专利名称：改良沟形的螺旋刀具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种螺旋刀具，尤其涉及一种具有至少有一个螺旋沟槽和一个相连的刃背及一个与沟槽和刃背相连的沟形后端的螺旋刀具。
背景技术：
现有技术中的刀具，以麻花钻为例，通常包括一个圆柱形的柄和至少一个沟槽和 相连的刃背组成。沟槽和刃背按照螺旋角度延伸至前端切削刃。刃背具有与之相连的刃带 和在刃带后面的清背区域。沟槽与刃背上刃带的相交处定义为侧切削刃。在许多钻头中， 典型的是刃背上与切削刃相对部分的末端为一个锐边。然而这样的一个锐边在钻削过程 中并不起作用，只是由加工过程所产生的结果，这个过程是用第一个砂轮加工沟槽，第二个 砂轮形成钻头的刃背及刃带。然而，这个锐边一般情况下可能干扰钻头切削过程中针对钻 头的冷却液的流动，进一步来说，由于形成这条锐边所带来的多余的材料去除导致钻头的 强度降低，并阻止钻削过程中切屑的流动，从而将钻头钻孔的深度限制在其外径的大约4-5 倍。如果钻头从孔中缩回，就能使切屑从沟槽中排出，然后再重新进入这个孔继续进行钻工 加工，这样也能得到更深的钻削深度。这就是众所周知的啄钻。一些钻头没有这样的锐边。抛物线形钻头一般是由一个圆柱柄和沟槽及刃背组 成，在沟槽与远离切削刃的刃背的相交处，这条锐边被一条曲线状的边有利的消除了。抛物 线钻头典型应用于低转速、轻负载的情况下。抛物线钻头被设计应用于深孔加工，为此，它 具有相对高的螺旋角度和较深的沟槽来提高排除切屑的能力，较深的沟槽使得钻头的外部 切削刃相对薄一些，这样就减少了钻头的抗扭强度。另外，钻头外部切削刃横截面积的减少 使钻头更倾向于弯曲和拧绞。然而，正如这种设计可以使抛物线钻头典型的应用在无需啄 钻的过程，即可在工件中钻出钻头外部直径的10-15倍深度的孔的应用中。苏联专利号为948624，标题为加工麻花钻的方法，在图1_3中，图示了一种钻头， 沟槽和远离切削刃的刃背的相交处是一个曲线区域。然而，曲线区域的小半径规定了一条 较浅沟槽，其他的特征与之前讨论过的传统钻头相类似。冷却的流动仍然被刃背所抑制，并 且材料被迫从钻头中心部去除用以适应形成沟槽与沟形后端相交处形成的铰锋利的曲线， 因此，减小了钻头的芯部直径。一种钻头设计就被要求，这种钻头设计可以在为钻头带来最大扭曲强度的最大的 钻芯厚度情况下，具有改善冷却液及切屑流动性，并且具有在工件上加工出大于钻头外径 4-5倍深度的孔的能力。此外，在过去，制作一种同时具有螺旋沟槽和包含刃带的刃背的刀具，需要进行两 个独立的磨削过程。一个过程是用一个砂轮磨制出沟槽，另一个独立的过程是由第二个砂 轮磨制出刃背。这两个独立的磨削过程需要把刀具安装到两个独立的磨床上。因此，刀具必 须要非常准确的装到每一个磨床上，以确定沟槽和刃背都是沿着同样的螺旋路径磨制。此 夕卜，磨床必须被设置成同样地引导角度，以确定沟槽和刃背都具有同样的螺旋角度。如果刀 具没有被准确的安装，并且沟槽和刃背没有进行正确的磨削，这个刀具就会有缺陷，因此，必须把它废弃。更近一步，设置两台独立的操作不光浪费时间，更容易出错。因此，相比用两个磨床，最好能用一个磨床加工刀具。这样就出现了通过使用一种单独的砂轮和一种一致性的方法来替代用两个独立 的磨制操作的需求。最后，这样一种砂轮可以由一个单头修整工具或者CNC设备加工而成。 然而，这些方法耗费时间而且昂贵。因此，设计一种用来加工这种砂轮的更有效率的方法和 设备是非常必要的。
发明内容本实用新型的目的是提供一种钻头，这种钻头具有最大钻芯厚度以保证最大扭曲 强度的同时还具有改善冷却液及切屑的流动性，并且可以在工件上加工出大于钻头外径 4-5倍深度的孔。本实用新型所采用的技术方案是这样实现的一种改良沟形的螺旋刀具，包括具有纵向轴线的轴，轴还包括一个前端和一个外 表面；从与纵向轴线垂直方向并与前端具有一段距离的横截面中看，外表面包括如下结 构a、包括沿着轴的纵向轴线按螺旋角度延伸的沟槽，其中沟槽有从外缘半径向内 延伸的沟形前端和与沟形前端相毗邻的沟形底部，沟形前端从轴的前端看，其投影是条直 线.
一入 ，b、毗邻沟槽的刃背按轴的纵向轴线沿螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗邻沟形前 端的刃带，刃带具有与外缘半径相等的半径；刃背具有毗邻刃带的清背区，并且是外缘半径 的内包圆周；C、呈凸形的沟形后端与毗邻清背的区域形成了沟形底部和清背区之间的连续面， 其中沟形后端的半径是外缘半径的15-75% ；d、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度，它比清背弧长要小。所述沟形后端的半径至少是外缘半径的25% ；所述钻芯厚度是清背弧长的 40-80%，最好是清背弧长的36%，或者所述钻芯厚度是外缘半径的25-70%，最好是外缘 半径的50%。所述沟形底部或呈凸形的沟形后端有固定不变的半径；或者，沟形底部和沟形后 端都有固定不变的半径，二者的比率在0. 7-1. 3范围内。所述沟形前端呈凹形；所述刃背沿着纵向轴线以40-80度之间的圆弧延伸；所述 清背与纵向轴线是同轴的；所述所述清背的侧面，刃带通过过渡段与清背区结合；所述过渡段是呈直线形的 或者是弧形的。每个清背和每个沟形后端的相交点的切线是相同的；或者，每个沟形后端和每个 沟形底部之间的相交点的切线是相同的；或者，每个清背和每个沟形后端在交叉点的切线 与每个沟形后端和沟形底部在交叉点的切线是相同的。其中还包括了至少增加一个沟槽和相连的刃背，其中每一对沟槽和刃背按沿螺旋 角延伸的柄的纵向轴线延伸，形成多对沿着柄的相邻沟槽和刃背。所述刀具包括钻头、丝锥、铰刀、立铣刀、滚刀或麻花钻中的一种。[0022]所述清背有沿其长度而改变半径的锥度。一种改良沟形的螺旋刀具，包括具有纵向轴线的轴，轴还包括一个前端和一个外 表面；从与纵向轴线垂直方向并与前端具有一段距离的横截面中看，外表面包括如下结 构a、包括沿着轴的纵向轴线按螺旋角度 延伸的沟槽，其中沟槽有从外缘半径向内延 伸的沟形前端和与沟形前端相毗邻的沟形底部；b、毗邻沟槽的刃背按轴的纵向轴线沿螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗邻沟形前 端的刃带，刃带具有与外缘半径相等的半径；刃背具有毗邻刃带的清背区，并且是外缘半径 的内包圆周；C、呈凸形的沟形后端与毗邻清背的区域形成了沟形底部和清背区之间的连续面， 其中沟形后端的半径是外缘半径的15-75% ；d、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度，它比清背弧长要小；其中还包括所述清背有沿其长度而改变半径的锥度；或者，所述钻芯厚度约为 外缘半径的50% ；或者，所述每个清背和每个沟形后端的相交点的切线是相同的；或者，所 述每个清背和每个沟形后端在交叉点的切线与每个沟形后端和沟形底部在交叉点的切线 是相同的；或者，所述刀具是立铣刀或滚刀中的一种。本实用新型通过对钻头结构的改进，使钻头具有最大钻芯厚度以保证最大扭曲强 度的同时还具有改善冷却液及切屑的流动性，并且可以在工件上加工出大于钻头外径4-5 倍深度的孔的能力。
图1是按照本实用新型取得的等大的图像；图2是按照本实用新型的正视图；图3是图2的侧视图；图4是图2的顶点扩大视图；图5是图2按照ν-ν取得的剖面图；图5A是图2按照v-v所得剖面图的修正图，用来展示钻头的交替现象；图6是插图2按照VI-VI方向所得剖面图；图7是砂轮按照一定的倾斜角靠近但距成品刀具还有一定距离概图；图8说明图7中砂轮和刀具彼此相分离，以凸显出它们的特征；图9说明图7中砂轮和刀具彼此相分离，以凸显出它们的特征；图10表示砂轮按照一定的倾斜角取得的视图及图7中刀具与另一个相连；图11为砂轮的交替现象；图12是压辊影响砂轮形成旋转轮的概图；图13是图12中砂轮和压辊与另一个相分离排列，以凸显出其特征。
具体实施方式
刀具本实用新型是针对一种具有螺旋沟槽并具有曲线状沟形后端的刀具。为了便于说明，将以麻花钻为例进行讨论，本实用新型也可以用于其他的具有螺旋沟槽的刀具，例如立 铣刀，丝锥，铰刀，滚刀。这些刀具可以有或者没有接触并切削工件的端刃。 图1所示的是一种刀具10，为了便于讨论，这种刀具是具有纵向轴线20和轴15的 麻花钻。轴15有一个具有接触并切削工件(未显示)能力的端刃25，轴15有外表面30， 在图5中，这个外表面30的横截面上显示了一个沟槽35，一个刃背40和在它们之间的沟形 后端45。在轴15的后端27是通常为圆柱状或与夹套(未显示)配合的非圆柱状的刀具柄 29。尽管柄29在图中被描述成圆柱形的，但是应该明确的是柄29可能为正方形、六边形、 圆锥形或者其它适合与夹套配合的非圆柱的形状。另外，当柄29是圆柱形时，它的半径可能大于或小于轴15的半径。沟槽35由轴15按螺旋角HA(图2)沿纵向轴线20延伸，注意图1和图5，沟槽35 由沿外缘半径OR向内延伸的沟形前端50和毗邻沟形前端50的沟形底部55组成。刃背40与沟槽35相毗邻，并按螺旋角HA沿纵向轴线20延伸一段与刀具10相关 的弧长LD，弧长LD对应一段50度的圆弧。刃背40有一个刃带60，并且刃带60的半径MR 与外缘半径OR相等。刃背40还有一个与刃带60相毗邻的清背区65，清背区65在以外缘 半径OR为界限的外表面内部。如图1所示，清背区65有比外缘半径OR小的清背半径CR。 但是，清背区65也可以是一个以半径CR沿径向变化的锥体。如图1-6所示，刀具10具有两个沿径向延伸的沟槽。需要注意到的是，本实用新 型可以适用于具有单一沟槽或者多个沟槽(比如2个、3个、4个或者更多的沟槽)的钻头 上。具有单一沟槽35的情况下，刃背40环绕着刀具10从沟槽35延伸至切削刃70。在图 5中，由于有两个沟槽，刃背40与毗邻沟槽37的沟形前端52相毗邻，并且相互交叉形成切 削刃70。沟形后端45与毗邻清背区65的沟槽35的沟形底部55相连接，从而为刃背40上 的清背区65与沟形底部55之间提供了一个连续的表面。沟形后端45的半径HR约为外缘 半径OR的15-75% ο图5中，刃背40被定义为刀具10外缘上从切削刃70到清背区65的边缘75的距 离LD。刃背40的距离LD对应一段相对纵向轴20角度在40-80°之间的圆弧，刀具10在 纵向轴20上的钻芯最小厚度W小于清背区65的弧长PD。沿清背区65的清背弧长PD从清背边缘75起始至切削刃70为止，其对应一段弧 角约为40°的弧。沟形后端半径HR至少是外缘半径OR的25%，另外，轴15的最小钻芯厚度W应为 沿清背区65的弧长PD的30-80%。轴15的最小钻芯厚度W也可以为外缘半径OR的25-70%，最好为外圆半径OR的
50%左右。以另一种方式表示，轴15的最小钻芯厚度W最好为沿清背区65的弧长PD的36%
左右ο沟形底部55有固定不变的沟形底部半径NR，另外，沟形后端半径HR也应该是固定 不变的。为此，无论钻芯和沟形后端45是不是有可能各自具有固定不变的半径，每个沟形 底部55和沟形后端45的固定半径应该相等，即NR = HR0然而，沟形底部半径NR与沟形后端半径HR的比率最好是介于0. 7与1. 3之间。
图5中的沟形前端50，是具有半径LR的内凹曲线。然而，在图4中从前端25显 示，沟形前端50的投影80的轮廓是一条直线。在某种情况下，为使刀具10的切削刃70具 有正前角，投影80的轮廓也可以是弯曲的。图5中，清背区65应以清背半径CR与纵向轴线20同心，从而为刃带60后面对切 削刃70在结构上提供支持。这种结构与抛物线钻头正好相反，抛物线钻头的清背半径远离 切削刃70递减。在刃带60与清背区65之间过渡时，过渡区85可以是一条直线，一般情况下向纵 向轴线20延伸。过渡区85在刃带60与清背区65 (图5A)之间也可以是倾斜的，并且也可 以是曲线或者直线。清背区65与沟形后端45应在清背区65与沟形后端45的相交点90处相切，这样 使清背区65与沟形后端45之间可以连续弯曲。此外，沟形后端45与沟形底部55也应在 相交点95处相切(图5A)。为了在刃背40与沟槽35之间形成连续表面，清背区65与沟 形后端45应在清背区65与沟形后端45的相交点90处相切，并且沟形后端45与沟形底部 55在沟形后端45与沟形底部55的相交点95处同样应该相切。因此，在清背区65、沟形后 端45和沟形底部55之间形成的外表面30应该是连续的。清背区65与沟形后端45可以 是相同的，沟形后端45与沟形底部55在相交点95的切线也可以是相同的。因此，清背区 65、沟形后端45和沟形底部55形成的外表面30可以是连续的。图1-5显示的是具有两个沟槽的麻花钻10。正如前文所提到过的，需要注意到是 本实用新型的主旨不限于两个沟槽，一个沟槽和多个沟槽同样符合本实用新型的主旨。如 果额外的沟槽也被包含在内，那么，主题中的钻头就将包含额外的一对沟槽和刃背。其中每 一对沟槽和刃背按螺旋角HA沿着轴15的纵向轴20延伸，形成更多对沿轴15彼此相邻的 沟槽和刃背。图6是图2中VI-VI沿箭头方向看的剖面图，是个不对称的横截面的形状，是从该 钻头上按一定角度截取的剖面。唯一可以取得对称排列剖面的区域是沿箭头V-V方向并垂 直于纵向轴20的剖面。对于钻头的直径为0. 50英寸的一种情况，应该使用下列尺寸螺旋角度(HA)=30°外圆半径(OR) =0.250英寸沟形后端半径(HR) = 0. 092英寸沟形底部半径(NR) = 0. 098英寸清背半径(CR) =0. 241英寸刃带半径(MR) =0.250英寸沟形前端半径(LR) = 0. 420英寸钻芯厚度(W) =0. 134英寸加工刀具所使用的砂轮过去，具有螺旋沟槽和相连刃背的刀具通常情况下由两个独立的砂轮经两个独立 的磨削步骤进行加工。正如前文所提到的，用两个步骤不光浪费时间，而且还要在第一个砂轮操作之后把刀具校正，这是很关键的。这样螺旋沟槽和相连刃背才可以与另一个相平行。如果没有 这种关系，刀具就会被认为是有缺陷的，从而被丢弃。本实用新型的发明人已经设计出了一个可以在一个刀具上同时加工螺旋沟槽和 相连刃背的一个单独砂轮。这项设计不仅提高了刀具的加工速度，更提高了刀具加工精度， 从而消除了由于沟槽和刃背不互相平行而产生的废品。图7是加工轴15上具有纵向轴线20的螺旋 刀具10的砂轮110。柄29 (未显示) 可以是圆柱形的也可以不是圆柱形的。刀具轴15有前端25，并由具有径向深度97(图5) 的沟槽35组成。沟槽35由按螺旋角度HA沿轴15上的纵向轴线20方向延伸。刃背40与 沟槽35相毗邻，其中沟槽35具有沿外缘半径OR向内延伸的沟形前端50，并且沟形前端50 毗邻沟形底部55 (图1)。每个刃背40具有毗邻沟形前端50的刃带60，并且有与外缘半径 OR相等的半径MR。清背区65与刃带60相毗邻，并且清背区65与沟形底部55通过沟形后 端45相连接。再看图7，砂轮110由具有圆盘中心线117、延伸至径向最外端157的最大半径GR 及纵向轴线118和平均径向尺寸的圆盘115组成。这种圆盘115具有第一侧面120和与之 相对的第二侧面125，这两面之间定义了一个宽度GW。圆盘的外缘130在侧面120与125之 间延伸。侧面120，125与外缘130上有磨削刀具10的磨削材料。这样一种磨削材料可以是 用于磨削的众多磨削材料中的任何一种，包括但是并不限于碳化硅(例如，方形硼氮化物， 铝氧化物，钻石)。典型的砂轮110可以由树脂粘结材料组成，比如金刚石。树脂粘结材料 适用于包括撞击和挠曲变形的情况，因此，这种结构在较低的速度和马力的条件下，具有足 够的强度使其可以在砂轮表面有效地运作。此外，也可选择用金属粘结的砂轮。图8是典型砂轮110的侧视图，与本实用新型的主旨相同，在一定程度上，任何一 种结构的砂轮110都可以讨论。砂轮110的边缘130被用于加工刀具10的沟槽35和刃背40，由于这个原因，这些 刀具10上的具体部位将从100开始编号。外缘130包括具有曲线形状的沟形前端成形区150，沟形前端成形区150是从第一 侧面120横向并进一步以等于沟槽35径向深度97的径向距离GR远离中心线117的方向 延伸。沟形底部成形区155与沟形前端成形区150相毗邻，且向第二侧面125横向并朝 着圆盘中心线117的方向向内延伸。清背成形区165呈凸状，并从沟形底部成形区155向第二侧面125方向延伸。清 背成形区165具有比刀具外缘半径OR的8倍更大的半径。刃带成形区160从清背成形区165开始向第二侧面125方向延伸，更进一步，它是 朝着圆盘中心线117方向向内延伸。一种情况，在交叉点157处，沟形前端成形区150的斜率和沟形底部155的斜率可 以不相等。最接近第一侧面120的沟形前端成形区150上的区域152与第一侧面120相平行。如前文所述，清背成形区165具有比刀具外缘半径OR的8倍更大的半径，清背成 形区165的半径应该是外缘半径OR的8-50倍。此外，清背成形区165的半径也可以是无 限大的，从而使清背成形区165是呈直线型的。[0089]清背成形区165受两个顶点167、169约束。一条连接清背成形区165的这两个顶 点167、169的线定义了一个与平行于圆盘115中心线117的直线170呈大约0-150°的夹 角作为清背角CA。此外，对于半径GR为18英寸的砂轮，通常的清背角是10度。沟形底部成形区155呈凸形，其半径为外缘半径OR的8-50倍。沟形底部成形区 155的半径也可以无限大，从而使区域155呈直线型。 刃带成形区160是呈曲线形，其半径为外缘半径OR的8-50倍。曲线形可以呈凸 形、凹形或者是直的，这视刀具清背与刃带之间的过渡段的需求而定。如前文所述，刃带成 形区160的半径可以是无限大的，从而形成了如图8中的直线段。沟形后端成形区145从沟形底部成形区155横向并朝第二侧面125延伸至清背成 形区165。沟形后端成形区145可以呈凹形且被顶点159、167约束。沟形底部成形区155 与沟形后端成形区145在相交处的斜率应该是相等的。另外，沟形后端成形区145与清背 成形区165的相交处的斜率也应该是相等的。如图11所示，外缘130进一步包括一个呈凸形的圆角过渡区175，圆角过渡区175 在清背区域165和刃带成形区160之间延伸。在本实用新型的一种表现形式中，砂轮110具有9英寸的半径和0. 71英寸的宽 度。沟形前端成形区150从第一侧面120开始延伸成半径为0. 24英寸的凸状，其中沟形前 端成形区150与第一侧面120是相切的。沟形前端成形区150 —直延伸到与圆盘中心线117 的平行线相切。沟形底部成形区155是直线形的，并且从沟形前端成形区150开始以与中 心线117呈36度的角度向中心线117延伸。与沟形底部成形区155相毗邻的沟形后端成 形区145呈凹形，并且以0. 188英寸的半径延伸至最接近轴118的点，然后远离轴118直至 与清背成形区165相毗邻的切点167，远离轴118开始的线是直线形的并且与平行于中心线 117的直线成4度夹角。距第一侧面120为0. 662英寸的位置是刃带成形区160，它是直线 形的，并向与平行于中心线117的直线成4度夹角的方向延伸直至与圆盘115的第二侧面 125相交。圆盘115的第一侧面120与第二侧面125都是直线形的且互相平行。图1是与本实用新型相一致的刀具10的透视图。图9所示是相同的刀具10和用 于加工刀具10的沟槽35和刃背40的砂轮110，砂轮110与刀具10具有一段距离。然而， 砂轮110移动一定的位移将正好处于相对刀具10的准确位置。在实际操作中，砂轮110沿 图9中A方向进入刀具10的外表面。然而，需要注意的是，砂轮进入之前，沟槽35和刃背 40没有在刀具10的主体上形成，类似于图9右侧的轴15区域。图10中砂轮110完全定位在沟槽35和刃背40上。在操作过程中，当砂轮110旋 转时，轴15按图中箭头R旋转，同时按箭头F方向移动。从而使砂轮110在轴15上磨削出 螺旋沟槽35和相连的刃背40。加工刀具的方法与前面提到的需要用两个独立的砂轮加工螺旋沟槽和相连的刃背的技术不同，本 实用新型其中的一个体现，是利用一个砂轮110同时加工沟槽35和刃背40。特别的是，本实用新型还体现了加工刀具的方法。结合图1和图8-10，一种加工刀 具10的方法正如前文所述被公开出来。此方法包括使用砂轮110对轴15进行至少一次磨 削从而加工出沟槽35和刃背40的过程。当使用低马力磨床时，一次以上的磨削是必要的， 每次可加大磨削深度。[0100]这种方法进一步包括了用相同的砂轮110进行至少一次磨削的加工步骤，这种砂 轮将呈凸状的沟形后端45与沟槽35的沟形底部55通过刃背40的清背区域65连接，从而 在沟形底部55和清背区域65之间形成连续的表面。在操作中，9英寸半径的砂轮110可以用于磨削外缘半径为0. 25英寸的刀具10。 在这种情况下，砂轮110可以每分钟1500-4000转的速度旋转。当砂轮110的转速为每分 钟2000转时，刀具10可以每分钟4-6英寸的进料率进行轴向移动。螺旋角HA是根据进料 率而设定在不同磨床上，并且它是刀具10旋转速度的一个函数。然而，不同的磨床需要调 整从而适应螺旋角HA。根据磨床的功率，磨削过程由砂轮对总深度的一次磨削或逐次加大 深度的多次磨削组成。接下来所要说明的，压辊410上具有砂轮110的边缘130的镜像，此镜象应与砂轮 110完全相反，从而将压辊410的形状挤压到砂轮110上。如果砂轮110是一个树脂结合砂 轮将会非常有利，因为它比较柔软，更适合经常性的重复修整。再看图7，沟槽35和刃背40环绕着刀具10的纵向轴线20定义了螺旋角HA，其角 度最好在22度到38度之间。在图7中，砂轮110的半径GR明显的比刀具10的外缘半径 OR大，这样砂轮110与刀具10会在两者相切的点上接触，然后进一步作用切点的前后位置。 因此，为了更好的控制磨削过程，砂轮110相对于纵向轴线118进行一定的偏移，砂轮110 的偏移角OA相对于螺旋角HA应为30度-40度。本实用新型的另一种体现，刀具10的沟槽35与刃背40可通过砂轮110对轴15 进行至少一次磨削。这种砂轮将凸状的沟形后端45与沟槽35的沟形底部55通过刃背40 的清背区65连接，从而在沟形底部55和清背区65之间形成连续表面，其中，沟形后端45 的半径为外缘半径OR的17% -75%。刀具生产工序目前为止描述了具有沟槽的刀具10，以及为了加工出这样的具有沟槽的刀具10 的砂轮110和加工刀具10的方法。加工有螺旋沟槽的刀具10的一般的概念是使用单一的砂轮110，这被认为是独一 无二的，因此，在此讨论的关于这样的刀具10的生产过程也是独一无二的。压辊在理想的加工环境下，最好的砂轮110是具有自锐性的，这样如果磨粒变钝时，它 们由于磨削力而变得容易断裂和脱落，由此显示出新的锋利的磨粒。尽管使用高精度机器 磨削，这种理想状态尽管有时部分实现，但几乎不能完全实现。通常情况下，在准确安装到 高精度磨床主轴上之后，砂轮110必须进行周期性的修整。一种能提供这种作用的装置是 压辊410，它可以用淬硬钢或硬质合金轮，也可以用内部含有金刚石的轮，它可以自由转动 且具有符合砂轮110的要求的形状。压辊410以较低的转速逐渐向砂轮进给，通过挤压动 作在砂轮中加工出与之相反的形状。压辊410加工出具有锋利磨粒的易切削砂轮。与本实 用新型相一致的砂轮110优先修整方法是包括如图12、13所示的压辊410的使用。正如看到的那样，压辊410的轮廓是砂轮110外边缘130的镜像。针对图12和13，及图1的关于刀具的细节，公开了一种用于修整砂轮110的压辊 410，其中砂轮110被用来加工前面提到过的螺旋刀具10。压辊410包括具有圆盘中心线 417的圆盘415和平均径向距离CR。圆盘415有第一侧面420和第二侧面425，这两个侧面决定了它们之间的宽度CW以及在侧面420、425之间的圆盘外缘430。外缘430具有修整砂轮110的磨料并且外缘430有具成形轮廓。这个成形轮廓呈凹形并且从第一侧面420 横向延伸，同时沿与沟槽35径向深度相等的半径向圆盘中心线417延伸。这种成形轮廓进 一步包括了靠近沟形前端成形区450的沟形底部成形区455，沟形底部成形区455向第二侧 面425横向延伸，同时远离圆盘中心线417向外延伸。清背成形区465从沟形底部455向 第二侧面425延伸，并且具有比刀具10的外缘半径OR大10倍的半径。刃带成形区460从 清背成形区465向第二侧面425延伸同时远离圆盘中心线417向外延伸。如图13所示，压辊410的外缘430的外形是砂轮110的外缘130的镜像。在交叉点457处，沟形前端成形区450的斜率和沟形底部455的斜率可以不相等。另外，沟形前端成形区450上离第一侧面420最近的一段452可以平行于第一侧 面420。清背成形区465的半径应是刀具10的外缘半径OR的8-50倍。或者，清背成形区 465具有无限大的半径，从而形成一个直线型的区域。一条直线连接着清背成形区的两个端 点467和469并定义了与圆盘415的中心线417平行的直线470呈0度至15度的压辊清 背角CCA。对于平均径向尺寸CR为4英寸的压辊，优选清背角度CCA为10度。沟形底部455可以呈凹状，其半径为刀具10的外缘半径OR的8-50倍。或者，沟 形底部455同样也可以具有一个无限大的半径，从而形成一个直线型的区域。刃带成形区460可以呈凹形，其半径为刀具10的外圆半径OR的8-50倍。与之前 一样，这个半径可以为无限大，从而形成一个直线型的区域。压辊410应进一步包括从沟形底部成形区455朝着第二侧面425向清背成形区 465倾斜延伸的呈凸形的沟形后端成形区445。沟形后端成形区445的半径为刀具10的外 缘半径OR的50-100%。沟形底部成形区455和沟形后端成形区445在相交点447处的斜 率可以是相等的。另外，沟形后端成形区445与清背成形区465在相交点467处的斜率可 以是相等的。再看图11，砂轮110可能包含了一个圆角过渡区175，因此压辊410可能包含圆角 过渡区，它呈凹形，且在清背成形区465和刃带成形区460之间延伸。之前描述了具有螺旋角度的沟槽35的刀具10，其中沟槽35的沟形底部区55和刃 背40的清背区65通过呈凹形的沟形后端45相连接。另外，公开了使用这种单一砂轮110通过至少一次的磨削来加工的这种刀具10， 并公开了使用这样的砂轮110的方法。最后，公开了用于修整砂轮110的压辊410。本实用新型参考优选的结果进行描述，通过阅读和之前详细的描述可以进行明显 的修改和选择。包括权利要求或与此同等的范围内的所有修改和选择，都意味着是本实用 新型的创造。
权利要求一种改良沟形的螺旋刀具，包括具有纵向轴线的轴，轴还包括一个前端和一个外表面；从与纵向轴线垂直方向并与前端具有一段距离的横截面中看，其特征在于外表面包括如下结构a、包括沿着轴的纵向轴线按螺旋角度延伸的沟槽，其中沟槽有从外缘半径向内延伸的沟形前端和与沟形前端相毗邻的沟形底部，沟形前端从轴的前端看，其投影是条直线；b、毗邻沟槽的刃背沿轴的纵向轴线按螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗邻沟形前端的刃带，刃带具有与外缘半径相等的半径；刃背具有毗邻刃带的清背区，并且是外缘半径的内包圆周；c、呈凸形的沟形后端与毗邻清背的区域形成了沟形底部和清背区之间的连续面，其中沟形后端的半径是外缘半径的15-75％；d、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度，它比清背弧长要小。
2.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于所述沟形后端的半径至少 是外缘半径的25% ；所述钻芯厚度是清背弧长的40-80%，最好是清背弧长的36%，或者所 述钻芯厚度是外缘半径的25-70%，最好是外缘半径的50%。
3.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于所述沟形底部或呈凸形的 沟形后端有固定不变的半径；或者，沟形底部和沟形后端都有固定不变的半径，二者的比率 在0. 7-1. 3范围内。
4.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于所述沟形前端呈凹形；所 述刃背沿着纵向轴线以40-80度之间的圆弧延伸；所述清背与纵向轴线是同轴的。
5.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于所述清背的侧面，刃带通 过过渡段与清背区结合；所述过渡段是呈直线形的或者是弧形的。
6.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其中每个清背和每个沟形后端的相 交点的切线是相同的；或者，每个沟形后端和每个沟形底部之间的相交点的切线是相同的； 或者，每个清背和每个沟形后端在交叉点的切线与每个沟形后端和沟形底部在交叉点的切 线是相同的。
7.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于还包括了至少增加一个沟 槽和相连的刃背，其中每一对沟槽和刃背按沿螺旋角延伸的柄的纵向轴线延伸，形成多对 沿着柄的相邻沟槽和刃背。
8.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于包括钻头、丝锥、铰刀、立 铣刀、滚刀或麻花钻中的一种。
9.根据权利要求1所述的改良沟形的螺旋刀具，其特征在于所述清背有沿其长度而改 变半径的锥度。
10.一种改良沟形的螺旋刀具，包括具有纵向轴线的轴，轴还包括一个前端和一个外表 面；从与纵向轴线垂直方向并与前端具有一段距离的横截面中看，其特征在于外表面包括 如下结构a、包括沿轴的纵向轴线按螺旋角度延伸的沟槽，其中沟槽有从外缘半径向内延伸的沟 形前端和与沟形前端相毗邻的沟形底部；b、毗邻沟槽的刃背沿轴的纵向轴线按螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗邻沟形前端的 刃带，刃带具有与外缘半径相等的半径；刃背具有啦邻刃带的清背区，并且是外缘半径的内包圆周；c、呈凸形的沟形后端与毗邻清背的区域形成了沟形底部和清背区之间的连续面，其中 沟形后端的半径是外缘半径的15-75% ；d、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度，它比清背弧长要小；其中还包括所述清背有沿其长度而改变半径的锥度；或者，所述钻芯厚度约为外缘 半径的50% ；或者，所述每个清背和每个沟形后端的相交点的切线是相同的；或者，所述每 个清背和每个沟形后端在交叉点的切线与每个沟形后端和沟形底部在交叉点的切线是相 同的；或者，所述刀具是立铣刀或滚刀中的一种。
专利摘要一种改良沟形的螺旋刀具，包括轴，轴包括一个前端和一个外表面；外表面包括如下结构沿轴的纵向轴线按螺旋角度延伸的沟槽，沟槽有从外缘半径向内延伸的沟形前端和沟形底部，沟形前端从轴的前端看，其投影是直线；刃背沿轴的纵向轴线按螺旋角方向延伸，刃背具有刃带，刃带具有与外缘半径相等的半径；刃背具有清背区，并且是外缘半径的内包圆周；沟形底部和清背区之间为连续面，沟形后端的半径是外缘半径的15-75％；刀具纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度，它比清背弧长小。本实用新型通过对钻头结构的改进，使钻头具有最大钻芯厚度以保证最大扭曲强度的同时还可以改善冷却液及切屑的流动性，并可以在工件上加工出大于钻头外径4-5倍深度的孔。
文档编号B23B51/02GK201613382SQ20102014289
公开日2010年10月27日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者江延军, 王峰, 王海洲 申请人:大连远东工具有限公司