專利名稱：鉆孔工具和鉆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆孔工具，該鉆孔工具在縱向方向上延伸并且具有一個(gè)鉆尖以及向外延伸的第一和第二主切削刃。本發(fā)明還涉及使用這種鉆孔工具鉆孔的方法。
背景技術(shù)：
例如，從EP0991 498 Bl中能夠看到這種鉆孔工具。在其中所描述的鉆孔工具是用于干鉆孔的麻花鉆頭。在干鉆孔過(guò)程中，因?yàn)槿鄙倮鋮s，發(fā)生的問(wèn)題是由于熱的產(chǎn)生使該鉆頭在切削頭部區(qū)域膨脹，熱的產(chǎn)生是當(dāng)鉆頭從鉆孔中退出時(shí)導(dǎo)致在引導(dǎo)切角處發(fā)生高負(fù)荷的因素。
為了避免這些高負(fù)荷，在根據(jù)EP0 991 489 Bl的麻花鉆頭中提供了一種橫刃的不對(duì)稱構(gòu)造。由于這種不對(duì)稱的構(gòu)造，鉆頭切出的鉆孔具有與該麻花鉆頭的外徑相比被擴(kuò)大的一個(gè)孔徑。因此，盡管在鉆頭的切削刃區(qū)域中由于熱而引起了膨脹，但鉆頭仍能夠被再次從鉆孔中取出而沒(méi)有任何問(wèn)題。
對(duì)于一個(gè)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，即在由合成樹脂形成的印刷電路板中鉆孔，從DE26 55 452 A中能夠看到一種專用的鉆頭。所述專用的鉆頭也具有在切削刃的區(qū)域中的鉆頭頭部的一種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以便擴(kuò)大該鉆孔。這任選地是通過(guò)將切削刃設(shè)計(jì)成具有不同的長(zhǎng)度或通過(guò)將所述切削刃以不同的鉆尖角安排來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由此，在印刷電路板的鉆孔過(guò)程中發(fā)生的具體問(wèn)題(即所產(chǎn)生鉆孔粉末可被壓靠在該鉆孔的壁上)被考慮在內(nèi)。由于這種不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了大于鉆頭的外徑的鉆孔，這樣這個(gè)鉆頭在一個(gè)縱向側(cè)面上與鉆孔的壁有一個(gè)距離。
然而，與之相反，在正常情況下，希望在鉆頭中有高度對(duì)稱的結(jié)
4構(gòu)，這樣就實(shí)現(xiàn)了盡可能最高精度的同心運(yùn)轉(zhuǎn)和高精度的鉆孔。在此，不對(duì)稱性也許僅發(fā)生在研磨誤差中。相比之下，上述這些鉆頭特別使用了這種不對(duì)稱性以避免在特殊應(yīng)用中的問(wèn)題。然而，由于這種不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，還產(chǎn)生了不對(duì)稱的負(fù)荷以及因此而增加的鉆孔工具的磨損，
其結(jié)果是降低了使用壽命。這具體地適用于以下鉆頭如碳化物鉆頭或具有由一種特殊的切削材料制成的切削鑲片的鉆頭，這些鉆頭旨在用于加工高強(qiáng)度材料，例如鋼。
由于這種不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，在鉆孔操作的過(guò)程中這種鉆頭特別地被壓靠在鉆孔壁的一側(cè)上。一個(gè)引導(dǎo)切角通常被環(huán)圓周地設(shè)在"臺(tái)面，，上。鉆頭以這個(gè)引導(dǎo)切角抵靠在鉆孔的壁上。在具有高度對(duì)稱結(jié)構(gòu)的常規(guī)的鉆孔工具中，在一個(gè)雙刃鉆頭中的兩個(gè)引導(dǎo)切角在每一種情形中在直徑上彼此相對(duì)地抵靠在鉆孔的壁上并且被均勻地加載。由于這種不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在這兩個(gè)引導(dǎo)切角之一被加載到一種過(guò)度的程度，這樣其磨損就明顯地更高。此外，在切屑部分于鉆孔的壁上結(jié)塊的情況下，引導(dǎo)切角部分發(fā)生錛刃的危險(xiǎn)就更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是說(shuō)明一種鉆孔工具，該鉆孔工具具有不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)以及高耐磨損性。
該目的是根據(jù)本發(fā)明通過(guò)一種鉆孔工具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該鉆孔工具在縱向方向上延伸并且具有一個(gè)鉆尖以及一個(gè)第一和一個(gè)第二主切削刃。這兩個(gè)主切削刃大致徑向地向外延伸。該鉆尖相對(duì)于一個(gè)中心軸線偏心地進(jìn)行安排，該中心軸線同時(shí)形成旋轉(zhuǎn)軸線。同時(shí)，該第二主切削刃以 一個(gè)切削高度差被安排在與該第 一主切削刃相比一個(gè)更高的水平上。此外，該第一主切削刃具有與該第二主切削刃相比更短的徑向切削刃長(zhǎng)度。
表述"鉆孔工具"總體上是指一種工具，該工具用于鉆孔并且包括至少該切削頭部或鉆的頭部。因此，該鉆孔工具可以僅是一個(gè)鉆的頭部，該頭部被緊固在一個(gè)鉆頭本體或一個(gè)桿上；以及具有鉆的頭部、鉆頭本體和桿的一個(gè)完整的鉆頭。
在這種情況下，表述"徑向切削刃長(zhǎng)度"是指朝向鉆尖的主切削刃的末端與該鉆孔工具的外圓周之間的徑向距離。
表述"切削高度差"是指兩個(gè)主切削刃的 一種安排，其中在它們相對(duì)于該縱向方向上的位置中它們是不同的。因此，在從一個(gè)鉆頭桿到鉆尖的縱向方向上觀察時(shí)，該第二主切削刃被安排為比該第 一主切削刃更靠前。定義"定位在一個(gè)更高的水平上，，或"安排得更靠前"在此在每種情況下特別涉及到這兩個(gè)主切削刃的兩個(gè)比較點(diǎn)，它們具有離該旋轉(zhuǎn)軸線并因此而離該中心軸線相同的徑向距離。切削高度差的定義
具體地還是從1993年4月期的DIN 6540第1部分和第2部分中獲得的。這兩個(gè)主切削刃在不同的切削高度上的安排具體地意味著這些主切削刃的徑向外端在縱向方向上是彼此偏離的。
由于鉆尖的這種偏心安排，較長(zhǎng)的徑向切削刃長(zhǎng)度跟隨著該鉆尖，所以在鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的一個(gè)鉆孔具有與該鉆頭的標(biāo)稱直經(jīng)相比的一個(gè)更大鉆孔直徑。由這個(gè)第一不對(duì)稱特征產(chǎn)生了一個(gè)第一徑向力分量。以 一種互補(bǔ)的方式，該較短的第二主切削刃通過(guò)該切削高度差被安排得較高。由這個(gè)第二不對(duì)稱特征產(chǎn)生了一個(gè)第二徑向力分量，并且這個(gè)第二徑向力分量抵消了該第一徑向力分量，這樣減小了該鉆頭的不對(duì)稱負(fù)荷。在這種情況下，定位在一個(gè)更高的水平上的第二主切削刃是一個(gè)相對(duì)于一個(gè)限定的鉆孔/旋轉(zhuǎn)方向的"前導(dǎo)切削刃"。
在此描述的鉆孔工具的結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩種不對(duì)稱特征(實(shí)際上它們通常被認(rèn)為是研磨誤差)，其方式為在每種情況下由這些不對(duì)稱特征所引起的鉆頭上的不對(duì)稱負(fù)荷互相抵消并且因此彼此補(bǔ)償。因此，由該第一徑向力分量產(chǎn)生的在該鉆孔壁上的接觸壓力通過(guò)這種特別選擇的組合至少被減小了。其結(jié)果是，顯著地減小了該鉆頭的(特別是一個(gè)第一引導(dǎo)切角的)負(fù)荷，該第一引導(dǎo)切角被分配給該第一主切削刃并且沿該鉆孔的壁延伸。
這種鉆孔工具用來(lái)機(jī)加工硬質(zhì)材料(特別是鋼)，并且特別適合于干鉆削，并且此外還適合于鉆削具有一定彈性行為的特殊材料。因此，例如在鉆孔的情況下，高級(jí)鋼的機(jī)加工導(dǎo)致了鉆成的孔在鉆孔之后立 即輕微地收縮并變窄。這樣的結(jié)果是，當(dāng)使用一個(gè)常規(guī)的鉆頭時(shí)，所 述鉆頭能夠被卡在鉆孔之中。
首先，利用在此描述的結(jié)構(gòu)，由于第一不對(duì)稱特征，有利地產(chǎn)生 了一個(gè)擴(kuò)大的鉆孔，這樣就避免了夾卡。第二，由于該第二不對(duì)稱特 征，特別是該第 一 引導(dǎo)切角的負(fù)荷被減小并且因此實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)的使用 壽命。
首先該切削高度差，并且其次這種偏心安排，以及該較長(zhǎng)的第一 主切削刃被方便地選擇為使這些徑向力分量在鉆孔操作過(guò)程中大部分 地并且優(yōu)選完全地互相抵消。因此，在該鉆孔工具上實(shí)現(xiàn)了力的大部 分地并且優(yōu)選完全對(duì)稱的徑向作用，這樣即獲得了總體上均勻的負(fù)荷。 為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在鉆孔過(guò)程中該鉆孔工具的進(jìn)給量被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置為 使由該第一主切削刃去除的切屑體積與由該第二主切削刃去除的切屑 體積是至少大體上相同的。以此方式產(chǎn)生了大致相同的徑向力分量。
在這種情況下，該切削高度差適當(dāng)?shù)厥窃?.03與0.07 mm之間的 范圍之內(nèi)。因此，該切削高度差優(yōu)選地大于根據(jù)DIN 6540第1部分 的一個(gè)切削高度差的容許公差值。該切削高度差特別根據(jù)1993年4 月期DIN 6540第2部分中所描述的方法進(jìn)行測(cè)量。代替術(shù)語(yǔ)"切削高 度差"，還部分地使用了術(shù)語(yǔ)"軸向偏差"。后者表明在180。旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中，通常彼此相對(duì)安排的這兩個(gè)主切削刃在鉆孔的縱向方向上彼此偏 離多少。
根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)展，該中心軸線與該鉆尖之間的偏移量是大于 0.02 mm，并且特別是在0.02 mm與大約0.06 mm之間的范圍之內(nèi)。 因此，該偏移量也是在大于通常的軸向偏差的容許公差值的一個(gè)范圍 之內(nèi)，例如，該容許公差值是從DIN 6540第1部分中所獲得的，并 且是根據(jù)DIN 6540第2部分進(jìn)行測(cè)量的。
根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)展，這兩個(gè)主切削刃被以相對(duì)于該鉆尖的一個(gè) 相同的部分鉆尖角安排。因此，除了該切削高度差和它們的不同長(zhǎng)度 之外，這兩個(gè)主切削刃是相同的設(shè)計(jì)。例如，在一個(gè)常規(guī)的麻花鉆頭中，由這兩個(gè)主切削刃形成的鉆尖角通常是大約135°。因此，通常提 供一個(gè)鈍鉆尖角?？商娲?，這兩個(gè)主切削刃還可以彼此相對(duì)地安排 為180。的角，這就是說(shuō)，它們彼此平行地延伸，如在一個(gè)分級(jí)鉆頭的 情況下。
這兩個(gè)主切削刃通過(guò)橫越該鉆尖的 一個(gè)橫刃被方便地直接互相連 接，這樣由多個(gè)主切削刃和一個(gè)橫刃形成的一個(gè)切削刃連續(xù)地通過(guò)鉆 頭中央延伸。
可替代地，該鉆孔工具被設(shè)計(jì)為一個(gè)分級(jí)鉆頭，其中這些主切削 刃相對(duì)于鉆尖被向后設(shè)置。在一個(gè)分級(jí)鉆頭中，通常在該前鉆尖處安 排一個(gè)第一對(duì)切削刃。然后第二對(duì)切削刃在鉆孔縱向方向上被向后設(shè) 置，同時(shí)形成了一個(gè)臺(tái)階，在這種情況中，所述第二對(duì)切削刃形成了 兩個(gè)主切削刃，這兩個(gè)主切削刃具有彼此相對(duì)的切削高度差。
該鉆孔工具被優(yōu)選地設(shè)計(jì)為 一個(gè)麻花鉆頭，其中多個(gè)副切削刃在 各自的切削拐角處鄰接這些主切削刃，并且在縱向方向上沿多個(gè)槽延 伸。
此外，根據(jù)本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的目的是通過(guò)使用這種鉆孔工具生產(chǎn)一 個(gè)鉆孔的方法。在此，方便地提供一個(gè)進(jìn)給量，該進(jìn)給量被設(shè)置成使 由該第 一和第二主切削刃去除的切屑體積至少大體上是相同的。因此， 該進(jìn)給量具體地是大于該切削高度差。
優(yōu)選提供一種切削工具，該切削工具具有兩個(gè)主切削刃，這兩個(gè) 主切削刃在旋轉(zhuǎn)意義上大致偏離180。?？商娲?，還可以使用具有多 于兩個(gè)主切削刃的鉆孔工具，例如，有三個(gè)主切削刃。關(guān)于由單獨(dú)的 切削刃所產(chǎn)生的徑向力分量的補(bǔ)償?shù)南嗤u(píng)論于是也適用于具有多于 兩個(gè)的主切削刃的此類鉆孔工具。


以下通過(guò)參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，在附 圖中，在每種情況下在示意的并且高度簡(jiǎn)化的圖示中 圖1示出了經(jīng)過(guò)一個(gè)鉆的頭部的一個(gè)截面，
8圖2以一個(gè)側(cè)視圖示出了一個(gè)麻花鉆頭，并且 圖3示出了經(jīng)過(guò)一個(gè)分級(jí)鉆頭的一個(gè)截面。
具體實(shí)施例方式
例如，圖1以高度簡(jiǎn)化的示圖示出了如圖2所示的一個(gè)麻花鉆頭 4的一個(gè)鉆的頭部2。麻花鉆頭4具有一個(gè)桿6，鉆頭4通過(guò)這個(gè)桿被 卡裝在一個(gè)機(jī)器安裝座的適當(dāng)位置中。與桿6鄰接的是鉆頭本體8， 鉆的頭部2在該鉆頭本體的前端上形成。在該示例性實(shí)施方案中，所 述鉆的頭部2被連接到鉆頭本體8上成為一體?？商娲?，鉆的頭部 2還可以作為一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)元件以一種不可拆卸或可拆卸的方式被 連接到鉆頭本體8上。在麻花鉆頭4中，在鉆頭本體8中形成多個(gè)螺 旋形延伸的槽10，每個(gè)槽IO在其一個(gè)邊緣側(cè)被一個(gè)笫二切削刃12限 定。這兩個(gè)槽IO之間的圓周區(qū)域被稱為臺(tái)面。 一個(gè)引導(dǎo)切角通常被形 成在該臺(tái)面的末端上，該末端遠(yuǎn)離各自的第二切削刃12。麻花鉆頭4 作為一個(gè)實(shí)體在縱向方向14上延伸并且具有一個(gè)中心軸線16,同時(shí) 當(dāng)鉆頭4被卡裝在機(jī)器安裝座中并且在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該中心軸線是該鉆頭 圍繞其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線。
如在縱向方向14上所看到的，鉆頭4具有一個(gè)在其前端的鉆尖 18。在如圖2所示的一個(gè)麻花鉆頭中，鉆尖18是一個(gè)橫刃20的一部 分，該橫刃延伸通過(guò)"鉆頭芯"。 一個(gè)第一主切削刃22A和一個(gè)第二主 切削刃22B在橫刃20的兩側(cè)延伸。
參考圖1可見在鉆尖18的區(qū)域中的鉆的頭部2的特殊結(jié)構(gòu)。如從 圖中可見，鉆尖18以一個(gè)偏移量As被安排在距中心軸線16的一個(gè)距 離處。同時(shí)，第一主切削刃22A以一個(gè)切屑高度差A(yù)h被安排得深于 第二主切削刃22B。在這種情形中，表述"切削高度差"是指相對(duì)于縱 向方向14的兩個(gè)主切削刃22A、22B的徑向定位的切削拐角24A、24B 之間的差。
在該示例性實(shí)施方案中，相對(duì)于穿過(guò)鉆尖18的一個(gè)假想的鉆尖軸 線25，這兩個(gè)主切削刃22A、 22B各自被安排為處于66.5。的相同的部分鉆尖角S1和52，這樣就獲得了 135。的常規(guī)鉆尖角。
首先，偏移量As以及較長(zhǎng)的第一主切削刃22A確保了由圖1中的 虛線所表示的一個(gè)鉆孔26具有與鉆頭標(biāo)稱直經(jīng)Dl相比擴(kuò)大了的孔直 徑D2。同時(shí)，由這種不對(duì)稱產(chǎn)生了一個(gè)第一徑向力分量FA。由于事 實(shí)上被定位在一個(gè)更高的水平上，第二主切削刃22B在切削操作過(guò)程 中比第一主切削刃22A更深地接合在有待加工的工件中，這樣產(chǎn)生了 與第一徑向力分量Fa相抵消的一個(gè)第二徑向力分量Fb?，F(xiàn)在將這兩 個(gè)力分量FA、 FB選擇為使它們至少大部分地并且優(yōu)選完全地互相抵 消，這就是說(shuō)，優(yōu)選在鉆的頭部2的區(qū)域內(nèi)在鉆頭4上沒(méi)有徑向合力 的作用。因此，總的來(lái)說(shuō)，在鉆孔操作過(guò)程中，相對(duì)于一個(gè)特定的進(jìn) 給量，切削高度差A(yù)h和偏移量As是彼此相匹配的，以使這些力分量 FA、 Fb互相抵消。表述"進(jìn)給量"總體上是指鉆頭4在360。的旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中在縱向方向14上的強(qiáng)制的行程長(zhǎng)度。
對(duì)于圖1所作的評(píng)論還可以被應(yīng)用于具有可互換的切削本體的鉆 的頭部2，例如，可轉(zhuǎn)位的鑲片。同樣，所作的評(píng)論還可以被應(yīng)用到 如圖3高度簡(jiǎn)化地示出的一個(gè)分級(jí)鉆頭28。在分級(jí)鉆頭28中，鉆尖 18 4皮安排在距主切削刃22A、 22B的一個(gè)距離處。在該示例性實(shí)施方 案中，這些主切削刃垂直于中心軸線16延伸。此外，另外的主切削刃 30被安排在鉆尖18的區(qū)域內(nèi)。同樣在分級(jí)鉆頭28中，這兩個(gè)主切削 刃22A、 22B也具有切削高度差A(yù)h。同時(shí)，鉆尖18被安排為以一個(gè)偏 移量As偏離中心軸線16。
在此描述的鉆孔工具的獨(dú)到之處在于以下事實(shí)，即鉆的頭部2的 兩個(gè)不對(duì)稱特征(它們通常被認(rèn)為是研磨誤差)是有意地以以下方式 相互組合，即徑向力分量Fa、 FB至少大部分互相補(bǔ)償，這樣就至少減 小了通常由不對(duì)稱設(shè)計(jì)引起的這種不對(duì)稱磨損。
權(quán)利要求
1.一種鉆孔工具(4，28)，該鉆孔工具在縱向方向(14)上延伸并且具有一個(gè)鉆尖(18)以及向外延伸的一個(gè)第一和一個(gè)第二主切削刃(22A，22B)，其特征在于，該鉆尖(18)相對(duì)于一個(gè)中心軸線(16)被偏心地安排，并且其特征在于，該第二主切削刃(22B)-相對(duì)于該縱向方向(14)朝向該鉆尖(18)-以一個(gè)切削高度差(Δh)被安排在一個(gè)更高的水平上并且同時(shí)具有比該第一主切削刃(22A)短的一個(gè)徑向切削刃長(zhǎng)度。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具(4， 28)，其特征在于，在鉆孔 操作過(guò)程中，由該第二主切削刃(22B)的較高安排產(chǎn)生了一個(gè)第二 徑向力分量(Fb)，并且由該鉆尖(18)的偏心安排以及由該較長(zhǎng)的第 一主切削刃(22A)產(chǎn)生了一個(gè)第一徑向力分量(Fa)，所述徑向力分 量(Fa， Fb)至少大部分地并且優(yōu)選全部地互相抵消。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鉆孔工具(4， 28)，其特征在于，該 切削高度差(Ah)是在0.03與0.07mm之間的范圍之內(nèi)。
4. 如以上權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具(4， 28)，其特征在于該 鉆尖(18)具有相對(duì)于該中心軸線(16)的大于0.02 mm的偏移量(As)。
5. 如以上權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具(4)，其特征在于這兩個(gè) 主切削刃(22A， 22B)被安排為相對(duì)于該鉆尖(18)處于相同的部分 鉆尖角(51， 52)。
6. 如以上權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具(4),其特征在于這兩個(gè) 主切削刃(22A， 22B)通過(guò)橫越該鉆尖(18)的一個(gè)橫刃(20)互相 連接。
7. 如權(quán)利要求1至5之一所述的鉆孔工具，其特征在于它被設(shè)計(jì) 為一個(gè)分級(jí)鉆頭(28)并且這些主切削刃(22A, 22B)相對(duì)于該鉆尖 (18)被向后設(shè)置。
8. 如以上權(quán)利要求之一所述的鉆孔工具，其特征在于它被設(shè)計(jì)為 具有多個(gè)副切削刃(12)的一個(gè)麻花鉆頭(4),這些副切削刃鄰接這些主切削刃(22A， 22B)并且在縱向方向(14)上沿多個(gè)槽(10 )延 伸。
9. 一種方法，該方法使用如以上權(quán)利要求之一所述的一種鉆頭工 具(4, 28)產(chǎn)生一個(gè)鉆孔(26)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中該鉆孔工具(4， 28)的一個(gè) 進(jìn)給量被設(shè)置為使得由該第一主切削刃(22A)去除的一個(gè)切屑體積 與由該第二主切削刃(22B)去除的一個(gè)切屑體積是至少大體上相同 的。
全文摘要
鉆孔工具(4，28)特別起到用于干鉆孔或用于對(duì)特殊材料如不銹鋼鉆孔的一種特殊鉆頭的作用。鉆孔工具(4，28)具有一個(gè)鉆的頭部(2)，該鉆的頭部帶有兩個(gè)主切削刃(22A，22B)，這兩個(gè)主切削刃以一個(gè)切削高度差(Δh)相互分開。一個(gè)鉆尖(18)也被安排為從一個(gè)中央軸線(16)上移位，這樣這兩個(gè)主切削刃中的一個(gè)(22A)具有一個(gè)較大的徑向長(zhǎng)度。通過(guò)這些手段，鉆孔工具(4，28)鉆出大于該鉆尖額定直經(jīng)(D1)的一個(gè)鉆孔(26)。此外，該切削高度差(Δh)產(chǎn)生了在相反的方向上起作用的一個(gè)徑向力分量(F_B)，這樣減小了鉆孔工具(4，28)上的徑向負(fù)荷。
文檔編號(hào)B23B51/00GK101678473SQ200880010647
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者B·W·博爾舍爾特 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司