专利名称：带有三个切削刃的钻削装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有钻头的钻削装置，该钻头具有一个冷却腔道，以及将冷却液供给到钻头的冷却腔道的装置。
众所周知，使用通常的钻削手段很难达到所要求的精密的公差，由于要求具有高的轴向力，钻头的进给必须要经常受到限制。现有的提供好的公差和低的轴向力的方法是钻深孔。可是，在这个方法中，要求对钻头进行良好的控制和小的进给，这样就建低了生产率。这些要求导致常常不可能使用这个方法，但是传统的钻削会与使用扩孔的后续加工一起使用，此外，在很多情况下，孔必须被铰孔或扩孔。
本发明涉及一种钻削装置，它不会上述缺陷的影响，它在不降低孔的加工质量和钻头的寿命的情况下，具有高的生产率。
本发明简述本发明的目的可以通过具有一个带有冷却腔道的钻头的钻削装置和用于将冷却液供给到上述钻头的冷却腔道中的装置来获得，其特征在于该钻头包括三个齿，第一齿从钻头的周边延伸到钻头的中心，第二和第三齿从钻头的周边向内延伸但不到达钻头的中心，上述冷却腔道在钻头的中心轴向地延伸并在钻头的钻头尖端偏离以便它被会聚在第二和第三齿的中心和与终点之间空间之中，以及应用用于冷却液的供给装置以供给高压的冷却液。通过具有三个齿形状的钻头，由于只有齿中的一个在孔的中心加工，可以实现具有精密公差的钻孔的生产率，同时指需要小的轴向进给动力。借助于供给高压的冷却液，可以获得更加有效的冷却效果，这样将减小钻头的摩擦和在被加工材料中结构改变的危险。在有利于钻屑排送的同时，降低了钻屑被阻碍、工具破坏和损坏加工孔表面的危险。因为冷却腔道基本上在钻头的中央延伸，可以获得最大刚度的钻头。
在优选的实施例中，所供给的冷却液的压力大于3000kPa，并且所述齿围绕着钻头的周边不等距的分布，于是从第一齿分别与第二和第三齿之间的圆周方向观察的角度分别为110度和200度。进而，在三个齿之间的钻芯中成型部分锥形的槽，所述槽朝向钻头的中心的延伸。锥形的槽优选用构成一锥形磨具的相同的工具成型，它的母线到钻头的轴线形成一个至少30度的角度。
只具有一个延伸到旋转的中心的齿和两个在其中延伸的齿的最大的区别在于上述一个齿完全(100％)取消了一个不利的横刃(chisel edge)及其不利的切削结构，该切削结构会产生犁开效果而不是切削效果。由于不存在横刃，改变了动力的分布以便在孔的纵向方向减小不正常的回弹，这样将获得较精密的制造公差。
对于在孔的中心具有一孔直径20％的大的横刃的钻头，所述横刃对应于80％的轴向力。高的切削流体的压力抵消小部分的轴向力。
对于具有两个或多个延伸到钻头中心的齿的钻头来说，来自一观察的几何点的间隙角不能做得足够大，而对于只有一个延伸到钻头中心的齿的钻头的几何结构来说，则相当好地解决了这个问题。这样消除了对中心具有的间隙角的不利影响。
根据我们的判断，美国专利US-A-5,173,014没有解决具有沿着轴向中高的进给动力的问题，而该问题是多于一个的延伸到钻头中心的齿所产生的问题。而对于只有一个延伸到钻头中心的齿的钻头，可以在其中心获得正的切削角度。
另一方面，由于不利的动力分布，将四个点重合在一个圆上的难度远远大于将三个点重合在一个圆上在加工成型孔中获得更好的圆筒度的难度，通过不同的角度和在现在的情况下有可能减小自身产生扭曲摆动。另外，具有四个齿的钻头具有较少的排屑空间，这将增加产生钻屑问题。
通过参考附图将对本发明进行详细描述，其中图1是根据本发明的钻削装置的优选实施例的一个深孔钻头的仰视图；图2是在图1中的深孔钻头的钻头尖端的侧视图；图3和4是与图1和2相似的视图，分别描述了本发明的第二实施例的一个半螺旋钻头。
钻头1具有三个齿3，4，5，其中只有第一齿3从钻头的周边一直延伸到钻头的中心。齿4和5终止在钻头中心的前面的一个距离处，它们的内端位于距离中心相同距离的位置上。齿3，4，5的各自的切削刃6，7，8都从上述周边径向地朝向上述中心延伸，在切削刃6和7，7和8，8和6之间的角度分别是140度、110度和110度。切削刃6，7，8都具有一个内部部分和一个外部部分，于是靠近钻头中心的内部部分到钻头的轴线形成一个较大的角度，而外部部分形成一个较小的角度。如上所述，只有齿3具有的切削刃6的内部部分一直延伸到钻头的中心。借助于这样的结构形状，齿4和5基本上只在周边进行切削加工。
因为齿4和5没有延伸到钻头的中心，它们所受到的作用力将小于齿3受到的作用力，这说明上述齿必须围绕着钻头的周边不等距布置，以获得在钻头上的理想的动力分布。另外，延伸到钻头的中心的切削刃3的内部部分将根据工件的材料对总的动力提供不同的分担比例。在延伸到钻头的中心的齿3和另外两个齿之间的角度可能分别具有在135-145，105-115和215-225度之间的差别。
齿3，4和5分别会转变为沿着钻头的轴线延伸的杆柱9，10和11。杆柱9，10和11分别设置有边缘条12，13和14。另外，在钻头的钻头尖端的钻芯上设置有槽15，16，17，上述每个槽设置有在相邻的齿之间从上述钻芯的边缘延伸到钻头的中心延伸。在锥形体的帮助下可以获得这些槽，于是优选使用相同的锥形体来获得所有的槽。这样，作为所述锥形体的包络面的一部分，这些槽具有相同的形状。在本发明的描述中，这个形状用“部分锥形”来限定。所述锥形体的锥形角优选大于60度，所述锥形体优选用这样的方式进行引导，当加工钻芯时，它的母线到钻头的轴线形成一个至少30度的角度。上述锥形体也优选用于加工齿4和5的内部切削刃部分，上述部分形成在一个离钻头的中心一个预定距离的位置上。
冷却腔道2在齿3和4的内部部分之间的区域露出，于是在钻头的钻头尖端偏离钻头的轴线。由于钻头的冷却腔道基本上延伸钻头的主线延伸，可以获得最大刚度的钻头1。
由于齿3延伸到钻头的中心，钻头1没有横刃，于是消除了出现在传统的双切削刃钻头上的横刃上的所谓的开犁效应(plougheffect)，这样大幅度降低了在加工的孔的端部的材料中的塑性变形。于是，如果获得了上述的优点，就会在孔的末端出现略微的毛刺和在钻过的材料中出现小的突起。与具有两个齿的钻头相比，在钻头的中心的加工上，在每转相同进给量的情况下，根据本发明的钻头只需要较小的进给动力。周边加工的齿4和5与只使用一个齿的情况相比，具有较高的切削量，并且在三个齿之间获得更好的动力平衡，于是钻头在成形加工中具有一个稳定的旋转中心。另外，齿4和5还有利于提高孔的表面的加工质量，于是在钻孔加工完成后不需要进行后续的加工处理。由于钻头1借助于三个边缘条在动力平衡和良好的导向的条件下进行加工，于是减轻了在工作时钻头1的振动，降低了钻孔偏心的危险。另外由于在本发明的钻头进行加工时需要较小的轴向进给动力，进一步降低了由于深钻的偏离引起的偏心的危险。
一个使上述钻头以高速和高的进给速度的有效方式工作的预先的条件是在高压力下供给冷却液。为了实现这个目的，在支撑着钻头1的钻削装置、钻削工具中具有一个将高压力的冷却液供给到冷却腔道2的装置。该装置可以由将冷却液从箱体中泵出的装置构成，该泵可以是美国PARKER生产的齿轮驱动泵，该冷却液可以是美国QUAKER生产的切削乳化流体KFL360BIO。上述泵应当具有至少K*D2的排量，其中K＝0,151/分钟和D＝钻削直径，冷却液的压力应当是至少3000kPa。冷却液从泵的固定管线到在钻头中的旋转冷却腔道的输送通过一个旋转接头来完成，该旋转接头优选来自于德国的WTO。在包括一个根据本发明的钻削装置的钻削机械、钻削工具等设备中的其它部件可以是现有技术的通用的部件，在此不需要进行详细描述。需要指出的是钻头1应当可以在具有本发明的高压力装置的所有的钻削工具或类似设备中使用。由于在其它方面中的钻削工具的成型不构成本发明的一部分，因此在此不进行详细描述。
在冷却液的供给中会形成一汽膜，该汽膜具有到达切削刃的外角部的最大延伸部分，上述切削刃的外角部构成了上述齿的具有最大速度的部分。这个汽膜会将切削刃与冷却液隔离开，于是很难散走在切削刃上的热量。通过在高压力下供给冷却液，可以相当程度减小汽膜的厚度和延伸范围，极大地有利于散热。于是可以将切削刃的温度保持在低的水平并导致降低磨损，在切削刃的外角部可以取得明显得效果，这样降低了在加工材料中的结构变形。另外也在诸如边缘条的位置上降低了产生堆焊的危险。除了冷却钻头以外，冷却液提供了对边缘条的良好润滑效果，以便减小在孔表面和这些边缘条之间的摩擦。
另外，冷却液的高压力所具有的优点是提高了将钻屑从钻头的钻头尖端带到在杆柱9，10，11之间的空间并且沿着这些空间排出的能力和效果。于是有效地降低了钻屑阻塞、工具损坏和损坏孔表面的不利之处。
图3和4分别显示了与图1和2相似的视图，显示了根据本发明的第二实施例的一个半螺旋钻头18。类似的是，这个钻头18具有带有切削刃22，23，24的三个齿19，20，21。只有齿19的切削刃22到达钻头的中心并在钻头的中心进行加工工作。齿20，21的切削刃23，24终止在钻头的中心的前面，和槽25，26在这些切削刃和钻头的中心之间延伸。一个在图4中没有显示的冷却腔道在钻芯的中央延伸，以与第一实施例相同的方式，冷却腔道在钻头的钻头尖端偏离，于是它在钻头的中心的侧面露出。在图3中显示了冷却腔道27的开口。齿19，20，21转换为螺旋杆柱，所显示的齿19的杆柱28具有一个边缘条29。
与钻头1相似，钻头18的切削刃以这样的方式形式，即在钻削中产生动力平衡。钻头18显示了和钻头1相同的优点和良好的特点。钻头的材料优选是硬质材料，但是也可以使用诸如高速钢(HSS)等其它材料。钻柄也可以用不同于钻头尖端的材料的其它材料形成。
在本发明的范围之内，可以对上述的钻削装置进行改进，特别是对于切削刃的几何形状。
权利要求
1.一种钻削装置，带有一个具有一冷却腔道(2)的钻头(1)，和一用于将冷却液供给到上述钻头的冷却腔道的装置，其特征在于，上述钻头(1)包括三个齿(3，4，5)，其中第一齿(3)从钻头的周边延伸到钻头的中心，而第二和第三齿(4，5)从钻头的周边向内延伸而没有达到钻头的中心，上述冷却腔道在钻头的中央轴向地延伸并且在钻头的钻头尖端处偏离以便上述冷却腔道在第二和第三齿(4，5)之间的中心和终点之间的空间露出，以及用于冷却液的供给布置被设置成在高压力下供给流体。
2.根据权利要求1所述的钻削装置，其特征在于，冷却液的供给压力超过3000kPa。
3.根据权利要求2所述的钻削装置，其特征在于，所述齿(3，4，5)围绕着上述钻头的周边不等距分布。
4.根据权利要求3所述的钻削装置，其特征在于，相对于分别在第一齿(3)和第二齿(4)和第三齿(5)之间的周边的角度分别在135-145度、105-115度和215-225度之间变化。
5.根据权利要求4所述的钻削装置，其特征在于，相对于分别在第一齿(3)和第二齿(4)和第三齿(5)之间的周边的角度分别是110度和200度。
6.根据权利要求1-3所述的钻削装置，其特征在于，部分锥形的槽(15，16，17)被成型在三个齿(3，4，5)之间的钻芯中，所述槽朝向钻头的中心的延伸。
7.根据权利要求6所述的钻削装置，其特征在于，部分锥形的槽(15，16，17)优选用构成一锥形磨具的相同的工具成型，它的母线到钻头的轴线形成一个至少30度的角度。
全文摘要
本发明提供一种钻削装置,带有一个具有一冷却腔道(2)的钻头(1),和一用于将冷却液供给到上述钻头的冷却腔道的装置。根据本发明,上述钻头包括三个齿(3,4,5),其中第一齿(3)从钻头的周边延伸到钻头的中心,而第二和第三齿(4,5)从钻头的周边向内延伸而没有达到钻头的中心,上述冷却腔道在钻头的中央轴向地延伸并且在钻头的钻头尖端处偏离以便上述冷却腔道在第二和第三齿(4,5)之间的中心和终点之间的空间露出,以及用于冷却液的供给布置被布置成在高压力下供给流体。
文档编号B23B51/06GK1367725SQ0081033
公开日2002年9月4日 申请日期2000年7月11日 优先权日1999年7月14日
发明者托马斯·贝诺, 库尔特·缪伦 申请人:塞科机床公司