CN104936730B - 钻头 - Google Patents

Abstract

为了确保在钻孔操作开始时钻具的良好引导并且与此同时确保中心屑的可靠排空，在钻头(2)中，在与相应主切削刃(4)邻接的后刀面(12)中，额外的减薄部(30)凹陷于横向切削刃(6)的区域中，在主方向(32)上从所述后刀面(12)延伸的所述额外的减薄部以凸形路线汇入到切屑槽(14)中。作为所述凸形设计的结果，获得了进入所述切屑槽中的尽可能均匀的无刃过渡。由于所述减薄部(30)是额外制作的，所述后刀面即使在背离所述切削刃(4)的所述后端中也保持在前方轴向位置处，使得第二刃带(24)有效用于已处于轴向前方位置处的镗孔的可靠引导。

Description

钻头

背景技术

本发明涉及一种在轴向方向上沿着中心轴线延伸的钻头，所述钻头包括主切削刃、后刀面、额外的减薄部、和钻背面，主切削刃彼此通过横向切削刃连接在一起，后刀面与主切削刃中的每个邻接并且分别汇入到切屑槽中，额外的减薄部在横向切削刃的区域中，钻背面被周边地构造在切屑槽之间。

该类型的钻头可来源于例如WO 2011/151155 Al。

在钻具中，通常存在的问题是，仅在中心出现不充分的排屑，这尤其还导致更大的切削力。该问题出现于横向切削刃的区域中。为了减轻该问题，所谓的减薄部是已知的，通过所述减薄部，可在横向切削刃的区域中移除额外的材料，从而特别是还在中心的区域中获得改善的排屑。减薄部通常通过额外的磨削操作制成，因为磨轮在横向切削刃的区域中附接到钻头的端面。

相似地，在所谓的四面开切眼中，除了与相应主切削刃邻接的后刀面之外，还磨削倾角比后刀面更大的另一个面。然而，作为这些额外磨削操作的结果，通常会形成干扰性的刃，特别是在朝切屑槽的过渡处。

EP 1 230 058 BI中描述了一种钻头，其中通过特殊的磨削方法，使后刀面在无刃的情况下均匀汇入到切屑槽中。通过该特殊的磨削方法，此处的后刀面在朝切屑槽的过渡处陡直地下降。在这种情况下明确省去了额外的减薄部。因此该特殊的磨削方法替代了原本惯用的减薄部，该减薄部通常通过第二磨削步骤制成。

本发明的目的

从上述内容出发，本发明的目的是定义一种改善的钻头。

目的的实现

根据本发明，通过具有根据权利要求1所述特征的钻头实现此目的。钻头可被构造为模块化钻具中的可更换钻头以及被构造为整体式钻具的一体组件部分两者。钻头大致上在轴向方向上沿着中心轴线延伸，并且具有主切削刃，所述主切削刃彼此通过横向切削刃连接在一起。此处的主切削刃大致在径向方向上大约从外角延伸到横向切削刃。优选地，作为主切削刃和横向切削刃的结果，构造了连续、不间断的切削刃，其中在适当处具有断屑槽或断屑器功能。优选地，构造两个主切削刃。主切削刃中的每个与后刀面邻接，所述后刀面分别汇入到切屑槽中。相应切屑槽在钻具的柄区中延续，并且可在柄中例如成螺旋形地不然就成直线地延伸。在切屑槽之间分别周边地构造有所谓的钻背面。除了与相应主切削刃邻接的后刀面(所述后刀面通常分别通过磨削方法制成)之外，还在钻头的端面中制作减薄部。该减薄部特别是通过额外的磨削步骤产生。通常，减薄部在此处被磨削到已经过磨削的后刀面中。此外，提出了减薄部在主方向上延伸，从而从后刀面沿着切屑槽的方向引导，并且减薄部在本文采取凸形路线。

作为由减薄部限定的从后刀面向切屑槽中凸形过渡的结果，因而减薄部在主方向上观察时总体上呈现近似凸出或球形形状。该措施产生了这样的特定优点：减薄部被构造成使得其陡直地下降到切屑槽，因此尽可能地避开了从减薄部到切屑槽的过渡区中的干扰刃，所述刃可阻塞切屑流。

与EP 1 230 058 BI中不同的是，因而通过额外的机加工步骤在后刀面中制作减薄部。这产生了这样的优点：并非整个后刀面都陡直地朝切屑槽下降。与此同时，这意味着在轴向方向上观察时，与主切削刃邻接的表面(后刀面和减薄部)的后外角被布置在靠近顶端的位置处。

在钻背面的后端处，进而在钻背面的背离切削刃的那个端部处，刃带通常被构造为沿着切屑槽运行的腹板，以便改善钻具在钻孔中的引导。上述措施产生了这样的特定优点：与根据EP 1 230 058 BI的钻具相比，该刃带开始于轴向进一步向前的位置。作为该措施的结果，在钻孔操作开始时，更好地引导钻具。在钻孔操作开始时，就是存在这样的问题：由于缺少引导，钻具容易倾斜，从而导致不精确度。该问题尤其是还通过在相应钻背面的后区上布置额外刃带来克服。作为根据EP 1 230 058 BI的特殊钻尖减薄部(与在四面钻尖减薄部中差不多相同的方式)的结果，该刃带轴向回缩，但具有宽间距。

特别是对于不均匀材料而言，诸如对于灰口铸铁而言，在钻孔操作开始时缺少引导是有问题的，这是因为由于材料的不均匀性，待机加工的工件内存在材料硬度的差异，所述差异可导致钻具的有害偏转。

作为此处提出的涉及除后刀面之外额外形成的凸形运行减薄部的措施的结果，在一方面，在横向切削刃区域的中心中，总体上形成大后角，从而确保简单的排屑。此外，向切屑槽中的过渡也是流畅的，因此，此处也不会出现或几乎不会出现任何干扰刃。最后，作为该设计的结果，确保了被布置在背面上的刃带开始于轴向前方位置。

所谓“凸形运行”一般应理解为凸出或球形构型。与在切削棱面中差不多相同的方式，减薄部可由多个直表面部分构成，由弯曲表面部分与直表面部分的组合构成，不然就由多个弯曲表面部分构成。主方向一般由从后刀面朝切屑槽的方向限定。具体地讲，主方向由钻背面后端上的周边方向上的切线限定，所述后端背离外角。主方向此处通常也以平行于滞后主切削刃取向，特别是平行于与横向切削刃邻接的主切削刃那部分取向。

除了减薄部的凸形、进而球形路线之外，在垂直于主方向的横向方向上观察时，这被构造成使得其凹形地运行，特别是凹形地弯曲。在横向方向上观察时，减薄部因此形成腔体。在该磨削方法中，腔体的曲率优选地由磨轮的半径形成，减薄部采用该半径制成。腔体的半径因此至少类似于磨轮的半径(当磨轮倾斜时)。作为凹形弯曲腔体的结果，在横向切削刃的区域中，获得了特别有效的减薄以及进而获得了大后角。减薄部因此总体上是双曲的，即在主方向上呈凸形并且在横向方向上呈凹形。

在一个优选实施例中，后刀面从主切削刃，特别是从外角，延伸到切屑槽，从而特别是延伸到达以仅5至20°范围内的(平均)后角周边地施加到钻背面的刃带。所谓平均后角此处应理解为虚线相对于垂直于轴向方向取向的水平面的角度，其中在朝切屑槽的过渡处该虚线将钻背面的外角连接到周边后角(进而刃带的轴向最前点)。在后刀面的路线中，相应的局部后角肯定会变化。作为该相对较小平均后角的结果，确保了刃带区域中的后角定位在轴向地处于相对于中心点尽可能向前更远的位置处。

因此，在外角与后角之间保持仅小轴向距离。后刀面此处以具有两个主切削刃的构型在一定角范围内，例如从80°到120°并且具体地讲，以大约100°，在外角与后角之间延伸。

此外，有利地提出了在朝切屑槽的过渡处后区中的减薄部径向地远离钻背面，即，在径向方向上观察时，后刀面与减薄部邻接并且保持在轴向前方水平上，以明确地确保后刃带适时地接合。

对于减薄部在主方向上的设计而言，在有利的实施例中，这具有与后刀面邻接的第一表面部分，接着是第二(特别是凸形弯曲的)表面部分，最后是朝外通往切屑槽的第三表面部分。这些不同的表面部分此处还特别通过相对于垂直于轴向方向的水平面的不同倾角来表征。优选地，此处提出的是，朝外通往切屑槽的第三表面部分特别比第一表面部分明显更陡直。减薄部因此最初以适度倾角开始，以便随后朝切屑槽非常陡直地下降。

因此汇入到切屑槽中的表面部分具有相对于水平面的倾角，该倾角比第一表面部分的相应倾角大例如1.5至2.5倍。因此第一表面部分的倾角位于例如20°至40°范围内，并且最后表面部分的倾角为例如50°与70°之间。作为陡直下降的最后(第三)表面部分的结果，相对于邻接切屑槽壁的角度差保持尽可能低，并且优选地为仅在0°与15°之间。

在有利的实施例中，还提出了在主方向上观察时减薄部具有沿直线以及沿曲线运行的表面部分。具体地讲，提出了第一表面部分和第三表面部分沿直线构造，并且用于获得这两个连续表面部分的不同倾角的中间第二表面部分沿曲线构造。另外，特别是从第三表面部分向切屑槽中的过渡优选地被构造为半径。

在可供选择的优选实施例中，减薄部在其主方向上是连续弯曲的。其在此处优选地具有不同曲率半径以便模拟所需路线，即经由各种曲率半径，最初朝切屑槽较浅地下降，然后朝切屑槽陡直地下降。

为了不干扰排屑，在有利的构型中，减薄部向切屑槽中的过渡被构造成至少大部分不含刃。减薄部的倾角因此稳定地转变成切屑槽的倾角。所谓倾角此处应理解为减薄部或切屑槽壁在主方向上相对于水平面的取向。

在有利的改进中，另外提出了冷却剂管道出现于钻头的端面上，优选地为每个主切削刃分配一个冷却剂管道。减薄部此处延伸到达冷却剂管道的开口并且至少部分地包封所述开口。具体地讲，开口被减薄部切入，从而获得用于冷却剂排放的较大间隙。因此，降低了冷却剂排放的流动阻力并且确保了改善的冷却剂供应。

考虑到在周边的钻背面的后端处具有这种钻头的钻具的良好引导，在一个优选实施例中，特别是除开始于外角并沿着切屑槽运行的第一刃带之外，还形成了上述额外的刃带。原则上，钻具可被构造成每个主切削刃具有一个、两个或更多个刃带。

附图说明

在下文参考附图对本发明的示例性实施例进行更详细的描述，其中：

图1示出了具有轴向切削平面的钻头的俯视图，

图2示出了具有不同水平切削平面的根据图1的钻头的侧视图，

图3示出了根据图1中所示的截线3-3的钻头的剖视图，

图4A示出了根据图1的具有不同轴向切削平面的钻头的俯视图表示法，

图4B示出了根据图4A中的截线4B-4B的钻头的剖视图，

图4C示出了根据图4A中的截线4C-4C的钻头的剖视图，

图4D示出了沿着图4A中的切削平面4D-4D的钻头的剖视图，

图5A-D示出了根据基于图2的水平切削平面5A-5A、5B-5B、5C-5C、5D-5D的钻头的各种剖面俯视图。

具体实施方式

在示例性实施例中，附图中表示的钻头2具有两个主切削刃4，主切削刃4经由特别是近似S形的横向切削刃6连接。钻头2在轴向方向上沿着中心轴线8延伸。与此同时，中心轴线8限定旋转轴线。在钻孔操作期间，钻头2在旋转方向10上围绕中心轴线8旋转。钻头2相对于围绕中心轴线8的180°旋转以旋转对称方式构造。在不止两个主切削刃4的情况下，钻头2通常具有360°旋转对称性。与精确旋转对称性不同的是，也可提供一定的不对称性，进而提供不均衡的分布。

相应主切削刃4与后刀面12邻接，所述后刀面12以与垂直于中心轴线8的水平面成(平均)后角γ布置(图2)。

钻头2的最前点由横向切削刃6的位于中心轴线8上的顶端限定。在示例性实施例中，从横截面开始，后刀面12以锥形表面的方式朝周边下降。

在相应主切削刃4之前构造有在轴向方向上延伸的切屑槽14。在周边上，所谓的钻背面16被构造于连续切屑槽4之间。钻头2的端面因此以总体上近似锥形的方式构造，且具有用于切屑槽的凹陷部。

在径向外点处，相应主切削刃4汇入到相应外角18中。这在周边处、进而在相应钻背面16的前端处由第一刃带20邻接，所述第一刃带沿着次切削刃(未在此处详细表示)进而沿着切屑槽14运行。

后刀面12在周边上从外角18延伸到后角22，后刀面在形成刃的情况下，在所述后角处汇入到切屑槽14中。在从该后角22开始的钻背面16上构造有沿着切屑槽14运行的第二刃带24。

另外，冷却剂管道28被构造于钻头中，且经由开口汇入在端面上。

通过单独的磨削操作，在后刀面12中制作减薄部30以使得在横向切削刃6的区域中能够进行有效的排屑，所述减薄部用于横向切削刃6的区域的钻孔中心减薄，进而用于从所述钻孔中心移除材料。

该减薄部30通过单独的磨削操作在后刀面12中制成，并且沿着主方向32(参见图1)从后刀面12延伸到切屑槽14。特别是从图3的剖面图示中可以看出，减薄部30在主方向32上以球形方式、进而凸形方式运行。与此同时，减薄部在垂直于主方向的横向方向34(参见图1)上具有凹形路线，因此在横向方向34上形成腔体(参见例如图4B-4D)。减薄部30因此总体上以双曲面的方式构造。

特别是从图3中可以看出，在主方向32上观察时减薄部由多个表面部分36A-C形成。在示例性实施例中，这些是总共三个部分，即以相对于水平面的倾角a1在主方向32上沿直线延伸的第一表面部分36A、由第一半径r1形成的第二表面部分36B、以及继而以第二倾角a2沿直线取向的第三表面部分36C。在示例性实施例中，第一倾角a1和第二倾角a2位于约60°的区域中。这两个倾角一般相差例如1.5至2.5倍。第三表面部分36C因此比第一表面部分36A明显更陡直地取向，从而实现尽可能地均匀过渡到邻接切屑槽壁38中。为了确保无刃过渡，将从第三表面部分36C向切屑槽壁38中的过渡经由半径进行倒圆。中间的第二表面部分36B的第一半径r1优选地处于钻头2的标称半径R的0.1至4倍的范围内(图3)。

特别是从图4A至4D可明显看出，作为横向方向34上的凹形腔体的结果，实现了横向切削刃6的区域中的钻孔中心的减薄。腔体此处具有第二半径r2，所述第二半径与第一半径r1相当，并且范围在例如标称半径R的0.1与0.4倍之间。

结合根据图5A-5D的剖面图像，钻头2在不同轴向轮廓线上的横截面是明显的。此处清楚的是，减薄部30凹陷到后刀面12中，因此分别在轴向方向上从后者回缩。在后角22的高度水平处，减薄部30因此还进一步在轴向方向上朝切屑槽14延续，特别是结合根据图5D的图示可明显看出。给定从中心轴线8开始的径向虚线，减薄部30因此分别处于与穿过后刀面12的相应剖面相比径向回缩的位置。

特别是从图1中还可以看出，冷却剂管道28被减薄部30部分地切入，即减薄部延伸到冷却剂管道28的开口中。因此，获得了流动阻力较低的改善冷却剂排放。

Claims (10)

1.一种在轴向方向上沿着中心轴线(8)延伸的钻头(2)，包括：

-多个主切削刃(4)，主切削刃(4)彼此通过横向切削刃(6)连接在一起，

-后刀面(12)，后刀面(12)与主切削刃(4)中的每个邻接并且分别汇入到切屑槽(14)中，

-额外的凹陷减薄部，所述额外的凹陷减薄部在横向切削刃的区域中，以及

-钻背面(16)，钻背面(16)被沿周边地构造在切屑槽之间，

其特征在于：

在主方向(32)上从后刀面(12)延伸的减薄部(30)以凸形路线汇入到切屑槽(14)中，并且

在后刀面(12)处开始，减薄部(30)具有第一表面部分(36A)，接着是第二表面部分(36B)，最后是第三表面部分(36C)，第三表面部分展开通到切屑槽(14)中。

2.根据权利要求1所述的钻头(2)，

其特征在于：

在垂直于主方向(32)的横向方向(34)上的减薄部(30)是凹形弯曲的。

3.根据权利要求1所述的钻头(2)，

其特征在于：

后刀面(12)以5至20°范围内的平均后角(γ)从主切削刃(4)延伸到切屑槽(14)。

4.根据权利要求1-3中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

减薄部(30)在进入切屑槽(14)的过渡部处径向地远离钻背面(16)。

5.根据权利要求1所述的钻头(2)，

其特征在于：

第一、第二和第三表面部分(36A-C)在主方向(32)上以不同的陡直程度下降到切屑槽(14)，并且第三表面部分(36C)比第一表面部分(36A)更陡直。

6.根据权利要求1-3、5中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

减薄部(30)在主方向(32)上具有沿直线以及沿曲线延伸的第一、第二和第三表面部分(36A-C)。

7.根据权利要求1-3、5中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

减薄部(30)在主方向(32)上是连续弯曲的。

8.根据权利要求1-3、5中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

减薄部(30)在无刃的情况下汇入到切屑槽(14)中。

9.根据权利要求1-3、5中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

多个冷却剂管道(28)在端面上显露，其中，减薄部(30)相应地延伸到达冷却剂管道(28)并且至少部分地将其包封。

10.根据权利要求1-3、5中的一项所述的钻头(2)，

其特征在于：

第二刃带(24)被布置在钻背面(16)的背离主切削刃(4)的端部处。