專利名稱：具有彎曲切削刃的扁鉆插件的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種扁鉆插件，可置于工具保持件中，用于在 金屬上鉆孔。具體地，可本發明涉及一種具有彎曲切削刃的扁鉆插件， 提供了對現有技術的扁鉆插件的鉆屑形成的重大改進。
背景技術：
鉆頭系統通常用于在金屬工件上提供圓柱形孔。鉆頭系統的切削 或鉆孔行為可通過細長的基本為圓柱形的鉆孔工具，如鉆頭保持件和 扁鉆插件組件，扁鉆插件可選擇地連接到保持件上。然后應用這樣的 機構，其中保持件的一端牢固地固定到驅動裝置，其可使保持件繞其 縱向軸線轉動。在細長鉆頭保持件的相對端，切削插件接合進行切削 的材料。或者可使工件相對保持件和切削插件轉動，如將保持件固定 在車床或類似裝置的尾架上。此外，可使鉆頭和工件都進行相對轉動。 使用扁鉆切削插件允許當切削表面磨損而不是整個鉆頭磨損時快速更 換插件，允許通過簡單更換插件而不是整個鉆頭組件，使一個鉆頭用 于各種不同的鉆孔場合。
扁鉆插件的特征是，其通常是平面的，具有一對位于插件相對側 的互相平行的連接表面，提供了與保持件夾臂的接合面。扁鉆的前端
一般設有一對直的互相橫向形成的切削刃，具有鈍v形。扁鉆插件的 后端或基體一般是平面的，正交于所述一對連接表面，可與保持槽的 底部接合。插件的寬度方向的側面提供了插件的邊緣及間隙。該邊緣 是圓柱形，圍繞扁鉆的旋轉軸線形成，并在鉆孔操作時接觸孔的側面。 現有技術的扁鉆插件存在的 一個問題是，直的切削刃在鉆孔期間 下能有效地形成和/或排屑。對于現有技術的扁鉆，由于其具有直的切削刃，鉆屑徑向向外朝插件外形成。現有技術扁鉆插件的另一問題是 使用角部間隙，最外的切削刃接近刃部中心線，因此接近于中性的或 不是正的前角幾何形狀，特別是在使用過大角部間隙時。這樣就造成 了扁鉆插件的外徑處不能有效地切割。現有技術插件的另 一個問題是 直切削刃的鉆屑形成不緊密，這要求進行適當的切削操作，形成了變 窄的鉆頭操作范圍。此外，現有技術扁鉆的直切削刃的幾何形狀容易 發出聲響，這取決于切割的材料及鉆頭和系統的固有頻率，由不同操 作速度的恒速擴展諧波下沿旋轉對稱面的鉆屑形成能造成。其可使操 作者不得不改變鉆孔程序的操作條件至非最優范圍。
發明內容
本發明的扁鉆提供了改進的鉆屑形成。與現有技術相比所具有的 這個和其他優點由一種扁鉆插件提供，其包括鉆頭插件主體，具有第 一端，相對的第二端，第一表面側，其相對和平行于第二表面側，和 第一刃脊側，相對的第二刃脊側，所述第一和笫二刃脊側在端部和表
面側之間形成；其中，第二端包括至少兩個互相;f黃向形成的切削刃， 各切削刃是彎曲的，在切削刃附近的各切削表面形成了槽，所述槽的 溝槽基本平行于相鄰切削刃形成的平面。
與現有技術相比所具有的這個和其他優點還通過一種鉆孔工具 組件提供，該組件包括保持件，其具有第一端和第二端，其中第二端 包括柄部分，適合牢固連接到鉆孔機械，第一端包括保持槽，其具有 位于至少一部分保持槽的底表面；和至少一個連接臂，位于保持槽的 側面，其中各連接臂具有至少一個在其上形成的孔；和鉆頭插件，其 包括鉆頭插件主體，具有第一端，相對的第二端，第一表面側，其相 對第二表面側，和第一刃脊側，相對的第二刃脊側，所述第一和第二 刃脊側在端部和表面側之間形成；其中，鉆頭主體的第一端一般為平 面，第二端包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，所述至少兩個切削 刃是彎曲的；至少兩個孔在鉆頭插件主體的各表面側形成，在相臨切槽基本平行于 切削刃。
通過下面的介紹和參考附圖L可清楚了解本發明的這些和其他優點。
下面將參考附圖和通過實施例的方式來詳細介紹本發明及其發
展，附圖中
圖1是根據優選實施例的鉆孔工具組件的分解安裝圖； 圖2是組件的保持件的部分透視圖3A到圖3G是根據本發明的第一實施例的具有彎曲切削刃的插 件的不同視圖4A到4E是根據本發明的第二實施例的具有彎曲切削刃的插件 的不同視圖，其中切削刃的彎曲程度比第一實施例的大；
圖5A到5C是顯示圖4A到4E的插件的彎曲切削刃和相關特征 的不同的部分^見圖6A到6B分別是與本發明相關的凸輪磨削角邊間隙的部分平面 圖和部分頂視圖7A和7B分別是與本發明相關的角屑角邊間隙的部分平面圖 和部分頂;見圖。
具體實施例方式
現在介紹本發明的優選實施例，圖1顯示了鉆孔工具組件10。鉆 孔工具組件10包括保持件12，其具有主體14和頭部16，在優選實 施例中，保持件12通常是圓柱形，具有第一端20和第二端22。如圖 2所示，保持件12的第一端20具有卡槽或保持槽30,其在頭部16 的整個直徑延伸，或至少在保持件12的旋轉軸線18定位的中心部分 延伸。保持槽30具有底壁32，其位置基本正交于保持件12的旋轉軸線18。在優選實施例中，鉆孔工具組件IO還包括定位突件或接合銷 24，其可精確地相對旋轉軸線18定位，并從保持槽30的底壁32延 伸。銷24可固定在孔26內，該孔從保持槽30的底壁32向下沿保持 件主體的旋轉軸線18延伸，孔與定位銷24形成壓配合。或者，在優 選實施例中，包括銷24的定位突件，可以另外的方式實現銷24的對 應功能，如從底壁32延伸的整體件。鉆頭插件35在保持槽30中相 對保持件12精確定位，與其一起實現希望的鉆削功能。如下面將更 詳細的介紹，插件35具有點素幾何學的結構，包括多個切削表面， 相對保持件12的旋轉軸線18精確定位，以減少鉆孔工具組件10進 行鉆孔操作時的誤差。更具體地，保持件12的優選實施例在圖2顯示，其可設置成包 括位于第一端20的一對夾臂34，其圍繞保持槽30延伸。夾臂34最 好包括孔36,可容納螺紋件38 (見圖1)，以便將鉆頭插件35固定 在保持槽30的適當位置。在優選結構中，孔36帶有螺紋，可連接螺 紋件38,其與鉆頭插件35形成的螺紋孔以預定方式配合，精確地定 位鉆頭插件于保持槽30中的預定位置，如下面將進行的更詳細介紹。 各夾臂34可包括潤滑劑孔28，其允許施加潤滑劑于相鄰的鉆頭插件 的切削表面和使其流動，幫助鉆削操作。夾臂34還可包括傾斜或彎 曲的表面，使得鉆屑通過保持件12各側面上的排屑槽37排出。還顯 示出底表面32,其設置成平面，對應于優選鉆頭插件35的平面底部， 雖然也可以使用另一種結構的底表面32。應當知道，鉆頭插件35用 燒結硬金屬材料制造，如碳化物，金屬陶瓷，陶瓷，單晶和多晶體金 剛石，或氮化硼。但是鉆頭插件35可使用高速鋼。參考圖3A到3G,顯示了扁鉆插件35的第一實施例。鉆頭插件 35包括位于上表面的切削刃64，通常具有鈍V形的形式，切削刃64 位于橫刃62的各側面上，從連接部分(webthin) 63徑向向外。彎曲 的各切削刃64在切削刃平面形成，使得切削刃64形成的平面互相橫 向于，并形成坡角度。切削刃64在旋轉方向上是彎曲的。彎曲切削刃64可包括多個切削構件，如斷屑機構66,其與切削 刃結合提供材料的希望切削表面和/或鉆孔應用。該插件35還包括一 對連接表面68，位于插件35的互相平行的相對側面，提供了保持件 12夾臂34的對接表面。槽65，還可稱作刃部，在鄰近切削刃64的 各連接表面68形成，并具有一般平行于相關切削刃平面的溝槽。槽 65與彎曲切削刃64結合提供了正的軸向和徑向前角，有助于形成鉆 屑。槽5的溝槽可以是彎曲或是直線的。當溝槽是直線的，槽65將 平行于切削平面，但是切削刃延伸超過鉆頭插件主體的相關表面側的 平面，直線槽對切削刃的強度有反作用，并沿切削刃64提供較小的 徑向前角。這些問題可通過輕微歪斜槽，使得槽的深度隨其徑向向外 延伸而減少。當溝槽是彎曲的，槽65通常平行于切削刃64。不管溝 槽是彎曲的，歪斜的或是直線的，槽65的溝槽都認為是基本平行于 相鄰切削刃形成的平面。插件35的底部72 —般是平面并正交于連接表面68。底部72還 包括定位槽74,其可與保持件12的銷24配合。鉆頭插件35還包括 連接表面68的孔70，該孔與夾臂34的孔36配合固定插件35于保持 槽30，并位于定位表面32。此外，孔36和70最好設有沉孔部分， 成為支承表面以便與對應的位于螺紋件或其他固定件38的傾斜或類 似表面結合。螺紋件38的擴大的夾頭可具有任何方便的形狀，如錐 形，球形，或另外的形式，以對應鉆頭保持件12和插件35中的類似 表面。在典型的形式中，通過偏置孔36和70的軸線，當螺紋件38 固定插件35到保持槽30時，將使插件35向下靠到底表面32。鉆頭插件35還包括在插件35寬度上的刃脊或側面80，各側面 80包括邊緣82，位于側面80后端的徑向向內的間隙表面84，位于插 件35前側80的邊緣82附近的螺旋凹槽或開槽88。邊緣82可以是平 行螺旋邊緣，具有恒定邊緣寬度，從插件35 —側的切削刃保持到插 件35另一側的后位，如圖3C清楚顯示。邊緣表面82是圓柱形，圍 繞插件35的旋轉軸線18形成，并接觸鉆孔的邊緣。螺旋邊緣82導位于 扁鉆插件35的前角部。開槽88可幫助槽中的鉆屑離開孔，還可幫助 鉆屑形成。此外，開槽88可防止鉆屑保留在邊緣82的前側。如上面 提到的，現有技術的插件使用角屑間隙，最外的切削刃接近刃部的中 心線，因此接近中性或不是正的前角幾何形狀，尤其是當利用過大角 屑時。在本發明中，開槽88向上延伸通過刃部，使得插件35的最外 的切削刃保持更加正的前角幾何形狀。這樣可使得扁鉆插件35比現 有技術的扁鉆插件的切削更有效率。切削刃64是彎曲的，使得其具有正軸向前角外，還具有正徑向 前角。彎曲切削刃64使鉆屑形成朝向插件35的中心，造成更嚴密的 鉆屑形成。通過這樣改進的鉆屑形成，鉆頭插件35能夠以更高速度 (SFM)運行，同時可保持在韌性鋼上形成鉆屑。因此增加了鉆進速度。 彎曲的切削刃64還允許鉆頭插件在更大速度范圍內形成和輸送鉆屑， 因此，可更廣泛地用于有問題的加工環境，如具有有限的推進能力的 裝置。彎曲切削刃的另 一優點可通過減少 一些現有技術的具有直線切 削刃的扁鉆插件的諧振才莫式來減少聲響。彎曲切削刃64還可進行切削刃處理，如圖3F， 3G清楚顯示，其 顯示出插件3 5的截面圖和切削刃處理6 7的部分詳圖。切削刃處理是 施加到彎曲切削刃的具有角度a的K刃脊形式。應當理解，其他刃處 理也可以用于彎曲切削刃，如T刃脊，細磨等。現在參考圖4A到4E，顯示了第二實施例的扁鉆插件35、，其具 有彎曲切削刃64、，帶有增加的徑向前角。增加曲率允許前角的不同 幾何形狀有更多變化。在前面的實施例中，彎曲切削刃64、未延伸超過插件35的連接表 面68的延伸平面。如圖5A到5C清楚顯示，插件35、的增加徑向前 角的彎曲切削刃64、延伸超過插件35、的連接表面68的延伸面。這個 特征允許相同直徑的孔有更長的切削刃，通過沿較長切剖刃擴展的加 工，可幫助提高切削效率，延長切削刃的壽命。通過消除隨鉆孔操作 產生的更多諧振，延長的彎曲切削刃還有助于進一步減少聲響。該特 征的另一優點是平行的螺旋邊緣82、鄰近切削刃64、的端部，因此徑向 延伸超過插件35、的連接表面68。這樣提供了孔和邊緣82、之間的額外 接觸，導致插件35、的穩定性增加。應當理解，與平面型扁鉆插件結合的彎曲切削刃并不限于文中扁鉆插件所顯示的特征，彎曲切削刃的結構可結合其他特定類型的扁鉆 插件幾何形狀。因此，彎曲切削刃特征可獨立于特定形式的連接，刃 部，點間隙，角屑，角部半徑等，這些可在不同平面類型扁鉆插件之 間變化。例如，如圖6A到7B所示，不同類型的角部處理可聯系到沒 有限定的彎曲切削刃的扁鉆插件。在圖6A顯示了插件角部的部分平 面圖。圖6B顯示了插件角部的部分頂視圖，共同顯示了凸輪磨削的 角部間隙90，位于具有彎曲切削刃的插件上。圖7A的部分平面圖顯 示了插件角部，圖7B是插件角部的部分頂視圖，共同顯示了位于具 有彎曲切削刃的插件的第二可選擇的角部間隙90、。盡管上面參考特定的本發明實施例進行了介紹，應當知道所提出 的本發明不限于所介紹的實施例，在不脫離本發明的范圍的情況下可 對上面用來說明但非進行限定的實施例進行一些改變。
權利要求
1.一種鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，其具有與第二端相對的第一端，與第二表面側相對的第一表面側，與第二刃脊側相對的第一刃脊側，所述第一和第二刃脊側在所述端和所述表面側之間形成；其中，所述第二端包括至少兩個互相橫向形成的切削刃，其中各切削刃是彎曲的；和在所述切削刃附近的各切削表面形成了槽，所述槽具有溝槽，所述溝槽基本上平行于通過相鄰的彎曲切削刃形成的平面。
2. 根據權利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，在各個切削 刃的彎曲的部分處，所述槽的深度沿著遠離所述鉆頭插件主體的中心 并朝向所述鉆頭插件主體的其中一個所述刃脊側的方向而減小。
3. 根據權利要求1所迷的鉆頭插件，其特征在于，所述切削刃 具有正徑向前角和正軸向前角。
4. 根據權利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述槽的溝 槽是彎曲的。
5. 根據權利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，所述槽的溝 槽是基本上直線的。
6. 根據權利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，各所述彎曲 切削刃的至少 一 部分延伸超過所述鉆頭插件主體的對應表面側的平面。
7. 根據權利要求1所述的鉆頭插件，其特征在于，各刃脊具有 邊緣，所述邊緣在前側和尾側之間形成有恒定的弧形寬度，使得所述 前側和尾側均形成為螺旋形。
8. 根據權利要求1所迷的鉆頭插件，其特征在于，各刃脊具有 邊緣，各所述邊緣的前側形成為螺旋形，并且在各所述邊緣的前側附 近形成螺旋形開槽。
9. 根據權利要求8所述的鉆頭插件，其特征在于，在所述鉆頭 插件主體的表面側形成至少兩個孔，其中，所述螺旋形開槽從所述孔 沿徑向向外而形成。
10. 根據權利要求8所述的鉆頭插件，其特征在于，所述螺旋形 開槽與所述鉆頭主體的各表面側的槽相交。
11. 一種鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，其具有與第二端相對的第一端，與第二表面側相 對且相平行的第一表面側，與第二刃脊側相對的第一刃脊側，所述第 一和第二刃脊側在所述端和所述表面側之間形成；和在切削刃附近在所述鉆頭插件主體的各表面側形成的槽，所述槽 具有溝槽，所述溝槽基本上平行于所述第二端的至少一部分。
12. 根據權利要求11所述的鉆頭插件，其特征在于，所迷槽形 成為基本上平行于通過相鄰的彎曲切削刃形成的平面。
13. 根據權利要求11所述的鉆頭插件，其特征在于，沿著各所 述槽的至少一部分，所述槽的深度沿著遠離所述鉆頭插件主體的中心 并朝向所述鉆頭插件主體的其中一個所述刃脊側的方向而減小。
14. 一種鉆孔工具組件，包括保持件，具有第一端和第二端，其中所述第二端包括適合于固定 地連接到鉆孔機械上的柄部分，其中所述第一端包括保持槽和至少一 個連接臂，其中所述保持槽具有位于所述保持槽的至少 一部分之上的 底表面，所述至少一個連接臂位于所述保持槽的各側面上，其中，各 連接臂具有至少一個形成于其中的孔；和鉆頭插件，包括鉆頭插件主體，其具有與第二端相對的第一端， 與第二表面側相對且相平行的第 一表面側，與第二刃脊側相對的第一 刃脊側，所述第一和第二刃脊側在所述端和所述表面側之間形成；其 中，所述第二端包括至少兩個互相pf黃向形成的切削刃，其中各切削刃 的至少 一部分是彎曲的；和在所述切削刃附近的各表面側形成的槽， 所述槽具有溝槽，所述溝槽基本上平行于相鄰的彎曲切削刃。
15.根據權利要求14所述的鉆孔工具組件，其特征在于，在各 個切削刃的彎曲的部分處，所述槽的深度沿著遠離所述鉆頭插件主體 的中心并朝向所述鉆頭插件主體的其中一個所述刃脊側的方向而減小。
全文摘要
提供了一種扁鉆插件和鉆孔工具組件，其中，扁鉆插件主體包括彎曲切削刃和刃部槽，刃部槽的溝槽基本平行于各相鄰彎曲切削刃形成的平面，提供了對切削操作期間切屑形成的重大改進。
文檔編號B23B51/00GK101642823SQ20091014576
公開日2010年2月10日 申請日期2004年11月4日 優先權日2003年11月7日
發明者J·P·努茲, W·E·馬斯特 申請人:聯合機械工程公司