具有冷却剂释放的钻孔嵌件及方法与流程

本发明涉及用于钻孔金属或其他材料的钻孔嵌件和钻孔工具组件以及方法，以在用于制造货物的不同类型的现代材料的加工中提供改进的性能。本发明的钻孔嵌件在与钻孔的界面处向嵌件的外径提供冷却剂释放。本发明的钻孔嵌件在保持高稳定性和防止材料在钻孔嵌件表面堆积的同时，减少了摩擦和热产生。这样可以提高钻速和作业速度，同时保持钻头的完整性。

背景技术：

1、在金属材料孔的加工中，习惯上使用实心麻花钻或铲钻嵌件。参考图1-3，现有铲式钻孔嵌件10被构造成一个扁平的、大体上是矩形的硬质材料板，如碳化钨，在其前侧被赋予了一个尖点和切削刃12。形成嵌件10外径的外边14与钻孔的侧面形成界面。所述铲式嵌件10组装成一个夹持器20，其前端用于接收所述铲式嵌件10。如图2所示，夹持器20可以在每一侧具有与嵌件10的两个切削刃12相关联的直的凹槽22，或者具有与切削刃相关联的螺旋槽。所述凹槽22在切削刃处形成后与经由贯穿工具冷却剂供应器和出口24供应到夹持器20的前端的冷却剂流体一起排出切屑。当嵌件10因使用而磨损时，嵌件10可以快速而经济地由另一个嵌件10替换。在许多应用中，这优于传统的麻花钻，后者要么更换成本高，要么必须通过耗时的过程重新磨锐。嵌件也用于其他用于加工工件的切削刀具，例如车削、镗削、刨削、成型、机加工和铰孔工艺，在这些应用中可能会遇到类似的问题。

2、在金属钻孔工业中，冷却液用于获得更好的工具性能。使用冷却液可提供润滑性、工具散热并有助于排屑。这导致工具可以更快地运行并实现更长的工具寿命。尽管在各个行业的钻孔产品中使用冷却液是很常见的，但钻孔工具行业仍然需要一种改进的冷却液输送方法，为工具的某些区域提供冷却剂释放，这些区域可能出现例如发热、材料堆积或其他问题。尽管这种现有的钻孔嵌件是功能性的，但是在钻孔嵌件10的外径处的刃带表面14处的界面区域容易产生显着的热量和摩擦，这又会导致材料(例如切屑或细屑)在钻孔过程中粘附到界面附近的表面。如图3所示，材料30可粘附并积聚在嵌件10的外径14处的界面附近，导致钻孔操作中的性能下降。产品制造中使用的现代材料使得嵌件10上这些位置的切割材料的粘附问题更加严重，这些材料的设计具有各种特性，以获得特殊的性能特点。这种材料可能产生不必要的热、摩擦和/或粘附，如图3所示。在高产环境中，人们越来越希望钻孔速度更快，从而放大了这些不良影响。因此，有必要缓解在许多应用中和使用不同材料时所遇到的与钻具外径有关的问题。

技术实现思路

1、本发明因此涉及一种钻孔工具，该钻孔工具能够实现最大限度地减少此类钻孔嵌件工具的外径区域内材料不必要的热、摩擦和粘附的有益效果。根据示例的本发明提供了一种钻头嵌件，其包括具有与第二端相对的第一端的钻头嵌件主体。根据示例的本发明提供了一种钻头嵌件，其包括钻头嵌件主体，该钻头嵌件主体具有与第二端相对的第一端、第一侧定位表面和第二侧定位表面以及在主体的外径处与第二着地面相对的第一着地面。所述钻头嵌件的第一端具有与其相关联的切削刃，并且所述第一和第二定位表面共同定位所述嵌件相对于钻头嵌件夹持器以及与所述钻头嵌件夹持器相关联的排屑槽。第一和第二着地面具有前缘和后缘，并与钻孔的侧面形成界面。所述第一和第二着地面包括在界面的前缘和后缘之间延伸的多个间隔开的沟槽，以允许冷却剂流体在第一和第二着陆面以及嵌件的外径附近的界面后缘流动。

2、在另一示例中，钻孔嵌件包括具有旋转轴的主体、底表面、第一和第二侧表面以及前表面，以及至少两个外表面形成主体的外径并限定主体与钻孔的侧面之间的界面。具有与所述前表面相关联的切削刃，所述前表面从所述主体的旋转轴延伸至所述至少两个外表面。所述至少两个外表面中的每一个在所述主体中具有多个横向延伸穿过所述至少两个外表面与所述孔的侧面的界面的沟槽，所述多个沟槽以定向角布置，以便冷却剂从所述钻孔的底部进入并且分散在所述界面的所述后缘附近的区域中。

3、所述钻孔嵌件与一个具有旋转轴和第一及第二夹臂的夹持器相配合，这些夹臂可以形成一个安装槽，例如，钻孔嵌件的定位面连接到该安装槽。与夹持器相关的贯穿工具冷却剂供应器，用于在夹持器的前端与钻孔嵌件相邻处供应冷却剂。由切削刃形成的切屑被冷却剂移到夹持器上的一个凹槽中进行排空。相对于钻孔嵌件的每个外径界面形成的多个沟槽被安排用来清除可能以其他方式粘附在钻孔嵌件与成型孔一侧界面附近表面的材料，并在界面处散热和摩擦。通过减少热量、摩擦和粘附，这种安排允许在更高的速度下比现有钻孔嵌件设计有更高的性能。这些有益的效果是通过在外径上提供释放的设计来实现的，凹槽的前缘的冷却剂可以通过外径的表面接触区域被引导。这种安排允许冷却剂从凹槽的前缘进入，同时也打破了外径与孔壁的表面接触面积，进一步减少摩擦。同时，该布置在整个界面区域保持了大量的线性接触面积，以增加钻孔过程中的稳定性。

4、本发明还提供了一种在钻孔作业中向钻孔嵌件和钻孔壁之间的界面区域输送冷却剂的方法。一种钻孔工具，包括具有第一和第二端以及旋转轴的夹持器，以及安装在夹持器上的具有切削刃的钻孔嵌件，该钻孔嵌件至少有两个界面与钻孔的壁面接触。多个沟槽通过至少两个与孔壁相接的界面中的每一个而延伸。旋转钻孔嵌件以在工件上切割孔，冷却剂在向孔的底部的压力下供应，多个沟槽的布置使得冷却剂能够通过界面流到界面的邻近两侧的区域。

5、上述改进和优点以及本发明的其他目的和优点，从阅读结合附图和权利要求书的各种实施例的描述中会变得很明显。

技术特征：

1.一种钻孔嵌件，包括：

2.根据权利要求1所述的钻孔嵌件，其特征在于，设有与所述切削刃相关的切削唇，所述切削刃延伸至嵌件的外径，并且第一沟槽与开口一起定位在嵌件外径处的切削唇的界面上。

3.根据权利要求1所述的钻孔嵌件，其特征在于，多个沟槽以相对于钻孔嵌件厚度的定向角度远离所述第一切削端。

4.根据权利要求1所述的钻孔嵌件，其特征在于，多个沟槽以相对于所述界面的轨迹角度定向，以控制冷却剂在所述界面的后缘处的散布。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的钻孔嵌件，其特征在于，每个着地面上的多个沟槽之间的间距是均匀的或者非均匀的。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的钻孔嵌件，其特征在于，在每个着地面上提供有相同数量或者不同数量的沟槽。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的钻孔嵌件，其特征在于，第一和第二着地面包括至少一个边缘表面形成与钻孔壁的界面，至少一个边缘表面被配置为相对于钻孔嵌件的旋转轴选自圆柱形或螺旋形的形状，并且多个沟槽在每个着地面上的至少一个边缘的前侧和后侧之间延伸。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的钻孔嵌件，其特征在于，多个沟槽中至少一个具有曲面外形。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的钻孔嵌件，其特征在于，多个沟槽中至少一个的宽度或深度从所述前缘到所述后缘变化。

10.一种在钻孔作业中使用钻孔工具分散冷却剂的方法，包括具有第一和第二端以及旋转轴的夹持器，连同被配置为与第一端相关联固定的钻孔嵌件，以及

技术总结
本发明提供了一种用于钻孔金属或其他材料的钻孔嵌件，包括嵌件主体，该嵌件主体的第一和第二着地面位于与钻孔壁接触的主体的外径处。通过在界面的前缘和后缘之间延伸的多个沟槽，在嵌件的外径处提供了冷却剂释放布置，以便在与钻孔的界面处向嵌件的外径提供冷却剂释放。本发明提的钻孔嵌件在保持高稳定性的同时减少摩擦和发热，并且能够防止材料在钻孔嵌件外径处的钻孔嵌件表面积聚。这样就能在保持钻孔嵌件完整性的同时，实现更高的穿透率和操作速度。

技术研发人员：塞尔瓦托·D·德卢卡,杰森·里普尔,科里·L·劳伦斯
受保护的技术使用者：联合机械工程公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13