單唇鉆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有低切削力的單唇鉆。
【背景技術(shù)】
[0002]單唇鉆，也稱(chēng)為單唇深孔鉆，(例如)在DE 79 22 246 Ul中加以公開(kāi)。
[0003]單唇鉆用來(lái)將鉆孔引入到工件中。VDI指導(dǎo)準(zhǔn)則VDI 3210和VDI 3208中描述了各種類(lèi)型的單唇鉆。單唇鉆主要用來(lái)制作具有相對(duì)較小直徑的鉆孔，這些直徑主要處于0.5mm至50mm的范圍中，然而其中鉆孔深度可以是鉆孔直徑的倍數(shù)。鉆孔深度的典型值處于鉆孔直徑20倍至100倍的范圍中，但是也可以比這個(gè)更大或更小。
[0004]一般而言，單唇鉆由鉆頭和具有卡緊末端的鉆軸組成。至少一個(gè)切削刃實(shí)施于鉆頭上，所述切削刃從鉆中心軸線一直延伸到鉆圓周。此外，可以提供布置在鉆頭圓周上的導(dǎo)向元件。鉆頭和鉆軸以形態(tài)配合或整體結(jié)合方式彼此連接，或者其由一塊整件制作而成。提供至少一個(gè)延伸于鉆軸和鉆頭中的通道，其在鉆頭和卡緊末端上具有開(kāi)口。借助這個(gè)通道在壓力下供應(yīng)源自卡緊末端的冷卻劑，所述冷卻劑在鉆頭處離開(kāi)，并且除冷卻切削刃和導(dǎo)向元件之外，還特別具有借助提供于鉆頭和鉆軸中的V形切肩排放凹槽來(lái)沖洗鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的碎肩的任務(wù)。
[0005]單唇鉆通常在其卡緊末端處的機(jī)器側(cè)上，收納在為此目的而提供于轉(zhuǎn)軸中的插孔中，并且設(shè)置成依靠轉(zhuǎn)軸而圍繞鉆中心軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，所述工具沿著其中心軸線，以每次轉(zhuǎn)動(dòng)下的界定前進(jìn)移向工件。同時(shí)，單唇鉆穿入工件中，而工件的材料在布置于鉆軸上的切削刃處被削去，并且以切肩的形式從工件上切除。這種情形中所產(chǎn)生的切肩沿著切肩排放凹槽而被冷卻劑沖出鉆孔，所述冷卻劑通過(guò)轉(zhuǎn)軸而借助至少一個(gè)內(nèi)部通道加以供應(yīng)。切肩排放凹槽通常圍成大約90°至130°的角度。
[0006]也可能使工件執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和/或前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，或者部分地通過(guò)工具以及部分地通過(guò)工件來(lái)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和/或前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
[0007]單唇鉆用作連續(xù)的鉆孔工具或者用作鉆鑿磨制工具。連續(xù)的鉆孔工具用來(lái)將鉆孔引入到固體材料中。在連續(xù)鉆孔的情形中，鉆孔的整個(gè)圓形橫截面由鉆孔工具進(jìn)行機(jī)械加工。鉆鑿工具用來(lái)擴(kuò)大工件中已經(jīng)存在的鉆孔的直徑。在這種情形中，已經(jīng)提供的“鉆孔”或開(kāi)口可以是鉆好的、鑄造的或以其它方式制作的，并且其直徑小于將要由鉆孔工具所制作的鉆孔。環(huán)形橫截面在鉆鑿過(guò)程中進(jìn)行機(jī)械加工。
[0008]單唇鉆優(yōu)選地用來(lái)將鉆孔引入到工件中，這些鉆孔無(wú)法使用其它制造方法加以制作，或者無(wú)法使用其它制造方法低成本地加以制作。這些工件常常大批量地進(jìn)行制作。因此，一般希望有使得制造速度加快的改進(jìn)，甚至較小的改進(jìn)也會(huì)顯著地節(jié)約制造成本。
[0009]在鉆孔工具的情形中，制造速度由工具每次轉(zhuǎn)動(dòng)的前進(jìn)與每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)的乘積加以界定，并且一般稱(chēng)為前進(jìn)速度。
[0010]典型且廣泛使用的切削刃幾何形狀，也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)磨制工具，(例如)在VDI指導(dǎo)準(zhǔn)則VDI 3208中加以描述。在這些標(biāo)準(zhǔn)磨制工具的情形中，切削刃分為兩個(gè)線性局部切削刃，其中鄰接鉆頭圓周的外局部切削刃具有大于90°的切入角度。所述切入角度通常處于110°至130°的范圍中。相反地，最靠近鉆中心軸線的內(nèi)局部切削刃具有小于90°的切入角度。這個(gè)切入角度通常處于75°至60°的范圍中。在這種情形中，切入角度定義為鉆中心軸線和切削刃切線之間的角度。局部切削刃在距鉆圓周一定距離上彼此會(huì)面于鉆尖端處，所述距離通常對(duì)應(yīng)于鉆直徑的1/5至1/3。這些標(biāo)準(zhǔn)磨制工具由于線性局部切削刃而制作特別簡(jiǎn)單，并且通過(guò)改變切入角度和鉆尖端到鉆頭圓周的距離而適合許多不同機(jī)械加工情況。
[0011]在單唇鉆的情形中，由于過(guò)高的切削力而引起的工具過(guò)載會(huì)對(duì)前進(jìn)速度的增加施加限制，其中過(guò)高的切削力可能導(dǎo)致工具斷裂，和/或?qū)е虑屑缈赡苡捎诓划?dāng)?shù)那屑缧螤疃辉俳柚屑缗欧虐疾圻M(jìn)行排放并且可能發(fā)生切肩集結(jié)，也就是切肩堵塞在切肩排放凹槽和鉆孔壁之間，這也可能導(dǎo)致工具斷裂。
[0012]單唇鉆的切削角度通常是0°，據(jù)此在材料切削過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較高的切削力和磨損力。DE 103 16 116 Al描述一種單唇鉆，沿著所述單唇鉆的切削刃引入切肩成型部。切肩成型部具有正切削角度和負(fù)排放角度，據(jù)此在切削過(guò)程中達(dá)成較低的力，并且通過(guò)排放達(dá)成切肩的成型。因此，可以達(dá)成更高的前進(jìn)速度。
[0013]DE 20 2009 012 566 Ul公開(kāi)一種具有嚴(yán)格凸形彎曲切削刃的單唇鉆。因此，達(dá)成有利的切肩形態(tài)，這會(huì)防止切肩堵塞并且因此產(chǎn)生更高的前進(jìn)速度。然而，這種單唇鉆具有0°的切削角度，因此具有相對(duì)較高的切削力。這些會(huì)在鉆孔過(guò)程中限制可達(dá)成的前進(jìn)速度，因?yàn)槠淇赡苡捎谶^(guò)載而導(dǎo)致工具斷裂。
[0014]本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種具有低切削力和長(zhǎng)使用壽命的單唇鉆。詳細(xì)而言，在沒(méi)有切肩成型部或切肩破裂部的情況下操縱這種單唇鉆。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]這個(gè)目標(biāo)由根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆達(dá)成，所述單唇鉆具有至少一個(gè)實(shí)施于所述鉆頭上的切削刃。所述鉆頭的切削表面在其寬度的至少75%上實(shí)施為凹形的，優(yōu)選地在其寬度的至少95%上實(shí)施為凹形的，并且基本上在其直至且包括所述切削刃的整個(gè)長(zhǎng)度上都實(shí)施為凹形的。如此一來(lái)，與相同直徑的常規(guī)單唇鉆相比較的減小切削力，可在鉆孔操作過(guò)程中由根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆加以實(shí)施。這同時(shí)意味著，在所述單唇鉆的同等前進(jìn)力和同等扭矩的情況下，與常規(guī)單唇鉆相比可以達(dá)成更高的前進(jìn)。另外，所述單唇鉆的、根據(jù)本發(fā)明的幾何形狀降低鉆對(duì)準(zhǔn)中心。這意味著，待鉆入的主體中鉆孔進(jìn)入點(diǎn)和鉆孔離開(kāi)點(diǎn)之間的偏差，與常規(guī)單唇鉆相比較而言是減小的。因?yàn)閱未姐@的鉆對(duì)準(zhǔn)中心隨著鉆孔直徑縮減而變得更大，所以根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆特別地非常適合于制造具有小直徑的鉆孔，這例如在內(nèi)燃機(jī)噴射系統(tǒng)中較為典型。最后，與常規(guī)單唇鉆相比，根據(jù)本發(fā)明的所述鉆幾何形狀使得鉆使用壽命延長(zhǎng)。
[0016]如果所述鉆頭的所述切削表面在其寬度的盡可能大的部分上實(shí)施為凹形的，那么根據(jù)本發(fā)明的效果會(huì)特別顯著。所述切削表面的凹形彎曲優(yōu)選地結(jié)束于所述鉆中心軸線處。為了能夠簡(jiǎn)單地制造所述鉆頭，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是所述切削表面的區(qū)域延伸超過(guò)所述鉆中心軸線。在這種情形中，切削表面位于鉆中心軸線之外的區(qū)域特別地不是彎曲的，這使得為此目的所使用的機(jī)械加工工具在鉆頭的生產(chǎn)過(guò)程中能夠簡(jiǎn)單地退刀。
[0017]切削表面的凹形彎曲可以根據(jù)本發(fā)明而按照各種方式加以實(shí)施。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述切削表面的所述彎曲嚴(yán)格地凹形延伸。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，所述切削表面的所述凹形彎曲由至少三個(gè)等位局部切削表面(level partial cuttingsurface)組成，這三個(gè)局部切削表面共同形成凹形輪廓。在這種情形中，最靠近所述鉆中心軸線的局部切削表面特別地沿著所述鉆頭的半徑延伸。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆的所述切削刃特別地具有正切削角度，原因是所述凹形表面而與所述切削刃的切入角度相結(jié)合。這可以使得在所述鉆孔操作過(guò)程中形成較長(zhǎng)切肩。因此，所述單唇鉆的、根據(jù)本發(fā)明的所述幾何形狀用于另一目的，而不是(例如)已知的切肩破裂部，其中提供切肩破裂部的目的在于形成小到足以可靠移去的切肩。根據(jù)本發(fā)明，不需要沿著所述鉆頭的所述切削刃的切肩破裂部。因此，優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆并不具有切肩破裂部。
[0019]根本上，根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆的所述切削刃可以具有任意磨制形式。然而，對(duì)于所述切削刃而言，優(yōu)選的是具有嚴(yán)格凸形彎曲輪廓，并且對(duì)于所述凸形輪廓位于前進(jìn)方向上最遠(yuǎn)處的點(diǎn)而言，優(yōu)選的是布置在距所述鉆頭的所述圓周的相應(yīng)距離上，所述距離對(duì)應(yīng)于所述鉆直徑的五分之一至三分之一，特別地為四分之一，例如，對(duì)應(yīng)于DE 20 2009 012566 Ul0
[0020]此外，對(duì)于所述鉆頭而言，優(yōu)選的是至少部分地涂覆有硬質(zhì)材料。依靠硬質(zhì)材料來(lái)涂覆常規(guī)單唇鉆的鉆頭是有問(wèn)題的，因?yàn)榫瓦@種情況而言，在將切肩破裂部磨制到所述切削刃的過(guò)程中，硬質(zhì)材料的一部分會(huì)被移除，而隨后其在進(jìn)一步處理步驟中必須再次施涂。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的所述單唇鉆并不需要切肩破裂部，所以其可在涂覆硬質(zhì)材料的實(shí)施方案中較易地制作，同時(shí)也可以較易地重新磨制。
[0021]在重新磨制根據(jù)本發(fā)明的所述單唇鉆的過(guò)程中的又一巨大優(yōu)勢(shì)在于，只有所述磨制工具的磨損部分必須在所述重新磨制過(guò)程中磨掉。與此相反，在具有切肩破裂部的單唇鉆的情形中，整個(gè)切肩破裂部必須總是往回調(diào)整。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單唇鉆的等角視圖。
[0023]圖2圖示圖1的細(xì)節(jié)。
[0024]圖3圖示根據(jù)圖1的單唇鉆的側(cè)視圖。
[0025]圖4圖示根據(jù)圖1的單唇鉆的鉆頭沿著鉆中心軸線的俯視圖。
[0026]圖5圖示根據(jù)圖1的單唇鉆的鉆頭的截面圖。
[0027]圖6圖示根據(jù)圖1的單唇鉆的鉆軸的截面圖。
[0028]圖7圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的單唇鉆的等角視圖。
[0029]圖8圖示圖7的細(xì)節(jié)。
[0030]圖9圖示根據(jù)圖7的單唇鉆的側(cè)視圖。
[0031]圖10圖示根據(jù)圖7的單唇鉆的鉆頭沿著鉆中心軸線的俯視圖。
[0032]圖11圖示根據(jù)圖7的單唇鉆的鉆頭的截面圖。
[0033]圖12圖示根據(jù)圖7的單唇鉆的鉆軸的截面圖。
[0034]圖13圖示根據(jù)圖7的單唇鉆的鉆頭的側(cè)視圖。
[0035]圖14為圖13的截面圖。
[0036]圖15為圖13的另一截面圖。
[0037]圖16為圖13的又一截面圖。
[0038]圖17圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的單唇鉆。
[0039]圖18圖示圖17的細(xì)節(jié)。
[0040]圖19圖示根據(jù)圖17的單唇鉆的側(cè)視圖。
[0041]圖20圖示根據(jù)圖17的單唇鉆的鉆頭沿著鉆中心軸線的俯視圖。
[0042]圖21圖示根據(jù)圖17的單唇鉆的鉆頭的截面圖。
[0043]圖22圖示根據(jù)圖17的單唇鉆的鉆軸的截面圖。
[0044]圖23圖示根據(jù)圖17的單唇鉆的鉆頭的側(cè)