用于钻孔工具的钻尖的制作方法

专利名称：用于钻孔工具的钻尖的制作方法
用于钻孔工具的钻尖
本发明涉及用于钻孔工具的一种钻尖，该钻尖在钻头纵向方向上 沿 一条钻头中心轴线延伸并且具有 一个向外延伸的切削刃。
DE 44 35 857 Al披露了这种类型的一个钻尖。在该公知钻头的情 况下，钻尖被夹在钻头体部的一个端侧的凹槽中。该钻尖的切削刃以 一种大致呈S形的方式从钻头的中心向外伸展到钻头周缘。在该钻头 纵方向上， 一个巻曲的切屑凹槽的切屑凹槽壁邻接该切削刃。在经由 该切屑刃的加工过程中被移除的这些切屑经由该切屑凹槽被排出。
为了确保一个尽可能无故障的连续钻孔过程，这些切屑必须经由 切屑凹槽可靠并安全地排出。切屑必须具有一种适合于这种目的的形 状。因此，经常发生的问题是这种加工过程导致以大致呈螺旋形的方 式体现的切屑的形成，而且这些切屑中的一些所占据的自由空间大于 由该切屑凹槽提供的自由空间。这可能导致这些切屑被粘在切屑凹槽 内，这样就不再能可靠地确保其排出。还存在着切屑经过钻头周缘与 钻头壁之间并且被粘在此处的风险；这导致对钻头壁的损害、不精确 的钻孔几何形状以及钻孔工具的受力大大增加。
特别是在长的切屑材料(如高级不锈钢，其中在加工过程中形成 很长的切屑)中，遇到的问题是充分安全地移除切屑。
已知将人们所知的切屑破碎器用于避免过大的切屑。因此，DE 699 27 417 T2披露了一种用于钻孔工具的盘形切削刀片，其中这些切 屑破碎器是由垂直于切屑刃的横向凹槽形成的。因此，在此情况下， 使该切削刃在这些切屑破碎器的位置处中断。
本发明所有依据的目的是确保安全而可靠的切屑移除，并且具有 良好的钻孔质量。
根据本发明，该目的是通过用于钻孔工具的一个钻尖实现的，该 钻尖在钻头纵向方向上沿钻头中心轴线延伸并且具有从位于该钻头中
6心轴线上的 一个钻头中心向外延伸的 一个切削刃。该切削刃在该与该 钻头的旋转方向相反的方向上由一个自由的表面邻接，并且在该钻头 纵向方向上由一个切屑凹槽邻接。为了确保将这些切屑可靠并安全的 排出，将该切削刃分成总共三个切削部分，即分成接近于该中心并源 自于该钻头中心的一个起作用的切削部分、接近于中心的一个径向外
个不起作用的切削部分。这些切削部分全都位于该钻尖的前端面中并 因此而在纵向方向上不被安排成相互偏置。此外，优选它们彼此连续 地汇合。在这种情况下，接近于中心的起作用的切削部分与不起作用 的切削部分在一个内部切削拐角处互相接界。该内部切削拐角位于一 个内圆上，该内圆的半径等于或者大于一个钻头芯的芯半径，并且优 选略大于该钻头芯的芯半径。因此，优选该切削拐角距该钻头中心轴 线的距离略大于该芯半径。在这种情况下，该钻头芯由保留在这些切 屑凹槽之间的中心内的芯材料确定，即，芯直径是这些切屑凹槽之间 的最短的连线。
作为这种配置的结果，该不起作用的切削部分被以径向方向安排 并相对于该内部切削拐角略微退后。在该径向方向上，接近于中心的
样，所述不起作用的切削部分就不增加任何机加工的工作。机加工的 工作仅由远离该中心的切削部分继续进行。
作为这种特定的配置的结果，在仅仅被分成不同部分的连续切削 刃的情况下，所产生的这些切屑被因此分裂成两个较小的切屑部分， 从而允许切屑经由切屑凹槽被可靠地移除而无困难。因此，该切削刃 作为一个整体在如圆锥形的无轴向偏置的钻尖的端面上伸展，并且该 不起作用的切削部分将这两个起作用的切削部分接合在 一起。术语"较 小的切屑部分"在这种情况下是指由该切削刃的长度所限定的切屑宽 度的大小被减小。因此，从一开始就在该径向方向上将切屑分开。优 选这些单个的切屑部分在该轴向方向上不被^皮碎，即，形成长切屑的 局部切屑。因此，切削刃的几何形状导致直接在切削刃上形成两个局
7部切屑是非常重要的。
在此情况下，该钻尖被具体地体现为一个可更换的、可紧固的钻 尖，该钻尖能够以一种夹紧方式和/或借助于多个紧固元件被紧固到一 个钻头体上。可替代地，例如通过钎焊将该钻尖牢固地连接到该钻头 体。最后，该钻尖还可以是该钻头体的一个整体部分。对于切屑的排 出来讲，该钻孔工具的切屑几何形状极为重要。
该钻尖通过称为螺杆表面研磨形成或可替代地通过锥形包络研磨 来形成。总体上讲，该钻尖基本上呈圆锥形。邻接与旋转方向相反的 切削刃的一个主自由表面具有(例如) 一个恒定的自由角。对此可替 代地，该自由表面被分成具有不同的自由角的多个局部部分，并且该 主自由表面具有(例如)一个扭接的路线。
优选地，接近于中心的起作用的切削部分与该不起作用的切削部 分在它们之间封闭了小于等于约卯。的一个角。这确保了该不起作用 的切削部分在径向上稍微后退或者至多以与该内部切削拐角的径向高
度相同的高度被定位。该角度在从85°至65。的范围之内，优选约为 80。。该角度的选择总体上取决于待加工的材料以及为其设计的钻头。 在软质材料的情况下，还可以选择一个相当尖锐的角度，这种软质材 料如轻金属(如铝)。对于这些软质材料而言，最小角度为20。。
根据 一 种有利的配置，不起作用的切削刃具有 一 个弯曲的路线。 因此，该弯曲的路线在该内部切削拐角与远离该中心的切削部分的一 个起始点之间形成一种类型的排屑槽。在这个排屑槽内不发生与该工 件的接合。
优选地，远离中心的起作用的切削部分由一个切屑凹槽的一个壁 部分邻接，在垂直于该钻头纵向轴线的截面中观察时，该切屑凹槽沿 着具有切屑形状半径的一个圆的一个圆形弧线伸展。由于远离中心的 起作用的切削部分形成该切屑凹槽的端側分界边缘，所以远离中心的 起作用的切削部分具有一个与该切屑形状半径相关的弯曲的路线。由 于这个弯曲的路线，得到适当的切屑成形，且切屑的半径由该切屑形 状半径确定。因此，除了切屑的划分外，这种优选的配置同时还提供了受限的切屑成形，从而形成一个大小合适且形状合适的相对较小的 切屑。将该切屑有目的地分成多个(具体是两个)切屑部分并且所限 定的切屑成形具体地确保了切屑经由切屑凹槽而安全排出。
有利地的是，切屑形状半轻的尺寸是使由切屑形状半径所限定的 圆位于垂直于一个自由空间内的钻头中心轴线的一个平面内，该自由 空间由该切削刃的路线以及一条钻头周缘线限定。在这种情况下，优
选这些切屑形状半径的尺寸使该圆尽可能精确地位于该自由空间内， 即它仅略小于该自由空间。这就确保了该成形的切屑能够被自由地排 出而不夹在切屑凹槽内。
为了尽可能均匀的切屑成形以及切削刃几何形状的简单制造，优 选该不起作用的切削部分与远离中心的起作用的切削部分相互连续地 汇合，且特别地无扭接。因此，这两个切削部分具有一个均勻汇合的 路线。
优选地，这两个切削部分在此情况下具有总体上呈月牙形的一种 路线。术语"月牙形的路线"在此情况下是指远离中心的起作用的切削 部分以与该钻头周缘线所成的一个锐角伸出。这种月牙形的配置在该 外部切削拐角形成一种楔块的类型，这种楔块安全而可靠地确保切屑 被从该钻头壁引导到该钻头轴线。这就可靠地防止了切屑被夹在该钻 头壁与钻头体的钻头背部之间。
根据一种优选的配置，在垂直于该钻头纵向轴线的截面中观察时， 在 一条径向线与 一条切线之间由该切屑凹槽壁形成了一个第二切屑
角，该第二切屑角穿过第二切削刃。该第二切屑角具有一个大于20。 的值并且具体是在15°与30。之间的一个范围内。
在 一 种有利的进展中，接近于该中心的该起作用的切削部分被以 与该切屑凹槽所成的一个锐角定向，并且这两个另外的切削部分沿着 该切屑凹槽伸展，从而形成该切屑凹槽的分界边缘。
优选该内部切削拐角处于距钻头中心轴线的一个距离，该距离基 本上对应于钻头芯的芯半径。因此，接近于该中心的该起作用的切削 部分覆盖钻头芯。这样，就以一种特别合适的方式来划分这两个起作
9用的切削部分。
为了实现经由该切屑凹槽的切屑的安全排出，根据一种有利的配 置，这两个起作用的切削部分的总体活动径向切削长度在远离该中心
的切削部分上被大致划分成2/3 ，并且在接近于该中心的该切削部分上 被大致划分成1/3。由于这种划分，大部分加工功率由远离中心的起作 用的切削部分施加。在此情况下，在这种加工过程中的加工体积被移 除的80%以上由远离中心的起作用的切削部分移除。
根据一个优选的进展， 一个内部的局部切屑凹槽与该起作用的切 削部分相关联，且一个外部的局部切屑凹槽与一个外部起作用的切削 部分相关联，该外部的起作用的切削部分用于由这些起作用的切削部 分所产生的这些切屑的分离的移除。在此情况下，这两个局部切屑凹 槽彼此分离，具体是由一个分离片分离，该分离片起始于该内部切削 拐角并且优选在该钻头纵向方向上螺旋地伸展。
这种进展具有的具体优点是这两个局部切屑被分别移除，在加工 过程中产生这两个局部切屑，即，由该内部起作用的切削部分产生的 一个内部的局部切屑以及由外部起作用的切削部分产生的一个外部的 局部切屑。这就确保了这两个局部切屑并不汇合并且(例如)被卡住， 并且不可能导致切屑的累积。由于这两个局部切屑凹槽，所以每个局 部切屑被分别成形并且被与另 一个切屑分开引导。由于该外部起作用 的切削部分的较大的加工体积，所以具体是在铬镍不锈钢的过程加工 中形成一个很长的螺旋式伸展的局部切屑。与之相比，在该内部起作 用的切削部分的情况下形成相对较短的局部切屑。如果两个分离的局 部切屑凹槽被省去，则该短切屑内部的局部切屑往往会与该长切屑外 部的局部切屑相汇合，这样就有缠结切屑的形成的风险，这对移除带 来难题。因此，总体上讲，这两个分离的局部切屑凹槽提供了这些局 部切屑的安全并可靠的移除。
优选地，在此情况下由该钻头中心轴线与该内部的局部切屑凹槽 之间的径向距离形成的一个内部芯半径小于一个外部芯半径，该外部 芯半径接着由该钻头中心轴线与该外部的局部切屑凹槽之间的径向距离形成。因此，该内部的局部凹槽的凹槽底座相对于该钻头中心轴线 更接近地^皮定向。
因此，在可靠移除切屑的意义上讲，这些局部切屑凹槽在它们的 实施方案中总体上是不同的。为了进一步改进切屑移除，优选这些芯 半径在该钻头纵向方向上不同地变化。由于这些局部切屑凹槽在钻头 纵向方向上的不同变化，所以切屑运送方向在该纵向方向上以一种受 限方式受到影响，以使这两个局部切屑并不相互汇合，而是被相互邻 近形成，并且也基本上^皮此邻近^皮排出。
有利地是，在此情况下，为该外部芯半径做好在该钻头纵向方向 上减小的准备。由于该外部芯半径的减小，该切屑凹槽的深度被增加， 这样，用于外部得到局部切屑的自由空间随着距该切削区域的距离的 增大而变得更大。优选还为该内部芯半径至少保持恒定或者在该钻头 纵向方向上增加做好准备。总体上讲，作为这些措施的结果，这两个 局部切屑在钻头纵向方向上被不同地引导，从而排除了这些局部切屑 相互纠缠的风险。
为了这两个局部切屑的可靠的并排伸展，还有利地为这两个局部 切屑凹槽做好具有不同的扭转角的准备，其中该外部的局部切屑凹槽 具体具有大于该内部的局部切屑凹槽的扭转角。在这种情况下，术语 "扭转角"通常是指基于该钻头纵向方向的各个局部切屑凹槽的取向。
优选地，内部的局部切屑凹槽具有小于外部的局部凹槽的切屑形 状半径。切屑形状半径对于这种成形是决定性的，并因此而对于常规 上呈螺旋形的切屑的直径也具有决定性。因此，与外部的局部切屑相 比，这种措施确保了内部的局部切屑具有一个总体上小得多的直径， 这样，这两个局部切屑的直径也不同。
有利地的是，这两个局部切屑凹槽也在第二切屑角度方面有所不 同，在每种情况下，该第二切屑角度由该钻头中心轴线在一个切屑凹 槽壁与一个径向线之间形成。在该内部的局部切屑凹槽的情况下，该 对应的径向线穿过该外部切削拐角伸展，并且与该切屑凹槽壁形成一 个外部第二切屑角。在该外部的局部切屑凹槽的情况下，该径向线穿过该外部切削拐角伸展并且与该切屑凹槽形成一个外部第二切屑角。 在此情况下，这两个第二切屑角不同，内部第二切屑角有利地小于外 部第二切屑角。从总体上来讲，由于月牙形的配置，所以外部第二切
屑角具有从20。至30。的范围内的一个相对较大的值。在另一方面，内 部第二切屑角要小的多，例如，仅仅是一半的大小。有利地的是，还 做好将该外部第二切屑角度形成为 一个尖锐的、"正的"第二切屑角度 的准备，且做好将该内部第二切屑角度形成为一个钝的、"负的"第二 切屑角度的准备。
此外，额外地为外部笫二切屑角做好在钻头纵向方向上变化(并 且具体就量值而言是变得更小的)准备。
在一种优选的配置中，这两个局部切屑凹槽会聚在一个共同的切 屑凹槽中。在这种情况下，当这些切屑已经充分成形并且彼此相邻伸 展时，发生这种会聚是与这些切削部分分离开的。这就是说， 一旦将 这些成形的局部切屑相互分离，就可容易地将它们在一个共同的切屑 凹槽中排出。因此，这些设计措施仅被限制在钻尖的区域，且不必在 该钻头的整个长度上形成两个局部切屑凹槽。在一个模块式钻孔工具 的情况下，其中一个钻尖被插入到钻头体中，优选这两个局部切屑凹 槽仅在该钻尖中形成。因此，该钻尖的这两个局部切屑凹槽然后通向 该钻头体的一个共同的切屑凹槽中。
由于有目的地甚至移除该内部的局部切屑，所以与没有局部切屑 凹槽的一个变体实施方案相比较，在带有两个局部切屑凹槽的这种变 体实施方案的情况下提供了该内部起作用的切削部分的加工体积的增 加。因此，在带有两个局部切屑凹槽的该变体实施方案的情况下，优 选该内部起作用的切削部分的活动径向长度等于或大于总体活动径向 切削长度的约50%。在此情况下，优选该内部起作用的切削部分的径 向长度可达总体活动径向切削长度的2/3。在此情况下，该内部起作用 的切削部分的径向长度由一个内圆的半径限定，该内部切削拐角位于 该内圆上。总体活动径向切削长度由这些钻头半径限定。因此，在带 有这两个局部切屑凹槽的变体实施方案的情况下，这两个半径之比约
12为1/2至2/3。
本发明的示例性实施方案将在下文中参考附图更详细地说明，在 附图中


图1是根据一个第一变体实施方案的一个钻尖的示意性简化平面
图2是一个钻头的示意性简化侧视图3A是根据一个第二变体实施方案的一个钻尖的示意性简化侧 视图3B是根据图3A所示的这些截面平面的多个截面的重叠的一个 示意性简化平面图，这些截面经过根据图3A的钻尖；
图4是根据图3A的钻尖的一个示意性简化平面图5是经过根据图3A的钻尖大致在截面平面A-A的区域中的 一个进一步的示意性简化截面图；以及
图6是一个螺旋钻头的某些细节的一个示意性简化侧视图，该螺 旋钻头具有根据图3A的钻尖。
在这些图中，等效的部分配有相同的参考数字。
正如可从图2看到的那样，在此所示出的螺旋钻头2在纵向方向 上沿一个钻头中心轴线4延伸。该钻头在其尾端具有一个柄部分6， 利用该柄部分钻头被夹在一个适当的加工器件中。该柄部分6由一个 钻头体8邻接，该钻头体在其前端具有一个钻尖10。所示出的螺旋钻 头2包括两个螺旋伸展的切屑凹槽12，这些切屑凹槽延伸进入该钻尖 10。出自于该前端或者接近于该钻尖10的顶端的多个冷却剂孔被以常 规方式通过整个螺旋钻头2。各自的一个第二切削刃14在钻头纵向方 向上沿着该切屑凹槽12伸展，因此，还将该第二切削刃实现为螺旋地 伸展。
在该示例性实施方案中，钻尖10被实现为一个可替换的分离部 件，该部件以夹紧方式被固定在钻头体8中。因此，图2所示的螺旋 钻头2是一种模块式钻孔工具。原则上还可以提供牢固地连接(例如 通过焊接)到该钻头体8的一个钻尖10。此外，还可提供该螺旋钻头2作为所称的一种全硬金属钻头，其中该钻尖是该钻头体8的一个整 体部分。
从根据图1的平面图可以看出该钻尖10的特定的切削刃几何形 状。据此，从位于钻头中心轴线4上的钻头中心开始，该示例性实施 方案提供了两个分别向外延伸的切削区域，这两个切削区域各自具有 三个切削部分16a、 16b、 16c。所有的切削部分沿着该端面伸展，在 该示例性实施方案中，该端面处于包络锥的形式，且无偏置。原则上 还可以提供多于两个(例如三个)切削区域，每个切削区域具有三个 切削部分16a至16c。该钻尖10被体现为与钻头中心轴线4旋转对称。 在所示出的变体实施方案的情况下，钻尖10以180。旋转对称。第一 切削部分16a形成一个接近于该中心的起作用的切削部分，并且从钻 头中心轴线4延伸，例如以可达一个内部切削拐角18的一个宽广的径 向方向上向。在该示例性实施方案中，接近于该中心的这两个起作用 的切削部分16a形成一个以大致呈S形的方式伸展的局部切削刃，并 且在钻头中心轴线4的区域中包括一个成直线伸展的横向切削刃。该 内部切削拐角18由一个不起作用的切削部分16b邻接，该不起作用的 切削部分在起始点19与远离该中心的一个起作用的切削部分16c连续 并无缝地汇合。远离中心的起作用的切削部分16c延伸直到一个外部 切削拐角20。
在使用过程中，螺旋钻头2在旋转方向21上围绕钻头中心轴线4 旋转。在此情况下，该内部切削拐角18限定一个内圆22，该内圆在 图1中用虚线示出并且具有一个内圆的半径Rl，且该外部切削拐角 20限定一个外圆24，该外圆在图1中用点划线示出并且具有一个外圆 的半径R2。在此情况下，该外圆的半径R2对应于该钻头标称半径并 且限定该钻头的圆周。该外部切削拐角20在纵向方向上由第二切削刃 14邻接。在该第二切削刃14的区域中，在该外部切削拐角20上提供 一个斜面26,螺旋钻头2通过该斜面被支撑在一个钻头壁上。
现在，在径向方向上观察，该内部切削拐角18比这些不起作用的 切削部分16b稍微进一 步向外定位这样事实是特别重要的。因为该不
14起作用的切削部分16b同时具有最接近于该中心的切屑凹槽12的点， 所以切削拐角18的间距以及该内圆22的半径Rl略大于用虛线所示 的的钻头芯23的芯半径R4。在此情况下，钻头芯23由留在这些切屑 凹槽2之间的中心内的芯材料确定。因此，芯半径R4由这两个切屑 凹槽12之间的最短的减半的距离来跟定。由于这种配置，中央切削部 分16b在径向方向上相对于内部切削拐角18略微退后，这样中央切削 部分16b不参与机加工的工作。再次参与机加工的工作的第一点是远 离该中心的切削部分16c的起始点19。位于90。的区域内并且优选略 微小于90°的 一 个切削角a是在接近于该中心的起作用的切削部分16a 与中心不起作用的切削部分16b之间形成的。在此情况下，该切削角 a由两个切削部分16a、 16b的穿过内部切削拐角18伸展的切线之间 的角度限定，该切线具体穿过至与该钻头中心轴线正交的平面上的两 条切线的突出部分之间的角度。
因此，对于每半个钻头形成了两个切削部分16a、 16c，这些切削 部分在空间上彼此分离，并且实现这种加工性能。这还产生两个分离 的切屑部件28a、 28b。因此，带有三个切削部分16a至16c的切削刃 的特定几何形状以及中央不起作用的切削部分16b以切屑划分器的形 式起作用，而该切屑刃的路线仍保持连续。
在根据图1的第一示例性实施方案中，在这两个切削部分16a、 16c上划分在径向方向中的起作用的总体切削长度，具体在远离该中 心的起作用的切削部分16c上大致划分成2/3,并且在接近于该中心的 起作用的切削部分16a上大致划分成1/3。术语"在径向方向上起作用 的切削长度"在这种情况下是指切削部分16a、 16c各自在径向方向上 的径向长度。因此，接近于该中心的切削部分16a的在径向上起作用 的切削长度对应于内圆的半径Rl,并且远离该中心的切削部分16c 的在径向上起作用的切削长度对应于外圆的半径R2与内圆的半径Rl 之间的差值。内圆的半径Rl总体上在外圆的半径R2的约20%至40% 之间的范围内。在此情况下，内圆的半径Rl略大于芯半径R4。在这 些钻头2中，该芯半径具有大于30%的外圆的半径，具体是在这些钻头2的情况下，内圆的半径Rl基本上对应于钻头芯23的芯半径 R4。
为了争取切屑的安全移除，除了将该切屑分成两个切屑部分28a 、 28b之外，受限的切屑成形也是尤为重要的。为了实现这种目的，首 先做好这两个切削部分16b、16c沿一条弯曲的线均匀地并且无缝地相 互汇合的准备。在此情况下，这两个切削部分16b、 16c被弯曲，其方 式为将切屑凹槽12分界并且与这些切削部分16b、 16c邻接的一个 切屑凹槽壁30沿着具有切屑形状半径R3的一条圆形弧线伸展。该切 屑形状半径R3位于一个与该钻头中心轴线正交的平面内并且形成一 个理论上的切屑圆27，该切屑圆位于这个平面中并且具有一个中心点 M。切屑形状半径R3确定在加工过程中形成的切屑部分28b的切屑 半径。该切屑形状半径R3的这些尺寸是使形成的切屑部分28b小于 或者最多等于由切屑凹槽12产生的相对于钻头壁的自由空间的大小， 该钻头的壁的路线对应于在图1中用点划线示出的外圆24。因此，切 屑形状半径R3略小于或者等于一个扩展的一半，该扩展在内部切削 拐角18开始、穿过切屑圆27的中心点M伸展并且在外圆24结束。
由于带有以一种弯曲的方式运转的切屑凹槽壁30的部分的切削 部分16b、 16c的特定几何形状，所以得到了切削部分16b、 16c的总 体月牙形配置。总体上讲，由穿过外部切削拐角20伸展的径向线32 与切屑凹槽壁30或切削部分16c之间的这种月牙形的路线形成一个排 屑槽。远离该中心的切削部分16c以一种楔形的方式伸出并且尖锐地 朝向外部圆周24。在垂直于钻头中心轴线4的一个平面中观察时，在 该径向线32与在外部切削拐角20的切屑凹槽壁30的切线之间形成一 个第二切屑角y，优选该切屑角大于20。。由于这种月牙形的配置，所 产生的切屑部分28b被安全地引导离开该钻头壁，从而可靠地排除了 在斜面26与该钻头壁之间卡入的风险。
优选钻尖IO通过研磨工艺形成。在此情况下，优选进行本身已知 的螺杆表面研磨或者替代地是本身也已知的圆锥形研磨。钻尖10在其 实施方案中总体上呈圆锥形。因此，单个的切削部分16a至16c并不
16位于共同的正交平面中但还在纵向轴线方向中具有一个部件。切削部
分16a、 16c以与旋转方向21相反的方向分别由主自由表面区域34a、 34b相邻接。所述主自由表面区域中的每一个相对于切削部分16a、 16c 封闭了一个自由角，该自由角被限定为正交于钻头中心轴线4的一个 平面与各自的主自由表面区域34a、 34b的一条切线之间的一个角，该 切线垂直于各自的切削部分16a、 16c伸展。根据研磨路径以及所选择 的配置，这些主自由表面区域34a、 34b具有相同的或不同的自由角。 在自由角不同的情况下，优选单个的主自由表面区域34a、34b连续地、 并且特别还是无缝地相互汇合。
接近该中心并且相对于钻头中心轴线4彼此相对的这两个切削部 分16a形成超出该钻头中心的一个基本上呈S形的带有称为横向切削 刃的切削区域。在一种优选配置中，这些切削部分16a位于一个朝向 主自由表面区域34a急剧下倾的一个山脊类型的隆凸上。因此，在这 种情况下，形成一个相对较大的在10°到30°的范围内的自由角，而主 自由表面区域34b的自由角小得多并且在从6。到12。的范围内。
总体上讲，所选择的切削刃几何形状提供了切屑的安全而可靠的 移除，即使在难以处理的材料的情况下也是如此，如长切屑、高级不 锈钢。这是通过有目的地将这些切屑-皮碎成两个切屑部分28a、 28b 得到的，而且还通过受限的切屑成形具体是切屑部分28b的切屑成形 得到。
在下文中参考图3至图6所说明的变体实施方案与参考图l和图 2所说明的变体实施方案的不同之处基本上在于改进的切屑移除方 面，这种切屑移除在带有不同的切削部分16a至16c的基本上不改变 的切削刃的配置情况下进行。因此，结合图1和图2就单个的切削部 分16a至16c的形成所进行的陈述同样适用于根据图3至图6的变体 实施方案。
根据图3A的钻尖10被提供作为用于固定在钻头体8中的一个可 替换的钻尖10，如图6中所示。钻尖10在此情况下以一种夹紧的方 式有利地进行固定。它具有一个类似圆锥形的端面包络，单个的切削
17部分16a至16c在该端面像参考图l所说明的那样进行伸展。在与前 侧面相对的钻尖10的末端提供带有一个安排在末端的定心销42的一 个固定销40。
图3B示出了根据截面A-A、 B-B、 C-C的多个截面图的重叠， 这些截面是根据图3A的这些截平面。图4是根据图3A的钻尖10的 平面图并且清楚地示出了该切削路线。最后，图5是参考将会描述的 多个进一步的特征的一个进一步的截面图。
正如可从图4看出的那样，延伸并可到达内部切削拐角18的内部 起作用的切削部分16a在这个变体实施方案的情况下也从钻头中心轴 线4开始伸展。所述内部切削拐角由中心不活动的切削部分16b邻接， 该不活动的切削部分与该外部起作用的切削部分16c连续而无缝地汇 合，该外部起作用的切削部分在位于外部切削拐角20的钻头的外周缘 上终止。
从图3B、图4和图5可以很清楚地看到，两个局部切屑凹槽，即 一个外部的局部切屑凹槽44a和一个内部的局部切屑凹槽44i，是在外 部切削拐角20与在旋转的方向21中前进的主自由表面区域34b之间 的自由空间中形成的。这两个局部切屑凹槽44a、 44i由一个分离片46 彼此分离，该分离片在该内部切削拐角18开始并且具体在纵向方向上 螺旋地延伸。优选分离片46是成圆形的或者配备有一个斜面。
外部的局部切屑凹槽44a与外部起作用的切削部分16c相关联并 且开始直接邻接切削部分16c。内部的局部切屑凹槽44i该内部切削部 分16a相关联。由于形成内部切削部分16a所要求的切削刃的减少， 所以内部的局部切屑凹槽44i开始在轴向方向上与末端区域中的内部 切削部分16a略微分开，该内部的局部切屑凹槽接近于前进中的主自 由表面区域34b的中心。
提供了两个分离的研磨过程来形成这两个局部切屑凹槽44a、44i, 这两个局部切屑凹槽44a、 44i中的一个在各自的研磨工艺中形成。与 之相反，在图1的变体实施方案的情况下，在该月牙形的配置之前， 仅提供一个研磨工艺以在其中形成所示出的切屑凹槽12，并因此而在之后通过一个另外的研磨工艺以常规的方式形成切削部分16b、 16c。 正如可以清楚地看到的那样，特别是在图5中，这两个局部凹槽 44a、 44i的凹槽底座以 一种弧形方式具体是基本上沿一条圆弧线伸展。 具有各个局部切屑凹槽44a、 44i的最小曲率半径的区域在每种情况下 限定了 一个切屑形状半径和一个外部切屑形状半径Ra，该切屑形状半 径即一个内部切屑形状半径Ri。在此情况下，内部切屑形状半径Ri 小于外部切屑形状半径Ra。在此情况下，这些切屑形状半径同时限定 了切屑空间48，该切屑空间由在图5中绘出的这些圆示出。安排和形 成这些局部切屑凹槽44a、 44i，其方式为由它们所形成的这些切屑 空间48不相交，而至多彼此接触，如图5所示。
在该机加工过程中，外部切削部分16c形成一个外部局部切屑， 该外部局部切屑在它被成形的外部的局部切屑凹槽44a中伸出，并且 与切屑形状半径Ra—致，以形成长屑的、螺旋的外部局部切屑。因 此，在内部的局部切屑凹槽44i中还形成一个内部的局部切屑。这两 个局部切屑凹槽44a、 44i的在空间上的分离以及由它们所定义的这些 切屑空间48的空间上的分离确保了这两个局部切屑相互邻近被形成 且不相互汇合。这就确保了这两个局部切屑的可靠和安全的移除。
如从图5中可看出，除了不同的切屑形状半径Ri、 Ra以外，所 知的芯半径也是不同的。在此情况下，这些芯半径由从钻头中心轴线 4至各自的局部切屑凹槽44a、 44i的距离所确定。因此， 一个外部芯 半径RKa由外部的局部切屑凹槽44a限定，且一个内部芯半径RKi 由内部的局部切屑凹槽限定。在此情况下，内部芯半径RKi小于外部 芯半径RKa。
这两个局部切屑凹槽44a、 44i还在它们各自的第二切屑角方面有 所不同，即如可从图4可以看到的外部第二切屑角，与内部第二切屑 角yi。在此情况下，外部第二切屑角"对应于第二切屑Y，如参考图 1所描述的那样。内部第二切屑角Yi由穿过内部切削拐角18伸展的径 向线32与在内部切削拐角18的内部的局部切屑凹槽44i的凹槽壁30 之间的角形成。与体现为 一个尖锐的"正的，，第二切屑角的外部第二切
19屑角"相反，内部第二切屑角yi被体现为一个钝的"负的"第二切屑 角。而且，内部第二切屑角yi小于外部第二切屑角，，例如仅为外部 第二切屑角"的一半大。
除了每个截面之内的这两个局部切屑凹槽44a、 44i的不同配置之 外，还为可靠移除切屑、为局部切屑凹槽44a、 44i在纵向方向上不同 地改变做好准备。具体地可从图3B并且也可从图4中明显地看出。
根据图3B中的截面A-A、 B-B、 C-C，如从外部切屑凹槽44a 的切屑凹槽壁30的这些不同路线可以看出，外部芯半径RKa在纵向 方上连续减小。同时，内部芯半径RKi保持恒定或甚至略微增加。由 于这个措施，内部的局部切屑凹槽44i的切屑凹槽壁30平行于钻头中 心轴线4伸展，而外部的局部切屑凹槽44a的切屑凹槽壁30被朝向该 钻头中心轴线吸引，这样就将用于这种切屑的自由空间增大。
同时，如从图4中可看出，外部第二切屑角Ya还随着距这些切削 部分16a至16c的距离的增加而减小。在该图的左半部中，在此情况 下所示出的外部第二切屑角ya在截面A-A的水平线，并且在图的右 半部中，所示出的第二切屑角，在截面B-B的水平上。为了标记这 些截面，在这些图中，在用于外部第二屑角，的附图标记之后，在每 种情况下为对应的截面增加了放在括号中的A或B。
最后，由图6还可以看到另一个的区别特征，其中多个箭头表明 一个用于该外部的局部切屑的外部输送方向Ta以及一个用于该内部 的局部切屑的内部输送方向Ti。在此情况下，这些输送方向Ta、 Ti 由对应的相关联的扭转角Si、 (内部扭转角8i、外部扭转角6a)来 限定。如从图6中可看出，在此情况下内部扭转角3i远远小于外部扭 转角Sa，这样内部输送方向Ti比该外部输送方向Ta更更急剧地伸展 并且更加平行于钻头中心轴线4。
由分离边缘46相互分离的这两个局部切屑凹槽44a、 44i通向钻 头体8中的共同的切屑凹槽12，并因此而在共同的切屑凹槽12之内 的钻头体8中被进一步转向。
总体上讲，这两个分离的局部切屑凹槽44a、 44i的安排，特别是
20它们不同的配置以及它们在钻头纵向方向上的不同的路线，确保了该 外部的局部切屑与该内部的局部切屑的可靠的、分离的移除。
权利要求
1. 用于一种钻孔工具(2)的一种钻尖(10)，该钻孔工具在钻头纵向方向上沿一条钻头中心轴线(4)延伸并且具有一个向外延伸的切削刃，其特征在于该切削刃具有一个起作用的切削部分(16)，该起作用的切削部分朝该钻头中心轴线(4)定向并且接近于中心；一个远离该中心的径向地外部的起作用的切削部分(16c)；以及在这些起作用的切削部分(16a，c)之间的一个不起作用的切削部分(16b)，该接近于中心的起作用的切削部分(16a)与该不起作用的切削部分(16b)在一个内部切削拐角(18)处彼此接界，并且该切削拐角(18)距该钻头中心轴线的距离(R1)等于或者大于一个钻头芯(23)的芯半径(R4)。
2. 如权利要求1所述的钻尖(10)，其特征在于接近于中心的该 起作用的切削部分(16a)与该不起作用的切削部分(16b)在它们之 间封闭了小于等于约卯。的一个切削角(a)。
3. 如权利要求1或2所述的钻尖(10)，其特征在于该不起作用 的切削刃(16b)具有一个弯曲的路线。
4. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，在该钻 头纵向方向上，远离中心的该起作用的切削部分(16c)由一个切屑凹 槽壁(30 )邻接，在垂直于该钻头中心轴线(4 )的一个截面中观察时， 该切屑凹槽壁沿具有一个切屑形状半径(R3)的一个圆的一条圆形弧 线伸展。
5. 如权利要求4所述的钻尖(10)，其特征在于该切屑形状半径 (R3)的尺寸是使得由该切屑形状半径(R3)所限定的圆在一个垂直 于该钻头中心轴线(4)的平面中位于一个自由空间之内，该自由空间 是由这些切削刃(16a， 16b， 16c)以及限定一个钻头周缘的一个外圆 (24)所界定。
6. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，该不起 作用的切削部分(16b)与远离中心的该起作用的切削部分(16c)无扭结地相互汇合。
7. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，该不起 作用的切削部分(16b)与远离中心的该起作用的切削部分(16c)具有一个新月形路线。
8. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，远离中 心的该切削部分(16c)在一个外部切削拐角(20)处终结，该外部切 削拐角由在该钻头纵向方向上伸展的一个第二切削刃(14)邻接，其 中，在垂直于该钻头中心轴线(4)的一个截面中观察时， 一个切屑凹 槽壁(30)相对于在该径向方向上延伸的一条径向线(32)在该第二 切削刃(14)的区域中封闭了大于20。的一个第二切屑角(Y)。
9. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10),其特征在于，接近于 中心的该起作用的切削部分(16a)以与该切屑凹槽(12)所成的一个 角度被定向，并且另外的这两个切削部分(16b， 16c)形成该切屑凹 槽(12)的边缘。
10. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，该内部 切削拐角(18)距该钻头中心轴线(4)的距离(Rl)基本上对应于 该钻头芯(23)的芯半径。
11. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于，该总体 起作用的径向切削长度在远离中心的该切削部分(16c )上被大致划分 成2/3，并且在接近中心的该切削部分(16a)上被大致划分成1/3。
12. 如以上权利要求之一所述的钻尖(10)，其特征在于， 一个内 部的局部切屑凹槽(44i)与该内部的起作用的切削部分(16a)相关 联，并且与该内部的局部切屑凹槽(44i)相分离的一个外部的局部切 屑凹槽(44a)与该外部起作用的切削部分(16c)相关联以便移除切 屑。
13. 如权利要求12所述的钻尖(10)，其特征在于由该钻头中心 轴线(4)与该内部的局部切屑凹槽(44i)之间的径向距离形成的一 个内部芯半径(RKi)是小于由该钻头中心轴线(4)与该外部的局部 切屑凹槽(44a)之间的径向距离形成的一个外部芯半径(RKa)。
14. 如权利要求13所述的一个钻尖(10)，其特征在于该内部芯 半径以及该外部芯半径(RKi， RKa)在该钻头纵向方向上不同地变化。
15. 如权利要求13或14所述的钻尖(10)，其特征在于该外部芯 半径(RKa)在该钻头纵向方向上减小。
16. 如权利要求13至15之一所述的钻尖(10)，其特征在于该内 部芯半径(RKi)在该钻头纵向方向上至少保持恒定。
17. 如权利要求12至16之一所述的钻尖(10),其特征在于这两 个局部切屑凹槽(44a， 44i)具有不同的扭转角(Sa， 3i)，并且具体 地该外部的局部切屑凹槽(44a)具有与该内部的局部切屑凹槽(44i) 相比的一个更大的扭转角(3a)。
18. 如权利要求12至17之一所述的钻尖(10)，其特征在于该内 部的局部切屑凹槽(44i)具有与该外部的局部切屑凹槽(44a)相比 的一个更小的切屑形状半径(Ri)。
19. 如权利要求12至18之一所述的钻尖(10)，其特征在于，在 伸展穿过一个外部切削拐角(20)的一条径向线(32)与该外部的局 部切屑凹槽(46a)的一个切屑凹槽壁(30)之间形成一个外部第二切 屑角(，)，并且在伸展穿过该内部切削拐角(18)的一条径向线(32) 与该内部的局部切屑凹槽(44i)的一个切屑凹槽壁(30)之间形成一 个内部第二切屑角(Yi)，其中这些第二切屑角(Ya， yi)彼此不同， 并且具体地该内部第二切屑角(Yi)在量值上是小于该外部第二切屑 角(，)。
20. 如权利要求19所述的钻尖(10)，其特征在于该外部第二切屑角(，)是一个正的第二切屑角，并且该内部第二切屑角(yi)是 一个负的第二切屑角。
21. 如权利要求18或19所述的钻尖(10)，其特征在于该外部第 二切屑角(，)在该钻头纵向方向上变得更小。
22. 如权利要求12至21之一所述的钻尖(10),其特征在于这两 个局部切屑凹槽(44a， 44i)在该钻头纵向方向上会聚到一个共同的 切屑凹槽(12)中，与这些切削部分(16a， 16c)分开。
23.如权利要求12至22之一所述的钻尖(10)，其特征在于该内 部起作用的切削部分(16a)的径向长度是高达该总的起作用的径向切 削长度的2/3。
全文摘要
本发明的目的是获得用于将切屑从钻孔工具(2)移除的一种良好的系统。为此，该钻孔工具的钻尖(10)包括一个切削区域，它被划分成三个切削段，一个中心切削段(16b)形成一个不起作用的切削段，该中心切削段与接近于该中心的一个起作用切削段(16a)上的一个内部切削拐角(18)接界。该内部切削拐角(18)距钻头钻尖的中心轴线(4)的距离(R1)略大于钻头钻尖的芯(23)的芯半径(R4)，因此，该不起作用切削段(16b)在大致与该内部切削拐角(18)相反的径向方向中被向后移动。以此方式，在操作过程中，被移除的这些切屑就被分裂成两个组的部分(28a，28b)，由此得到一种可靠的切屑移除系统。
文档编号B23B51/02GK101511512SQ200780031846
公开日2009年8月19日 申请日期2007年10月4日 优先权日2006年10月13日
发明者B·W·博尔舍特, H·R·考佩尔, U·F·克伦策 申请人:钴碳化钨硬质合金公司