專利名稱：帶有不相等的槽間距的切削刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切削刀具，并且更具體地涉及一種具有不相等的槽間距的切削刀具，如鉆頭。
背景技術(shù)：
一種切削刀具，如鉆頭或者麻花鉆頭，通常包括一個(gè)圓柱形的軸，該軸具有至少一個(gè)槽和臺(tái)面，該至少一個(gè)槽和臺(tái)面以一個(gè)螺旋角度延伸至該軸的前端處的一個(gè)前切削刃。該臺(tái)面具有與其相關(guān)聯(lián)的一個(gè)邊沿以及在該邊沿之后的一個(gè)間隙。由該槽與該臺(tái)面的邊沿的交叉部限定了一個(gè)側(cè)切削刃。此類型的鉆頭的一個(gè)實(shí)例是例如在美國專利號(hào)4，913，603和美國專利申請(qǐng)公布號(hào)2008/0199268A1中示出的?！?03專利和‘268專利公布將技術(shù)文獻(xiàn)中已知的這個(gè)問題描述為“震顫”，這是當(dāng)鉆頭在鉆削過程中的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致鏜孔壁的不規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)時(shí)鉆頭在鉆削過程中所經(jīng)歷的問題。這種現(xiàn)象特別歸因于以下事實(shí)線性或螺旋切屑槽被成形在鉆頭的生成表面中以便去除在鉆削過程中所形成的切屑。常見的是，一方面這些切屑槽并且另一方面鉆頭的這些切削刃被對(duì)稱地分布在鉆頭的周邊上。這種對(duì)稱分布的進(jìn)一步缺點(diǎn)是，引起“震顫”的鉆頭振動(dòng)在鉆孔過程中周期性地重復(fù)發(fā)生。振動(dòng)的這種周期性重復(fù)發(fā)生引起了振動(dòng)幅度的增加，即這種震顫在鉆孔過程中“累積”。結(jié)果是正在鉆的孔的側(cè)壁中的不規(guī)則性(這些不規(guī)則性也稱為“震顫標(biāo)記”)增加，從而導(dǎo)致在該鉆削過程的時(shí)間上鏜孔質(zhì)量的惡化。為了減輕這種問題，通常已知的是可以對(duì)存在于鉆頭周邊上的鉆頭次級(jí)切削刃提供臺(tái)面。這些臺(tái)面通常是向上緊貼在鏜孔的內(nèi)壁上并且以支撐翅片的方式作用在鉆頭上。‘603專利和‘268專利公布中描述，用來防止鉆頭的不正確運(yùn)轉(zhuǎn)的另外措施是這些切屑槽以及相應(yīng)地這些鉆頭切削刃的不對(duì)稱安排。鑒于上述情況而開發(fā)了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種具有軸的切削刀具，該軸具有一條縱向軸線，其中該切削刀具包括一個(gè)圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第一槽以及鄰接該第一槽的一個(gè)第一切削刃。該切削刀具還包括圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第二槽以及鄰接該第二槽的一個(gè)第二切削刃。該切削刀具此外還包括圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第三槽以及鄰接該第三槽的一個(gè)第三切削刃。該第一切削刃、該第二切削刃以及該第三切削刃是彼此不相等地成角度地間隔開的。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種具有軸的切削刀具，該軸具有一條縱向軸線，其中該切削刀具包括圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第一槽、以及鄰接該第一槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸的一個(gè)第一臺(tái)面，其中該第一臺(tái)面具有一個(gè)第一邊沿。該切削刀具還包括圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第二槽、以及鄰接該第二槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸的一個(gè)第二臺(tái)面，其中該第二臺(tái)面具有一個(gè)第二邊沿。該切削刀具此外還包括圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸的一個(gè)第三槽、以及鄰接該第三槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸的一個(gè)第三臺(tái)面，其中該第三臺(tái)面具有一個(gè)第三邊沿。該第一邊沿、該第二邊沿、以及該第三邊沿具有不相等的周邊尺寸。本發(fā)明的這些和其他方面將在查看本說明書及附圖之后得到更全面的理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種切削刀具的側(cè)面正視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面沿圖1的線2-2截取的一個(gè)截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面在圖1和圖2中所示的切削刀具的合力圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明是針對(duì)一種具有螺旋槽的切削刀具。為了解釋的目的，將在此描述一種麻花鉆頭，應(yīng)理解的是本發(fā)明可適用于具有螺旋槽的其他切削刀具，例如像絲錐和鉸刀。參見圖1和圖2，在此示出了一種切削刀具10，為了在此說明的目的，該切削刀具被稱為麻花鉆頭，該麻花鉆頭具有一個(gè)軸15，該軸具有一條縱向軸線20。軸15具有一個(gè)前端25，該前端能夠接觸并切削一個(gè)工件(未示出)。一個(gè)柄29位于軸15的后向端27處，該柄可以總體上是圓柱形的、或者可以具有一個(gè)配合在卡盤(未示出)中的非圓柱形的形狀。雖然柄29被展示為圓柱形的，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到該柄29可以具有其他形狀，例如像正方形、六邊形、圓錐形、或者用于在卡盤中握緊的任何其他適合的非圓柱形的形狀。軸15具有一個(gè)外表面30，該外表面中形成了具有對(duì)應(yīng)的第一臺(tái)面34的一個(gè)第一槽32、具有對(duì)應(yīng)的第二臺(tái)面38的一個(gè)第二槽36、以及具有對(duì)應(yīng)的第三臺(tái)面42的一個(gè)第三槽40。每個(gè)臺(tái)面圍繞該縱向軸線20沿著一個(gè)螺旋角度HA (在圖1中示出)延伸。另外，第一臺(tái)面34包括一個(gè)第一邊沿44和一個(gè)對(duì)應(yīng)的間隙部分46。第二臺(tái)面38具有一個(gè)第二邊沿48和一個(gè)對(duì)應(yīng)的間隙部分50。第三臺(tái)面42具有一個(gè)第三邊沿52和一個(gè)對(duì)應(yīng)的間隙部分54。一個(gè)第一切削刃56鄰接該第一槽32。類似地，一個(gè)第二切削刃58鄰接該第二槽36并且一個(gè)第三切削刃60鄰接該第三槽40。在本發(fā)明的一個(gè)方面，第一切削刃56、第二切削刃58、以及第三切削刃60全部起始于一個(gè)中心切削點(diǎn)CP，其中該中心切削點(diǎn)CP被定位成鄰接該軸15的前端25 (見圖3)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，第一切削刃56、第二刃切削刃58、以及第三切削刃60是彼此不相等地成角度地間隔開的。更確切地說，如圖2所示，第一切削刃56以角度A與第二切削刃58成角度地間隔開，第二切削刃58以角度B與第三切削刃60成角度地間隔開，并且第三切削刃60以角度C與第一切削刃56成角度地間隔開。通過在這三個(gè)切削刃56、58和60之間提供不相等的角度間隔，就“震顫”而言與在此描述的鉆頭尖相關(guān)聯(lián)的問題可以被最小化，如在此將更詳細(xì)地說明。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，角度A可以是在約100度到約115度的范圍內(nèi)。角度B可以是在約Iio度到約125度的范圍內(nèi)。角度C可以是在約125度到約140度的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，角度A等于108度，角度B等于118度，并且角度C等于134度。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，角度A、B和C對(duì)于具體的鉆頭尖構(gòu)形而言是全部不相等的。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，第一邊沿44、第二邊沿48、以及第三邊沿52均具有不相等的周邊尺寸。更確切地說，如圖2所示，第一邊沿44具有對(duì)應(yīng)于角度D的周邊尺寸，如通過箭頭D所指示的。第二邊沿48具有對(duì)應(yīng)于角度E的周邊尺寸，如通過箭頭E所指示的。第三邊沿52具有對(duì)應(yīng)于角度F的周邊尺寸，如通過箭頭F所指示的。如在此使用的，“周邊尺寸”是指邊沿44、48和52的基于對(duì)應(yīng)的角度計(jì)算出的弧形長度。將這些邊沿設(shè)置成具有不相等的周邊尺寸進(jìn)一步有助于減小所描述的在鉆頭尖中的震顫問題。在本發(fā)明的一個(gè)方面，角度D可以是在約4. O度到約10. O度的范圍內(nèi)。角度E可以是在約O. 2度到約8. O度的范圍內(nèi)。角度F可以是在約12. O度到約20. O度的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，角度D是5. O度，角度E是2. O度并且角度F是15. O度。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的用于切削刀具10 (例如鉆頭尖)的合力圖。沿著每個(gè)切削刃(56，58，60)顯示了不同的表示性的力向量。這些向量的量值(由它們的長度以及內(nèi)接圓的半徑所指示，在此較大的長度和半徑等于較大的量值)基于它們與中心切削點(diǎn)CP的距離而改變、并且因此是與它們各自的切削速度相關(guān)的。在該圖中這些向量的方向是通過在它們的顯示點(diǎn)處構(gòu)造成與切削刃的速度方向相切來確定的。在經(jīng)典的力分析方法中將這些表示性的力向量“頭連尾”放置而得到了起始于中心CP的所示多個(gè)向量V的鏈。于是可見，當(dāng)這些向量不返回中心切削點(diǎn)CP時(shí)，由于這種失衡必定存在著作用于刀具上的一個(gè)合力。這個(gè)合力R還被顯示為起始于中心CP并且連接到向量鏈的一端上,并且示出了對(duì)于本發(fā)明重要的力R的表示性量值和方向?？梢?，合力R總體上指向邊沿44與52之間，因此使孔壁上的接觸力偏移至這些邊沿。因此，邊沿48在其尺寸上可以被最小化以便減小摩擦。邊沿44和52較大以便反抗該合力R起作用，其中邊沿52是最大的，因?yàn)樗恢糜诟咏摿Φ姆较?。這種安排使得最大的邊沿52充當(dāng)一個(gè)引導(dǎo)臺(tái)面，通過始終保持與孔壁相接觸而起到抗震顫分裂力的作用，并且因此阻礙徑向運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的這種三個(gè)槽的安排中，邊沿44還起到支撐邊沿52的作用，以便有效地接合并接觸該孔壁，并且因?yàn)樗茄刂谌邢魅卸ㄎ坏模瑥亩试S實(shí)現(xiàn)較高的進(jìn)給速度。這些特性進(jìn)而使制孔過程與不使用本發(fā)明相比在高得多的金屬去除速率下具有大大增進(jìn)的尺寸、直度以及圓柱度控制。雖然已經(jīng)在上面出于解說目的說明了本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯然在不背離如所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的情況下可以對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)做出多種變更。
權(quán)利要求
1.一種具有軸的切削刀具，該軸具有縱向軸線，該切削刀具包括第一槽，該第一槽圍繞該縱向軸沿著一個(gè)螺旋角度延伸；第一切削刃，該第一切削刃鄰接該第一槽；第二槽，該第二槽圍繞該縱向軸沿著螺旋角度延伸；第二切削刃，該第二切削刃鄰接該第二槽；第三槽，該第三槽圍繞該縱向軸沿著螺旋角度延伸；第三切削刃，該第三切削刃鄰接該第三槽；其中該第一切削刃、該第二切削刃以及該第三切削刃是彼此不相等地成角度地間隔開的。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其中該第一切削刃與該第二切削刃是以一個(gè)角度成角度地間隔開的，該角度是在約100度到約115度的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其中該第二切削刃與該第三切削刃是以一個(gè)角度成角度地間隔開的，該角度是在約Iio度到約125度的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其中該第三切削刃與該第一切削刃是以一個(gè)角度成角度地間隔開的，該角度是在約125度到約140度的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，進(jìn)一步包括第一臺(tái)面，該第一臺(tái)面鄰接該第一槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸，其中該第一臺(tái)面具有第一邊沿。
6.如權(quán)利要求5所述的切削刀具，進(jìn)一步包括第二臺(tái)面，該第二臺(tái)面鄰接該第二槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸，其中該第二臺(tái)面具有第二邊沿。
7.如權(quán)利要求6所述的切削刀具，進(jìn)一步包括第三臺(tái)面，該第三臺(tái)面鄰接該第三槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸，其中該第三臺(tái)面具有第三邊沿。
8.如權(quán)利要求7所述的切削刀具，其中該第一邊沿、該第二邊沿以及該第三邊沿具有不相等的周邊尺寸。
9.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，進(jìn)一步包括切削點(diǎn)，該切削點(diǎn)被定位為鄰接該軸的前端并且在該軸的軸向中心處。
10.如權(quán)利要求9所述的切削刀具，其中該第一切削刃、該第二切削刃以及該第三切削刃全部起始于該切削點(diǎn)。
11.一種具有軸的切削刀具，該軸具有一條縱向軸線，該切削刀具包括第一槽，該第一槽圍繞該縱向軸沿著螺旋角度延伸；第一臺(tái)面，該第一臺(tái)面鄰接該第一槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸， 其中該第一臺(tái)面具有第一邊沿；第二槽，該第二槽圍繞該縱向軸沿著螺旋角度延伸；第二臺(tái)面，該第二臺(tái)面鄰接該第二槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸， 其中該第二臺(tái)面具有第二邊沿；第三槽，該第三槽圍繞該縱向軸沿著螺旋角度延伸；第三臺(tái)面，該第三臺(tái)面鄰接該第三槽并且圍繞該軸的縱向軸線沿著該螺旋角度延伸， 其中該第三臺(tái)面具有第三邊沿；其中，該第一邊沿、該第二邊沿以及該第三邊沿具有不相等的周邊尺寸。
12.如權(quán)利要求11所述的切削刀具，進(jìn)一步包括切削點(diǎn)，該切削點(diǎn)被定位為鄰接該軸的前端并且在該軸的軸向中心處；以及第一切削刃、第二切削刃以及第三切削刃，這些切削刃全部起始于該切削點(diǎn)處。
13.如權(quán)利要求11所述的切削刀具，其中該第一邊沿具有對(duì)應(yīng)于在約4.O度到約1. O 度的范圍內(nèi)的角度的周邊尺寸。
14.如權(quán)利要求11所述的切削刀具，其中該第二邊沿具有對(duì)應(yīng)于在約O.2度到約8. O 度的范圍內(nèi)的角度的周邊尺寸。
15.如權(quán)利要求11所述的切削刀具，其中該第三邊沿具有對(duì)應(yīng)于在約12.O度到約,20.O度的范圍內(nèi)的角度的周邊尺寸。
全文摘要
一種切削刀具(10)，具有軸(15)，該軸具有一條縱向軸線(20)，其中該切削刀具(10)包括圍繞該縱向軸(15)沿著螺旋角度延伸的第一槽(32)以及鄰接該第一槽(32)的第一切削刃(56)。該切削刀具(10)還包括圍繞該縱向軸(15)沿著螺旋角度延伸的第二槽(36)以及鄰接第二槽(36)的第二切削刃(58)。該切削刀具(10)此外還包括圍繞該縱向軸(15)沿著螺旋角度延伸的第三槽(40)以及鄰接該第三槽(40)的第三切削刃(60)。該第一切削刃(56)、該第二切削刃(58)以及該第三切削刃(60)是彼此不相等地成角度地間隔開的。
文檔編號(hào)B23B51/02GK103052458SQ201180038420
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者T·克里格, C·蓋, S·M·喬治 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司