在導(dǎo)桿(10)的前面；或在深孔鉆不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，沿工件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向看時(shí)，所述冷卻通道(17’)被設(shè)置在導(dǎo)桿(10)的后面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深孔鉆,其包括一個(gè)鉆頭(1)以及一個(gè)與鉆頭(1)一體形成的連接部分(3),該連接部分具有螺紋(5),所述鉆頭(1)設(shè)有一個(gè)切屑去除切削刀片(7)、至少一個(gè)支承墊(9)以及至少一根導(dǎo)桿(10),所述鉆頭(1)具有至少一個(gè)用于排出切屑的開口(15,16),所述開口(15,16)形成深孔鉆的內(nèi)部通道。根據(jù)本發(fā)明的深孔鉆的特征在于,至少一個(gè)冷卻通道(13)被設(shè)置在鉆頭(1)的周邊上,所述冷卻通道沿深孔鉆的軸向延伸。
文檔編號(hào)B23B51/06GK1356933SQ0080916
公開日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月21日
發(fā)明者斯特凡·林德布盧姆, 阿克·丹尼爾松 申請(qǐng)人:桑德維克公司