實心階梯鉆的制作方法
【專利說明】實心階梯鉆
[0001 ] 本申請是申請號為201010158564.X、申請日為2010年4月7日、標題為“實心階梯鉆”的中國申請的分案申請。
[0002]總體背景
[0003]用于通過去肩或切削加工來在金屬工件上形成孔的鉆可取決于許多不同因素而分成不同的種類，這些因素比如為待被形成的孔的所期望的形狀、長度和直徑、工件中的材料的性質、孔中所期望的尺寸精度、鉆的基本構造或設計等。其中，在一方面的實心鉆與另一方面的非實心鉆之間存在明顯界線，首先提到的實心鉆的區別在于以下事實:所有所需的細節，如切削刃(具有跟隨切肩表面和間隙表面)、切肩排出通道、導向塊、沖洗流體通道等，都被包括在適合材料的實心鉆本體中，所述材料比如為硬質合金、高速鋼等。實心鉆的根本優點在于，所有細節，且具體是切削刃，能夠以高精確度和尺寸精度制造。因此，它們適用于孔的位置精確度和尺寸精度要求高的應用場合。它們很大程度上還用于鉆鑿有限直徑(<12mm)的孔。然而，實心鉆的缺點在于，當切削刃已經被磨損時，它們就必須被丟棄或(如果可能的話)重新打磨。有時這會造成看起來很高的費用。
[0004]非實心鉆的種類是不同的，且包括多個不同類型的鉆頭，如可轉位刀片鉆、松頂部鉆和具有焊接的切削刀片的鉆。這些類型的鉆的共同點在于，需要執行切肩移除的切削刃被包括在具體的磨損部分中，所述切削刃是由比鉆本體中的其它材料更硬且更耐磨的另一材料制成。在可轉位刀片鉆中，切削刃被包括在可更換的可轉位刀片中，而在松頂部鉆中，切削刃作為可更換的松頂部的整體部分而被包括，所述松頂部可與可再次使用的鉆或基體互連。在第三類鉆中也包括位于切削刀片中的切削刃，像可轉位刀片一樣，所述切削刀片通常由硬質合金構成(或可選擇地由有用的堅硬材料構成)，但是以焊接或以其它方式半永久地結合到適合的基體(通常由鋼構成)上。非實心鉆的優點在于，所述非實心鉆在失去鋒利度時不是必需丟棄或需要重新打磨切削刃。因此，可轉位刀片和松頂部能夠被快速和容易地以機械方式更換，而焊接的切削刀片能夠以熱方式去除，并被重新打磨或由新的更換。換言之，在此情況下，適合的基體或鉆本體可通過多次更換刀片(通常10至20次)而被重新使用。然而，所有類型的非實心鉆的缺點在于，鉆本體和承載切削刃的磨損部分未與彼此整體形成，而是具有互不相同的性質，首先是不同材料(例如，鋼/硬質合金)的屬性方面，此外，磨損部分必須通過接觸面與基體連接或互連，在接觸面中會出現誤差的根源。換言之，當期望高精確度時，非實心鉆的可靠性較低。
[0005]兩個主要類型的鉆之間的另一界線在于單鉆和階梯鉆。單鉆只包括鉆本體前尖端中的一組切削刃，且能使孔沿其整個長度具有同一直徑。然而，階梯鉆能使在同一操作的鉆孔中具有直徑不同的連續區段，更準確地說是通過在鉆本體尖端中不但包括一組切削刃，而且在一個或多個所稱的階梯中，所述階梯形成在尖端后方的一定距離處，且具有比尖端大的直徑，包括附加切削刃，所述附加切削刃能產生具有連續增大的直徑的附加孔區段。此夕卜，許多變化類型的鉆屬于此類階梯鉆，如螺旋鉆(具有螺旋形切肩槽)和螺孔鉆(具有直切肩槽)。階梯鉆還可形成為實心鉆或非實心鉆，例如，可轉位刀片鉆或具有焊接的切削刀片的鉆。
技術領域
[0006]本發明涉及一種以下類型的實心階梯鉆，包括前尖端和后端，中心軸線在所述前尖端和后端之間延伸，鉆能夠圍繞所述中心軸線沿預定方向旋轉，且至少兩個柱形的區段與所述中心軸線同心，即:第一區段，所述第一區段從前尖端向后延伸，具有第一直徑，且通過階梯轉換到后面的第二區段，所述第二區段具有較大的第二直徑，尖端包括兩個整體的主切削刃，所述主切削刃分別具有切肩表面和間隙表面，并與切肩槽協作，每個切肩槽不但沉入第一區段，而且沉入第二區段中，且各個切肩槽與階梯相交，同時形成整體的輔助切削刃，所述輔助切削刃的切肩表面被包括在切肩槽中。
現有技術
[0007]為了使鉆頭最普遍地令人滿意的工作并給出良好的加工結果，一個重要因素在于，對于所述的應用而言以方便的方式進行切肩形成和切肩排出。在特定情況下，鉆被用于在短切肩材料即延展性低的材料如鑄鐵中造孔，其中，去除的切肩變得很短(通常為逗點狀)，且易于通過鉆的切肩槽被排出。然而，其它延展性較大的材料，如低碳鋼、鋁、銅、鈦和耐酸鋼，最常產生難以處理的長切肩，這會引起最不利的問題，如切肩阻塞、降低開孔質量、纏結在驅動機器中，且甚至有出事故的風險。在階梯鉆中，由于至少兩類或兩組長切肩將經由共同的切肩槽排出的事實，即，不但在鉆尖端中的主切削刃產生的第一組切肩，而且還有鉆頭的階梯中的輔助切削刃所產生的至少一個第二組切肩，所以這些問題可能變得突出。由于所有切肩都必須經由共同的切肩槽排出，故纏結和切肩阻塞的風險變得更大。
[0008]就此而論，還應當指出的是，由短切削刃產生的窄切肩通常保持為是長的且未被斷開，而由較長的切削刃產生的較寬的切肩傾向于較容易被斷開，且變成可接受的長度。影響切肩形成的另一因素在于成對協作的切削刃之間的角度。因此，主切削刃通常具有在120°至160°范圍內的所稱的前端角(nose angle)，而輔助切削刃之間的對應角(階梯角)始終可相當大的變化，從180°至大約40°。如果階梯角大，則與階梯角小相比，切肩就被更為軸向地引導。在后述情況下，切肩將被更為徑向地引導，且因此得到更大的纏繞成結的傾向，這會造成嚴重的切肩阻塞。
[0009]結合非實心階梯鉆在長切肩材料中形成和排出切肩的控制問題至少在某種程度上已經解決了，即，通過已經使制造結合了隨后應用到鉆上的分離切削刀片的事實，切削刀片設計有專用斷肩器，其能在切削過程的早期階段將切肩斷開和分裂成短節。W000/44518中公開了具有半永久性附接的切削刀片的階梯鉆的實例，其示出了具有嵌入式斷肩器的分層切削刀片如何焊接或以其它方式半永久性地附接到階梯鉆上，以用于控制切肩形成和排出的目的。然而，非實心鉆，且尤其是階梯鉆的缺點通常在于，會出現結合安裝或緊固分離的切削刀片的多種誤差根源，更準確地說是切削刀片和切削刃相對于鉆頭體的其余部分的位置精確度。為此，非實心階梯鉆不太適于孔位置精確度要求特別高的這種造孔。
[0010]本發明的目的和特征
[0011]本發明的目的在于消除前述已知實心階梯鉆的缺點并提供改進的實心階梯鉆。因此，本發明的主要目的在于提供一種實心階梯鉆，所述實心階梯鉆以高精確度產生孔，而不引起形成和排出長切肩的困難。在此情況下，不但制造成具有不同直徑且由相應切削刃產生的柱形孔壁應當可能被給予高尺寸精度，而且形成在相應孔壁之間的環形(通常為圓錐形)的過渡表面也應當可以被給予高尺寸精度。
[0012]根據本發明，通過在權利要求1的特征部分中看到的特征至少可達到主要目的。本發明的優選實施例進一步在從屬權利要求2至5中限定。
【發明內容】
[0013]本發明基于對實心階梯鉆中的切肩形成和切肩排出的困難能夠通過極為容易的方式解決的理解，即，通過在至少一個(且適于在兩個)輔助切削刃附近形成凹口，其中，切肩在開始去除之后能立即下潛且能夠在其通過期間沿凹口的限制表面形成，并且/或者在其進入適合的切肩槽之前被斷開。這意味著當切肩槽的(凹面或平面)限制表面始終延伸至所述切削刃的切削刃線時，切肩形成不會經受即將到來的類型的不可預知的狀況。
【附圖說明】
[0014]在附圖中:
[0015]圖1為根據本發明的實心階梯鉆的透視圖，
[0016]圖2為上述階梯鉆的側視圖，
[0017]圖3為示出鉆在階梯區域中的設計的局部細節側視圖，
[0018]圖4為示出階梯鉆的尖端的局部側視圖，
[0019]圖5為圖3中的V-V的細節截面，
[0020]圖6為從前方看的端