專利名稱：用于機床的鉆孔工具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機床的鉆孔工具及其制造方法。
這類鉆孔工具是公知的，它具有一個帶有兩個在其側(cè)壁處由螺旋棱限定的排屑槽的鉆體以及一個裝在鉆體端面上的鉆頭。鉆頭具有兩個徑向向外地由局部呈圓柱形而互補地形成同一個外圓柱面的外周面限定的且通過沿切向相連的、基本軸向平行地對準(zhǔn)地對準(zhǔn)的、沿排屑方向通入相鄰排屑槽的容屑腔分開的扇形部。另外，鉆頭具有至少兩個刀片，所述刀片在軸向平行地對準(zhǔn)的徑向切屑面內(nèi)工作區(qū)部分重疊地且以同鉆孔工具軸間隔不同徑向距離地裝設(shè)在扇形部的各凹部內(nèi)，該刀片分別具有至少一個延及鉆頭的工作刀片，最外側(cè)刀片的刀刃延及局部呈圓柱形的有關(guān)的外周面，切屑面分別沿排屑方向在一個過渡點上轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣囊粋€螺旋側(cè)壁。
通過專門校準(zhǔn)在刀刃工作區(qū)內(nèi)部分重疊的刀片的位置而確保了刀刃上的剪切力在鉆孔過程中基本彼此抵消掉，從而可以基本無需引導(dǎo)地在坯件中鉆孔。在鉆頭中軸向平行地對準(zhǔn)的且橫截面呈三角形的容屑腔在排屑方向上通入比較陡的且橫截面也呈三角形的各螺旋排屑槽。排屑槽在其邊緣處是由棱限定的，所述棱一方面用于在鉆孔中引導(dǎo)鉆具，另一方面用于限定排屑槽。首先在送到鉆體上的冷卻劑的作用下通過排屑槽向外排擠切屑?？梢酝ㄟ^形成較寬的棱來防止切屑從排屑槽中漏出來而遍及鉆體外周，因為這可能出現(xiàn)切屑與孔壁、鉆體焊合的危險并進而破壞鉆孔和鉆孔工具。另一個問題在于，容屑腔在相對外周徑向靠外地設(shè)置的刀片區(qū)域內(nèi)構(gòu)成一個較寬的且橫截面呈三角形的容屑腔，這樣的容屑腔在排屑方向上呈漏斗形縮小。這導(dǎo)致在形成切屑時可能比較寬地形成切屑，因此在進行變形加工時，切屑不得以地被壓入排屑槽中。因此，一大部分在切削加工中傳給切屑的推力就白白浪費了。另外，變形力部分轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟辛Γ黾羟辛υ斐摄@孔工具徑向偏移并造成鉆孔質(zhì)量和鉆孔效率惡化。
基于此，本發(fā)明的任務(wù)是改進鉆孔工具，改進后的鉆孔工具確保了很有效的和幾乎無剪切力的排屑并還可以在這里形成較深的孔。本發(fā)明的另一個任務(wù)是改進制造本發(fā)明的鉆孔工具的方法。
為解決上述任務(wù)，擬定了在權(quán)利要求1、17、21、27、31中給出的特征組合。本發(fā)明的有利的設(shè)計方案和改進結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求中給出了。
本發(fā)明的解決方案首先基于這樣的認(rèn)識，即必須在容屑腔區(qū)域內(nèi)和相連的排屑槽區(qū)域內(nèi)避免造成切屑壓縮并形成剪切力的切屑加工。為此，根據(jù)本發(fā)明而擬定了以下技術(shù)特征-一個具有至少兩條在其側(cè)壁處由螺旋棱限定的排屑槽的鉆體，-一個裝在鉆體端面上的切削頭，它具有至少兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行排列的、沿排屑方向通入相鄰排屑槽的容屑腔分開的扇形部和至少兩個在大致軸向平行的徑向斷屑面區(qū)域內(nèi)最好其表面與所述斷屑面對齊地裝在扇形部的各凹部內(nèi)的且分別沿軸向突出于切削頭的工作刀刃的刀片，-所述斷屑面分別沿排屑方向在一個過渡點處轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣穆菪齻?cè)壁，-在至少一個過渡點處設(shè)有一個在排屑槽橫截面局部加寬的情況下從斷屑面的界邊起沿排屑方向回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣膫?cè)壁的過渡面，-容屑腔具有一個在刀片側(cè)斷屑面的對面的、在穿過容屑腔的橫截面內(nèi)夾有0度-110度的角的且布置在相鄰扇形部上的導(dǎo)屑面，所述導(dǎo)屑面在至少一個過渡點處具有一個在容屑腔的橫截面擴寬的情況下從斷屑面的界邊起沿排屑方向階梯狀回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣膫?cè)壁的過渡面，所述界邊伸入工作刀刃和相鄰刀片中央之間的區(qū)域中，從而容屑腔橫截面從切削頭的尖端起向著排屑槽連續(xù)地遞增，-鉆體在其背向切削頭的端部具有一個帶有一條冷卻劑中心輸送槽而不帶棱的鉆柄，-所述冷卻劑輸送槽設(shè)在鉆體的棱中并以與棱相同的曲率彎曲并以相對鉆孔工具軸線的固定傾角β從切削頭起延伸于棱的全長上并在無棱的鉆柄區(qū)域內(nèi)通入中心輸送槽中，一排屑槽螺距和排屑槽寬度在排屑方向上連續(xù)地或呈階梯狀地遞增。
在斷屑面和導(dǎo)屑面區(qū)域內(nèi)的過渡面保證了出現(xiàn)在容屑腔中的切屑在轉(zhuǎn)入排屑槽時承受對排屑有利的推力，而不會造成切屑變形或切屑壓縮。
在一個被設(shè)計成階梯鉆孔工具的鉆具中，鉆體具有至少兩個通過切削凸緣軸向分開的且其直徑沿排屑方向呈階梯狀遞增的階梯部，切削凸緣具有兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行排列的、在排屑方向上通入相鄰排屑槽的容屑腔分開的扇形部和至少一個在基本軸向平行的徑向斷屑面區(qū)域內(nèi)最好表面與之對齊地裝在其中一個扇形部的凹部內(nèi)的并具有至少一個沿軸向突出于切削凸緣的工作刀刃的刀片，有關(guān)的斷屑面沿排屑方向在過渡點處轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣穆菪齻?cè)壁，在此過渡點處設(shè)有一個在排屑槽橫截面局部加寬的情況下從斷屑面的界邊起沿排屑方向階梯狀回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣膫?cè)壁的過渡面。
階梯形過渡面根據(jù)目的遍及斷屑面和/或?qū)济娴恼麄€范圍內(nèi)且過渡面彎成凹形，從而平滑地轉(zhuǎn)變?yōu)榕判疾鄣乃鶎俨郾凇?br> 為改善排屑情況，根據(jù)本發(fā)明的一個替換方式或有利的設(shè)計方案，至少在刀片側(cè)的排屑槽側(cè)壁內(nèi)軸向間隔地設(shè)有許多在排屑槽橫截面局部加寬的情況下從一個徑向延伸的或傾斜地伸向鉆孔工具軸的階梯邊緣或波形邊緣起沿排屑方向回收的階梯面或波面。在這種情況下，各階梯面或波面在其排屑側(cè)端部是通過另一個沿徑向延伸的或傾斜地伸向鉆孔工具軸的階梯邊緣或波形邊緣限定的，各階梯面或波面具有一個在排屑方向上相對有關(guān)槽壁的螺距先增后減的螺旋角?？梢酝ㄟ^與其階梯邊緣或波形邊緣相連的或在一側(cè)徑向向外地側(cè)開口的凹口而在刀片側(cè)的排屑槽側(cè)壁中形成階梯面或波面。在其階梯邊緣或波形邊緣處的凹口具有一個任意的形狀的但最好是橢圓形、圓形或矩形的輪廓。階梯面或波面保證了在排屑槽內(nèi)對切屑施加對排屑有利的推力，而不會造成切屑變形或切屑壓縮。
為防止切屑從排屑槽中涌入棱的過渡區(qū)，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選設(shè)計方案或替換方式而規(guī)定了，排屑槽側(cè)壁在橫截面內(nèi)且在外邊緣附近夾有一個小于90度的且優(yōu)選為0度-30度的角。為此，當(dāng)排屑槽具有一個橫截面局部呈圓形且優(yōu)選為半圓形的輪廓時，排屑槽橫截面輪廓至少在側(cè)壁區(qū)域內(nèi)一直呈直線地伸向其外邊緣。
為改善排屑情況，在直到過渡點之前應(yīng)使刀片區(qū)內(nèi)的容屑腔保持較短。在這里，當(dāng)最好是彎曲的界邊具有一個距離刀片凹部邊緣的且在邊緣長度內(nèi)變化的間距，所述間距在最窄的位置處等于0.1倍-0.4倍的刀片工作直徑。局部呈圓柱形的扇形部外周面和棱的局部呈圓柱形的外周面互補成一個公共的、由容屑腔和排屑槽斷開的外圓柱面。
為了確保切屑不可能從容屑腔中經(jīng)過留在重疊刀刃區(qū)內(nèi)的空間偏移向鉆孔工具外周，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選或替換解決方案而規(guī)定了一個斷屑面局部，它與位于重疊工作區(qū)內(nèi)的刀刃部搭接。這樣的問題首先出現(xiàn)在屬于徑向向內(nèi)設(shè)置的刀片的容屑腔中，這就是為什么斷屑面局部可能與徑向最靠內(nèi)的刀片的徑向靠外的刀刃部搭接的原因。但是，為了遮住那里的縫隙，斷屑面局部與徑向最靠外的刀片的徑向靠內(nèi)的刀刃部搭接原則上是可行的。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選或替換解決變型提出了一種與局部呈圓柱形的外周面相連的、從切削頭或切削凸緣尖端起一直伸至過渡點附近的、徑向靠外的切屑面邊界，此邊界向著容屑腔的方向突出于一個相對徑向相對的外周向內(nèi)設(shè)置的刀片的切屑面平面。另外，有效地防止了出現(xiàn)在刀刃上的切屑可能偏移向局部呈圓柱形的外周面。斷屑面邊界可以在徑向斷面內(nèi)呈階梯狀地或呈楔形地突出于刀片切屑面平面。另外，斷屑面邊界可以在軸向截面內(nèi)呈階梯形地或呈楔形地突出于刀片切屑面平面并在容屑腔擴大的情況下沿排屑方向散開，從而使向相鄰排屑槽排屑變得容易。
為能夠在鉆體內(nèi)設(shè)置盡可能深的且具有大的切屑流通橫截面的排屑槽，在一個具有帶冷卻劑中心輸送槽的無棱鉆柄的鉆體中，如此在棱中開設(shè)通向切削頭或切屑凸緣的冷卻劑輸送槽，即所述冷卻劑輸送槽以與棱相同的曲率彎曲并以相對鉆孔工具軸線的固定傾角在整個棱長上延伸并在無棱的鉆柄區(qū)域內(nèi)通入中心輸送槽中。為便于加工，冷卻劑輸送槽在棱展開狀態(tài)下構(gòu)成呈直線地斜指向鉆孔工具軸線的深孔。深孔相對鉆孔工具軸線的傾角與鉆體直徑和長度有關(guān)地為1度-8度。深孔軸線最好在棱展開狀態(tài)下位于一個穿過鉆孔工具軸線的平面內(nèi)，此時包括兩個深孔在內(nèi)的軸向面與鉆孔工具軸線的夾角不等于180度。在這兩個軸向面之間的夾角適當(dāng)?shù)貫?55度-175度。通過這一措施獲得了連續(xù)的橫截面變化和提高的剛性和改善的減振性?？梢酝ㄟ^包夾在兩個軸向面內(nèi)的角度來影響橫截面上的材料流動。通過本發(fā)明的冷卻劑輸送槽的設(shè)計結(jié)構(gòu)和布局，可以在整個排屑部的長度上開設(shè)深的排屑槽?？梢詫α鲃佑欣亻_設(shè)冷卻劑輸送孔。相對鉆孔工具軸線的傾斜排列造成了一種利于向輸出位置離心流動的態(tài)勢。
為了加工本發(fā)明的鉆孔工具，擬定了以下加工步驟-在形成旋轉(zhuǎn)對稱的、局部呈圓柱形的且可能具有許多具有不同直徑的階梯部的坯料的情況下車削原材料；-在坯料的圓柱形部(導(dǎo)屑部)內(nèi)銑削出或形成兩個對置的且在兩側(cè)端后軸向地由一個出口端限定的排屑槽，所述的排屑槽在其側(cè)壁處由留下的縱向棱限定；-在坯料的切削頭側(cè)端或一個切削凸緣側(cè)端上，銑削出或形成兩個在其側(cè)壁處由一個基本軸向平行的斷屑面和一個導(dǎo)屑面限定的容屑腔，其斷屑面和/或?qū)济嬖谇邢黝^側(cè)出口端區(qū)域內(nèi)或切削凸緣側(cè)出口端區(qū)域內(nèi)或在切削頭內(nèi)且在形成一個界邊和一個階梯形回收過渡面的情況下搭接相鄰排屑槽的側(cè)壁；-首先以軸向平行的縱槽方式在坯料中或其階梯部中銑削出或形成排屑槽；-在上述銑削或成型之前或之后，在直線形棱的區(qū)域內(nèi)加工出深孔；-所述深孔從偏心地設(shè)置在切削頭側(cè)坯料端或切削凸緣側(cè)坯料端的端面上的位置起相對坯料的圓柱軸線傾斜地延伸向無棱鉆柄的中心盲孔并穿透其孔壁；-如此預(yù)加工出的坯件在軸向間隔布置的夾持位置上且在一個位于夾持位置之間的加筋區(qū)內(nèi)被加熱到預(yù)定溫度并在夾持位置上對其施加同軸扭矩，在這種情況下，使其在加熱區(qū)內(nèi)以一個預(yù)定角度成螺旋狀地發(fā)生塑性扭轉(zhuǎn)；-在形成一個軸向連續(xù)地或呈階梯狀地遞增的螺距的情況下，所述扭轉(zhuǎn)角度在棱區(qū)域內(nèi)是變化的。
可以借助圓盤銑刀或模具銑刀在坯料中銑出排屑槽，首先在切削頭側(cè)或刀刃側(cè)的排出端形成一個對應(yīng)于圓盤銑刀的環(huán)形和/或模具銑刀的錐形的過渡凹面。還可以銑削出橫截面局部呈圓形的或具有另一種內(nèi)輪廓的排屑槽，它至少在刀片側(cè)槽壁上呈直線地伸向槽邊緣。為了提高主要在其鉆柄夾持位置附近的鉆體剛性，根據(jù)本發(fā)明的一個有利設(shè)計方案而規(guī)定了，以沿排屑方向遞減的深度在圓柱形坯料銑出縱槽。為了制出盡可深的、直至鉆體軸線附近的多條槽，當(dāng)首先以軸向平行的縱槽形狀在坯料中銑出排屑槽并在銑削之前或之后在直線棱區(qū)域中鉆出深孔時，這是很有利的，所述深孔從偏心地設(shè)置在切削頭側(cè)坯料端或切削凸緣側(cè)坯料端的端面上的位置起相對坯料的圓柱軸線傾斜地延伸向無棱鉆柄的中心盲孔并穿透其孔壁。如此預(yù)加工出的坯件在軸向間隔布置的夾持位置上且在一個位于夾持位置之間的加筋區(qū)內(nèi)被加熱到預(yù)定溫度并在夾持位置上對其施加同軸扭矩，在這種情況下，使其在加熱區(qū)內(nèi)以一個預(yù)定角度成螺旋狀地發(fā)生塑性扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選設(shè)計方案，在夾持位置之間的坯料在連續(xù)地或成階梯形地軸向移動的加熱區(qū)的情況下扭轉(zhuǎn)。由此可以在形成一個軸向變化的螺距的情況下改變扭轉(zhuǎn)角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，至少軸向間隔地布置在刀片側(cè)槽壁的且由大致沿徑向延伸的邊緣限定的階梯面或波面優(yōu)選地借助模具銑刀接受銑削成型。當(dāng)在螺旋扭轉(zhuǎn)有關(guān)坯料之前進行上述步驟時，這是有利的。
以下結(jié)合圖來進一步描述本發(fā)明，其中

圖1是帶有刀片和螺旋形冷卻劑輸送槽的鉆體的側(cè)視圖；圖2a-2d是四張分別轉(zhuǎn)動90度角的鉆頭放大側(cè)視圖；圖2e是沿圖2b的E-p剖分線的截面圖3是鉆頭俯視圖；圖4是沿圖3的IV-IV分割線的截面圖；圖5是用于生產(chǎn)圖1-4所示的鉆孔工具的坯料的縱截面圖；圖6a-6h是生產(chǎn)鉆孔工具的流程示意圖；圖7a-7c是帶有沿排屑方向成波形的螺旋形排屑槽的鉆孔工具的側(cè)視圖和截面圖；圖8a-8c表示對應(yīng)于圖7a-7c的階梯鉆孔工具；圖9a-9b以沿排屑方向剖分的放大視圖示出了具有階梯面和波面的排屑槽的刀片側(cè)側(cè)壁；圖10a-10h示出了具有不同設(shè)計結(jié)構(gòu)的階梯面或波面?zhèn)劝伎诘呐判疾邸?br> 鉆孔工具主要包括一個適于夾持在工具架(未示出)內(nèi)的且具有作為工具架擋塊的軸環(huán)10的鉆柄12、一個在其端面上設(shè)有鉆頭22的鉆體14、一個從鉆頭22起伸向軸環(huán)10的螺旋排屑部24，其中在鉆頭上設(shè)有用于徑向靠內(nèi)的轉(zhuǎn)位刀片18和徑向靠外的轉(zhuǎn)位刀片20的凹部16。排屑部24具有兩條對置的排屑槽26，這兩條排屑槽的側(cè)壁是由兩個螺旋扭曲棱28限定的。另外，在排屑部24中設(shè)有兩條冷卻劑輸送槽30、32，它們以與棱28相同的螺距螺旋扭曲并以相對鉆孔工具軸34的不變傾角β在整個螺旋排屑部24上沿棱延伸并在軸環(huán)10區(qū)內(nèi)終止于一條開設(shè)于鉆柄12中的且會聚于軸線上的公用輸送槽36。中心輸送槽36在鉆柄12內(nèi)延伸到加厚的軸環(huán)10區(qū)，其過流橫截面至少是各冷卻劑輸送槽30、32橫截面的兩倍。特別是如從圖5中看到的那樣，冷卻劑輸送槽30、32在徑向偏離的過渡點37處通入中心輸送槽36。在棱28伸展的坯料狀態(tài)下(圖5)，構(gòu)成冷卻劑輸送槽的深孔30、32的軸38、40分別位于一個經(jīng)過鉆孔軸或坯料軸線34的軸向面內(nèi)，這些軸向面與鉆孔工具軸線34的夾角α不等于180度(見圖4)。
在所示實施例中與鉆體14連成一體的鉆頭22具有兩個沿圓周方向由軸向平行排列的容屑腔60’、60”分開的扇形部62，所述扇形部徑向向外地通過局部呈圓柱形的外周面64分開。在容屑腔60’、60”的軸向平行排列的徑向斷屑面66’、66”區(qū)域內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)位刀片18、20，其表面68’、68”在所示實施例中與有關(guān)的斷屑面66’、66”對齊且其工作刀刃70’、70”延及鉆頭22端面。外刀片20的刀刃70”大約在徑向上延及有關(guān)的扇形部62的外周面64并確定了鉆孔直徑。
鉆頭22的容屑腔60’、60”還具有一個在刀片側(cè)斷屑面66’、66”對面的且設(shè)置在相鄰扇形部62上的刀片側(cè)導(dǎo)屑面72’、72”。
斷屑面66’、66”在排屑方向74上終止于一個設(shè)計成自由邊的界邊76處，它與一個呈階梯形回收的過渡面80相連，所述過渡面在容屑腔橫截面擴寬的情況下成凹形彎曲地通入排屑槽26的相鄰側(cè)壁84中。
分別借助例如立銑刀在導(dǎo)屑面72’、72”內(nèi)形成一個一直到達鉆體14尖端附近的凹口79，此凹口在其端面界邊78處具有一個呈階梯形回收的凹形彎曲的過渡面82且它在排屑方向上平滑地通入排屑槽26的相鄰側(cè)壁86。界邊78直達工作刀刃70’、70”和相鄰刀片18、20中央之間的區(qū)域，從而容屑腔60’、60”的橫截面從鉆頭22尖端起向著排屑槽26呈階梯形遞增。
特別是如圖2a、2c、2d和圖3所示，在屬于內(nèi)刀片的斷屑面66’內(nèi)設(shè)有一個切屑面部分88，它與位于刀片18、20彼此重疊的工作區(qū)內(nèi)的、內(nèi)刀片18的徑向靠外的刀刃部90搭接。從而避免了可能由于鉆孔時在孔和刀刃部90之間形成的楔使切屑偏移入外周面64區(qū)域。另外，在斷屑面66’區(qū)域內(nèi)規(guī)定了一個從鉆尖起一直伸入過渡點區(qū)域附近的斷屑面邊界92，此邊界在徑向斷面或軸向截面內(nèi)呈階梯形或楔形地沿容屑腔60’方向延及刀片18的表面68’(見圖2d和圖3)。如圖2a所示，斷屑面邊界92的內(nèi)棱94在容屑腔60’擴大的情況下沿排屑方向向外斜伸。
在圖7-圖10所示的實施例中，在刀片側(cè)的排屑槽26側(cè)壁84中設(shè)有軸向間隔的階梯面或波面104，它們在其端部通過基本沿徑向延伸的(圖7、8、10a、10h)或斜伸向鉆孔工具軸34的(圖10b、10e、10f、10g)邊緣106、108限定。階梯面或波面104在橫截面局部擴大的情況下從鉆頭側(cè)邊緣106起沿排屑方向回收且所述波面或階梯面具有一個在排屑方向上相對有關(guān)槽壁84的螺距先增后減的螺旋角(見圖9a、9b)。
在圖10a-10h所示的實施例中，通過與其邊緣108、106相連的(見圖10a、10e、10h)或徑向向外側(cè)開口的(見圖10a、10e、10h)凹口而在排屑槽16的刀片側(cè)側(cè)壁84中形成階梯面或波面104。在這種情況下，凹口可以在其階梯邊緣或波形邊緣106、108處如具有橢圓形(圖10a、10e、10h)、圓形(圖10d)或矩形(圖10e-10h)輪廓。它們可以間隔設(shè)置(圖10c-10h)，或者在其邊緣106、108區(qū)域內(nèi)緊密相連(圖10a)，或是彼此搭接(圖10b)。
在圖8a-8c所示的實施例中，鉆孔工具被設(shè)計成階梯鉆孔工具。鉆體14共有三個通過切削凸緣110’、110”軸向分開的且其直徑沿排屑方向成階梯形遞增的階梯部14’、14”、14”’。切削凸緣110’、110”具有兩個徑向向外地通過局部呈圓柱形的圓周面64’、64”限定的且通過沿切向相連的、基本軸向平行排列的、沿排屑方向和進刀方向通入相鄰排屑槽26的容屑腔60”’分開的扇形部62’和一個在一個基本軸向平行66”’的徑向?qū)济?6”’區(qū)域內(nèi)表面68”’與其對齊地布置在扇形部的凹部中的刀片20’。所述刀片具有一個沿軸向延及切削凸緣110’、110”的工作刀刃70”’。有關(guān)的切屑面66”’在過渡點上沿排屑方向轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?6的一個螺旋彎曲側(cè)壁。此時在過渡點上設(shè)有一個在容屑腔橫截面擴大的情況下沿排屑方向從斷屑面66”’界邊76’起呈階梯形回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?6的一個側(cè)壁84的過渡面。
如從圖6所示的示意圖中看到的那樣，在以下加工步驟中實現(xiàn)了鉆孔工具的制造圓柱形原材料42’在一臺車床上被車削成鉆孔工具形狀并為其加工出到軸環(huán)10的錐形過渡區(qū)。還在此車床上從鉆柄直到軸環(huán)10區(qū)域地加工出構(gòu)成輸送槽36的中心孔(坯料42”)。
隨后將如此加工出的坯料42”夾持在一個銑床中心上，在這里借助圓盤銑刀96和模具銑刀98(圖1)在留下縱向棱28的情況下加工出對置的排屑槽26。在這種情況下，排屑槽具有一個橫截面呈圓形的且?guī)в绣F形或環(huán)面出口端110、102的形狀。另外，在銑床中心處于鉆柄中銑出表面98(坯料42”’)。另外在圖7、8所示的實施例中，可以在銑床中心處借助模具銑刀在排屑槽的刀片側(cè)側(cè)壁中銑入階梯面或波面104。
在同一夾具中或在分開的鉆孔站內(nèi)為如此預(yù)加工出的坯料42”’加工出深孔30、32，這些孔從端面的鉆頭22端側(cè)出口位置50、52起一直斜穿過縱向棱28地穿入輸送槽36(坯料42IV)。
在扭轉(zhuǎn)站內(nèi)夾持如此預(yù)加工出的坯料42IV的兩端104、106并借助一個沿鉆體14排屑部24移動的感應(yīng)線圈區(qū)域式地加熱所述坯料并通過夾持點對坯料施加同軸扭矩。在這種情況下，排屑部24與鉆孔30、32一起連續(xù)螺旋扭轉(zhuǎn)，螺旋角在扭轉(zhuǎn)過程中是可變的。通過一個設(shè)置在感應(yīng)線圈后面的冷風(fēng)機確保了在其它扭轉(zhuǎn)過程中先扭轉(zhuǎn)的排屑部的部分硬化(坯料42V)。
為了補償扭轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的尺寸誤差，在形成坯料42IV的情況下，坯料42V在一臺車床內(nèi)再次接受車削。
在一個終加工站內(nèi)，銑削出斷屑面66’、66”和導(dǎo)屑面72’、72”及刀片座16(坯料42VII)。隨后，在形成最終的鉆體14的情況下，銑削出鉆頭形狀。
總而言之，本發(fā)明規(guī)定了本發(fā)明設(shè)計一種用于機床的鉆孔工具，此鉆孔工具具有一個帶有兩個在其側(cè)壁處由螺旋彎曲棱28限定的排屑槽26的鉆體14。在鉆體14端面上設(shè)有一個切削頭22，此切削頭具有兩個通過對置的軸向容屑腔60’、60”分開的扇形部62和兩個在軸向平行的徑向斷屑面66’、66”區(qū)域內(nèi)工作區(qū)局部重疊地且相對鉆孔工具軸線34以不同的徑向距離地設(shè)置在各扇形部的凹部16內(nèi)的刀片18、20。斷屑面66’、66”在過渡點轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?6的側(cè)壁84，至少在其中一個過渡點上設(shè)有一個在容屑腔60’、60”橫截面擴寬的情況下呈階梯形回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?6的側(cè)壁的過渡面80。
權(quán)利要求
1.一種用于機床的鉆孔工具，它包括-一個具有至少兩條在其側(cè)壁(84，26)處由螺旋棱(28)限定的排屑槽(26)的鉆體(14)，-一個安裝在鉆體(14)端面的切削頭(22)，它具有至少兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面(64)限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行排列的、沿排屑方向(74)通入相鄰排屑槽(26)的容屑腔(60’，60”)分開的扇形部(62)和至少兩個在一個大致軸向平行的徑向斷屑面(66’，66”)區(qū)域內(nèi)最好其表面(68’，68”)與所述斷屑面對齊地安裝在扇形部(62)的各凹部(16)內(nèi)的且分別沿軸向突出于切削頭(22)的工作刀刃(70’，70”)的刀片(18，20)，-斷屑面(66’，66”)分別在一個過渡點(76)處沿排屑方向(74)轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的螺旋側(cè)壁(84)，-在至少一個過渡點(76)處設(shè)有一個在排屑槽(26)的橫截面局部加寬的情況下從斷屑面(66′，66″)的一個界邊(76)起沿排屑方向(74)階梯狀回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣囊粋€側(cè)壁(84)的過渡面(80)，-容屑腔(60’，60”)具有一個位于刀片側(cè)斷屑面(66’，66”)對面的且在穿過容屑腔的橫截面內(nèi)夾有0度-110度的角的且布置在相鄰扇形部(62)上的導(dǎo)屑面(72’，72”)，所述導(dǎo)屑面在至少一個過渡點(76)處具有一個在容屑腔(60’，60”)的橫截面擴寬的情況下從導(dǎo)屑面(72′，72”)的一個界邊(78)起沿排屑方向(74)階梯狀回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的一個側(cè)壁(86)的過渡面(82)，所述界邊(78)伸入工作刀刃(70’，70”)和相鄰刀片(18，20)中央之間的區(qū)域，從而容屑腔(60’，60”)的橫截面從切削頭(22)尖端起向著排屑槽(26)連續(xù)地遞增，-鉆體(14)在其背向切削頭(22)的端部具有一個帶有一條冷卻劑中心輸送槽(36)的不帶棱的鉆柄(12)，-所述冷卻劑輸送槽(30，32)設(shè)在鉆體的棱(28)中并以與棱(28)相同的曲率彎曲并以相對鉆孔工具軸線(34)的固定傾角(β)從切削頭起延伸于棱(28)的全長上并在無棱的鉆柄(12)區(qū)域內(nèi)通入中心輸送槽(36)中，-排屑槽螺距以及排屑槽寬度在排屑方向上連續(xù)地或呈階梯狀遞增。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，至少部分刀片(18，20)相對鉆孔工具軸線(34)具有不同的徑向距離且具有部分重疊的工作區(qū)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鉆孔工具，其特征在于，至少一個最靠外的刀片(20)的刀刃(70”)沿徑向突出于局部呈圓柱形的有關(guān)外周面(64)。
4.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，鉆體(14)具有至少兩個通過切削凸緣(100’，100”)軸向分開的且其直徑沿排屑方向(74)階梯狀遞增的階梯部(14’，14”，14”’)，切削凸緣(100’，100”)具有兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面(64’，64”)限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行的且不僅在進刀方向上還在排屑方向上通入相鄰排屑槽(26)的容屑腔(60”’)分開的扇形部(62’)和至少一個在基本軸向平行的徑向斷屑面(66”’)區(qū)域內(nèi)且最好表面(68”’)與之對齊地安裝在其中一個扇形部(62’)的凹部內(nèi)的和至少一個包含沿軸向突出于切削凸緣(110’，110”)的工作刀刃(70”’)的刀片(20’)，有關(guān)的斷屑面(66”’)在過渡點處沿排屑方向(74)轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的螺旋側(cè)壁(84)，在此過渡點處設(shè)有一個在容屑腔(60”’)橫截面加寬的情況下從斷屑面(66”’)的一個界邊(76’)起沿排屑方向(74)階梯狀回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾鄣囊粋€側(cè)壁(84)的過渡面(80’)。
5.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，過渡面(80，82)彎成凹形。
6.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，過渡面(80，82)平滑地轉(zhuǎn)入排屑槽(26)的側(cè)壁(84，86)。
7.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，過渡面(80，82)在斷屑面(66’，66”)和/或?qū)济?72’，72”)的整個寬度上延伸。
8.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，排屑槽(26)側(cè)壁(84，86)在外邊緣附近的橫截面中有小于90度且優(yōu)選為0度-30度的夾角。
9.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，排屑槽(26)具有一個橫截面的局部呈圓形且優(yōu)選為半圓形的輪廓。
10.如權(quán)利要求9所述的鉆孔工具，其特征在于，排屑槽(26)的橫截面輪廓至少在側(cè)壁(84，86)區(qū)域內(nèi)一直呈直線地伸向其外邊緣。
11.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，最好是彎曲的界邊(76)具有一個距離刀片凹部(16)邊緣的且在邊緣長度內(nèi)變化的間距，它在最窄的位置處等于0.1倍-0.4倍的刀片工作直徑。
12.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，局部呈圓柱形的扇形部(62)的外周面(64)和沿排屑方向相連的棱(28)的局部呈圓柱形的外周面互補，從而構(gòu)成一個由容屑腔(60’，60”)和排屑槽(26)隔開的外圓柱面。
13.如權(quán)利要求2所述的鉆孔工具，其特征在于，設(shè)有這樣的斷屑面局部(88)，它在端面處與一個在重疊工作區(qū)內(nèi)的刀刃部(90)重疊。
14.如權(quán)利要求13所述的鉆孔工具，其特征在于，導(dǎo)屑面局部(28)與一個徑向最靠內(nèi)的刀片(18)的徑向靠外的刀刃部(90)重疊。
15.如權(quán)利要求13所述的鉆孔工具，其特征在于，導(dǎo)屑面局部與一個徑向最靠外的刀片(20)的徑向靠內(nèi)的刀刃部重疊。
16.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，設(shè)有一個與扇形部(62)的局部呈圓柱形的外周面相連的且從鉆尖起向過渡點(76)延伸的斷屑面邊界(92)，此邊界沿容屑腔(60’)方向經(jīng)過一個相對外周面徑向向內(nèi)設(shè)置的刀片(18)的表面(68’)平面延伸。
17.一種用于機床的鉆孔工具，它包括一個具有至少兩個在其側(cè)壁(84，26)由螺旋棱(28)限定的排屑槽(26)的鉆體(14)，一個安裝在鉆體(14)端面的鉆頭(22)且它具有至少兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面(64)限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行的、沿排屑方向(74)通入相鄰排屑槽(26)的容屑腔(60’，60”)分開的扇形部(62)和至少兩個在一個大致軸向平行的徑向斷屑面(66’，66”)區(qū)域內(nèi)最好其表面(68’，68”)與所述斷屑面對齊地安裝在扇形部(62)的各凹部(16)內(nèi)的且分別沿軸向突出于切削頭(22)的工作刀刃(70’，70”)的刀片(18，20)，斷屑面(66’，66”)分別在一個過渡點(76)處沿排屑方向(74)轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的螺旋側(cè)壁(84)，其特征在于，設(shè)有一個與扇形部(62)的局部呈圓柱形的外周面相連的且從鉆尖起向過渡點(76)延伸的斷屑面邊界(92)，此邊界沿容屑腔(60’)方向突出于一個相對外周面徑向向內(nèi)設(shè)置的刀片(18)的表面(68’)平面。
18.如權(quán)利要求17所述的鉆孔工具，其特征在于，斷屑面邊界(92)在徑向斷面和/或軸向斷面呈階梯形或楔形突出于表面(68’)平面。
19.如權(quán)利要求17所述的鉆孔工具，其特征在于，斷屑面邊界(92)在容屑腔(60’)擴大的情況下在排屑方向(74)上轉(zhuǎn)向。
20.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，至少在刀片側(cè)的排屑槽(26)側(cè)壁(84)內(nèi)軸向間隔地設(shè)有許多在排屑槽(26)橫截面局部加寬的情況下從徑向延伸的或傾斜地伸向鉆孔工具軸線(34)的階梯邊緣或波形邊緣(106)起沿排屑方向(74)回收的階梯面或波面(104)。
21.一種用于機床的的鉆孔工具，它包括一個具有至少兩個在其側(cè)壁(84，26)由螺旋棱(28)限定的排屑槽(26)的鉆體(14)，一個安裝在鉆體(14)端面的切削頭(22)且它具有至少兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面(64)限定的且通過沿切向相鄰的、基本軸向平行排列的、沿排屑方向(74)通入相鄰排屑槽(26)的容屑腔(60’，60”)分開的扇形部(62)和至少兩個在一個大致軸向平行的徑向斷屑面(66’，66”)區(qū)域內(nèi)最好其表面(68’，68”)與所述斷屑面對齊地安裝在扇形部(62)的各凹部(16)內(nèi)的且分別軸向地突出于切削頭(22)的工作刀刃(70’，70”)的刀片(18，20)，斷屑面(66’，66”)分別在一個過渡點(76)處沿排屑方向(74)轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的螺旋側(cè)壁(84)，其特征在于，至少在刀片側(cè)的排屑槽(26)側(cè)壁(84)內(nèi)軸向間隔地設(shè)有許多在排屑槽(26)橫截面局部加寬的情況下從一個徑向或傾斜地伸向鉆孔工具軸線(34)的階梯邊緣或波形邊緣(106)起沿排屑方向(74)回收的階梯面或波面(104)。
22.如權(quán)利要求21所述的鉆孔工具，其特征在于，各階梯面或波面(104)在其排屑側(cè)端部是通過另一個沿徑向或傾斜地伸向鉆孔工具軸線(34)的階梯邊緣或波形邊緣(108)限定的，各階梯面或波面(104)具有一個在排屑方向上(74)相對有關(guān)槽壁(84)的螺距先增后減的螺旋角。
23.如權(quán)利要求21所述的鉆孔工具，其特征在于，階梯面或波面(104)是在排屑槽(26)的刀片側(cè)側(cè)壁(84)由與其階梯邊緣或波形邊緣(106，108)相連的或徑向向外地側(cè)開口的凹口形成的。
24.如權(quán)利要求23所述的鉆孔工具，其特征在于，在其階梯邊緣或波形邊緣(106，108)處的凹口具有一個側(cè)開口的橢圓形或圓形輪廓。
25.如權(quán)利要求23所述的鉆孔工具，其特征在于，在其階梯邊緣或波形邊緣(106，108)處的凹口具有一個側(cè)開口的矩形輪廓。
26.如權(quán)利要求1所述的鉆孔工具，其特征在于，鉆體(14)在其背向切削頭的端部具有一個帶有一條冷卻劑中心輸送槽(36)的不帶棱的鉆柄(12)，冷卻劑輸送槽(30，32)開設(shè)在鉆體的棱(28)中，所述冷卻劑輸送槽以與棱(28)相同的曲率彎曲并以相對鉆孔工具軸線(34)的固定傾角(β)從切削頭起延伸于棱(28)的全長上并在無棱的鉆柄(12)區(qū)域內(nèi)通入中心輸送槽(36)中。
27.一種用于機床的鉆孔工具，它包括一個具有至少兩個在其側(cè)壁處由螺旋棱(28)限定的排屑槽(26)的鉆體(14)，一個裝在鉆體(14)端面的切削頭(22)且它具有至少兩個徑向向外地由局部呈圓柱形的外周面(64)限定的且通過沿切向相連的、基本軸向平行排列的、沿排屑方向(74)通入相鄰排屑槽(26)的容屑腔(60’，60”)分開的扇形部(62)和至少兩個在基本軸向平行的徑向斷屑面(66’，66”)的區(qū)域內(nèi)最好其表面(68’，68”)與該斷屑面對齊地安裝在扇形部(62)的各凹部(16)內(nèi)的且分別沿軸向突出于切削頭(22)的工作刀刃(70’，70”)的刀片(18，20)，斷屑面(66’，66”)分別在一個過渡點(76)處沿排屑方向(74)轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的螺旋側(cè)壁(84)，鉆體(14)在其背向切削頭的端部具有一個帶有冷卻劑中心輸送槽(36)而不帶棱的鉆柄(12)，現(xiàn)有的冷卻劑輸送槽(30，32)設(shè)在帶中心輸送槽的鉆體的棱(28)中，其特征在于，冷卻劑輸送槽(30，32)以與棱(28)相同的曲率彎曲并以相對鉆孔工具軸線(34)的固定傾角(β)從切削頭起延伸于棱(28)的全長上并在無棱的鉆柄(12)區(qū)域內(nèi)通入中心輸送槽(36)中。
28.如權(quán)利要求27所述的鉆孔工具，其特征在于，冷卻劑輸送槽(30，32)在棱(28)展開狀態(tài)下構(gòu)成呈直線地斜指向鉆孔工具軸(34)的深孔。
29.如權(quán)利要求28所述的鉆孔工具，其特征在于，深孔(30，32)位于一個經(jīng)過鉆孔工具軸線(34)的軸向面內(nèi)，包含兩個深孔的軸向面與所述鉆孔工具軸線(34)間的夾角(α)不等于180度。
30.如權(quán)利要求29所述的鉆孔工具，其特征在于，軸向面之間的夾角(α)為155度-175度。
31.一種用于制造如權(quán)利要求1-30之一所述的鉆孔工具的方法，其特征在于，它包括以下步驟-在形成旋轉(zhuǎn)對稱的、局部呈圓柱形的且可能具有許多具有不同直徑的階梯部的坯料(42”)的情況下車削原材料(42’)；-在坯料(42”)的圓柱形段(導(dǎo)屑部24)內(nèi)銑削出或形成兩個對置的且在兩側(cè)端后軸向地由一個出口端(100，102)限定的排屑槽(26)，所述的排屑槽在其側(cè)壁(84，86)處由留下的縱向棱(28)限定；-在坯料(42VII)的切削頭側(cè)端或一個切削凸緣側(cè)端上，銑削出或形成兩個在其側(cè)壁處由一個基本軸向平行的斷屑面(66’，66”)和一個導(dǎo)屑面(72’，72”)限定的容屑腔(60’，60”)，其斷屑面(66’，66”)和/或?qū)济?72’，72”)在切削頭側(cè)出口端(100)區(qū)域內(nèi)或切削凸緣側(cè)出口端區(qū)域內(nèi)或在切削頭內(nèi)且在形成一個界邊和一個階梯形回收過渡面(80，82)的情況下搭接相鄰排屑槽(26)的側(cè)壁(84，86)；-首先以軸向平行的縱槽方式在坯料(42”’)中或其階梯部中銑削出或形成排屑槽(26)；一在上述銑削或成型過程之前或之后，在直線形棱(28)的區(qū)域內(nèi)加工出深孔(30，32)；-所述深孔從偏心地設(shè)置在切削頭側(cè)坯料端或切削凸緣側(cè)坯料端的端面上的位置起相對坯料(42IV)的圓柱軸線(34)傾斜地延伸向無棱鉆柄(12)的中心盲孔(36)并穿透其孔壁；-如此預(yù)加工出的坯件(42V)在軸向間隔布置的夾持位置(104，106)上且在一個位于夾持位置之間的加筋區(qū)內(nèi)被加熱到預(yù)定溫度并在夾持位置上對其施加同軸扭矩，在這種情況下，使其在加熱區(qū)內(nèi)以一個預(yù)定角度呈螺旋地發(fā)生塑性扭轉(zhuǎn)；-在形成一個軸向連續(xù)地或成階梯狀地遞增的螺距的情況下，所述扭轉(zhuǎn)角度在棱(28)區(qū)域內(nèi)是變化的。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，借助圓盤銑刀或模具銑刀在坯料(42”’)中銑出排屑槽(26)，其中首先在切削頭側(cè)或刀刃側(cè)的出口端形成一個對應(yīng)于圓盤銑刀的環(huán)形和/或模具銑刀的錐形的過渡凹面(80，82)。
33.如權(quán)利要求31或32所述的方法，其特征在于，銑出一個其橫截面局部呈圓形的排屑槽(26)，它向著外邊呈直線地終止于刀片側(cè)槽壁(84)上。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，以沿排屑方向遞減的深度圓柱形坯料(42”’)或其階梯部中銑出縱槽(26)。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，在夾持位置之間的坯料(42V)在加熱區(qū)連續(xù)地或呈階梯形地軸向移動的情況下發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
36.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，至少軸向間隔地布置在刀片側(cè)槽壁(84)的且由大致沿徑向延伸的邊緣(106，108)限定的階梯面或波面(104)優(yōu)選用模具銑刀加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機床的鉆孔工具。此鉆孔工具具有一個帶有兩個在其側(cè)壁處由螺旋棱(28)限定的排屑槽的鉆體(14)。在鉆體(14)端面上裝有一個切削頭(22),切削頭具有兩個通過對置的且軸向?qū)?zhǔn)的容屑腔(60’,60”)分開的扇形部(62)和兩個在軸向平行的徑向斷屑面(66’,66”)區(qū)域內(nèi)工作區(qū)局部重疊地且以同鉆孔工具軸線(34)不同的徑向距離設(shè)置在各扇形部的凹部內(nèi)的刀片(18,20)。斷屑面(66’,66”)在過渡點轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的側(cè)壁(84),至少在其中一個過渡點上設(shè)有一個在容屑腔(60’,66”)橫截面擴大的情況下呈階梯形回收的且轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徟判疾?26)的側(cè)壁的過渡面(80)。
文檔編號B23B51/04GK1212643SQ97192678
公開日1999年3月31日 申請日期1997年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月29日
發(fā)明者格哈德·謝爾, 康斯坦丁·巴克斯文利斯 申請人:彗星羅伯特布朗寧精密刀具有限公司