專利名稱：深孔鉆頭的制作方法
深孔鉆頭
本發(fā)明涉及一種鉆頭，特別是一種深孔鉆頭，包括被夾持在配合 卡盤中的柄部以及具有排屑槽的部分，該排屑槽的長度超過公稱直徑
的3倍，并且其前端由鉆頭尖端形成，該尖端由主切削刃所限定，該
主切削刃以在鉆頭前端的前面關(guān)系設(shè)置。
相應(yīng)的鉆頭早已為人所知。本發(fā)明特別涉及通常所說的那些深孔 鉆頭的鉆頭，這些鉆頭中具有排屑槽的部分(以下被稱為排屑槽部分)
至少是鉆頭公稱直徑的6倍，并且在某些情況下還超過10倍。本發(fā)明 的特征和原理也可以有效地應(yīng)用在排屑槽部分長度與鉆頭公稱直徑的 比率在8以下的鉆頭上，并且由于這個(gè)原因，這種鉆頭通常不被看成 是深孔鉆頭，盡管根據(jù)本發(fā)明的尺寸上的優(yōu)點(diǎn)可能不必強(qiáng)制地用于這 種較短鉆頭上。
排屑問題是一個(gè)關(guān)于鉆頭的常見問題，并且特別是涉及到深孔鉆 頭時(shí)，該問題尤為突出。這個(gè)問題是非常重要的，尤其是在待處理的 材料容易形成長切屑的時(shí)候。
有許多方法解決這個(gè)問題。其中一些方法是針對切屑形成及成形， 也就是說針對主切削刃的結(jié)構(gòu)以及與切削刃直接相鄰的區(qū)域，切屑在 切削刃和該區(qū)域產(chǎn)生并成形。其他的方法涉及排屑槽的尺寸及截面形 狀，并且最終還涉及排屑槽的間距，該間距可以是直線延伸，也就是 說其軸線呈平行關(guān)系，或者是圍繞鉆頭芯部呈螺旋或螺線結(jié)構(gòu)，這些 可以以不同的方式而被影響。在這方面，鉆頭的芯部用來表示排屑槽 部分的一部分，該部分徑向地位于排屑槽的底部，且因此不涉及該排 屑槽。
此外，人們曾采取許多嘗試來涂覆相應(yīng)的鉆頭，或者從一開始就 使用某種材料制造它們，這種材料不僅具有良好的耐磨性而且具有良 好的摩擦性能。
所有的這些方法在有限的程度內(nèi)是成功的。盡管如此，深度大于 鉆頭直徑的10倍，尤其是超過15倍的特別深的深孔通常不能在一道 工序中完成鉆孔，在某些情況下，鉆頭必需從鉆孔中臨時(shí)退出，目的 是先讓切屑依次移除，隨后繼續(xù)鉆進(jìn)以達(dá)到預(yù)定深度。盡管人們已經(jīng) 意識(shí)到最好避免使用某種大量的冷卻潤滑劑，并且同時(shí)具有油和空氣 混合物的所謂的"最小量潤滑劑"通常是優(yōu)選的，然而在高壓下通過冷卻 劑孔供給的冷卻潤滑劑的確有助于傳送切屑。
為此，與已知技術(shù)相比，本發(fā)明的目的是提供一種鉆頭，其具有 說明書公開部分闡明的特征，能夠連續(xù)工作從而產(chǎn)生超過公稱直徑io
倍到20倍的極深的孔，并且在這種情況下以非常經(jīng)濟(jì)的方式工作。
該目的這樣實(shí)現(xiàn)，其中將鉆頭尖端以及至少鄰近鉆頭尖端的排屑
槽區(qū)域涂覆一層硬質(zhì)材料， 一直到從鉆頭尖端起到距離T的位置，該 距離的最大值為公稱直徑的3倍，同時(shí)排屑槽至少在一個(gè)區(qū)域內(nèi)沒有 涂覆硬質(zhì)材料，該區(qū)域從尖端開始的距離大于T，其中鉆頭芯部在鉆頭 尖端區(qū)域或者鉆頭尖端附近具有最大直徑，該直徑相當(dāng)于鉆頭公稱直 徑的至少30%-55%，其中所述芯部直徑向著排屑槽部分朝著柄部靠近 的區(qū)域縮小，達(dá)到最小直徑，該最小直徑最多為公稱直徑的20%到50%，
其中在尖端區(qū)域的最大芯部直徑相對于朝著柄部靠近的區(qū)域的最小芯 部直徑的差值至少是公稱直徑的5%。
具有這種特征組合的鉆頭經(jīng)證明在切屑形成及切屑傳輸特性上面 具有驚人的優(yōu)勢。
己知的涂覆的尖端實(shí)質(zhì)上特別有助于提高鉆頭的使用壽命以及明
顯改善鉆頭的耐磨性，也有助于有利的切屑形成。
另外，由于尖端區(qū)域的芯部直徑較大，因此在排屑槽的開始之處 有比較小的用于切屑的空間，并且進(jìn)一步迫使切屑巻繞到更大程度。 因此在這方面，盡管如此，由于尖端區(qū)域及鄰近區(qū)域仍然進(jìn)行了涂覆， 因此排屑槽能得以保護(hù)免受嚴(yán)重磨損。
同時(shí)，芯部直徑從尖端向著靠近柄部的區(qū)域減小，以使得排屑槽 相應(yīng)地變得更深并且具有更大的截面。這樣便利切屑通過排屑槽的輸 送，特別是考慮到這樣的事實(shí)，即切屑輸送公認(rèn)地主要受到冷卻潤滑 劑或壓縮空氣的顯著影響，但是在一定程度上還受到鉆頭尖端新近產(chǎn) 生并且被順著向后推的切削的影響。
優(yōu)選地，排屑槽以螺旋形結(jié)構(gòu)延伸，其進(jìn)一步便于切屑的輸送， 螺旋形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用于切屑的分力，該分力指向柄部，切屑隨后部分 地摩擦孔壁并且同時(shí)由排屑槽底部或壁部帶走。
特別出于該目的，在鉆頭的外周邊，排屑槽間距或者鄰接該排屑 槽的輔助切削刃的間距，能夠比較小，也就是說它包括相對軸線的比 較大的角度，該角度至少為20。，并且優(yōu)選為至少30。。
業(yè)己證明，如果排屑槽內(nèi)部的涂覆被限制成某個(gè)最大值的時(shí)候是
特別令人滿意的，該最大的值從尖端開始測量是鉆頭直徑的3倍。涂
覆的硬質(zhì)材料對于切屑來說，通常比無涂覆鉆頭排屑槽的底部結(jié)構(gòu)具 有更大的摩擦系數(shù)?；谶@個(gè)原因，對于運(yùn)送切屑而言，如果排屑槽 長度的最大部分具有較低水平的摩擦則是合乎需要的，因此該排屑槽 保持無涂覆。該排屑槽也可以可選擇地進(jìn)行拋光。
刃帶的外表面，具體說圓斜面，也可以在排屑槽部分的整個(gè)長度 上涂覆硬質(zhì)材料。然而另一方面，對于刃帶或圓斜面，并非強(qiáng)制地需
要在它們所有外側(cè)都涂覆，但是希望在鄰接尖端的前部區(qū)域，即排屑 槽內(nèi)表面也被涂覆的區(qū)域的圓斜面也被涂覆。
從制造的角度看，如果排屑槽和刃帶在同樣的軸向長度上被涂覆 是希望的。這樣可以防止鄰近尖端區(qū)域的圓斜面的磨損。
本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，鉆頭的外徑沿著該柄的方向上從鉆頭 尖端的最大直徑開始也縮小，更確切地說是在鉆頭尖端到排屑槽部分 的過渡區(qū)域上，但是外徑變小的度數(shù)比芯部變小的度數(shù)要小。在這里， 專用名詞"優(yōu)選變型"是指在每毫米的距離上，外部直徑的錐度為1 微米到8微米之間，該錐度從鉆頭尖端或最大直徑的位置開始。從尖 端的角度觀察，這種直徑上的錐形，其軸向長度最大為鉆頭公稱直徑 的8倍、優(yōu)選最大為5倍，且最小為2倍，并且在夾緊端的其余區(qū)域 內(nèi)，鉆頭的外部直徑保持不變。根據(jù)各自的錐度以及根據(jù)公稱直徑，
例如在鄰近柄部的排屑槽部分的直徑超過2毫米的鉆頭，該鉆頭的直 徑比鉆頭尖端區(qū)域的直徑至少要小4微米，最多小1毫米。這樣減少
了鉆頭或者圓斜面與鉆孔壁之間的摩擦，避免了切屑刺入鉆頭外徑(由 圓斜面所限定)和鉆孔壁之間的中間區(qū)域的危險(xiǎn)。這對于摩擦程度較 高的深孔鉆頭的芯部錐度和比較大的長度來說是尤為重要的，特別是 在鉆頭的前部，確切地說是在包括最大芯部錐度的區(qū)域，該區(qū)域還將 達(dá)到最大負(fù)載。
在本發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，鉆頭尖端或者其鄰近區(qū)域的
最大芯部直徑為鉆頭公稱直徑的至少35。/。并且至多50%。進(jìn)一步優(yōu)選， 鉆頭尖端的最大芯部直徑和進(jìn)一步向后到夾緊部分附近的最小芯部直 徑之間的差值最多為公稱直徑的的20%。在這方面，最小和最大芯部 直徑之間的較好的差值在公稱直徑的5%到12%的量級(jí)，優(yōu)選在6%到 10%之間。
此外，在優(yōu)選實(shí)施例中，從尖端開始，排屑槽的外表面并且可選
地還有刃帶的外表面用硬質(zhì)材料涂覆的尺寸T為鉆頭公稱直徑的0.5
倍到2.5倍，特別優(yōu)選在1到1.5倍。排屑槽在這方面，距離T從鉆頭 尖端的軸向向后端開始計(jì)算，也就是說從鉆頭的最大直徑或公稱直徑 的位置開始算起，該位置由鉆頭尖端的主切削刃的徑向外棱所確定。
排屑槽部分的長度(等于鉆頭的總長減去柄部的長度)至少為公 稱直徑的8倍，優(yōu)選最少為10倍，并且特別優(yōu)選為15倍。這個(gè)尺寸 分別決定了鉆孔深度，該深度為鉆頭在一次鉆進(jìn)行程中所能達(dá)到的最 大值，并且該深度必需總是略小于排屑槽長度，這樣，直到最大的鉆 孔深度，切屑仍然能夠被運(yùn)送出鉆孔。排屑槽部分長度與鉆頭公稱直 徑之間的比率值至少為20，這樣根據(jù)本發(fā)明的鉆頭的優(yōu)勢在涉及切屑 傳送、穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率等方面會(huì)更加顯著。
此外，在其優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的鉆頭還具有用來供給冷 卻劑的通道。
這些通道首先延伸通過柄部的夾緊部分，隨后通過鉆頭的刃帶， 由于與直徑相比，鉆頭長度相對更長，因此需要精確地設(shè)置這些通道， 并且使用精巧且細(xì)致的方式來進(jìn)行制造。
從下面優(yōu)選實(shí)施例及附圖
的描述中，本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)、特征及可 能的應(yīng)用將變得很清楚。唯一的附圖示出根據(jù)本發(fā)明鉆頭的側(cè)視圖， 部分所示為截面圖，其中，相對于鉆頭長度而言，鉆頭的直徑被顯著 放大，并且鉆頭的刃帶和排屑槽僅由圓斜面的輪廓所表現(xiàn)，該輪廓符 合上部為圓柱形且向下朝著尖端為錐形。
由標(biāo)記IO所表示的鉆頭包括柄1，與之相鄰的排屑槽部分2，以 及鉆頭尖端3，該尖端形成排屑槽部分的前面。柄1以側(cè)面圖示出，而 排屑槽部分的絕大部分以軸向縱向截面圖(盡管沒有顯示出排屑槽的 螺旋形結(jié)構(gòu))示出，其中內(nèi)部芯部區(qū)域4用剖面線示出。鉆頭尖端3
通常具有兩個(gè)主切削刃5，它們與鉆頭軸線呈60和70°角，并從中心 或者中心附近位置向外延伸，它們的外端確定了鉆頭的最大外直徑D。
可以看到，鉆頭的芯部直徑從鉆頭尖端3處的最大值K向鉆頭最 小值k連續(xù)減小，芯部直徑的減小是在排屑槽部分2上進(jìn)一步向后并 且向著靠近軸1的方向減小，芯部直徑在排屑槽部分2的端部并且朝 向柄部1再次增加，最終達(dá)到柄1的整個(gè)直徑，此處單獨(dú)的排屑槽6 終止。排屑槽的深度對應(yīng)地從鉆頭尖端3開始向著柄增加。鉆頭的外 徑也從外切削棱7的D值沿著柄1的方向減小，更具體地說在整個(gè)長 度L上減小，該長度在公稱直徑D的2倍到8倍之間。需要指出的是， 附圖中的所有軸向尺寸，例如尺寸A或L以及尺寸T，相對于直徑D， 與實(shí)際情況相比較，看起來都明顯變短。實(shí)際情況中，表示涂覆排屑 槽長度的尺寸T，為鉆頭直徑的0.5倍到3倍之間，優(yōu)選在鉆頭直徑的 1到1.5倍之間，而且在這方面，整個(gè)尖端3用硬質(zhì)材料涂覆。
產(chǎn)生大致對應(yīng)于該鉆頭的最大孔深的芯部錐度的軸向長度A是預(yù) 定的并且因此大約為鉆頭直徑D的10到20倍或者以上。，關(guān)于長度與 直徑的最大關(guān)系，在40以上數(shù)量級(jí)的情況，申請人在實(shí)際試驗(yàn)中已經(jīng) 實(shí)施。在這方面，超過20的比率為特別優(yōu)選的。
此外，刃帶寬度也可以從鉆頭尖端向著夾緊末端連續(xù)地變窄。這 種設(shè)置意味著排屑槽的截面能夠被再一次增大，這樣會(huì)進(jìn)一步便利切 屑運(yùn)送。刃帶寬度可以從開始處保持比較小。
在這樣的實(shí)施例中，排屑槽6的截面形狀對應(yīng)于德國專利申請DE 196 27 436中定義的稱之為"UFL"截面形狀的截面形狀，并且因而構(gòu)造 成用于最佳切屑運(yùn)送。。
另外，排屑槽可以被拋光，在涂覆有硬質(zhì)材料的前部也可以被拋光。
芯部及外部直徑的錐度從它們各自的最大值到最小值，優(yōu)選連續(xù) 地實(shí)現(xiàn)，并且縱向截面或輪廓如附圖中所示為沿著一條直線，然而在 這方面，關(guān)于截面或外部直徑錐形的其它設(shè)置也是可以容易地實(shí)現(xiàn)的。 錐形也可能以多級(jí)的形式產(chǎn)生。
出于原始公開的目的，應(yīng)當(dāng)指出，從當(dāng)前說明書、附圖及權(quán)利要 求中所得出的全部特征，即便這些特征是以特定詞語描述并且僅和某 些其它特征相連接使用，那么對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，也能夠?qū)⑦@ 些特征單獨(dú)結(jié)合或者與在此揭示的其它特征或特征組相結(jié)合，這些特 征沒有被特意拒絕或者在技術(shù)方面沒有使得這樣的結(jié)合是不可能實(shí)現(xiàn) 的或者無意義的。出于簡練和容易描述的緣故，有關(guān)所有可能特征組 合的全面及清楚的陳述在此省略。
權(quán)利要求
1.一種鉆頭，特別是一種深孔鉆頭，包括柄(1)以及具有排屑槽(6)的部分(2)，該具有排屑槽的部分(2)的長度大于公稱直徑(D)的3倍并且前端由鉆頭尖端(3)形成，該尖端(3)由主切削刃(5)所確定，所述主切削刃(5)以在鉆頭前端的前沿關(guān)系設(shè)置，其特征在于，鉆頭尖端(3)以及至少鄰接該鉆頭尖端(3)的排屑槽(6)區(qū)域用硬質(zhì)材料涂覆，直到從鉆頭尖端(3)起距離T的位置，該距離T最大為公稱直徑(D)的3倍，并且至少排屑槽(6)在從尖端起距離超過T的區(qū)域內(nèi)沒有被涂覆，并且其中鉆頭芯部(4)在鉆頭尖端附近的區(qū)域具有最大直徑(K)，該直徑(K)對應(yīng)公稱直徑的至少30％到55％，其朝著排屑槽部分(2)的靠近柄(1)的區(qū)域變小，到最小直徑(k)，該最小直徑(k)最多為公稱直徑的20％到50％，其中在尖端區(qū)域的最大芯部直徑(K)相對于朝著柄(1)靠近的區(qū)域的最小芯部直徑(k)的差值至少為公稱直徑的5％。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，最大芯部直徑(K) 至少是公稱直徑(D)的35%并且最多是公稱直徑(D)的50%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鉆頭，其特征在于，最大和最小芯部 直徑的差值(K一k)最多為公稱直徑(D)的20%。
4. 如權(quán)利要求1至3其中一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于，最大和 最小芯部直徑的差值為5%到12%，優(yōu)選為6%到10%。
5. 如權(quán)利要求1至4其中一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于，距離T 在公稱直徑的0.5倍到2.5倍之間，優(yōu)選是在1倍到1.5倍之間。
6. 如權(quán)利要求1至5其中一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于，鉆頭的 外部直徑從位于尖端至輔助切削刃的過渡區(qū)內(nèi)的鉆頭最大直徑開始， 沿著軸向向后每毫米變小1到8微米，直到距離尖端L的位置，所述距離L是公稱直徑的3倍到10倍，優(yōu)選為4倍到8倍，另一方面，一 直到夾緊部分，鉆頭的外部直徑基本上為常量，該常量為最小外直徑 值(d)。
7. 如權(quán)利要求6所述的鉆頭，其特征在于，排屑槽部分的軸向長 度至少為公稱直徑(D)的20倍。
8. 如權(quán)利要求1至7其中一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于，具有冷 卻液通道，用來流過冷卻潤滑液或者空氣/油混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆頭，特別是一種深孔鉆頭，包括柄(1)以及具有排屑槽(6)的部分(2)，該具有排屑槽的部分的長度大于公稱直徑(D)的3倍并且前端由鉆頭尖端(3)形成，該尖端由主切削刃(5)所確定，所述切削刃以鉆頭前端的前沿關(guān)系設(shè)置。為了提供具有上述特征的鉆頭，其能夠在超過公稱直徑10倍到20倍的深孔加工時(shí)進(jìn)行連續(xù)操作并且在操作中尤為經(jīng)濟(jì)，本發(fā)明提出，鉆頭尖端(3)以及至少鄰接鉆頭尖端的排屑槽(6)區(qū)域用硬質(zhì)材料涂覆，直到從鉆頭尖端起距離T的位置，該距離最大為公稱直徑(D)的3倍，并且至少排屑槽(6)在從尖端起距離超過T的區(qū)域內(nèi)沒有涂覆，并且其中鉆頭芯部(4)在鉆頭尖端附近的區(qū)域具有最大直徑(K)，該直徑對應(yīng)公稱直徑的至少30％到55％，該直徑向著排屑槽部分(2)的區(qū)域變小，即朝著柄(1)變小，到最小直徑(k)，該最小直徑最多為公稱直徑的20％到50％，其中尖端區(qū)域的最大芯部直徑(K)相對于朝著柄(1)變小的區(qū)域的最小芯部直徑(k)的差值至少為公稱直徑的5％。
文檔編號(hào)B23B51/02GK101115579SQ200680004350
公開日2008年1月30日 申請日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月9日
發(fā)明者京特·施魏格霍費(fèi)爾, 彼得·穆勒 申請人:京特兩合公司