专利名称：制造具有埋头孔的螺纹孔的方法以及用于实施此方法的钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造具有埋头孔的螺紋孔的方法以及用于实 施此方法的钻孔工具。
背景技术：
在技术中通常需要的是，在一个工件中加入一个底孔。这个底孔 可以构成为盲孔，也可以构成为贯通孔。如果在切削加工路径上新加 入一个钻孔，那么称之为底孔钻取。如果将一个业已预成型的底孔钻
至额定尺度，则称为扩孔(Aiifbohren)。此外已知的是，在钻孔的圆 柱形的侧壁内成型螺紋。已知的螺紋制造方法是螺紋钻孔。为此一个 特殊的钻孔工具在其外壳面上具有螺紋切削齿用于将螺紋成型到钻孔 壁内。最后已知在钻孔边缘上成型埋头孔。在将具有外螺紋的螺钉拧 入螺紋孔内时，这种在钻孔边缘上且因此也在内螺紋头上的埋头孔用 作定心辅助机构或者用作导入斜坡。
由现有技术已知，在一个三步骤的制造方法中制造这种类型的具 有埋头孔的螺紋孔。在这种制造方法中在第一方法步骤中对底孔进行 扩孔或钻出底孔。在一个第二方法步骤中借助于螺紋钻头成型螺紋并 且在一个笫三工作步骤中最后将埋头孔成型到螺紋边缘内。由现有技 术此外已知使用所谓的阶梯刀具。这种阶梯刀具不仅具有钻孔切削刃， 而且具有螺紋切削齿以及下沉阶梯(Senkstufe)。这种阶梯钻头例如由 Spur/St6ferle Handbuch der Fertigungstechnik，Band 3-Spanen，Tdl 1 ，S. 351，379，CarlHa騰r Verlag Mtinchen/Wieii 1979已知。在这种阶 梯钻头中不利的是这样的事实，即利用一个阶梯钻头仅仅可以加工一 个具有预定深度的底孔或螺紋孔。为了制造具有不同深度的底孔或螺 紋孔，分别需要使用不同的与相应的深度适配的阶梯钻头。
因为借助于切削的制造方法进行制造总是非常耗费的，所以在制造安装件例如变速器盖或变速器壳体时马上就将孔一起成型特别是一 起铸造到相应的管件内。因为在铸造时始终必须首先将型芯放置在钻 孔内并且而后必须将型芯拉出，所以钻孔总是稍微圆锥形地倒斜坡
(Anschragung )。由于一方面倒斜坡和另外一方面铸造方法的较小的 表面质量特别是较小的尺寸精密性，所以成型的孔通常在另外一个加 工过程中扩孔至额定尺寸并且设有内螺紋。
为了对相同直径的、但是具有不同孔深度的钻孔进行扩孔，因此 使用具有钻孔切削刃和螺紋切削齿的组合螺紋钻头。在对钻孔进行扩 孔和在钻孔过程期间同时切削螺紋之后，利用单独的埋头刀具在一个 单独的工作过程中将上述的埋头孔加入钻孔边缘内。
在此不利是一方面需要从组合螺紋钻头向埋头刀具的刀具转换， 并且另外一方面是在刀具库内附加的用于放置埋头刀具的空间。
发明内容
本发明的目的在于，如此设计用于制造具有埋头孔的螺紋孔的方 法，使得进一步减小用于制造螺紋孔的循环时间并且进一步简化方法。 在权利要求1中给出的方法实现该目的。此外本发明的目的在于，提 供一种用于实施这种方法的合适的刀具。这个目的通过权利要求3的 特征组合实现。从属权利要求部分包含有利的进一步发展并且部分包 含在相应的独立权利要求中的根据本发明的进一步发展。
本发明的方法利用这样的事实，即在现代的加工技术中应用具有 可三维调节的加工主轴的加工机床。特别是这样的加工机床适合于用 于实施这种方法，其能够以所谓的螺紋插补法 (Schraubeninterpolation )制造内螺紋。在螺紋插补法中机床主轴的 一个圆周运动和一个线性运动叠加，以产生螺紋线。通过这种方法例 如借助于螺紋铣刀可制造所有的螺紋组合。
在当前的方法中首先一个与主轴动力学耦合的钻头(通常是一个 夹紧到钻床的夹盘内的钻头)在第一工作行程中在主轴的中心纵向方 向上进入工件内，以便钻出底孔或对已成型的底孔进行扩孔。利用在 钻孔的圆周面上设置的螺乡丈切削齿在钻孔过程的同时在钻出的底孔的
侧壁中切出内螺紋。因此形成螺紋孔。在这个第一方法步骤之后马上 进行一个无需刀具更换的第二方法步骤。在刀具驶出后(即钻头由螺 紋孔驶出后)，主轴在一个与其中心纵向轴线且因此与钻孔方向垂直的 方向上移向螺紋孔的边缘并且以圆周运动沿着螺紋孔的边缘引导钻头 并且在螺紋孔的边缘内切出埋头孔。在这个第二工作过程结束后具有 埋头孔的螺紋孔完全制造出来且可以应用。
在这种方法的一个优选构成中，钻头首先类似于螺紋插补法的工 作方法沿着主轴的中心纵向方向以埋头孔的整个深度伸入螺紋孔内。
在伸入之后钻头移入1/4圆围(Viertelkreiseinfahrschleife),在螺紋 孔的边缘上切出埋头孑L , 以 <更而后以移出 1/4 圆團 (Viertelkreisausfahrschleife )，返回到螺紋孔的中心并且离开钻孔。 本发明的方法也可以利用其它的移入及移出圆圏实现。
本发明的方法的主要优点在于，完全省去了从组合的螺紋钻孔刀 具向埋头刀具的刀具变换。利用本发明的方法可能的是，利用在一个 夹紧装置中的刀具实现底孔的钻取或扩孔以及螺紋的切出以及在孔边 缘或钻孔边缘形成埋头孔。此外在刀具库中不再需要用于埋头刀具的 相应的位置。也可以使用其它的刀具代替埋头孔工具加入工具库内。 这首先具有这样的优点，即用于工具库的主时间循环延长，从而在工 具库中刀具更换的间隔类似地减小。因此相关联的时间节省和由此产 生的费用减小是显著的。
权利要求3至6涉及一种用于适合实施这个方法的钻头。该钻头 在其端面上具有至少一个钻孔主切削刃。每个钻孔主切削刃与钻头圆 周上的两个其它的钻孔副切削刃相对应。配备给钻孔副切削刃的各个 副后面分别具有螺紋切削齿。在钻头端侧的每个主后面和与之相邻的 在钻头杆部上的副后面之间成型一个斜坡(Fase )。这个斜坡这样倾斜 地延伸，使得在主切削刃和配备给主切削刃的副切削刃之间构成一个 倾斜的切削斜坡以在第二方法步骤中切削出埋头孔。此外在钻头端侧 和钻杆之间的副后面之间的斜坡改善了钻孔时(即在主切削刃切入工 件内时)的切屑排出。斜坡因此具有双重功能。 一方面它是用于制造
埋头孔的成型工具。另外它有利于在钻孔过程中的钻头的切屑排出。
埋头孔的倾斜角可以任意选择。通常选择用于埋头孔的倾斜角的
标准的角度尺寸。这种标准例如是DIN 76第三部分。在那儿给出用 于内螺紋的螺紋底孔，其分别在螺紋切槽处或螺紋头处具有埋头孔。 埋头孔的外直径在此根据标准最大对应于螺紋直径d的1.05倍。由该 直径比例形成埋头孔的根据DIN 76的敞开角120°。相对于钻孔的纵 向中心轴线，敞开角P对应于埋头孔的倾斜角的双倍。因为斜坡相对 于钻头的中心纵向轴线的倾斜角对应于埋头孔的倾斜角，而120。的敞 开角P利用具有60。的倾斜角的斜坡制成。换句话说， 一方面利用本 发明的方法且另外一方面利用本发明的用于实施该方法的钻头制成的 埋头孔的几何形状始终取决于构成在钻头的斜坡的几何形状。因为根 据本发明的方法设置一个切槽加工，即制造螺紋和埋头孔在一个连续 的制造过程中，所以钻头上的斜坡的宽度稍大于于待利用斜坡制造的 埋头孔的宽度。优选斜坡宽度对应于待制造的埋头孔的宽度的105%。 在钻头的一个进一步构造中规定，在钻头内加设一个或多个冷却 通道。在钻孔期间因此可以将液体的冷却润滑介质传输到工作位置。 借助于液体的冷却润滑介质一方面冷却钻头和工件并且另外一方面润 滑钻头和工件。此外冷却润滑介质用于输出在钻孔时形成的切屑。切
上的工作位置被冲出。冷却润滑介质也用于改善切屑排出。在待钻孔 的盲孔的情况下冷却通道在后面或钻头横向切削刃的区域内流出。相 反在钻贯通孔时多个用于冷却润滑介质的排出口设置在钻孔圆周上在 螺紋切削齿的区域内。
借助于下面阐述的实施例详细阐述本发明。其中
图1本发明的钻头的侧视图2钻头头部和与之邻接的钻头杆部的透视图3在图1中示出的钻头的钻头头部的放大的侧视图4根据图3中的箭头IV的钻头头部的端侧的俯视图；图5在图1中示出的钻头的剖视的侧视图；和
图6根据图5中的示意图的钻头的钻头头部的顶点的放大的示意图。
具体实施例方式
在图1中可以看到一个圆柱形的钻头杆部1，其在自由端上具有 一个方头2。方头2是一个用于在机床的夹盘中夹紧的钻头的防扭转 机构。
在钻头杆部1的在中心纵向方向3上背对方头2的自由端上构成 钻头头部4。钻头头部4由多个夹紧槽5构成，在该实施例中为四个 夹紧槽。在钻头头部4的旋转方向6上在夹紧槽5之间构成钻头体的 肋条，所述肋条在其外表面(副后面7)上具有切削齿。切削齿一方 面是在中心纵向方向3上邻接钻头头部4的自由端的螺紋切削齿8, 另外一方面是在中心纵向方向3上邻接螺紋切削齿的导向齿18。切削 齿8用于螺紋的实际切削，而导向齿18在其它的钻孔或螺紋切削过程 中在业已切割的内螺紋上引导钻头。
在钻孔头部4的端侧9上分别与中心纵向方向3垂直地延伸两个 同样也相互垂直的钻孔主切削刃10。钻孔主切削刃10在钻孔头部4 的中心:帔冷却通道开口 11穿过。在冷却通道开口 11内在中心纵向方 向3上贯穿钻头的冷却通道12通出，以用于在钻孔过程中将冷却润滑 介质排到工作位置上。
在各个钻孔主切削刃10之间在钻头头部4的端侧上构成主后面
13。 在主后面13和副后面7之间在钻头头部4上构成倾斜延伸的斜坡
14。 相对于钻头的在中心纵向方向3上延伸的中心纵向轴线15，斜坡 14的倾斜角16在此实施例中为38°。为了实现具有根据DIN76, Teil 3的敞开角度120。的埋头孔，选择一个具有60。的倾斜角16的斜坡14。 斜坡宽度19优选稍大于利用斜坡14制成的埋头孔的宽度。
在实施例中示出的钻头的工作方式如下为了将底孔扩孔至螺紋 孔，钻头移入预成型的底孔内并且以其钻孔主切削刃10和构成在副后 面7上的钻孔副切削刃将底孔切削至规定大小。同时设置在副后面7
上的螺紋切削齿8在底孔的内壁内切出 一 螺紋，从而形成螺紋孔。
在完成螺紋孔后，钻头重新在中心纵向方向3上沿着其中心纵向 轴线15由螺紋孔驶出。而后机床的与纵向中心轴线15对齐的主轴将 钻头在与中心纵向方向3垂直延伸的正交方向17上移向钻孔边缘。斜 坡14移入1/4圆圏与钻孔边缘处于嵌接，并且配备给斜坡14的切削 刃通过钻头在旋转方向6上的旋转以及同时由机床的主轴控制的沿着 钻孔边缘的圆周运动在钻孔边缘上切出埋头孔。在完成埋头孔后，钻 头移出1/4圆圏与构成为螺紋头的钻孔边缘脱离嵌接并且远离工件。 由此完成在螺紋头上具有埋头孔的螺紋孔。
附图标记清单
1 钻头杆部
2 方头
3 中心纵向轴线
4 钻孔头部 5夹紧槽
6 旋转方向
7 副后面
8 螺紋切削齿
9 端侧
10钻孔主切削刃 11冷却通道开口 12冷却通道 13主后面 14斜坡
15中心纵向轴线 16倾斜角 17正交方向 18导向齿 19斜坡宽度
权利要求
1. 用于制造具有埋头孔的螺纹孔的方法，具有如下的方法步骤a)一与钻床的主轴动力学耦合的、在其端侧(9)上具有至少一个钻孔主切削刃(10)且在其圆周上具有螺纹切削齿(8)的钻头在一个工作行程中在主轴的中心纵向方向(3)上驶入工件内，并且同步地钻出底孔或对底孔扩孔和在底孔的内壁上切出内螺纹，从而制成螺纹孔；b)在钻头由如此制成的螺纹孔驶出后，主轴将钻头与其中心纵向方向(3)正交地移向螺纹孔的边缘并且以圆周运动沿着螺纹孔的边缘引导钻头并且在螺纹孔的边缘内切削出埋头孔，以制成具有埋头孔的螺纹孔。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在开始切削埋头孔时 将钻头以埋头孔的整个深度沿着所述主轴的中心纵向方向(3)伸入螺 紋孔内并且移入1/4圆圏、正交于主轴的中心纵向方向切出埋头孔并 且移出1/4圆圏。
3. 用于实施根据权利要求1或2所述的方法的钻头，其特征在于， 设有 一在钻头的端面(9)上延伸的钻孔主切削刃(10);两个在钻 头圆周上的、与钻孔主切削刃(10)对应的钻孔副切削刃；在钻头圆 周上的副后面(7)上的螺紋切削齿(8); —在每个主后面(13)和与 该主后面邻接的副后面(7)之间倾斜延伸的斜坡(14)。
4. 如权利要求3所述的钻头，其特征在于，设有两个彼此垂直 延伸的钻孔主切削刃(10);四个在钻头圆周上的、与钻孔主切削刃(10) 相对应的钻孔副切削刃；在钻头圆周上的四个副后面(7)上的螺紋切 削齿(8);在四个主后面(13)和与所述主后面分别邻接的副后面(7) 之间的四个斜坡(14)。
5. 如权利要求3或4所述的钻头，其特征在于，斜坡(14)设有 一与埋头孔的倾斜角相对应的倾斜角(16)。
6. 如上述权利要求之一项所述的钻头，其特征在于，设有一在中 心纵向方向(3)上贯穿钻头的冷却通道(12)。
全文摘要
用于制造具有埋头孔的螺纹孔的方法和钻头，具有如下的两个方法步骤一与钻床的主轴动力学耦合的、在其端侧(9)上具有至少一个钻孔主切削刃(10)且在其周边上具有螺纹切削齿(8)的钻头在一个工作行程中在主轴的中心纵向方向(3)上驶入工件内，并且同步地钻出底孔或对底孔扩孔和在底孔的内壁上切出内螺纹，从而制成螺纹孔。在第二个方法步骤中在钻头由如此制成的螺纹孔驶出后，主轴将钻头与其中心纵向方向(3)正交地移向螺纹孔的边缘并且以圆周运动沿着螺纹孔的边缘引导钻头，其中在钻头上设置的斜坡(14)在螺纹孔的边缘内切削出埋头孔。
文档编号B23G5/20GK101378872SQ200780004781
公开日2009年3月4日 申请日期2007年2月6日 优先权日2006年2月9日
发明者G·费希尔 申请人:恩斯特·赖梅销售有限公司