专利名称：具有弯曲切削刃的扁钻插件的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种扁钻插件，可置于工具保持件中，用于在金属上钻孔。具体地，可本发明涉及一种具有弯曲切削刃的扁钻插件，提供了对现有技术的扁钻插件的钻屑形成的重大改进。
背景技术：
钻头系统通常用于在金属工件上提供圆柱形孔。钻头系统的切削或钻孔行为可通过细长的基本为圆柱形的钻孔工具，如钻头保持件和扁钻插件组件，扁钻插件可选择地连接到保持件上。然后应用这样的机构，其中保持件的一端牢固地固定到驱动装置，其可使保持件绕其纵向轴线转动。在细长钻头保持件的相对端，切削插件接合进行切削的材料。或者可使工件相对保持件和切削插件转动，如将保持件固定在车床或类似装置的尾架上。此外，可使钻头和工件都进行相对转动。使用扁钻切削插件允许当切削表面磨损而不是整个钻头磨损时快速更换插件，允许通过简单更换插件而不是整个钻头组件，使一个钻头用于各种不同的钻孔场合。
扁钻插件的特征是，其通常是平面的，具有一对位于插件相对侧的互相平行的连接表面，提供了与保持件夹臂的接合面。扁钻的前端一般设有一对直的互相横向形成的切削刃，具有钝V形。扁钻插件的后端或基体一般是平面的，正交于所述一对连接表面，可与保持槽的底部接合。插件的宽度方向的侧面提供了插件的边缘及间隙。该边缘是圆柱形，围绕扁钻的旋转轴线形成，并在钻孔操作时接触孔的侧面。
现有技术的扁钻插件存在的一个问题是，直的切削刃在钻孔期间不能有效地形成和/或排屑。对于现有技术的扁钻，由于其具有直的切削刃，钻屑径向向外朝插件外形成。现有技术扁钻插件的另一问题是使用角部间隙，最外的切削刃接近刃部中心线，因此接近于中性的或不是正的前角几何形状，特别是在使用过大角部间隙时。这样就造成了扁钻插件的外径处不能有效地切割。现有技术插件的另一个问题是直切削刃的钻屑形成不紧密，这要求进行适当的切削操作，形成了变窄的钻头操作范围。此外，现有技术扁钻的直切削刃的几何形状容易发出声响，这取决于切割的材料及钻头和系统的固有频率，由不同操作速度的恒速扩展谐波下沿旋转对称面的钻屑形成能造成。其可使操作者不得不改变钻孔程序的操作条件至非最优范围。
发明内容
本发明的扁钻提供了改进的钻屑形成。与现有技术相比所具有的这个和其他优点由一种扁钻插件提供，其包括钻头插件主体，具有第一端，相对的第二端，第一表面侧，其相对和平行于第二表面侧，和第一刃脊侧，相对的第二刃脊侧，所述第一和第二刃脊侧在端部和表面侧之间形成；其中，第二端包括至少两个互相横向形成的切削刃，各切削刃是弯曲的，在切削刃附近的各切削表面形成了槽，所述槽的沟槽基本平行于相邻切削刃形成的平面。
与现有技术相比所具有的这个和其他优点还通过一种钻孔工具组件提供，该组件包括保持件，其具有第一端和第二端，其中第二端包括柄部分，适合牢固连接到钻孔机械，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；和至少一个连接臂，位于保持槽的侧面，其中各连接臂具有至少一个在其上形成的孔；和钻头插件，其包括钻头插件主体，具有第一端，相对的第二端，第一表面侧，其相对第二表面侧，和第一刃脊侧，相对的第二刃脊侧，所述第一和第二刃脊侧在端部和表面侧之间形成；其中，钻头主体的第一端一般为平面，第二端包括至少两个互相横向形成的切削刃，所述至少两个切削刃是弯曲的；至少两个孔在钻头插件主体的各表面侧形成，在相临切削刃的各钻头插件主体的表面侧形成了槽，所述槽的沟槽基本平行于切削刃。
通过下面的介绍和参考附图可清楚了解本发明的这些和其他优点。
下面将参考附图和通过实施例的方式来详细介绍本发明及其发展，附图中图1是根据优选实施例的钻孔工具组件的分解安装图；图2是组件的保持件的部分透视图；图3A到图3G是根据本发明的第一实施例的具有弯曲切削刃的插件的不同视图；图4A到4E是根据本发明的第二实施例的具有弯曲切削刃的插件的不同视图，其中切削刃的弯曲程度比第一实施例的大；图5A到5C是显示图4A到4E的插件的弯曲切削刃和相关特征的不同的部分视图；图6A到6B分别是与本发明相关的凸轮磨削角边间隙的部分平面图和部分顶视图；图7A和7B分别是与本发明相关的角屑角边间隙的部分平面图和部分顶视图。
具体实施例方式
现在介绍本发明的优选实施例，图1显示了钻孔工具组件10。钻孔工具组件10包括保持件12，其具有主体14和头部16，在优选实施例中，保持件12通常是圆柱形，具有第一端20和第二端22。如图2所示，保持件12的第一端20具有卡槽或保持槽30，其在头部16的整个直径延伸，或至少在保持件12的旋转轴线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的旋转轴线18。在优选实施例中，组件10还包括定位突件或接合销24，其可精确地相对轴线18定位，并从保持槽30的底壁32延伸。销24可固定在孔26内，该孔从槽30的底壁32向下沿保持件主体的轴线18延伸，孔与定位销24形成压配合。或者，在优选实施例中，包括销24的定位突件，可以另外的方式实现销24的对应功能，如从底壁32延伸的整体件。钻头插件35在保持槽30中相对保持件12精确定位，与其一起实现希望的钻削功能。如下面将更详细的介绍，插件35具有点素几何学的结构，包括多个切削表面，相对保持件12的轴线18精确定位，以减少组件10进行钻孔操作时的误差。
更具体地，保持件12的优选实施例在图2显示，其可设置成包括位于第一端20的一对夹臂34，其围绕保持槽30延伸。夹臂34最好包括孔36，可容纳螺纹件38(见图1)，以便将钻头插件35固定在保持槽30的适当位置。在优选结构中，孔36带有螺纹，可连接螺纹件38，其与钻头插件35形成的螺纹孔以预定方式配合，精确地定位钻头插件于保持槽30中的预定位置，如下面将进行的更详细介绍。各夹臂34可包括润滑剂孔28，其允许施加润滑剂于相邻的钻头插件的切削表面和使其流动，帮助钻削操作。夹臂34还可包括倾斜或弯曲的表面，使得钻屑通过保持件12各侧面上的排屑槽37排出。还显示出底表面32，其设置成平面，对应于优选钻头插件35的平面底部，虽然也可以使用另一种结构的底表面32。应当知道，钻头插件35用烧结硬金属材料制造，如碳化物，金属陶瓷，陶瓷，单晶和多晶体金刚石，或氮化硼。但是钻头插件35可使用高速钢。
参考图3A到3G，显示了扁钻插件35的第一实施例。钻头插件35包括位于上表面的切削刃64，通常具有钝V形的形式，切削刃64位于横刃62的各侧面上，从连接部分(web thin)63径向向外。弯曲的各切削刃64在切削刃平面形成，使得切削刃64形成的平面互相横向于，并形成坡角度。切削刃64在旋转方向上是弯曲的。
弯曲切削刃64可包括多个切削构件，如断屑机构66，其与切削刃结合提供材料的希望切削表面和/或钻孔应用。该插件35还包括一对连接表面68，位于插件35的互相平行的相对侧面，提供了保持件12夹臂34的对接表面。槽65，还可称作刃部，在临近切削刃64的各连接表面68形成，并具有一般平行于相关切削刃平面的沟槽。槽65与弯曲切削刃64结合提供了正的轴向和径向前角，有助于形成钻屑。槽5的沟槽可以是弯曲或是直线的。当沟槽是直线的，槽65将平行于切削平面，但是切削刃延伸超过钻头插件主体的相关表面侧的平面，直线槽对切削刃的强度有反作用，并沿切削刃64提供较小的径向前角。这些问题可通过轻微歪斜槽，使得槽的深度随其径向向外延伸而减少。当沟槽是弯曲的，槽65通常平行于切削刃64。不管沟槽是弯曲的，歪斜的或是直线的，槽65的沟槽都认为是基本平行于相邻切削刃形成的平面。
插件35的底部72一般是平面并正交于连接表面68。底部72还包括定位槽74，其可与保持件12的销24配合。钻头插件35还包括连接表面68的孔70，该孔与夹臂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最好设有沉孔部分，成为支承表面以便与对应的位于螺纹件或其他固定件38的倾斜或类似表面结合。螺纹件38的扩大的夹头可具有任何方便的形状，如锥形，球形，或另外的形式，以对应钻头保持件12和插件35中的类似表面。在典型的形式中，通过偏置孔36和70的轴线，当螺纹件38固定插件35到槽30时，将使插件35向下靠到底表面32。
钻头插件35还包括在插件35宽度上的刃脊或侧面80，各侧面80包括边缘82，位于侧面80后端的径向向内的间隙表面84，位于插件35前侧80的边缘82附近的螺旋凹槽或开槽88。边缘82可以是平行螺旋边缘，具有恒定边缘宽度，从插件35一侧的切削刃保持到插件35另一侧的后位，如图3C清楚显示。边缘表面82是圆柱形，围绕插件35的旋转轴线18形成，并接触钻孔的边缘。螺旋边缘82导致侧面80的几乎全部径向宽度接触孔，如图3B的顶视图所清楚显示。因此，钻头插件35提供了比现有技术的扁钻插件更高的稳定性。此外，边缘宽度可比现有技术的减少，这样将减少插件侧面80由于摩擦产生的热量，这样进一步提高了钻头寿命和/或允许钻头运行更高的速度，同时保证钻头寿命。
插件35包括边缘82附近的螺旋凹槽或开槽88，并其螺旋状位于扁钻插件35的前角部。开槽88可帮助槽中的钻屑离开孔，还可帮助钻屑形成。此外，开槽88可防止钻屑保留在边缘82的前侧。如上面提到的，现有技术的插件使用角屑间隙，最外的切削刃接近刃部的中心线，因此接近中性或不是正的前角几何形状，尤其是当利用过大角屑时。在本发明中，开槽88向上延伸通过刃部，使得插件35的最外的切削刃保持更加正的前角几何形状。这样可使得扁钻插件35比现有技术的扁钻插件的切削更有效率。
切削刃64是弯曲的，使得其具有正轴向前角外，还具有正径向前角。弯曲切削刃64使钻屑形成朝向插件35的中心，造成更严密的钻屑形成。通过这样改进的钻屑形成，钻头插件35能够以更高速度(SFM)运行，同时可保持在韧性钢上形成钻屑。因此增加了钻进速度。弯曲的切削刃64还允许钻头插件在更大速度范围内形成和输送钻屑，因此，可更广泛地用于有问题的加工环境，如具有有限的推进能力的装置。弯曲切削刃的另一优点可通过减少一些现有技术的具有直线切削刃的扁钻插件的谐振模式来减少声响。
弯曲切削刃64还可进行切削刃处理，如图3F，3G清楚显示，其显示出插件35的截面图和切削刃处理67的部分详图。切削刃处理是施加到弯曲切削刃的具有角度α的K刃脊形式。应当理解，其他刃处理也可以用于弯曲切削刃，如T刃脊，细磨等。
现在参考图4A到4E，显示了第二实施例的扁钻插件35`，其具有弯曲切削刃64`，带有增加的径向前角。增加曲率允许前角的不同几何形状有更多变化。
在前面的实施例中，弯曲切削刃64`未延伸超过插件35的连接表面68的延伸平面。如图5A到5C清楚显示，插件35`的增加径向前角的弯曲切削刃64`延伸超过插件35`的连接表面68的延伸面。这个特征允许相同直径的孔有更长的切削刃，通过沿较长切削刃扩展的加工，可帮助提高切削效率，延长切削刃的寿命。通过消除随钻孔操作产生的更多谐振，延长的弯曲切削刃还有助于进一步减少声响。该特征的另一优点是平行的螺旋边缘82`临近切削刃64`的端部，因此径向延伸超过插件35`的连接表面68。这样提供了孔和边缘82`之间的额外接触，导致插件35`的稳定性增加。
应当理解，与平面型扁钻插件结合的弯曲切削刃并不限于文中扁钻插件所显示的特征，弯曲切削刃的结构可结合其他特定类型的扁钻插件几何形状。因此，弯曲切削刃特征可独立于特定形式的连接，刃部，点间隙，角屑，角部半径等，这些可在不同平面类型扁钻插件之间变化。例如，如图6A到7B所示，不同类型的角部处理可联系到没有限定的弯曲切削刃的扁钻插件。在图6A显示了插件角部的部分平面图。图6B显示了插件角部的部分顶视图，共同显示了凸轮磨削的角部间隙90，位于具有弯曲切削刃的插件上。图7A的部分平面图显示了插件角部，图7B是插件角部的部分顶视图，共同显示了位于具有弯曲切削刃的插件的第二可选择的角部间隙90`。
尽管上面参考特定的本发明实施例进行了介绍，应当知道所提出的本发明不限于所介绍的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下可对上面用来说明但非进行限定的实施例进行一些改变。
权利要求
1.一种钻头插件，包括钻头插件主体，包括第一端，相对的第二端，第一表面侧，其相对和平行于第二表面侧，和第一刃脊侧，相对的第二刃脊侧，所述第一和第二刃脊侧在端部和表面侧之间形成；其中，所述第二端部包括至少两个互相横向形成的切削刃，所述各切削刃是弯曲的；和槽，在临近切削刃的切削面形成，所述槽的沟槽基本平行于相邻弯曲切削刃形成的平面。
2.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述切削刃具有正径向前角。
3.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述切削刃具有正轴向前角。
4.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述切削刃进行了切削刃处理。
5.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述槽的沟槽是弯曲的。
6.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述槽的沟槽是直线的。
7.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述切削刃进行了切削刃处理，可选择K-刃脊，T-刃脊和细磨。
8.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述各弯曲切削刃的至少一部分延伸超过钻头插件主体的对应表面侧的平面。
9.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，各刃脊具有边缘，带有主侧和尾侧之间的恒定弧形宽度，使前侧和尾侧形成螺旋形。
10.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述各刃脊具有边缘，各边缘的前侧形成螺旋形，螺旋形沟槽在各边缘的前侧附近形成。
11.根据权利要求10所述的钻头插件，其特征在于，至少两个孔在钻头插件主体的表面侧形成，和螺旋开槽从孔径向向外形成。
12.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述螺旋开槽与钻头主体的各表面侧的槽相交。
13.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述钻头主体的第一端是平面，其上形成至少一个凹部。
14.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述插件还包括各切削刃形成的断屑机构。
15.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述钻头插件主体包括烧结硬金属材料。
16.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述钻头插件主体包括从碳化物，金属陶瓷，陶瓷，单晶体和多晶体金刚石，和氮化硼中选择的材料。
17.根据权利要求1所述的钻头插件，其特征在于，所述钻头插件主体包括高速钢。
18.一种钻头插件，包括钻头插件主体，具有第一端，相对的第二端，第一表面侧，其相对和平行于第二表面侧，和第一刃脊侧，相对的第二刃脊侧，第一刃脊侧和第二刃脊侧在端部和表面侧之间形成；其中，钻头主体的第一端是平表面，其具有至少一个在第一端形成的凹部；其中，第二端包括至少两个切削刃，互相横向形成，其中各切削刃是弯曲的；在钻头插件主体的各表面侧形成的至少两个孔；和槽，在钻头插件主体靠近切削刃的各表面侧形成，所述槽的沟槽基本平行于相邻弯曲切削刃形成的平面。
19.根据权利要求18所述的钻头插件，其特征在于，所述切削刃具有正径向前角和正轴向前角。
20.根据权利要求18所述的钻头插件，其特征在于，各刃脊具有边缘，其中各边缘的前侧形成螺旋形，螺旋开槽在各边缘的前侧附近形成。
21.根据权利要求20所述的钻头插件，其特征在于，所述螺旋开槽从孔径向向外形成。
22.根据权利要求20所述的钻头插件，其特征在于，所述螺旋开槽与钻头主体各表面侧的槽相交。
23.根据权利要求18所述的钻头插件，其特征在于，所述各弯曲切削刃的至少一部分延伸超过从钻头插件主体的相应表面侧延伸的平面。
24.一种钻孔工具组件，包括保持件，具有第一端和第二端，其中第二端包括柄部分，适合牢固连接到钻孔机械，其中第一端包括保持槽，其具有位于至少一部分保持槽的底表面；和至少一个连接臂，位于保持槽的各侧面，其中各连接臂具有至少一个在其上形成的孔；和钻头插件，包括钻头插件主体，具有第一端，相对的第二端，第一表面侧，其相对第二表面侧，和第一刃脊侧，相对的第二刃脊侧，所述第一和第二刃脊侧在端部和表面侧之间形成；其中，钻头主体的第一端一般是平面，第二端部包括至少两个互相横向形成的切削刃，所述至少两个切削刃是弯曲的；至少两个孔在钻头插件主体的各表面侧形成，在临近切削刃的钻头插件主体的各切削面形成的槽，所述槽的沟槽基本平行于相邻弯曲切削刃形成的平面。
25.根据权利要求24所述的钻孔工具组件，其特征在于，所述各边缘的前侧形成螺旋形，螺旋开槽在各边缘的前侧附近形成。
26.根据权利要求25所述的钻孔刃具组件，其特征在于，所述螺旋开槽从孔径向向外形成。
27.根据权利要求24所述的钻孔工具组件，其特征在于，所述保持槽包括从底表面延伸的定位突件，钻头插件主体的第一端具有至少一个凹部，可配合底表面的定位突件，使插件位于底表面。
28.根据权利要求24所述的钻孔工具组件，其特征在于，所述保持件包括至少一个冲洗槽。
29.根据权利要求24所述的钻孔工具组件，其特征在于，所述固定机构接合钻头插件的至少两个孔，和各夹臂的至少一个孔的对应孔，以固定钻头插件于保持槽中的适当位置。
30.根据权利要求29所述的钻孔工具组件，其特征在于，所述各夹臂的至少一个孔偏置于钻头插件的对应孔，至少可推动钻头插件靠到所述保持槽的底表面。
全文摘要
提供了一种扁钻插件和钻孔工具组件，其中扁钻插件主体包括弯曲切削刃和刃部槽，刃部槽的沟槽基本平行于各相邻弯曲切削刃形成的平面，提供了对切削操作期间切屑形成的重大改进。
文档编号B23B51/00GK1878633SQ200480032788
公开日2006年12月13日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月7日
发明者W·E·马斯特, J·P·努兹 申请人:联合机械工程公司