专利名称：切割工具及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钻体部分和干体部分由不同材料组成的复合型切割工具，和生产此类工具的方法，例如，用在印刷线路板上打小型孔的小型钻。
本申请要求日本专利申请9-19485，9-161393，和9-208101的优先权。
通常，小型钻用来钻很小直径的孔。因此，小型钻包括一个钻体头部的直径约为0.1至3.175毫米的圆柱形钻体部分；和一个用来在其末端将钻体夹持在钻削工具旋转轴线上的直径较大的干体部分。通常，该钻体部分由一种硬质合金制成。
因此，制造整体形的小型钻是将钻体和干体整体加工而成，例如，通过研磨一根圆柱形的硬质合金。因为这样的硬质合金昂贵而且为制成该钻体部分要研磨掉很多硬质合金，不可避免要增加成本。
同时，建议使用按下述方法制造的复合钻一个小直径的钻体部分由一根基本上为圆柱形的硬质合金制成；一个大直径的干体部分由有别于用于钻体部分材料的低成本材料诸如钢或SUS制成；钻体部分的末端可以插入干体部分顶部开设的一个小孔中。
图12(A)至12(E)表明制造如此的一种惯用复合钻的方法。
图12(A)所示的干体部分1在顶部有一个锥体1a和一个在锥体1a末端面开设的孔1b。
按照热压配合，在由高频加热而扩大孔1b的直径的同时将一个基本上为圆柱形的钻体部分2压进孔1b[见图12(B)]。因为钻体部分2的外径设置得比孔1b的内径略大，当插入时，孔1b的内壁被刮削而产生碎屑。这些碎屑被钻体部分2推进孔1b的底部。然后孔1b的直径由于冷却而收缩，就完成了紧密的装配。
钻体部分2通过如下的铜焊方法也可以装入孔1b钻体部分2被压进内径比该钻体部分2的外径略大的孔1b，然后进行铜焊。
图12(C)所示在干体部分1的锥体1a和钻体部分2间形成的连接处的两面被精磨成一个锥面3a，该锥面从干体部分1到该钻体2形成了一个光滑的线性锥面[见图12(D)]，与该锥面3a接连的钻体部分2的顶部被磨成钻削体2a[见图12(D)和12(E)]。
然而，由于制造复合钻的这种方法需要很多步骤，其加工变得繁杂，花费劳力，增加了成本而不合算。而且，当钻体部分2压入干体部分1时，通过热压装配中的高频加热和铜焊中的焊剂加热，干体部分1被退火。因此，干体部分1的强度被减弱，以致使其和钻体部分2装配的连接强度也不利地被减弱。
再者，当钻体部分2被压进孔1b时，由于高频加热而引起不良变形。由于装配时孔1b的内壁被刮削也降低了连接强度。而且，由于露在干体部分1外的那部分长度随被刮削掉碎屑的数量而变化，就有必要调整干体部分1的长度以使该小型钻维持一个固定的总长度。
而且，糟糕的是，孔1b的内壁在铜焊时，易被焊剂所腐蚀。
另外，由于干体部分1和钻体部分2由不同材料制成，难于在干体部分1和钻体部分2的连接处3的两边同时将两部分研磨出线性锥面3a。
因此，本发明的一个目的是提供制造切割工具的一种方法，按照该方法，钻体部分安装到干体部分后没有引起变形，而且，易于制造出高连接强度的切割工具。
本发明的另一个目的是提供一种钻体部分和干体部分被高连接强度连接起来而且易于生产的切削工具。
为达到上述目的，本发明提出了一种用于制造切削工具的生产方法，其特征在于，将钻体部分装入干体部分的一个孔内，干体部分的孔的内径比钻体部分的外径略小，而且，钻体部分的末端在常温下被压进干体部分的孔内。
在常温下通过强力将钻体部分压进该干体部分的孔内，钻体部分就刮削该孔的内壁而使该孔扩大，同时被紧密地装入该孔。由于该连接不需要铜焊就能完成，所需加工的步骤较少，而且加工程序简单，再者，因为在常温下完成了该加工，用作钻削的钻体部分就不会变形。
而且，按照本发明优先选用的一个实施例，钻体部分的钻削体是将该钻体部分压进干体部分后经过研磨而成。因此，为形成钻削体，仅需要研磨钻体部分，从而使研磨较容易。
按照本发明优先选用的另一个实施例，干体部分在装配之前被淬火。因此，导致干体部分硬度增加，而且，因为将钻体部分压进干体部分的不易被刮削的孔时，该孔的内径被扩大，所以可以高精度地制成具有高连接强度的切削工具。因此，该干体部分不会被加工过程中产生的被刮削掉的碎屑所损坏。而且，在真空状态下通过淬火可以得到一个表面光滑且较少变形的干体部分。此外，如果干体部分的表面在装配之前经过渗氮硬化处理，因为不需要象淬火那样的热处理，使得该干体部分变得较坚硬，其与钻体部分的连接强度增加，并且，不会发生变形。
该钻体的末端有一个圆滑的或线性的削边棱，或诸如此类的倒角。因此，当钻体部分被压进该孔时，该削边棱将挤压并扩大该孔的内径，却不会刮削孔的内壁，从而可得到一种可靠的连接装配。如果钻体部分的末端有一个锋利的棱，当将钻体部分压进该孔时，该孔的内壁将被刮削。
包括在本发明中的一种切削工具其特征在于一个小直径的钻体部分被装进一个大直径的干体部分的一个孔中，在钻体部分和干体部分的连接处形成一个台阶，并且该钻体部分被加工出一个钻削体。
干体部分的直径比钻体部分的直径所大的量等于在钻体部分和干体部分的连接处所形成台阶的高度。
因此，该钻削工具的强度增加并且其寿命也延长了。另外，没有必要将干体部分和钻体部分的接合处研磨成锥形。因此，研磨步骤变得较简单，致使生产较容易。
图1是一个显示包括在本发明第一个实施例中的复合钻在装配前的一个钻体部分和一个干体部分的剖面图；图2是一个显示包括在本发明第一个实施例中该复合钻在装配过程中的该钻体部分和该干体部分的剖面图；图3是一个显示包括在本发明第一个实施例中该复合钻在装配后的该钻体部分和该干体部分的剖面图；图4是一个显示包括在一个改型中的钻体部分的末端棱的简图；图5是一个显示包括在另一个改型中的钻体部分的末端棱的简图；图6是一个显示包括在本发明第二个实施例中一个小型钻的侧视图；图7(A)至(D)显示在图6中的小型钻的生产步骤，图7(A)是一个干体部分的侧视图，图7(B)是一个显示在将钻体部分插入干体部分之前该钻体部分和该干体部分的简图，图7(C)是一个显示在插入后该钻体部分和该干体部分的简图，图7(D)是一个显示该钻体部分的一个锥体部分和一个钻削体两者由磨削形成的简图；图8是一个显示包括在第三个实施例中的一个复合钻在将钻体部分插入干体部分之前的一个钻体部分和一个干体部分的剖面图；图9是一个显示包括在第三个实施例中的一个复合钻在插入过程中的该钻体部分和该干体部分的剖面图；图10是一个显示包括在第三个实施例中的一个复合钻在插入后的该钻体部分和该干体部分的剖面图；图11是一个显示一个圆柱形材料被加工成一个干体部分前的侧视图12(A)至12(E)显示一个惯用小型钻的生产步骤，图12(A)是一个干体部分的侧视图，图12(B)是一个显示将该钻体部分插入该干体部分之前的一个钻体部分和该干体部分的简图，图12(C)是一个显示插入后的该钻体部分和该干体部分的简图，图12(D)是一个显示该干体部分和一个钻体部分两者通过同时研磨而形成了一个锥体部分的简图，而图(E)是一个显示带有一段麻花形出屑通槽的该小型钻的侧视图。
结合附图，可以从下面的实施例中较好地理解本发明。
图1至3显示本发明的第一个实施例。例如，图1中所示的一个小型钻是由一个硬质合金制成的直径约为0.1至3.175毫米的基本上为圆柱形的钻体部分11和一个由SUS，钢或诸如此类的材料制成且直径较大(例如，外径是3至6毫米)的基本为圆柱形的干体部分12制成。
该钻体部分11末端11a的一个末端棱11b有一个锐利的没有削边的直角棱(例如，不超过90度)。该干体部分12有一个从其顶部端面12a沿着该干体部分12的纵向轴线同心形成的一个基本上为圆筒形的孔13。该孔的内径，例如为1.4毫米，比该钻体部分11的外径略微小一些(例如，小10微米)。
虽然该孔13的内径和该钻体部分11的外径之间的差值可依据该钻体部分11和该干体部分12的尺寸而变化，但是该差值设置为例如大于0但不超过100微米。如果该差值大于100微米，那么安装的力量就有困难。优先选用的该差值是不超过50微米，最好是不超过20微米。
该干体部分12所开的孔13不削边，然而该顶端面12a的外棱削边后得到该台肩12b。该孔13的深度加工得比该钻体部分11所装入该孔13的那个末端11a的长度略长。该孔13的内壁13a在该孔13的底部附近逐渐收拢，以致于当该钻体部分11的末端11a被装入时形成了一个存储碎屑的空间13b(见图3)。
本实施例具有上述结构。现将装配该小型钻10的方法解释如下。
在常温下，该钻体部分11的末端11a被同心地放入该干体部分12的顶端面12a上开设的孔13中并被强力压进该孔13(图1)。结果通过该钻体部分11的末端棱11b将该孔13内壁13a的直径逐步扩大和刮削，并且该钻体部分11的末端11a被压进该孔13(见图2)。被刮削掉的碎屑被逐步推到该孔13的底部。
如图3所示，当该钻体部分11的末端11a被推进该孔13的底部，伴随着从孔13内壁13a上刮掉的碎屑被储存在该孔13底部所形成的空间，就完成了该钻体部分11和该干体部分12之间的装配。
然后，该钻体11可以磨成一个如图3中单点划线所示的更细长的形状。
如上所述，按照第一个实施例，在常温下，不需要使用铜焊和热压装配，就可以将该钻体部分11紧密地装入该干体部分12。因此，经过较少的步骤就可以完成低成本的生产，而且由于该钻体部分11和该干体部分12没有产生热变形，可以很容易生产出高精度的小型钻。因为该末端棱11b是锐利的，该钻体部分11能以低成本很容易地生产出来，而且当该钻体部分11被压进该孔13时，该孔13的内壁13a被该末端棱11b刮削。
该末端棱11b并不总是要求锐利。例如，该末端棱11b可以被削边成一个圆弧(R≤0.1毫米)，如图4所示。此时，该钻体部分11能更容易被压进该孔13，也更容易被滚磨加工，或诸如此类的加工。另外，该末端棱11b可以被线性削边(C≤0.1毫米)，如图5所示。虽然制造这样削边形状的加工成本比制造其它形状的要高，但是，如果该末端棱11b被削边，当该钻体部分11被装配进该孔13时，就扩大了该孔13内壁13a的直径而没有从其内壁刮削掉碎屑。因此，通过设定该钻体部分11和该干体部分12的长度，该小型钻10的长度就能得到一个确定的尺寸，通过装配可以在该钻体部分11和该干体部分12之间得到一个可靠的连接，并且易于插入。
本发明的其它实施例将描述如下。不同图中的号码表示与在第一个实施例中基本相同的部分，而且其详细的解释被省略。
图6和7(A)至7(D)表明本发明的第二个实施例。
图6所示的一个小型钻20有一个小直径的基本为圆柱形的钻体部分21和一个较大直径的基本为圆柱形的干体部分22。
该干体部分22的顶端的直径逐渐缩小而形成一个锥形的锥体部分22a，而且该锥体部分22a的顶端面有一个圆形的平面台肩22b。该台肩部分22b的直径比该钻体部分21的外径较大，而且在该台肩22b处有一个孔13与该干体部分22同心地被朝向该干体部分22的内部加工出来。
该钻体部分21有一个相对较大直径的基本为圆柱形的杆部21a；一个较小直径的圆柱形钻削体21c；和一个在该杆部21a和该钻削体21c之间形成的锥体部分21b，使得该锥体部分21b的直径从该杆部21a到该钻削体21c逐渐减小。该杆部21a的末端被压进该干体部分22的孔13内来将该钻体部分21装入该干体部分22。例如，该钻削体21c有一个麻花形出屑通槽24；和一个钻削刃25，该钻削刃是面对着其旋转方向和该钻削体21c的顶端面由该麻花形出屑通槽的体壁形成的斜脊线。
因此，在该干体部分22的锥体部分22a和该钻体部分21的杆部21a之间形成了一个有台肩22a的阶梯26，而且在该锥体部分21的顶端侧，从该阶梯26一定距离处，该钻体部分21b和该钻削体21c连续地形成。
第二个实施例的小型钻具20有上述结构。现参考图7(A)至7(D)，解释生产该小型钻20的方法。
在图7(A)至7(D)中，该干体部分22有在图6中所示的同样形状，装入到该干体部分22中的该钻体部分21被制成一个基本上为圆柱的形状，并且该钻体部分21和图6中所示的该杆部21a具有相同的外径，而且该钻体部分21的末端被削成锥体边而形成了一个倒角部分C。该倒角部分C的最小直径比该干体部分22的孔13内径较小，而该倒角部分C的最大直径是和该杆部21a相同并且比该孔13的内径略大。
该干体部分22的孔13的内径是，例如，约为1.4毫米，被加工成比该钻体部分21(该杆部21a)的外径略小，该倒角部分C除外，一个微小数值(例如10微米)。
当制造该小型钻20时，该钻体部分21末端的倒角部分C在常温下被同心压进该干体部分22的台肩22b上的孔13中。因此，该孔13的内壁被该钻体部分21的倒角部分C挤压，且其直径被逐步扩大，以使该钻体部分21的末端能插入该孔13。
通过将该钻体部分21插入该干体部分22，直至从该干体部分22的末端到该钻体部分21的顶端的长度达到预定的数值为止，该小型钻20的总长度就被确定，而且将该钻体部分21压进该干体部分22的装配步骤就完成了(见图7(C))。结果导致在该干体部分22和该钻体部分21的连接处，在该锥体部分22a和该钻体部分21之间形成了一个带有台肩22b的台阶26。
然后，该钻体部分21的一部分从距该台肩22b的一个预定距离处起被研磨而形成该锥体部分21b和一个小直径的圆柱形钻削体21c。该钻削体21c包括该麻花形出屑通槽24和该钻削刃25。
经过上述加工程序，显示在图6中的该小型钻20就被制造出来。
如上所述，按照第二个实施例中的该小型钻20，该干体部分22有一个由于该台肩22b而形成的一个台阶26。因此，因为该台阶26的高度使得该小型钻20比惯用小型钻的强度较高，因此得到一个较长的工具寿命。
再者，按照包括在本发明第二个实施例中该小型钻20的生产方法，除了第一个实施例中的优点之外还有，因为该干体部分22上的锥体部分22a和该钻体部分21上的锥体部分21b不是形成一个连续的线性形状，因而研磨可以更容易更精确地完成，并且仅仅是该钻体部分21上的锥体部分21b要研磨。
虽然，在第二个实施例中，该钻体部分21的锥体部分21b是从距该干体部分22的台阶26的一个预定距离处起被加工而成，但本发明并不限于此，该锥体部分21b可以从该台阶26(台肩22b)处连续加工而成。另外，该干体部分22并非总是要求具有该锥体部分22a。在这种情况下，该台阶26是由该干体部分22和该钻体部分21外径的差距来确定的。
本发明的第三个实施例将参考图8至11来描述。
例如，图8所示的一个小型钻30具有一个直径约为0.1至3.175毫米的基本为圆柱形的钻体部分31；和一个有较大直径的基本为圆柱形的干体部分32(例如，3至6毫米作为外径)。
该钻体部分31末端31a的末端棱31b有一个没有倒角的锐利的直角棱边(例如，不超过90度)。该干体部分32从其顶端面32a沿着它的纵向轴线有一个和该干体部分32同心地被加工而成的基本上为圆柱形的孔13。例如，该孔13的内径被设定为1.4毫米，它比该钻体部分31的外径略小一个微小数量(例如，为10微米)。
该干体部分32如下制备通过真空淬火得到一个洛氏硬度约为35至50的圆柱形材料(可以用棱柱体形状的材料或诸如此类的材料替代)；并且被加工成孔13的开口不倒角而该顶端面32a的外棱被倒角后留下一个台肩32b。该孔13的深度被加工成比压进该孔13的该钻体部分31的末端31a略长。在该孔13的底部附近，该孔13的内径逐渐减小并形成了一个空间13b用以存储当该钻体部分31的末端31a被装配时所刮削掉的碎屑(见图10)。
本实施例具有上述结构。装配该小型钻30的方法解释如下。
图11中所示的用以制作该干体部分32的一个圆柱形材料40被真空淬火，以使其达到约为35至50的洛氏硬度，该硬度比没有淬火所得到的硬度较高(约为24洛氏硬度)。与在一个标准大气压下的惯用淬火相比较，在真空状态下的淬火因为较少变形而且没有氧化，故可以得到一个尺寸精度很少降低且光滑的表面。因此，在淬火之后就没有必要进行表面处理的研磨步骤或使之简化。
所得到的该圆柱形材料40然后被加工成图8中所示的该干体部分32。
然后，在常温下，该钻体部分31的末端31a与在该干体部分32的顶端面32a上所开设的孔13同心地被强力插入该孔13。结果导致该孔13内壁33a的直径被该钻体部分31的末端棱31b所扩大，并且该钻体部分31的末端31a被压进该孔13(见图8和9)。
因为整个干体部分32通过淬火被硬化，当该钻体部分31的末端棱31b被压进该干体部分32的孔13内时，该孔13的内壁33a没有被严重刮削，而且其内径被逐渐扩大，结果导致与该钻体部分31的连接强度增加。
同时，假定该钻体部分31被压进由一个没有经过淬火的材料制成的该干体部分32，比如没有被淬火的SUS，那么该孔13的内壁33a由于被刮削而不利地被损坏或在使用该小型钻30进行钻削时，该干体部分32可能被钻削掉的切屑所损坏。
如图10所示，当该钻体部分31的末端31a被压进该孔13的底部时，仅仅有少量从该内壁33a上被刮削掉的碎屑被储存在该孔13的底部所形成的空间13b内。
然后，该钻体部分31可以被磨成如图10中单点划线所示的一个更细长的形状。
如上所述，按照本发明的第三个实施例，该干体部分32事先通过真空淬火被硬化。因此，当通过将该钻体部分31装入该孔13而该孔内壁33a的直径被扩大时，由于该孔内壁33a被扩大而使该装配的连接强度增加。再者，该钻体部分31有一个光滑的表面并且没有产生热变形，结果得到一个高精度的小型钻。此外，当使用该小型钻30进行钻削时，该干体部分32不会被钻削掉的切屑所损坏。
虽然在第三个实施例中用于制成该干体部分32的圆柱形材料40在真空状态下被淬火，但是该干体部分32也可以是经过加工后再被真空淬火。在这种情况下，所得到的该干体部分32的成形精度在某种程度上被降低，并且需要进行表面处理；在常压下的淬火可以用来替代真空淬火。
也可以使用渗氮来替代淬火。例如，在将该圆柱形材料40制成如图8中所示的该干体部分32后，该干体部分在一个温度约为500℃的铵基气份中被加热18至19个小时，然后，使其冷却。该干体部分32的表面因此被硬化。而且，因为不需要诸如淬火式的热处理，所以不会产生变形。
用于制作该钻体部分11，21，和31的材料不限于硬质合金，而其它诸如陶瓷合金的合适的材料也可以使用，只要它们比该干体部分硬就可以。用于制作该干体部分12，22，和32的材料不限于SUS和钢，而其它诸如铝合金的材料也可以使用。
该干体部分12，22，和32的孔13以及该钻体部分11，21，和31的末端11a，21a，和31a，都不限于圆柱形状，还可以是棱柱体形状。
本发明不仅可以应用于小型钻，而且还可以应用于其它诸如钻削工具，小直径的端面铣刀和诸如此类的切削工具。
权利要求
1.一种包括一个钻体部分和一个干体部分的切削工具的生产方法，该钻体部分被装入该干体部分的一个孔内，该方法包括下列步骤在该干体部分上开设所述的孔，使得该孔的内径比该钻体部分的外径略小；和在常温下，通过将该钻体部分的末端压进该干体部分上的所述孔，将该钻体部分装配进该干体部分。
2.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，在将该钻体部分装进该干体部分之后，该钻体部分被研磨出一个钻削体。
3.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，该干体部分在装配之前被淬火。
4.如权利要求3所述的切削工具的生产方法，其特征在于，淬火是在真空状态下完成的。
5.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，该干体部分的表面在装配之前通过渗氮被硬化。
6.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，在装配之后，在该干体部分的所述孔的底部，形成了一个用于储存通过刮削该孔的内壁而产生的碎屑的空间。
7.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，该钻体部分的末端棱被圆滑地削边。
8.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，该钻体部分的末端棱被线性地削边。
9.如权利要求1所述的切削工具的生产方法，其特征在于，该钻体部分的末端棱是锐利的。
10.一种切削工具包括一个大直径的干体部分和一个小直径的钻体部分，该钻体部分被装进该干体部分的一个孔中；在该干体部分和该钻体部分的一个连接处形成的一个台阶；和在该钻体部分加工出的一个钻削体。
全文摘要
一种切削工具的生产方法:分别加工出一个干体部分和一个钻体部分,使得在该干体部分上开设的一个孔的内径比该钻体部分的外径略小。在常温下,通过强力将该钻体部分的末端插入该干体部分的孔内。该孔内壁的直径因此被扩大,结果导致一个紧密的装配。在插入之后,该钻体部分被研磨而形成一个钻削体。在插入之前,该干体部分可以在真空状态下淬火或其表面可以通过渗氮来硬化。
文档编号B23B31/02GK1200968SQ9810434
公开日1998年12月9日 申请日期1998年1月27日 优先权日1997年1月31日
发明者藤井康喜, 松浦政司, 金子和弘 申请人:三菱综合材料株式会社