專利名稱：改進(jìn)的具有先導(dǎo)端部的自動(dòng)對(duì)中鉆頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有其排屑槽從鉆頭端部延伸到鉆頭柄部上一終端的麻花鉆頭。此麻花鉆頭確定一沿排屑長(zhǎng)度方向從鉆頭端部向終端逐漸增大的腹板厚度。本發(fā)明使用比在本專業(yè)領(lǐng)域中各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更大的沿徑向傾斜的遞減率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用了本發(fā)明的鉆頭在使用中，尤其是被由一手提鉆的操作者使用中有明顯增加的韌性及抗斷裂能力。
常識(shí)認(rèn)為，在麻花鉆中用相對(duì)小的腹板遞減率從而使得排屑槽深度沿排屑槽長(zhǎng)度方向盡能如能實(shí)際使用的那樣大。這就會(huì)提供將切屑、木屑從鉆頭端部向上朝柄部送的并接著送出孔外以最大容積，由此而進(jìn)行鉆削。這些規(guī)范被收錄在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別為美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASMEB94、IIM-1993)及美國(guó)國(guó)家航空及宇宙航行空間標(biāo)準(zhǔn)(NAS907)(以下統(tǒng)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)。本發(fā)明的受讓人出售符合這些標(biāo)準(zhǔn)、并具有常規(guī)腹板厚度遞減率在0.024英寸到0.030英寸之間的傳統(tǒng)鉆頭，而且也出售了BULLET商標(biāo)的自動(dòng)對(duì)中的帶先導(dǎo)部份的鉆頭，此類鉆頭有沿排屑槽長(zhǎng)度方向每英寸約為0.027英寸的腹板遞減率。此類自動(dòng)對(duì)中鉆頭是為要使用手提鉆的試用期操作者設(shè)計(jì)的。這類鉆頭的第一次改變被公開(kāi)在于1990年11月6日授予chaconas等人的美國(guó)專利US4968193及于1994年2月22日授予chaconas等人的美國(guó)專利US5288183中。這兩個(gè)專利均被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的同一受托人。
已經(jīng)了解到，在手提機(jī)動(dòng)鉆中用鉆頭的操作者喜歡增大韌性及抗斷裂能力(斷裂一般發(fā)生于鉆頭的排屑槽部份)，對(duì)于BULLET鉆頭來(lái)說(shuō)，他們喜歡先導(dǎo)部分處更堅(jiān)固，喜歡減少在分層材料中，如在使用傳統(tǒng)的BULLET魚(yú)尾角時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)生圓片的趨向。
增大堅(jiān)固性是一個(gè)主要愿望，這是因?yàn)槭褂谜咴阢@削含屬的時(shí)候?qū)⑾喈?dāng)大的應(yīng)力施加于鉆頭上，遠(yuǎn)不如在使用鉆頭時(shí)運(yùn)作得穩(wěn)固。就BULLET鉆頭而言，它已被優(yōu)化得能很好地鉆削金屬和木材。但是為了能鉆透木材，仍然需要連續(xù)的最少限度次數(shù)的退刀，亦即是需要操作者在鉆削期間不斷地退出和插入鉆頭，以便清除排屑槽中的木屑。此外，如果此鉆頭尤其是在鉆削金屬而要經(jīng)承過(guò)大應(yīng)力，那未還要求增大BULLET鉆頭的耐久性即壽命。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，沿徑向增大的遞減率會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)度更大的鉆頭。此外亦已發(fā)現(xiàn)，增大的腹板遞減率的一特定范圍會(huì)提供一種在鉆削金屬時(shí)有令人滿意的增強(qiáng)強(qiáng)度，而且在鉆木材時(shí)還可以使此鉆頭減少所要求的退刀進(jìn)刀次數(shù)(amountof woodpeckering)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是制造一種在排肩槽全長(zhǎng)上有一腹板厚度遞減率的麻花鉆，此遞減率約為傳統(tǒng)鉆頭的兩倍，由此而令人滿意地增強(qiáng)其鉆金屬時(shí)的抗斷裂能力，對(duì)于有標(biāo)準(zhǔn)直徑為0.0250英寸或更大的鉆頭來(lái)說(shuō)，能使使用者以一次進(jìn)刀行程就在1.5英寸木材上鉆一透孔。
本發(fā)明推薦實(shí)施例的一具體目的是提供一種麻花鉆，在此鉆頭中，其腹板厚度從端部到柄部沿排屑長(zhǎng)度以一均勻的遞減率增大，遞減量在每一英寸排屑槽長(zhǎng)度上約為0.050英寸到0.071英寸之間。本發(fā)明實(shí)施例的另一具體目的是在鉆頭柄部上提供一鉆頭標(biāo)記區(qū)段，標(biāo)記區(qū)段處于夾持鉆頭用的鉆卡頭通常夾持的鉆頭柄部區(qū)域之外。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的一特征是形成排屑槽，使其沿排屑槽長(zhǎng)度上有本發(fā)明的腹板遞減率，此排屑槽長(zhǎng)度比ASMEB94.11-M-1993標(biāo)準(zhǔn)為一預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)直徑鉆頭規(guī)定的排屑長(zhǎng)度短，而且具體地說(shuō)減少排屑槽長(zhǎng)度約0.3～0.7英寸。對(duì)于所有標(biāo)準(zhǔn)直徑的鉆頭來(lái)說(shuō)，最好均減少排屑槽長(zhǎng)度約半英寸。一推薦的特征是在標(biāo)記區(qū)段上制作一作為此鉆頭標(biāo)準(zhǔn)尺英寸的那種標(biāo)記，使得鉆頭與鉆頭柄的連接不會(huì)擦除該標(biāo)記。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的另一特征是在使鉆頭桿環(huán)繞其軸線回轉(zhuǎn)的同時(shí)，使砂輪與鉆頭桿之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而磨削出具有本發(fā)明的腹板遞減率的、有合乎期望長(zhǎng)度的排屑槽，并在砂輪到一位置時(shí)使砂輪從鉆頭桿處退出，該位置距離如果使遞減率繼續(xù)維持下去，排屑槽就會(huì)在此柄部上產(chǎn)生的終端處有一預(yù)定距離。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是增加以BULLET商標(biāo)出售的那種帶有先導(dǎo)端部的自動(dòng)對(duì)中鉆頭的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的一個(gè)特征就是非強(qiáng)制地給該鉆頭切削部份端部設(shè)置一小于180°的魚(yú)尾角。而另一個(gè)推薦的特征是制作一鄰接該魚(yú)尾部的倒角，使在倒角上的切削刃將鉆頭切削部份外直徑與魚(yú)尾部上的切削刃連接。另外一個(gè)特征就是配置一個(gè)負(fù)角度倒錐，該角度至少為負(fù)1°。另外一個(gè)特征是使先導(dǎo)部分的寬度即直徑定為約定標(biāo)準(zhǔn)鉆頭直徑的一半。
經(jīng)下面對(duì)本發(fā)明的推薦實(shí)施例，所附權(quán)利要求及附圖詳細(xì)介紹后，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加清楚。
在各附圖中，在相同的或不同的附圖中的相同標(biāo)引數(shù)碼標(biāo)示相同的構(gòu)件。各附圖為

圖1是一傳統(tǒng)鉆頭的側(cè)視圖，對(duì)該鉆頭已施加一個(gè)使鉆頭在排屑槽部份折斷的力F；圖2是本發(fā)明麻花鉆頭的示意性側(cè)視圖，在此麻花鉆中已施加了一個(gè)大得多的力F，使它折斷；圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例麻花鉆頭示意性側(cè)視圖，一力F施加于此麻花鉆頭，用以使它從排屑槽外斷裂；圖4是圖2和3之麻花鉆頭頭部的詳細(xì)的示意圖，它被放置于圖1所示鉆頭上，此鉆頭采用本發(fā)明的腹板遞減率，圖5與圖4相似，但單獨(dú)地展示與本發(fā)明的前導(dǎo)端相結(jié)合的本發(fā)明的腹板斜率；圖6與圖5類似，但展示在一傳統(tǒng)麻花鉆頭上的本發(fā)明腹板斜率；圖7類似于圖5，它表明其排屑槽長(zhǎng)與傳統(tǒng)排屑槽一樣長(zhǎng)的一本發(fā)明實(shí)施例；圖8是形成本發(fā)明腹板斜率的方法示意圖；圖9是有一前導(dǎo)端的自身對(duì)中鉆頭端部的詳細(xì)的示意圖；圖10是本發(fā)明一改進(jìn)端部實(shí)施例圖；圖11是本發(fā)明的一改進(jìn)端部又一實(shí)施例圖；圖12是本發(fā)明的一改進(jìn)端部又一實(shí)施例圖；圖13是本發(fā)明的一改進(jìn)端部又一實(shí)施例圖；圖14是圖9所示端部局部放大的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，已被轉(zhuǎn)動(dòng)以便展示輔助切削刃后角(“F2”)，以及圖15是用于形成圖9所示端部之一部分的方法的放大示意性詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
先參看圖1，一傳統(tǒng)的麻花鉆頭總的用數(shù)碼10標(biāo)示，它有柄部12，有兩條排屑槽16及一端部18的排屑槽部分14。在鉆金屬時(shí)，尤其是用在一手提動(dòng)力鉆中時(shí)，鉆削部分不時(shí)會(huì)遇到如圖1示意表示的那種沿鉆削部分軸線橫向的、比正常力大的力F。如果力F足夠大，鉆削部分會(huì)在如圖中15處所示的那樣，被折斷失效。對(duì)1/4英寸直徑的傳統(tǒng)麻花鉆進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在鉆削部分經(jīng)受150-175lbs范圍的峰值力時(shí)產(chǎn)生斷裂，斷裂15主要出現(xiàn)在排屑槽部分14。
在圖2中以數(shù)碼20標(biāo)示使用于本發(fā)明的斜率的一個(gè)麻花鉆，它有柄部22，及具有兩排屑槽26及端28的槽部24。在對(duì)使用了本發(fā)明斜率的1/4英寸直徑標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆切削部分進(jìn)行試驗(yàn)中，在斷裂時(shí)的峰值力在250-300lbs之間才使切削部分?jǐn)嗔选Ｔ诖蠖鄶?shù)情況，斷裂不出現(xiàn)在排屑部分24，而是出現(xiàn)在鉆頭的最強(qiáng)部分，通常出現(xiàn)在柄部。即使對(duì)就此鉆具鋼硬度有關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不作變化，也就是說(shuō)按通常從離開(kāi)端部起算的第一個(gè)3/4排屑槽部分具有3/4的硬度值，從這點(diǎn)開(kāi)始直到柄端，硬度逐漸減小而變得更堅(jiān)韌，也會(huì)出現(xiàn)此結(jié)果。
圖3展示采用了本發(fā)明的腹板厚度斜率的一麻花鉆替換實(shí)施例，而且展示它在鉆木材時(shí)的良好能力，在鉆削金屬時(shí)也能維持其大大增加的強(qiáng)度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如圖3所示根據(jù)本發(fā)明制作的麻花鉆頭具有正常的1/4英寸鉆削直徑，它可以用來(lái)在1-2/2英寸厚木板上鉆一通孔，而無(wú)需將其拽出來(lái)從排屑槽中清除木屑然后再將鉆頭插入來(lái)完成鉆孔。木材用數(shù)碼30標(biāo)示，而且規(guī)格可以是例如2×4的那種。在具體化于圖3所示麻花鉆頭的本發(fā)明，減少了使用者在木材中鉆孔必須進(jìn)行的進(jìn)刀和退刀次數(shù)。在一個(gè)1/4英寸鉆頭鉆透2×4的木材的例子中，操作者能用鉆金屬的鉆頭在此木板上一次就鉆通，其情況如用箭頭32所示那樣。本發(fā)明的腹板遞減率(web taper rates)展示在圖4-7的各實(shí)施例中。
圖4示意性地展示疊放在腹板錐(以點(diǎn)劃線表示的)上的本發(fā)明的腹板錐(以虛線表示的)。傳統(tǒng)的腹板錐輪廓被標(biāo)以數(shù)碼34，本發(fā)明的腹板錐輪廓用36標(biāo)示。
在這一點(diǎn)上應(yīng)該指出，本發(fā)明的這種改進(jìn)在被用在設(shè)計(jì)用于由手持動(dòng)力鉆鉆木材和金屬的鉆頭鉆削部分中特別有用，在這樣的使用場(chǎng)合中，使用者可能對(duì)鉆頭切削部分施加的橫向應(yīng)力，例如要比由鉆床驅(qū)動(dòng)的鉆頭那樣的固定鉆頭使用者施加的大。因此，由操作手持動(dòng)力鉆的人使用的大多數(shù)普通鉆頭就是做出本發(fā)明改進(jìn)的基礎(chǔ)。這已被作為機(jī)用長(zhǎng)鉆頭規(guī)范為人們了解，在工業(yè)領(lǐng)域中對(duì)它是公知的，并為之建立了如ASMER94.11M-1993及MAS907那樣的標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)共同提出了被普通接受的各種直徑的鉆頭的鉆頭參數(shù)，而且還考慮了在機(jī)用長(zhǎng)鉆頭技術(shù)領(lǐng)域中的知識(shí)。這種知識(shí)保證，排屑槽能夠從正在鉆削的孔中更好地排出更多的切屑或木屑。所以，傳統(tǒng)的知識(shí)規(guī)定腹板厚度從端部向外朝柄部依次逐漸遞增。例如，NAS907標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，腹板遞減率對(duì)于“A”、“B”和“J”型直柄機(jī)用長(zhǎng)鉆頭來(lái)說(shuō)是一種均勻的遞減率，它們分別為0.017″,0.024″及0.006″，公差各為正或負(fù)0.003″，正或負(fù)0.002″。由本發(fā)明受托人出售的鉆頭鉆屑部分的此遞減率嚴(yán)格地遵循這些標(biāo)準(zhǔn)。例如，以商標(biāo)DeWALT出售的鉆頭，對(duì)于鉆頭鉆削部分標(biāo)準(zhǔn)直徑至3/16″并包括3/16″的鉆頭來(lái)說(shuō)，遞減率為每英寸排屑槽長(zhǎng)0.024″；而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直徑大于3/16英寸的鉆頭來(lái)說(shuō)，為每英寸排屑槽長(zhǎng)0.003英寸。以商標(biāo)BULLET出售的帶前導(dǎo)端部的自動(dòng)對(duì)中鉆頭腹板遞減率是每英寸排屑槽長(zhǎng)度為0.027英寸。再參看圖4，由這些標(biāo)準(zhǔn)推薦的、而目在通常使用中的腹板遞減率的結(jié)果是產(chǎn)生深的排屑槽，排屑槽將排屑槽部分24延伸到柄部22的外直徑的終端38處。柄部22是含有排屑槽的部分之外的鉆頭部分，柄部22可被插入機(jī)動(dòng)鉆的卡頭內(nèi)。在這里，通常的腹板廓形34的腹板厚度從厚度T增加到由數(shù)碼40標(biāo)示的厚度，留下一大的排屑槽深度42以便容納切屑或木屑。這與有本發(fā)明的漸變遞減率的腹板確定的排屑槽幾何形狀有明顯的差別。腹板廓形36在排屑槽終端44處終止鉆削部分。這樣就在此排屑槽終端44處產(chǎn)生一較厚的腹板46，因而在此處產(chǎn)生一很小的排屑槽深度48。請(qǐng)注意，在傳統(tǒng)的排屑槽終端處砂輪留下一個(gè)半徑相對(duì)大的部分50，在本發(fā)明的排屑槽終端處則留下相對(duì)小半徑的部分52。
選定每英寸排屑槽長(zhǎng)度0.068英寸的腹遞減率，因此而產(chǎn)生了出乎意料的鉆削部分壽命及性能。對(duì)于1/4”標(biāo)準(zhǔn)直徑鉆頭來(lái)說(shuō)，對(duì)懸申安裝的回轉(zhuǎn)鉆頭鉆削部分施加的橫向力超過(guò)250lbs，在鉆削金屬時(shí)有特別能接受的切屑排除特性。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例中，對(duì)鉆削部分從1/8″到1/2″標(biāo)準(zhǔn)直徑的所有尺英寸的鉆頭鉆削部分，腹板厚度遞減率沿排屑槽長(zhǎng)度方向每英寸均為為0.054英寸(±0.003英寸)。對(duì)于有標(biāo)準(zhǔn)直徑1/4″的鉆頭而言，本第二實(shí)施例的鉆頭不僅維持在峰值力為250～300lbs時(shí)斷裂的能力，而且在鉆木材時(shí)展現(xiàn)出減少退刀進(jìn)刀次數(shù)的(anti-wood peckering)特性。在一次行程中能夠在1/2″厚木板(例如2×4)上一次成孔。因此公開(kāi)了一種鉆頭，它在鉆金屬時(shí)比傳統(tǒng)的鉆頭的強(qiáng)度更大，而在鉆木頭時(shí)還有足夠的通用性使需進(jìn)刀退刀次數(shù)減少。
展示于圖4的(以及在其它圖中的)實(shí)施例鉆頭上的其它參數(shù)介紹如下?！癉”代表此鉆頭的鉆削部分標(biāo)準(zhǔn)直徑；“BL”代表鉆削部分長(zhǎng)度(注意它不延伸到端部，而是沿軸向延伸到切削部份的最前面處，在此處排屑槽切割鉆削部分的外直徑；“FLI”代表具有傳統(tǒng)腹板厚度遞減率的排屑槽的長(zhǎng)度，它是在前面認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)中提到的排屑槽長(zhǎng)度；“FL2”代表本發(fā)明的推薦實(shí)施例之一的排屑槽長(zhǎng)度，它是通過(guò)將FL1縮減一預(yù)定量NZ來(lái)確定的。如會(huì)很快要介紹的那樣，以此種方式選擇FL2給本發(fā)明的鉆頭兩種好處。
仍然參看圖4，對(duì)于絕大部分剛剛介紹過(guò)的參量和在標(biāo)準(zhǔn)中的那些參量涉及一種雙排屑槽，直柄機(jī)用長(zhǎng)鉆頭。但是可以相信，本發(fā)明這種概含也對(duì)具有單個(gè)排屑槽的鉆頭有實(shí)用意義。在這種情況下，不是測(cè)量腹板厚度T的遞減率，將會(huì)規(guī)定排屑槽與鉆頭軸線54之間的最短徑向距離(T/2)的遞減率。在任何情況下，腹板厚度遞減率沿排屑槽長(zhǎng)度方向每一英寸均在約0.050～0.071英寸范圍內(nèi)，排屑槽長(zhǎng)度FL均在比由ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的、標(biāo)準(zhǔn)特定直徑鉆頭排屑槽長(zhǎng)度約短0.3～0.7英寸。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，理想的MZ距離為約1/2″，這將被簡(jiǎn)短地詳細(xì)討論。
雖然預(yù)期本發(fā)明的腹板遞減率在如圖6所示那樣的一有傳統(tǒng)鑿子尖即腹板減薄尖(如一劈尖)的鉆頭上有好的效果，它在由本發(fā)明受讓人研制的、有先導(dǎo)端的鉆木材/金屬用的自動(dòng)對(duì)中心鉆頭上特別有用。這些實(shí)施例展示于圖4和5中，它們又可以被配置圖9-13所示的任何一種端部28。用于這些實(shí)施例的參量名稱標(biāo)注在圖9中，在圖9中，端部28包括一魚(yú)尾部分56及一先導(dǎo)部分58，先導(dǎo)部分58沿軸向從魚(yú)尾部份向外延伸。魚(yú)尾部分有魚(yú)尾切削刃62，刃62被列布在魚(yú)尾角60上。在本實(shí)施例中，此切削刃從先導(dǎo)部延伸到鉆削部份外直徑。先導(dǎo)部58從魚(yú)尾部56延伸一段“L”距離，且有直徑“d”，此“d”小于此鉆削部分的直徑。先導(dǎo)部份確定一斜先導(dǎo)壁64，壁64如在上面提到的Chaconas等人的專利中所提示的那樣沿徑向和軸向被鏟背(relieved)。先導(dǎo)部分被列布于一尖角68上的先導(dǎo)切削刃構(gòu)成，在本實(shí)施例中，先導(dǎo)部分確定了一劈尖66。此先導(dǎo)部份被用一有半徑R的沿徑向被鏟背的圓角70。在圖9所示實(shí)施例中，先導(dǎo)部份28的幾何形狀是包含在市售的此鉆頭切削部分內(nèi)的形狀。魚(yú)尾角60大于180°。在這里，用來(lái)使詳細(xì)描述的此實(shí)施例均衡的傳統(tǒng)作法是在此先導(dǎo)部分上的一倒錐被認(rèn)為是一正角度，該倒錐從切屑部分的此端沿徑向向內(nèi)朝向魚(yú)尾部。相反，如圖13中數(shù)碼67所示的那樣，沿徑向向外的倒錐被認(rèn)為有一負(fù)倒錐角。在圖12所示實(shí)施例中以數(shù)碼69展示了一個(gè)可以忽略的倒錐角。為了介紹方便，“可忽略的”意味著小于±1°的角度。
再參看圖9，魚(yú)尾切削刃62與先導(dǎo)部分58的軸向壁用一沿徑向鏟背的半徑為R的圓角光滑連接。此表面的形成情況展示于圖15中，而且在以后會(huì)進(jìn)行介紹。
在圖9上標(biāo)注的另一些參量被用在圖10到13中，這些參量包括先導(dǎo)部長(zhǎng)“L”，先導(dǎo)部直徑“d”及尖角68。在展示在圖9中的當(dāng)前市售的鉆頭中，所涉及的角度68是135°，魚(yú)尾角60為190°。
現(xiàn)在參看圖10所示實(shí)施例，在此實(shí)施例中指示了魚(yú)尾部分56在魚(yú)尾角減少到在168°-182°范圍內(nèi)，最好減少到約為170°時(shí)，其壽命會(huì)增長(zhǎng)。而且還指示了，如果其直徑“d”大約為正常標(biāo)準(zhǔn)鉆頭切削部分直徑的一半，先導(dǎo)部分直徑會(huì)顯現(xiàn)出壽命的增長(zhǎng)。
如圖11所示，還指示添設(shè)的一倒角部分72使在超速狀態(tài)下運(yùn)行的切削部分壽命顯著地增長(zhǎng)。倒角部分72包括至少一個(gè)倒角74，但在本推薦實(shí)施例中包括有兩個(gè)倒角。這些倒角74沿一個(gè)倒角76定向，而最好為約90°的倒角角度分布。在有單個(gè)倒角之實(shí)施例中，倒角角度78約為45°，亦即是雙倒角角度76的一半。因此，在圖11所示的實(shí)施例中，所涉及的角度68仍然是135°，但是最好的倒錐角在0-5°范圍內(nèi)，最好為5°。在圖11所示實(shí)施例用的各參數(shù)展示在表1中。
圖12中展示的實(shí)施例十分相似于圖11的實(shí)施例，但圖12的倒錐角69是負(fù)的。與之相似，圖13所示的實(shí)施例也采用負(fù)倒雕角，而且在本實(shí)施例中的負(fù)倒錐角度可能比1°大。
現(xiàn)在參看圖15，圖15展示形成先導(dǎo)部分58魚(yú)尾部分56及沿徑向鏟背的圓角70的方法。導(dǎo)向直徑鏟背部分示以82，圓角部后角區(qū)域以數(shù)碼84展示，魚(yú)尾切削刃后角的區(qū)域用數(shù)碼86指示?？梢泽w會(huì)到，在圖15中所示出的鉆頭鉆削部分上，一連續(xù)的切削刃由魚(yú)尾切削刃62、圓角70及先導(dǎo)壁切削刃65構(gòu)成。為了使這些切削刃能夠滿意地切削，具有磨削輪面90的砂輪88和鉆頭軸線54被相對(duì)定向，從而使魚(yú)尾角60的一半落在所期望的范圍值內(nèi)。先導(dǎo)部分倒錐角(正或負(fù)的)是通過(guò)提供具有預(yù)定形狀的，也確定圓角70形狀的砂輪88來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了產(chǎn)生出合乎期望的切削刃和表面，使鉆頭切削部分相對(duì)砂輪88安置在一所期望的角度位置上。使此鉆頭沿箭頭92所示方向環(huán)繞其軸線54轉(zhuǎn)動(dòng)。并與此同時(shí)，使此鉆頭沿箭頭94所示方向向砂輪88運(yùn)動(dòng)，由此而產(chǎn)生由先導(dǎo)部分切削刃65，圓角70及魚(yú)尾切削刃62構(gòu)成的切削刃的后角。這一過(guò)程在此切削部份的相反側(cè)重復(fù)進(jìn)行，以便產(chǎn)生兩端切削刃及后角。
現(xiàn)在再回到本發(fā)明的腹板厚度漸減率上來(lái)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由上述標(biāo)準(zhǔn)推薦的排屑槽長(zhǎng)度的改型產(chǎn)生在排屑槽公差精度及建立一專門的標(biāo)志區(qū)段“MZ”兩方面上有好處，在標(biāo)志區(qū)段MZ處的記96表明可以制作的切削部分尺英寸，并由此而選定將此鉆頭夾持的鉆卡頭(見(jiàn)圖4)，這就意味著此鉆卡頭不會(huì)從鉆頭柄上消除鉆頭的尺英寸碼(見(jiàn)圖4)。那類消除尺英寸碼的事在傳統(tǒng)的鉆頭上是經(jīng)常發(fā)生的。
再參看圖8，將砂輪98置于相對(duì)鉆頭20的軸線54之一預(yù)定角度位置上，并使它與排屑槽的端部28即排屑槽開(kāi)始處接觸，然后將砂輪沿徑向向內(nèi)移動(dòng)到由箭頭100所示的位置。鉆桿20與砂輪然后就沿一軸線方向102作相對(duì)移動(dòng)，在此推薦實(shí)施例中，砂輪被卡持得僅用于使之如箭頭100所示那樣沿徑向向內(nèi)和向外移動(dòng)。鉆桿相對(duì)此砂輪沿軸向移動(dòng)，如圖所示那樣，一凸輪使砂輪98沿徑向向外移動(dòng)，由此而獲得所期望的腹板遞減率。如果砂輪以本發(fā)明的此遞減率在終端38處被縮回，此鉆頭鉆削部分就形成一相應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)推薦排屑槽長(zhǎng)度的一排屑槽長(zhǎng)度FL1，此錐角的組合會(huì)如數(shù)碼106標(biāo)明的那樣，產(chǎn)生有不可接受breath(痕跡)的排屑槽長(zhǎng)度FL1公差的變化。由于排屑長(zhǎng)度是在麻花鉆頭制造中很重要的一參量，因此推薦排屑槽長(zhǎng)108的變化維持在正或負(fù)1/8”，即其伸縮1/4”。為了減少排屑槽長(zhǎng)度公差的變化，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果砂輪98在終點(diǎn)44而不是在終點(diǎn)38處退回，這樣就會(huì)留下一個(gè)小的凹弧區(qū)52，使排屑槽長(zhǎng)度的變化被明顯地縮小。這被認(rèn)為是那樣的大腹板厚度(錐角)遞減角和存在于砂輪本身上的砂輪及大小方面的變化之間共同作用的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果砂輪78在點(diǎn)52處退回，就可獲得想要的排屑長(zhǎng)度控制。從此點(diǎn)起排屑槽長(zhǎng)FL1被逐漸遞減一個(gè)量MZ，此處MZ是在0.3～0.7英寸范圍內(nèi)，最好大約為1/2英寸。
在與剛剛介紹過(guò)的排屑槽沿徑向?qū)χ玫牡诙l排屑槽用此同樣的方法形成時(shí)，此過(guò)程就完成了。在此推薦實(shí)施例中，此方法制成一種改進(jìn)的拋物線排屑槽。
雖然本發(fā)明的腹板厚度遞減率被認(rèn)為對(duì)具有傳統(tǒng)觀點(diǎn)幾何形狀的鉆頭強(qiáng)度有明顯的增強(qiáng)，如圖6示意性表示的那樣，它還對(duì)具有在圖9-13中展示的端部28形狀的鉆頭鉆切部份的壽命有特別的影響。因此，如圖11所示實(shí)施例中的倒角、倒錐角、先導(dǎo)部分寬度及遞減率(錐度)會(huì)產(chǎn)生一種麻花鉆頭，此鉆頭在鉆金屬時(shí)在排屑槽中和在端部的強(qiáng)度有明顯增大，而且在鉆木材時(shí)使使用者有最少的進(jìn)退鉆頭次數(shù)，此鉆頭具有與在一機(jī)動(dòng)鉆頭鉆金屬和木材兩者時(shí)特別希望鉆頭具有的特性。
當(dāng)然，上面介紹的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的變化構(gòu)成限制。很明顯在所附權(quán)利要求中確定的精神范圍內(nèi)，可以作出改進(jìn)和別的替換結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種麻花鉆頭，它具有一個(gè)柄部，一個(gè)排屑槽部分及一個(gè)緊鄰排屑槽部的端部；排屑槽部分確定兩條排屑槽，排屑槽從端部開(kāi)始延伸，在柄部終結(jié)且有預(yù)定的長(zhǎng)度；排屑槽部分還確定一個(gè)腹板；緊鄰端部處的腹板有一個(gè)預(yù)定腹板厚度；以及腹板厚度從端部到柄部以一個(gè)預(yù)定的遞減率(錐度)逐漸增大，該漸減率沿排屑槽長(zhǎng)度方向每英寸約在0.050到0.071英寸之間。
2．如權(quán)利要求1所述鉆頭，其特征在于鉆頭有預(yù)定的直徑；排屑槽長(zhǎng)度比由ASMEB94.11-M-1993標(biāo)準(zhǔn)或在此標(biāo)準(zhǔn)后流行的無(wú)論哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為所述預(yù)定直徑規(guī)定的排屑槽長(zhǎng)度短些，其短的量約在0.3英寸到0.7英寸之間。
3．如權(quán)利要求2所述鉆頭，其特征在于，排屑槽長(zhǎng)度比由ASMEB94.11-M-1993標(biāo)準(zhǔn)或在此標(biāo)準(zhǔn)后流行的無(wú)論哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為所述預(yù)定直徑規(guī)定的排屑槽長(zhǎng)度約短半英寸。
4．如權(quán)利要求1所述鉆頭，其特征在于，在鉆頭柄部上有一鉆頭切削部分標(biāo)記區(qū)段，此區(qū)段緊鄰排屑槽終端；其軸向前度約為0.3-0.7英寸；而且該切削部分被以預(yù)定的標(biāo)記標(biāo)示在標(biāo)記區(qū)段。
5．如權(quán)利要求1所述鉆頭，其特征在于，還具有在柄部上緊鄰排屑槽終端處的鉆頭切削部分標(biāo)記區(qū)段，此區(qū)段長(zhǎng)約半英寸；鉆頭切削部分以預(yù)定的標(biāo)記被標(biāo)示在此標(biāo)記區(qū)段上。
6．如前述任一權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于；該端部有一魚(yú)尾部分及一先導(dǎo)部份，先導(dǎo)部分從魚(yú)尾部分沿軸向背離柄部的方向向外延伸；魚(yú)尾部分有一預(yù)定的直徑及列布在預(yù)定魚(yú)尾角上的切削刃；以及前導(dǎo)部分有比魚(yú)尾部分小的預(yù)定直徑。
7．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，先導(dǎo)部分確定一有一倒錐的外表面，該外表面沿軸向以一預(yù)定倒錐角朝魚(yú)尾部分延伸。
8．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾角小于180°。
9．如權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾角約在168°-178°之間。
10．如權(quán)利要求9所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾角約為170°。
11．如權(quán)利要求7所述鉆頭，其特征在于，倒錐角是正的。
12．如權(quán)利要求6-10所述鉆頭，其特征在于，倒錐角約在1°-5.5°之間。
13．如權(quán)利要求12所述鉆頭，其特征在于，倒錐角約為5°。
14．如權(quán)利要求7所述鉆頭，其特征在于，倒錐角是負(fù)的；而且至少是負(fù)1°。
15．如權(quán)利要求7所述鉆頭，其特征在于，倒錐角可以忽略不計(jì)。
16．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，先導(dǎo)部分在腹板變薄部分處確定先導(dǎo)切削刃。
17．如權(quán)利要求6-16之一所述鉆頭，其特征在于，先導(dǎo)部分確定一劈尖。
18．如權(quán)利要求6-16之一所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾部分還有一倒角部分。
19．如權(quán)利要求18所述鉆頭，其特征在于，倒角部分鄰接所述切削刃并具有一倒角，此倒角以相對(duì)鉆頭軸線的一預(yù)定倒角角度沿徑向向外從至少一所述切削刃并沿軸向朝柄部延伸。
20．如權(quán)利要求19所述鉆頭，其特征在于，倒角將每條切削刃與鉆頭切削部分的外直徑連接。
21．如權(quán)利要求20所述鉆頭，其特征在于，有兩個(gè)倒角，而且此兩倒角有一大約傾斜90°的倒角角。
22．如權(quán)利要求21所述鉆頭，其特征在于，倒角傾斜角在約75°至140°范圍內(nèi)。
23．如權(quán)利要求20所述鉆頭，其特征在于，倒角角約為45°。
24．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，先導(dǎo)部分的直徑約在標(biāo)準(zhǔn)鉆頭切削部分直徑的38％至52％之間。
25．如權(quán)利要求6-24之一所述鉆頭，其特征在于，先導(dǎo)部分直徑差不多是鉆頭切削部分直徑的一半。
26．如前面任一權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于，該鉆頭為機(jī)用長(zhǎng)直柄鉆頭。
27．如前面任一權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于，鉆頭尺英寸標(biāo)記制作于該柄部。
28．如前面任一權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于，該排屑槽是個(gè)拋物面。
29．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾角約為180°。
30．如權(quán)利要求6所述鉆頭，其特征在于，魚(yú)尾角大于180°。
31．如前面任一權(quán)利要求所述鉆頭，其特征在于，排屑槽結(jié)束于柄部的半徑部位。
32．如權(quán)利要求1所述鉆頭，其特征在于，對(duì)于任一給定標(biāo)準(zhǔn)直徑為0.25英寸或更大的鉆頭來(lái)說(shuō)，其排屑槽長(zhǎng)度這樣來(lái)選定，即在鉆1-1/2”厚的木制工件時(shí)，操作者無(wú)需清理排屑槽中的木屑，能以一次走刀行程鉆透其整個(gè)厚度。
33．制造如權(quán)利要求1所述麻花鉆頭的方法，此方法具有以下步驟將有預(yù)定直徑的砂輪定位安置在相對(duì)鉆頭桿軸線的一預(yù)角度位置上，用以大致沿橫向運(yùn)動(dòng)趨近鉆頭桿和背離此鉆頭桿；使砂輪與該鉆頭桿端部對(duì)準(zhǔn)，以便在兩條排屑被制成時(shí)，切削足夠量的材料而在此端部形成一預(yù)定的腹板厚；以及在鉆頭桿環(huán)繞其軸線回轉(zhuǎn)的同時(shí)，使砂輪與鉆頭桿之間產(chǎn)生相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)，以便磨削出鉆頭切削部分一側(cè)的一預(yù)定長(zhǎng)度排屑槽，使排屑槽在其全長(zhǎng)范圍內(nèi)有一均勻的腹板厚度遞減率，此遞減率沿排屑槽軸向每一英寸約在0.050到0.071英寸之間。
34．如權(quán)利要求33所述方法，其特征在于還具有在達(dá)到預(yù)定位置處時(shí)使砂輪從與鉆頭桿的接觸中退出的步驟，此位置離如果遞減率繼續(xù)維持時(shí)，該排屑槽會(huì)在柄部上出現(xiàn)的終點(diǎn)處有一預(yù)定距離。
35．如權(quán)利要求34所述方法，其特征在于，該預(yù)定距離約為半英寸。
36．如權(quán)利要求34所述方法，其特征在于，還具有用與權(quán)利要求32所述相同方法，在鉆頭桿上制作與所述第一條排屑槽于直徑方向上相對(duì)的第二條排屑槽的步驟。
全文摘要
具有腹板厚度遞減率約為工業(yè)常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩倍的金屬用麻花鉆能明顯提高抗折斷力。這樣就得設(shè)計(jì)比通常淺得多的排屑槽,其腹板漸減率應(yīng)該是小的,以便加大為從鉆孔中排出切屑所需排屑槽容積。槽長(zhǎng)比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的短約1/2英寸使得要有那樣大的遞減率但又能控制排屑槽長(zhǎng)在公差的范圍內(nèi)。還在鉆頭柄上由一機(jī)用鉆夾持部分之外處,提供鉆頭尺英寸標(biāo)記的標(biāo)記區(qū)。新腹板遞減率的采用與具有先導(dǎo)端部的自定心鉆頭端部幾何形狀的改進(jìn),產(chǎn)生金屬和木材都適用的一種鉆頭,它經(jīng)受得住手持機(jī)動(dòng)鉆中的惡劣使用條件。
文檔編號(hào)B23B51/02GK1223184SQ98102920
公開(kāi)日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者R·J·湯馬斯 申請(qǐng)人:布萊克-德克爾公司