專利名稱：制造具有埋頭孔的螺紋孔的方法以及用于實(shí)施此方法的鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有埋頭孔的螺紋孔的方法以及用于實(shí) 施此方法的鉆孔工具。
背景技術(shù)：
在技術(shù)中通常需要的是，在一個(gè)工件中加入一個(gè)底孔。這個(gè)底孔 可以構(gòu)成為盲孔，也可以構(gòu)成為貫通孔。如果在切削加工路徑上新加 入一個(gè)鉆孔，那么稱之為底孔鉆取。如果將一個(gè)業(yè)已預(yù)成型的底孔鉆
至額定尺度，則稱為擴(kuò)孔(Aiifbohren)。此外已知的是，在鉆孔的圓 柱形的側(cè)壁內(nèi)成型螺紋。已知的螺紋制造方法是螺紋鉆孔。為此一個(gè) 特殊的鉆孔工具在其外殼面上具有螺紋切削齒用于將螺紋成型到鉆孔 壁內(nèi)。最后已知在鉆孔邊緣上成型埋頭孔。在將具有外螺紋的螺釘擰 入螺紋孔內(nèi)時(shí)，這種在鉆孔邊緣上且因此也在內(nèi)螺紋頭上的埋頭孔用 作定心輔助機(jī)構(gòu)或者用作導(dǎo)入斜坡。
由現(xiàn)有技術(shù)已知，在一個(gè)三步驟的制造方法中制造這種類型的具 有埋頭孔的螺紋孔。在這種制造方法中在第一方法步驟中對(duì)底孔進(jìn)行 擴(kuò)孔或鉆出底孔。在一個(gè)第二方法步驟中借助于螺紋鉆頭成型螺紋并 且在一個(gè)笫三工作步驟中最后將埋頭孔成型到螺紋邊緣內(nèi)。由現(xiàn)有技 術(shù)此外已知使用所謂的階梯刀具。這種階梯刀具不僅具有鉆孔切削刃， 而且具有螺紋切削齒以及下沉階梯(Senkstufe)。這種階梯鉆頭例如由 Spur/St6ferle Handbuch der Fertigungstechnik，Band 3-Spanen，Tdl 1 ，S. 351，379，CarlHa騰r Verlag Mtinchen/Wieii 1979已知。在這種階 梯鉆頭中不利的是這樣的事實(shí)，即利用一個(gè)階梯鉆頭僅僅可以加工一 個(gè)具有預(yù)定深度的底孔或螺紋孔。為了制造具有不同深度的底孔或螺 紋孔，分別需要使用不同的與相應(yīng)的深度適配的階梯鉆頭。
因?yàn)榻柚谇邢鞯闹圃旆椒ㄟM(jìn)行制造總是非常耗費(fèi)的，所以在制造安裝件例如變速器蓋或變速器殼體時(shí)馬上就將孔一起成型特別是一 起鑄造到相應(yīng)的管件內(nèi)。因?yàn)樵阼T造時(shí)始終必須首先將型芯放置在鉆 孔內(nèi)并且而后必須將型芯拉出，所以鉆孔總是稍微圓錐形地倒斜坡
(Anschragung )。由于一方面倒斜坡和另外一方面鑄造方法的較小的 表面質(zhì)量特別是較小的尺寸精密性，所以成型的孔通常在另外一個(gè)加 工過(guò)程中擴(kuò)孔至額定尺寸并且設(shè)有內(nèi)螺紋。
為了對(duì)相同直徑的、但是具有不同孔深度的鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔，因此 使用具有鉆孔切削刃和螺紋切削齒的組合螺紋鉆頭。在對(duì)鉆孔進(jìn)行擴(kuò) 孔和在鉆孔過(guò)程期間同時(shí)切削螺紋之后，利用單獨(dú)的埋頭刀具在一個(gè) 單獨(dú)的工作過(guò)程中將上述的埋頭孔加入鉆孔邊緣內(nèi)。
在此不利是一方面需要從組合螺紋鉆頭向埋頭刀具的刀具轉(zhuǎn)換， 并且另外一方面是在刀具庫(kù)內(nèi)附加的用于放置埋頭刀具的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，如此設(shè)計(jì)用于制造具有埋頭孔的螺紋孔的方 法，使得進(jìn)一步減小用于制造螺紋孔的循環(huán)時(shí)間并且進(jìn)一步簡(jiǎn)化方法。 在權(quán)利要求1中給出的方法實(shí)現(xiàn)該目的。此外本發(fā)明的目的在于，提 供一種用于實(shí)施這種方法的合適的刀具。這個(gè)目的通過(guò)權(quán)利要求3的 特征組合實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求部分包含有利的進(jìn)一步發(fā)展并且部分包 含在相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求中的根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展。
本發(fā)明的方法利用這樣的事實(shí)，即在現(xiàn)代的加工技術(shù)中應(yīng)用具有 可三維調(diào)節(jié)的加工主軸的加工機(jī)床。特別是這樣的加工機(jī)床適合于用 于實(shí)施這種方法，其能夠以所謂的螺紋插補(bǔ)法 (Schraubeninterpolation )制造內(nèi)螺紋。在螺紋插補(bǔ)法中機(jī)床主軸的 一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)和一個(gè)線性運(yùn)動(dòng)疊加，以產(chǎn)生螺紋線。通過(guò)這種方法例 如借助于螺紋銑刀可制造所有的螺紋組合。
在當(dāng)前的方法中首先一個(gè)與主軸動(dòng)力學(xué)耦合的鉆頭(通常是一個(gè) 夾緊到鉆床的夾盤內(nèi)的鉆頭)在第一工作行程中在主軸的中心縱向方 向上進(jìn)入工件內(nèi)，以便鉆出底孔或?qū)σ殉尚偷牡卓走M(jìn)行擴(kuò)孔。利用在 鉆孔的圓周面上設(shè)置的螺鄉(xiāng)丈切削齒在鉆孔過(guò)程的同時(shí)在鉆出的底孔的
側(cè)壁中切出內(nèi)螺紋。因此形成螺紋孔。在這個(gè)第一方法步驟之后馬上 進(jìn)行一個(gè)無(wú)需刀具更換的第二方法步驟。在刀具駛出后(即鉆頭由螺 紋孔駛出后)，主軸在一個(gè)與其中心縱向軸線且因此與鉆孔方向垂直的 方向上移向螺紋孔的邊緣并且以圓周運(yùn)動(dòng)沿著螺紋孔的邊緣引導(dǎo)鉆頭 并且在螺紋孔的邊緣內(nèi)切出埋頭孔。在這個(gè)第二工作過(guò)程結(jié)束后具有 埋頭孔的螺紋孔完全制造出來(lái)且可以應(yīng)用。
在這種方法的一個(gè)優(yōu)選構(gòu)成中，鉆頭首先類似于螺紋插補(bǔ)法的工 作方法沿著主軸的中心縱向方向以埋頭孔的整個(gè)深度伸入螺紋孔內(nèi)。
在伸入之后鉆頭移入1/4圓圍(Viertelkreiseinfahrschleife),在螺紋 孔的邊緣上切出埋頭孑L , 以 <更而后以移出 1/4 圓團(tuán) (Viertelkreisausfahrschleife )，返回到螺紋孔的中心并且離開(kāi)鉆孔。 本發(fā)明的方法也可以利用其它的移入及移出圓圏實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于，完全省去了從組合的螺紋鉆孔刀 具向埋頭刀具的刀具變換。利用本發(fā)明的方法可能的是，利用在一個(gè) 夾緊裝置中的刀具實(shí)現(xiàn)底孔的鉆取或擴(kuò)孔以及螺紋的切出以及在孔邊 緣或鉆孔邊緣形成埋頭孔。此外在刀具庫(kù)中不再需要用于埋頭刀具的 相應(yīng)的位置。也可以使用其它的刀具代替埋頭孔工具加入工具庫(kù)內(nèi)。 這首先具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即用于工具庫(kù)的主時(shí)間循環(huán)延長(zhǎng)，從而在工 具庫(kù)中刀具更換的間隔類似地減小。因此相關(guān)聯(lián)的時(shí)間節(jié)省和由此產(chǎn) 生的費(fèi)用減小是顯著的。
權(quán)利要求3至6涉及一種用于適合實(shí)施這個(gè)方法的鉆頭。該鉆頭 在其端面上具有至少一個(gè)鉆孔主切削刃。每個(gè)鉆孔主切削刃與鉆頭圓 周上的兩個(gè)其它的鉆孔副切削刃相對(duì)應(yīng)。配備給鉆孔副切削刃的各個(gè) 副后面分別具有螺紋切削齒。在鉆頭端側(cè)的每個(gè)主后面和與之相鄰的 在鉆頭桿部上的副后面之間成型一個(gè)斜坡(Fase )。這個(gè)斜坡這樣傾斜 地延伸，使得在主切削刃和配備給主切削刃的副切削刃之間構(gòu)成一個(gè) 傾斜的切削斜坡以在第二方法步驟中切削出埋頭孔。此外在鉆頭端側(cè) 和鉆桿之間的副后面之間的斜坡改善了鉆孔時(shí)(即在主切削刃切入工 件內(nèi)時(shí))的切屑排出。斜坡因此具有雙重功能。 一方面它是用于制造
埋頭孔的成型工具。另外它有利于在鉆孔過(guò)程中的鉆頭的切屑排出。
埋頭孔的傾斜角可以任意選擇。通常選擇用于埋頭孔的傾斜角的
標(biāo)準(zhǔn)的角度尺寸。這種標(biāo)準(zhǔn)例如是DIN 76第三部分。在那兒給出用 于內(nèi)螺紋的螺紋底孔，其分別在螺紋切槽處或螺紋頭處具有埋頭孔。 埋頭孔的外直徑在此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)最大對(duì)應(yīng)于螺紋直徑d的1.05倍。由該 直徑比例形成埋頭孔的根據(jù)DIN 76的敞開(kāi)角120°。相對(duì)于鉆孔的縱 向中心軸線，敞開(kāi)角P對(duì)應(yīng)于埋頭孔的傾斜角的雙倍。因?yàn)樾逼孪鄬?duì) 于鉆頭的中心縱向軸線的傾斜角對(duì)應(yīng)于埋頭孔的傾斜角，而120。的敞 開(kāi)角P利用具有60。的傾斜角的斜坡制成。換句話說(shuō)， 一方面利用本 發(fā)明的方法且另外一方面利用本發(fā)明的用于實(shí)施該方法的鉆頭制成的 埋頭孔的幾何形狀始終取決于構(gòu)成在鉆頭的斜坡的幾何形狀。因?yàn)楦?據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置一個(gè)切槽加工，即制造螺紋和埋頭孔在一個(gè)連續(xù) 的制造過(guò)程中，所以鉆頭上的斜坡的寬度稍大于于待利用斜坡制造的 埋頭孔的寬度。優(yōu)選斜坡寬度對(duì)應(yīng)于待制造的埋頭孔的寬度的105%。 在鉆頭的一個(gè)進(jìn)一步構(gòu)造中規(guī)定，在鉆頭內(nèi)加設(shè)一個(gè)或多個(gè)冷卻 通道。在鉆孔期間因此可以將液體的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)傳輸?shù)焦ぷ魑恢谩?借助于液體的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)一方面冷卻鉆頭和工件并且另外一方面潤(rùn) 滑鉆頭和工件。此外冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)用于輸出在鉆孔時(shí)形成的切屑。切
上的工作位置被沖出。冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)也用于改善切屑排出。在待鉆孔 的盲孔的情況下冷卻通道在后面或鉆頭橫向切削刃的區(qū)域內(nèi)流出。相 反在鉆貫通孔時(shí)多個(gè)用于冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)的排出口設(shè)置在鉆孔圓周上在 螺紋切削齒的區(qū)域內(nèi)。


借助于下面闡述的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中
圖1本發(fā)明的鉆頭的側(cè)視圖2鉆頭頭部和與之鄰接的鉆頭桿部的透視圖3在圖1中示出的鉆頭的鉆頭頭部的放大的側(cè)視圖4根據(jù)圖3中的箭頭IV的鉆頭頭部的端側(cè)的俯視圖；圖5在圖1中示出的鉆頭的剖視的側(cè)視圖；和
圖6根據(jù)圖5中的示意圖的鉆頭的鉆頭頭部的頂點(diǎn)的放大的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中可以看到一個(gè)圓柱形的鉆頭桿部1，其在自由端上具有 一個(gè)方頭2。方頭2是一個(gè)用于在機(jī)床的夾盤中夾緊的鉆頭的防扭轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)。
在鉆頭桿部1的在中心縱向方向3上背對(duì)方頭2的自由端上構(gòu)成 鉆頭頭部4。鉆頭頭部4由多個(gè)夾緊槽5構(gòu)成，在該實(shí)施例中為四個(gè) 夾緊槽。在鉆頭頭部4的旋轉(zhuǎn)方向6上在夾緊槽5之間構(gòu)成鉆頭體的 肋條，所述肋條在其外表面(副后面7)上具有切削齒。切削齒一方 面是在中心縱向方向3上鄰接鉆頭頭部4的自由端的螺紋切削齒8, 另外一方面是在中心縱向方向3上鄰接螺紋切削齒的導(dǎo)向齒18。切削 齒8用于螺紋的實(shí)際切削，而導(dǎo)向齒18在其它的鉆孔或螺紋切削過(guò)程 中在業(yè)已切割的內(nèi)螺紋上引導(dǎo)鉆頭。
在鉆孔頭部4的端側(cè)9上分別與中心縱向方向3垂直地延伸兩個(gè) 同樣也相互垂直的鉆孔主切削刃10。鉆孔主切削刃10在鉆孔頭部4 的中心:帔冷卻通道開(kāi)口 11穿過(guò)。在冷卻通道開(kāi)口 11內(nèi)在中心縱向方 向3上貫穿鉆頭的冷卻通道12通出，以用于在鉆孔過(guò)程中將冷卻潤(rùn)滑 介質(zhì)排到工作位置上。
在各個(gè)鉆孔主切削刃10之間在鉆頭頭部4的端側(cè)上構(gòu)成主后面
13。 在主后面13和副后面7之間在鉆頭頭部4上構(gòu)成傾斜延伸的斜坡
14。 相對(duì)于鉆頭的在中心縱向方向3上延伸的中心縱向軸線15，斜坡 14的傾斜角16在此實(shí)施例中為38°。為了實(shí)現(xiàn)具有根據(jù)DIN76, Teil 3的敞開(kāi)角度120。的埋頭孔，選擇一個(gè)具有60。的傾斜角16的斜坡14。 斜坡寬度19優(yōu)選稍大于利用斜坡14制成的埋頭孔的寬度。
在實(shí)施例中示出的鉆頭的工作方式如下為了將底孔擴(kuò)孔至螺紋 孔，鉆頭移入預(yù)成型的底孔內(nèi)并且以其鉆孔主切削刃10和構(gòu)成在副后 面7上的鉆孔副切削刃將底孔切削至規(guī)定大小。同時(shí)設(shè)置在副后面7
上的螺紋切削齒8在底孔的內(nèi)壁內(nèi)切出 一 螺紋，從而形成螺紋孔。
在完成螺紋孔后，鉆頭重新在中心縱向方向3上沿著其中心縱向 軸線15由螺紋孔駛出。而后機(jī)床的與縱向中心軸線15對(duì)齊的主軸將 鉆頭在與中心縱向方向3垂直延伸的正交方向17上移向鉆孔邊緣。斜 坡14移入1/4圓圏與鉆孔邊緣處于嵌接，并且配備給斜坡14的切削 刃通過(guò)鉆頭在旋轉(zhuǎn)方向6上的旋轉(zhuǎn)以及同時(shí)由機(jī)床的主軸控制的沿著 鉆孔邊緣的圓周運(yùn)動(dòng)在鉆孔邊緣上切出埋頭孔。在完成埋頭孔后，鉆 頭移出1/4圓圏與構(gòu)成為螺紋頭的鉆孔邊緣脫離嵌接并且遠(yuǎn)離工件。 由此完成在螺紋頭上具有埋頭孔的螺紋孔。
附圖標(biāo)記清單
1 鉆頭桿部
2 方頭
3 中心縱向軸線
4 鉆孔頭部 5夾緊槽
6 旋轉(zhuǎn)方向
7 副后面
8 螺紋切削齒
9 端側(cè)
10鉆孔主切削刃 11冷卻通道開(kāi)口 12冷卻通道 13主后面 14斜坡
15中心縱向軸線 16傾斜角 17正交方向 18導(dǎo)向齒 19斜坡寬度
權(quán)利要求
1. 用于制造具有埋頭孔的螺紋孔的方法，具有如下的方法步驟a)一與鉆床的主軸動(dòng)力學(xué)耦合的、在其端側(cè)(9)上具有至少一個(gè)鉆孔主切削刃(10)且在其圓周上具有螺紋切削齒(8)的鉆頭在一個(gè)工作行程中在主軸的中心縱向方向(3)上駛?cè)牍ぜ?nèi)，并且同步地鉆出底孔或?qū)Φ卓讛U(kuò)孔和在底孔的內(nèi)壁上切出內(nèi)螺紋，從而制成螺紋孔；b)在鉆頭由如此制成的螺紋孔駛出后，主軸將鉆頭與其中心縱向方向(3)正交地移向螺紋孔的邊緣并且以圓周運(yùn)動(dòng)沿著螺紋孔的邊緣引導(dǎo)鉆頭并且在螺紋孔的邊緣內(nèi)切削出埋頭孔，以制成具有埋頭孔的螺紋孔。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在開(kāi)始切削埋頭孔時(shí) 將鉆頭以埋頭孔的整個(gè)深度沿著所述主軸的中心縱向方向(3)伸入螺 紋孔內(nèi)并且移入1/4圓圏、正交于主軸的中心縱向方向切出埋頭孔并 且移出1/4圓圏。
3. 用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法的鉆頭，其特征在于， 設(shè)有 一在鉆頭的端面(9)上延伸的鉆孔主切削刃(10);兩個(gè)在鉆 頭圓周上的、與鉆孔主切削刃(10)對(duì)應(yīng)的鉆孔副切削刃；在鉆頭圓 周上的副后面(7)上的螺紋切削齒(8); —在每個(gè)主后面(13)和與 該主后面鄰接的副后面(7)之間傾斜延伸的斜坡(14)。
4. 如權(quán)利要求3所述的鉆頭，其特征在于，設(shè)有兩個(gè)彼此垂直 延伸的鉆孔主切削刃(10);四個(gè)在鉆頭圓周上的、與鉆孔主切削刃(10) 相對(duì)應(yīng)的鉆孔副切削刃；在鉆頭圓周上的四個(gè)副后面(7)上的螺紋切 削齒(8);在四個(gè)主后面(13)和與所述主后面分別鄰接的副后面(7) 之間的四個(gè)斜坡(14)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的鉆頭，其特征在于，斜坡(14)設(shè)有 一與埋頭孔的傾斜角相對(duì)應(yīng)的傾斜角(16)。
6. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的鉆頭，其特征在于，設(shè)有一在中 心縱向方向(3)上貫穿鉆頭的冷卻通道(12)。
全文摘要
用于制造具有埋頭孔的螺紋孔的方法和鉆頭，具有如下的兩個(gè)方法步驟一與鉆床的主軸動(dòng)力學(xué)耦合的、在其端側(cè)(9)上具有至少一個(gè)鉆孔主切削刃(10)且在其周邊上具有螺紋切削齒(8)的鉆頭在一個(gè)工作行程中在主軸的中心縱向方向(3)上駛?cè)牍ぜ?nèi)，并且同步地鉆出底孔或?qū)Φ卓讛U(kuò)孔和在底孔的內(nèi)壁上切出內(nèi)螺紋，從而制成螺紋孔。在第二個(gè)方法步驟中在鉆頭由如此制成的螺紋孔駛出后，主軸將鉆頭與其中心縱向方向(3)正交地移向螺紋孔的邊緣并且以圓周運(yùn)動(dòng)沿著螺紋孔的邊緣引導(dǎo)鉆頭，其中在鉆頭上設(shè)置的斜坡(14)在螺紋孔的邊緣內(nèi)切削出埋頭孔。
文檔編號(hào)B23G5/20GK101378872SQ200780004781
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
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