專利名稱：用于加工平底孔的鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在通用材料上加工平底孔的工具，尤其涉及一種用于加工平底孔 的鉆頭。
背景技術(shù)：
很多應(yīng)用中，在工件中形成一個末端為平底面的孔才能符合要求。目前，許多種類 的切削工具和鉆削系統(tǒng)在加工平底孔的應(yīng)用中得到了發(fā)展?，F(xiàn)有技術(shù)中的一些切削工具使用第一支鉆頭加工出底孔，之后用第二支金屬切削 工具加工出符合要求的平底面孔。現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計用于加工平底孔的切削工具有很多缺點。一些用于加工平底孔的鉆 頭的切削刃被設(shè)計成可以實現(xiàn)加工平底孔的形狀，但是這種鉆頭設(shè)置導(dǎo)致了一個單薄的區(qū) 域，在此類鉆頭上的一些點或線上經(jīng)常出現(xiàn)崩損或裂紋。另一些現(xiàn)有加工平底孔的鉆頭在 鉆削工程中所產(chǎn)生的切屑不能有效成形，因而導(dǎo)致鉆頭的過度磨損和切屑控制問題。此外， 在現(xiàn)有切削工具的切削刃還會引起很高的切削力，特別是軸向力。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本實用新型旨在公開一種用于加工底面為實質(zhì) 上為平面的孔所設(shè)計螺旋鉆頭。本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的—種用于加工平底孔的鉆頭，具有一個中心軸，一個端刃，其特征在于所述端刃包 括兩個峰面，其在接近中心軸線位置相交并形成橫刃；一個曲線狀第一切削刃部，其由第一橫刃修薄面與至少一個所述峰面相交形成， 并從橫刃處沿徑向延伸；一個直線狀第二切削刃部，其垂直于中心軸線，并從所述第一切削刃部沿徑向延 伸；一個第三切削刃部，其從所述直線狀第二切削刃部沿徑向延伸；所述第三切削刃部是曲線狀或是倒角的。進一步講，所述第一切削刃部具有恒定的曲率半徑。所述兩個峰面與第二切削刃部成大約10度-25度的Y角。所述兩個峰面與水平的第二切削刃部也可選擇在大約25度-45度的Y角。所述第二切削刃部是由端面與溝槽相交形成的。進一步講，所述端面包括頂端靠后的截面和靠前的截面，所述頂端靠前的截面以 一個第一后角定位，所述頂端靠后的截面以一個更大的第二后角定位。所述鉆頭基本為圓柱狀并具有一個外徑；所述曲率半徑的大小為所述外徑的 8-20%。[0019]所述橫刃是實質(zhì)上是一個直線。所述第一橫刃修薄面與中心軸線充分平行。更進一步的，所述的用于加工平底孔的鉆頭，還包括一個第二橫刃修薄面，所述第 二橫刃修薄面為扁平的。也即，本實用新型的這種鉆頭包括一個沿一縱向軸伸長的主體，在溝槽前端具有 切削端刃以及在后端具有可以與旋轉(zhuǎn)設(shè)備實現(xiàn)裝夾的圓柱柄。這種螺旋鉆頭可以應(yīng)用于沿 著鉆頭軸線進行旋轉(zhuǎn)或者工件自身旋轉(zhuǎn)，也或者鉆頭和工件均相對旋轉(zhuǎn)的加工配置中。在 主體尖部，鉆頭旋轉(zhuǎn)軸線的兩側(cè)均對稱置有最少兩條切削刃。每條切削刃中還至少包括第 一切削刃部和第二切削刃部。第一切削刃是從接近鉆頭軸線或旋轉(zhuǎn)軸的位置按徑向延伸 至第二切削刃部的區(qū)域，第二切削刃部是沿徑向向外一直延伸至接近鉆頭徑向周長上的刃
市ο在此項實用新型中還體現(xiàn)了第一和第二切削刃部會形成一個保證強度及穩(wěn)定性 的連續(xù)表面，在每條切削刃部的第二切削刃部保持與水平線相對一致，用于加工出底面大 部分為平面的孔。另一方面體現(xiàn)了由兩個傾斜的峰面所形成的中心尖。第一切削刃部是從 橫刃一直延伸至第二切削刃部。峰面是定位在與水平面成Y角的平面中。在鉆頭的中心 部分會在孔底加工出圓錐狀的凹面。在此項實用新型中，橫刃制約著螺旋切削工具中心部分的強度，中心部分附近的 第一切削刃部具有平衡的幾何形狀。這個平衡的幾何形狀同樣可以有效防止鉆頭的振顫與 被加工孔的偏差。連同第一和第二切削刃部形成的溝槽可以排出由切削刃部產(chǎn)生的切屑。溝槽可以 做成具有易于使切屑成形的正前角。溝槽還可以選擇變化的前刀面，在這種前刀面上接近 于中心軸線的切削刃部區(qū)域為負前角而在接近鉆頭徑向外圓的切削刃部為正前角。與現(xiàn)在 眾所周知技術(shù)一致，切削刃部區(qū)域的前角對應(yīng)切削刃部長度成一定角度。此外還可以選擇 在加工平底孔的切削刃部平面上切出如斷屑槽之類目前鉆削領(lǐng)域中已經(jīng)熟知的的斷屑器， 用于在通用材料切削中可以更加有效的控制切屑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)效果如下本實用新型提供經(jīng)濟性鉆頭的加工方法并可以加工出有效精確的平底孔；結(jié)構(gòu)設(shè)計科學合理，從而保證了在鉆削系統(tǒng)中易于實現(xiàn)很高的穩(wěn)定性，鉆頭的振 顫降低；制作工藝相對簡單。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)用于加工平底孔的鉆頭頂端切削刃部的俯視圖；圖2是本實用新型的螺旋鉆頭的側(cè)視圖，沿著一條垂線并且尖部的主切削刃和第 二切削刃部在相同平面上；圖3是圖2的側(cè)視圖，沿著一條與主切削刃的平行線，并且主切削刃在同一平面；圖3a是在圖3中螺旋鉆頭最前端部分的局部放大圖；圖4是在圖2中加工平底孔鉆頭前端的俯視圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)勢及具體細節(jié)作進一步說明本實用新型所述的螺旋鉆頭包括一個伸長的主體，標準圓柱形，一個縱向軸，一 個在前端區(qū)域具有端刃的溝槽，在末端有一個可以裝夾在旋轉(zhuǎn)加工設(shè)備上的圓柱柄(圖中 未顯示)，并且在圖2中可以詳細了解此項鉆頭實用新型的前端結(jié)構(gòu)，這種鉆頭可以由諸如 高速鋼、粘結(jié)硬質(zhì)合金之類的堅硬材料加工而成，加工前的棒料具有縱向的中心軸A-A。圖1顯示了在現(xiàn)有技術(shù)水平內(nèi)用于加工平底孔的鉆頭。在此現(xiàn)有的鉆頭中，切削 刃20是直線狀的并且按水平方向徑向延伸至鉆頭外圓刃部的刃帶上?，F(xiàn)有鉆頭的中心具 有一個由兩個沿水平方向向上傾斜的峰面24構(gòu)成的中心尖。傾斜的峰面24在接近縱向軸 線的區(qū)域相交，生成一條橫刃。圖1的陰影部分表明了在螺旋鉆頭的第二橫刃修薄面18， 它是由鉆頭制造過程中砂輪磨削成形的。第一橫刃修薄面平行于鉆頭的中心軸，因此沒有 在圖1中表現(xiàn)出來。第一橫刃修薄面是一個平行于中心軸線并與第二橫刃修薄面相交的平 面。第一切削刃部中心區(qū)域21內(nèi)第一橫刃修薄面和峰面24相交形成了一條切削刃。切削 刃20包括從橫刃23延伸至第二切削刃部22的內(nèi)部第一切削刃部21。第二切削刃部22是 直線狀的并且從內(nèi)部第一切削刃部21延伸至鉆頭的外圓處17。從沿著中心軸線的俯視圖 中可以看出第一切削刃部21與第二切削刃部22存在一個β角。角度β與現(xiàn)有的典型范 圍一致的140°到170°。第一切削刃部和第二切削刃部的相交部位可以明顯的視為鋒利 的切削刃。在圖2-4中顯示的是本實用新型的螺旋鉆頭，它可以在沿著縱向軸A-A驅(qū)動旋轉(zhuǎn) 或工件旋轉(zhuǎn)，同樣或者鉆頭和工件均相對旋轉(zhuǎn)的情況下使用。鉆頭的主體上排列有由頂端 與兩條切削刃32共同形成的端刃。溝槽32是從切削尖部并向后延伸至鉆頭緊固柄附近。 溝槽32是對稱的并且在圓周和軸向上是等距的，并且具有一對對稱的切削刃30，30是沿著 溝槽前側(cè)面33與頂部端面的相交脊線所形成的，頂部端面34是對稱的并且在鉆頭的并列 面上具有前表面34a和后表面34b。切削刃30同樣對稱于鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線和中心軸A-A。 第一切削刃部36沿徑向向內(nèi)沿直線狀的橫刃脊線41延伸。橫刃41是由峰面45相交形成 的。每一條切削刃部至少具有一條曲線狀的第一切削刃部36和一條直線狀的第二切削刃 部35，曲線狀的第一切削刃部36是從中心的橫刃41延伸至直線狀的第二切削刃部35，第 二切削刃部35徑向向外延伸至接近鉆頭徑向外圓的刃帶。第二直線區(qū)域35徑向向外延伸 至外部第三切削刃部37。外部第三切削刃部37是從直線狀第二切削刃部35沿徑向向外并 沿軸向向后延伸至鉆頭刃帶39。橫刃的長度設(shè)計為鉆頭接近直徑的 10%。以上所描述的切削刃30的對稱設(shè)計在鉆削系統(tǒng)中易于實現(xiàn)很高的穩(wěn)定性。值得 注意的是在使用中鉆削系統(tǒng)的振顫趨勢被降低了，而這種特性得以實現(xiàn)的原因正是因為切 削面具有中立性或平衡性的幾何結(jié)構(gòu)。在頂部端面直接接近切削刃30全部區(qū)域的靠前的切面34a由第一后角定位，第一 后角的范圍設(shè)置為熟知的5度至20度，或者大約為10度。在頂部端面后的切面34b由較 大的第二后角定位，第二后角的范圍在20度至50度，25度至40度，或者大約為30度。在 說明中還體現(xiàn)了第一切削刃部36是一個凸圓面并且在沿著中心軸線的俯視圖圖4中，具有 數(shù)值基本恒定的曲率半徑“R”。在圖4中描繪的第一切削刃部36是一條凸曲線，在沿著鉆 頭軸線的俯視圖中它的曲率半徑R的數(shù)值設(shè)定范圍是鉆頭外圓直徑的8%至20%。曲率半徑“R”是決定操作性/壽命的關(guān)鍵。半徑R消除了切削刃之間的鋒利過渡，為此，在鉆削情 況下可以安全的防止切削刃的崩損。也期望第一切削刃部用其他的凸曲線幾何形狀取代基 本恒定曲率半徑的凸圓形狀。鉆頭在切削頭部的橫刃修薄形成了鉆尖。橫刃修薄用于在鉆頭主體的尖部形成薄 的芯厚并且曲線狀的第一切削刃部36正是通過橫刃修薄形成的，第一切削刃部36是從中 心橫刃41延伸至直線狀的第二切削刃部35。注第一切削刃部36并不是延長至鉆頭的中 心點。第一切削刃部36是距中心軸線稍有間隙的位置形成的，并能減少由于應(yīng)力集中所導(dǎo) 致對鉆頭中心的削弱。圖2-4中顯示的在本項新實用新型鉆頭尖部的橫刃修薄面是從鉆頭中心鉆芯至 到鉆頭的側(cè)壁49。在沿鉆頭軸線的俯視圖中，第一橫刃修薄面38是從溝槽的背面延伸至頂 部端面靠后的平面34b，圖4。在圖2-4的示例中，表明了橫刃修薄面38是從外圓側(cè)面49 延伸至靠近鉆頭軸線的中心鉆芯。在每個于中心軸線相對的橫刃修薄是由兩個橫刃修薄面所組成第二橫刃修薄面 38和第一橫刃修薄面44。在圖2中可以看出，第一橫刃修薄面44處于基本平行于鉆頭中 心軸線的平面內(nèi)。在此項實用新型中也設(shè)想將第一橫刃修薄面44與鉆削方向向前或向后 呈微小的角度，從而實現(xiàn)負前角或正前角。第一切削刃部36是沿著由第一橫刃修薄面44 與峰面45相交產(chǎn)生的脊線形成的。第一橫刃修薄面44通常向下延伸至與第二橫刃修薄面 38的折線處。第一橫刃修薄面44不是一個平面，而最好是按圖4中線36形成的凸圓面。 (注線36表示由第一橫刃修薄面44與峰面45相交形成的切削刃。)第二橫刃修薄面38為一個平面。第二橫刃修薄面38所處的平面是與中心軸線 A-A面成一定向后的角度Φ。在本項實用新型中還表明，這個與通過中心軸線A-A的平面 與第二切削刃部35平行，盡管此平面沒有必要與第二切削刃部35平行。第二修薄橫刃面 38向后傾斜的角度Φ的范圍為30度至50度，也可以選擇40度至45度，或直接選擇大約 45度。第二橫刃修薄面38選擇其他的形狀也許應(yīng)該比平面更好。端面線43代表橫刃修薄的上邊緣。這個位置正是在磨削過程中鉆頭與砂輪最先 接觸的地方。端面線43定義為第二橫刃修薄面38與鉆頭頂部端面中靠后的面34b相交所 形成的線。如圖4中端面線43與橫刃線41成一定角度Θ。角度θ設(shè)置范圍在75度至 105度，或者在85至95之內(nèi)，也或為大約90度(如圖)。在本實用新型的切削幾何形狀中，端面是對稱相對的，切削刃30與平底孔的形狀 的生成具有很大關(guān)系。為了加工出一個真正的平底孔，切削刃30的高度在直到中心軸線 A-A的區(qū)域內(nèi)必須保持恒定。如果在定義切削刃30的鉆頭任意端面34a，34b延伸超越了旋 轉(zhuǎn)軸A-A，超越中心軸線A-A的端面會明顯地反抗鉆頭的旋轉(zhuǎn)。在本實用新型中，這個問題被向上略微傾斜的峰面45所克服。峰面45從中心軸 線A-A附近徑向向外朝后延伸。每個峰面45的底部與端面上靠前的面34a在線31處相交。 一個向上傾斜的峰面45是與每個端面34a和切削刃30有聯(lián)系。在圖2中，可以看出第一 切削刃部36與峰面45相聯(lián)系，角度γ是與峰面45傾斜度相關(guān)的第一切削刃部36和直線 狀第二切削刃部35(水平)之間的夾角。在中心軸線A-A—側(cè)的切削刃30對稱于中心軸 線A-A對面的切削刃30。目前表明峰面45均與水平線(圖2中直線狀第二切削刃部35) 成同一 Y角。Y角的范圍應(yīng)在10度至25度，也可選擇25度至45度，或為大約15度。[0048]如前所述，見圖2，本實用新型在鉆頭的中心區(qū)域擁有一個為了提高工具的穩(wěn)定性 及強度小鉆尖。它會在平底孔的中心加工出一個中心點或鉆頭尖部形狀的孔。根據(jù)不同使 用條件的要求，可以通過合理增加頂部Y角來提高穩(wěn)定性和降低鉆頭的振顫。如前所述的本實用新型的鉆頭中心芯厚設(shè)計可以證明兩條切削刃30均與橫刃41 充分連續(xù)連接。本實用新型中沿著橫刃的切削刃區(qū)域36加工出的孔的形狀區(qū)別于通過現(xiàn) 有技術(shù)磨出的鉆頭所加工出的中心部被切除的不理想孔。本實用新型的另一個最重要的優(yōu)點在于伴隨鉆頭系統(tǒng)及機夾鉆尖的切削幾何形 狀而來，其制作工藝相對來說更容易。本實用新型表明，橫刃修薄面38，44可以用砂輪通過 一步磨削過程形成。在圖1陰影線區(qū)域所表述的是現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭的橫刃修薄，它可以用 現(xiàn)在熟知的標準砂輪通過“一步”直線磨削過程形成。本實用新型的橫刃修薄面也可以通 過“一步”磨削而成，磨削過程從最初的向后傾斜的直線磨削立刻連續(xù)到離開鉆頭中心軸線 向后的曲線磨削。有益的是，無需妥協(xié)于鉆頭有效性，公開減少了切削幾何形狀中橫刃長度。因為橫 刃不是一條真正的切削刃，它并不是對材料進行切削而是進行擠壓和摩擦。這個幾何形狀 中公開了將大部分的橫刃替換為切削刃，因而大為降低了鉆削中的軸向力。圖2所示的第三外部切削刃部37是一個曲率半徑基本恒定的旋轉(zhuǎn)曲線。圖2所 示的這種鉆頭設(shè)計會加工出一個圓弧角的孔。也可期待將圓弧狀的第三外部切削刃部37 替換為倒角狀，從而加工出底面外圓有倒角的孔。同樣可以期待另一種鉆頭的表達形式，即 可以取消第三外部切削刃部37，切削刃僅由第一切削刃部36和從第一切削刃部36朝外徑 向延伸至鉆頭刃帶的水平直線狀第二切削刃部35組成，這樣的鉆頭可以加工出底部為直 角的孔。用于加工本項實用新型鉆頭的材料，可以為高速鋼HSS，硬質(zhì)合金及現(xiàn)有技術(shù)條件 下具有類似硬度和刃口鋒利保持能力的已知材料。這些基材可以之后用更硬的涂層物質(zhì)進 行涂層處理，涂層物質(zhì)包括可以提高鉆頭硬度及刃口鋒利保持能力的TiN，TiCN, TiAlN和 其它適合的涂層。多樣的各種材料和涂層的結(jié)合方式能滿足大量不同的加工要求。這種用于加工平底孔的鉆頭可以應(yīng)用于所有工業(yè)領(lǐng)域的許多加工要求。本實用新 型的實例鉆頭可以在公開于U. S. Pat. No. 3788409中的立式鉆床上加工出盲孔。這些盲孔 中可以裝入配合很高的由硬質(zhì)合金或其它高硬度材料制成的按鈕。這些按鈕可以用典型壓 力裝入盲孔內(nèi)。這就需要平底孔與平底面的共同作用。平的接觸面與盲孔的配合受制于由 于不規(guī)則的接觸面所產(chǎn)生的應(yīng)力集中。配合表面受到了大量的應(yīng)力和壓力，這些應(yīng)力和壓 力是由鉆削過程中按鈕抵抗基材影響產(chǎn)生的。平底的圓周有倒角或圓弧是有利的。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用 新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于加工平底孔的鉆頭，具有一個中心軸，一個端刃，其特征在于所述端刃包括兩個峰面，其在接近中心軸線位置相交并形成橫刃；一個曲線狀第一切削刃部，其由第一橫刃修薄面與至少一個所述峰面相交形成，并從橫刃處沿徑向延伸；一個直線狀第二切削刃部，其垂直于中心軸線，并從所述第一切削刃部沿徑向延伸；一個第三切削刃部，其從所述直線狀第二切削刃部沿徑向延伸；所述第三切削刃部是曲線狀或是倒角的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于 所述第一切削刃部具有恒定的曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于 所述兩個峰面與第二切削刃部成10度-25度的γ角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于 所述兩個峰面與水平的第二切削刃部成25度-45度的γ角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于 所述第二切削刃部是由端面與溝槽相交形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于所述端面包括頂端靠前的截面和靠后的截面，所述頂端靠前的截面以一個第 一后角定位，所述頂端靠后的截面以一個更大的第二后角定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于所述鉆頭為圓柱狀并具有一個外徑；所述曲率半徑的大小為所述外徑的8-20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于 所述橫刃是一個直線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于所述第一橫刃修薄面 與中心軸線充分平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于加工平底孔的鉆頭，其特征在于還包括一個第二橫刃 修薄面，所述第二橫刃修薄面為扁平的。
專利摘要本實用新型涉及用于加工平底孔的鉆頭。在切削尖部，鉆頭旋轉(zhuǎn)軸線的兩側(cè)均對稱置有最少兩條切削刃。在此實用新型中體現(xiàn)了由第一和第二條切削刃部形成的可以提高切削工具強度及穩(wěn)定性的連續(xù)表面。在每條切削刃中第二切削刃部保持與水平線相對一致，用于形成通用平面底孔。具體定義了兩條傾斜的峰面為中心尖。兩條傾斜的峰面相交形成了中心呈直線的橫刃。第一切削刃部是指從橫刃延伸至第二切削刃部的區(qū)域。兩條切削刃中的第一切削刃部是對稱修薄兩個峰面后形成的。在本實用新型中，橫刃制約著螺旋切削工具中心部分的強度，中心部分附近的第一切削刃部具有平衡的幾何形狀。這個平衡的幾何形狀同樣可以有效防止鉆頭的振顫與被加工孔的偏差。
文檔編號B23B51/00GK201659314SQ20102014284
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者江延軍, 王峰, 王海洲 申請人:大連遠東工具有限公司