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CN1603040A - 改进的具有导尖的自定心钻头 - Google Patents

改进的具有导尖的自定心钻头 Download PDF

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CN1603040A
CN1603040A CN200410076892.XA CN200410076892A CN1603040A CN 1603040 A CN1603040 A CN 1603040A CN 200410076892 A CN200410076892 A CN 200410076892A CN 1603040 A CN1603040 A CN 1603040A
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CN
China
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drill bit
cutting edge
land
guide nose
pair
Prior art date
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Application number
CN200410076892.XA
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English (en)
Inventor
阿尔方斯·韦茨尔
马库斯·龙佩
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Black and Decker Inc
Original Assignee
Black and Decker Inc
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Publication date
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Abstract

一种钻头(20)，包括一个柄(28)，一个工作端(24)，以及一个设置在所述柄和所述工作端之间的出屑槽段(26)。其中，工作端包括一个外切削部分(34)和一个中心导尖(36)，导尖由至少一对小切削刃形成，外切削部分由至少一对大切削刃(70、72)形成，出屑槽段具有一对螺旋刃背(32)，外切削部分的大直径为(D)，导尖的小直径为(d)，每个螺旋刃背限定了一个相应的螺旋出屑槽(30)，螺旋刃背的螺距为(S)，钻心在所述导尖具有钻心厚度(K)，螺距对大直径的比率(S∶D)的范围在380％到410％之间，小直径对导尖处钻心厚度的比率(d∶K)的范围在220％到380％之间。

Description

改进的具有导尖的自定心钻头
技术领域
本发明涉及一种用于穿过木材、金属和塑料来精确地切削出具有均一直径圆孔的钻头。
背景技术
用于穿过金属钻孔的最常用的一种钻头是在钻的工作端具有一个横刃的麻花钻。横刃垂直于钻的轴线形成，并且通常横过钻头直径的一小部分并对称地在钻头轴线的对边上延伸。一个切削刃从横刃的每个对端延伸并且轴向向后锥变，到达钻头直径的外围。在使用中，横刃是钻头同工件接合的第一个部分。横刃接合工件并且在直接邻近处切实地工作并挤出物料，而不是形成碎屑、切屑、锯屑等类似物以便排出。工作物料允许钻头开始移动到工件的材料中，藉此切削刃开始切削物料以形成可移除的碎屑，这些碎屑经由螺旋出屑槽排出，螺旋出屑槽从横刃和切削刃轴向向后延伸。
尽管当具有一个横刃的钻头满足某些钻削操作，它并不能提供具有精确定位的中心或者圆孔。例如，在旋转横刃接合工件的时候它容易从孔的预期位置“滑离”。而且，钻头或者连接到钻头的柄上的刀架的任何非圆特性都在钻孔时被转移到工作端。此外，具有横刃的钻头典型地具有一个相对较大的芯体或钻心，芯体或钻心的长度稍小于横刃的长度。具有一个大钻心的钻头需要较大的推力来将钻头推进工件中。一个较大的钻心也限制了用于通过螺旋出屑槽移除碎屑的有效空间，螺旋出屑槽的径向深度由钻心厚度决定。
公开号为EP0315643的专利公开了具有一种具有在外切削部分前面轴向延伸的导尖的钻头。导尖的直径比外切削部分的直径小。在使用中，导尖切出一个导孔，导孔为钻头自定心。接下来，外切削部分在工件中切出一个主孔，主孔与钻头直径相符。
由申请人以注册商标EXTREME DEWALT出售的一种钻头(下文称为现有技术钻头)也具有一个在外切削部分前面轴向延伸的导尖。该导尖具有一个用于切削自定心导孔的“分裂点”切削刃布置，并且外切削部分具有一对设置在轴线对边上的大切削刃，用于切削初始孔。分裂点具有两个设置在轴线对边上的内部小切削刃，内部小切削刃被间隔开并且在分裂点最末端通过一个微小横刃连接。分裂点还具有一个从每个内部小切削刃端部延伸并且轴向向后锥变到达导尖外围的外部小切削刃。在使用中，两个内部小切削刃稍提前于外部小切削刃接合工件而开始钻削操作。横刃并不象前面提到的麻花钻一样在其直接临近处工作于物料或挤出物料，因为横刃非常微小。由内部和外部小切削刃产生的碎屑彼此分离并且因此尺寸更小。
导尖开始钻削自定位导孔后，外切削部分的大切削刃就接合工件并且产生碎屑，这些碎屑也与那些由导尖的小切削刃产生的碎屑分离。这种布置在钻削操作过程中产生了较小的碎屑，这减小了随着钻削过程的进行对钻头穿过工件的抵抗力。钻头具有一对螺旋出屑槽形式的碎片槽，用于将碎片从切削刃输送出去并且从工件中所钻的孔中排出。较小的碎屑自然地很容易沿着出屑槽输送并且不太容易阻塞出屑槽。被阻塞的出屑槽产生了对钻头穿过工件的抵抗力显著增加的问题。更深的出屑槽更加容易输送这种碎屑和其它碎片，并且不容易阻塞。然而，更深的出屑槽也导致了更薄的钻心，这减小了钻头的强度。通过从工作端向着钻头柄径向向外且轴向向后锥变的钻心可以实现折衷。这在工作端区域提供了更深的出屑槽，在工作端处有效的碎片移除是最重要的，同时在朝向柄处提供一个更厚的钻心，在柄处坚固性是重要的。现有技术钻头具有一个锥变的钻心，其厚度从顶部到柄部以统一锥度比逐渐增加。
发明内容
本发明的一个目的是保持现有技术钻头的强度和自定心能力，同时提高其钻削速度。这是通过一个具有一纵向轴线的细长的钻头来实现的，所述钻头包括一个柄、一个工作端和一个设置在所述柄和所述工作端之间的出屑槽段，所述柄、所述工作端和所述出屑槽段都在所述钻头中一体形成，所述工作端包括一个外切削部分和一个在所述外切削部分前面轴向延伸的中心导尖，所述导尖由设置在所述轴线对边上的至少一对小切削刃形成，所述外切削部分由设置在所述轴线对边上的至少一对大切削刃形成，所述外切削部分具有一个由所述一对大切削刃限定的大直径D，所述导尖具有一个由所述至少一对小切削刃限定的小直径d，所述出屑槽段具有一对螺旋刃背，每个螺旋刃背具有从大切削刃之一并从小切削刃之一轴向向后延伸的相应的内表面，所述螺旋刃背限定了一个钻心，并且每个螺旋刃背限定了一个相应的螺旋出屑槽，所述螺旋刃背具有一个螺距S，所述钻心在所述导尖具有钻心厚度K，其特征在于，螺距对大直径的比率S∶D的范围落在380％到410％之间，并且小直径对导尖处钻心厚度K的比率d∶K的范围落在220％到380％之间。
本发明的钻头同具有相同大直径的现有技术钻头相比具有更大的小直径和在导尖处的更小的钻心厚度。增加的小直径补偿了减少的钻心厚度，藉此保持了所述导尖的强度。
优选地，所述导尖由一对外部小切削刃形成，每个外部小切削刃从各自的内部切削刃径向向外锥变到达所述导尖的小直径外围。这是上面段落提到的所述分裂点切削刃布置，其导致由所述内部和外部小切削刃的切削动作而产生的碎屑较小。所述小切削刃可以通过一个垂直于所述轴线的横刃分离。
优选地，所述一对螺旋刃背和相应的刃背内表面形成为一个螺旋角，该螺旋角相对于所述轴线测量得到，所述螺旋角的范围落在37到40之间。每个外部小切削刃在一个相应的刃背内表面和一个相应的小退刀面之间形成边界，每个大切削刃在一个相应的刃背内表面和一个相应的大退刀面之间形成边界。
本发明的钻头的所述螺旋刃背与具有同样大直径的现有技术钻头相比具有更小的螺距。这导致了所述螺旋刃背的内表面的所述螺旋角相应的增加，螺旋角的增加减小了所述大切削刃和小切削刃的切削角。因此，在使用中，本发明的所述钻头能够更快速地在工件中钻孔，因为这些切削刃更加锋利。
在一些测试中，根据本发明的所述钻头在某些工件中钻孔速度可达到现有技术钻头的两陪。然而，速度越快钻头越容易在工件中所钻的孔的出口处形成毛刺，因为它们通常将最终碎屑推开而不是允许所述切削刃在碎屑变成毛刺之前有时间将其从工件中切除。
毛刺是不希望出现的，因为它们是钻孔操作产生的尖锐的且难看的遗留物，附着在所述孔的出口。然而，通过在所述导尖处减小钻心厚度而形成的深出屑槽通过在所述大切削刃前面提供额外的空间以使得在所述钻削操作完成时形成更大的最终碎屑从而减小了形成毛刺的危险。总是存在一些危险，即随着所述钻头的前进最终碎屑将保持部分连接在所述工件上并且围绕在所述孔的出口附近。然而，更大的碎屑会具有更大的强度并且随着所述外切削部分前进而保持在适当位置，因此它们能够通过所述大切削刃在没有形成毛刺的情况下被干净地切除。而且，每个刃背的厚度通过所述钻心在所述导尖处厚度的减小而减小。这导致了一个限定了每个出屑槽和在所述导尖区域的相应的后刃背之间边界的刀刃的锐化。这个锐化的刀刃帮助切除由所述大切削刃遗漏的任何最终碎屑，以避免这些碎屑变成毛刺。
本发明是建立在现有技术钻头基础上对螺旋刃背的螺距、导尖区域处的钻心的厚度、以及导尖的小直径进行改变的。如果孤立地采取每种改变，那么这种改变的效果也许是钻头技术领域的普通知识。然而，对根据本发明的如权利要求1所限定的对所述钻头的这些改变的综合效果，令人惊讶地在没有减小其强度或者增加在工件中所钻的孔的出口产生毛刺的可能性的情况下显著提高了钻削速度。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的一个实施例，其中：
图1是根据本发明的钻头的侧面正视图；
图2是图1的钻头的工作端从一侧看的透视图；
图3是图1的钻头的工作端从另一侧看的透视图；
图4是图1的钻头的平面图；
图5是图1的钻头的工作端的侧向正视示意图；
图6是图5的钻头旋转90后的工作端的侧向正视示意图；
图7是图6的钻头的工作端的沿着穿过导尖的Z-Z线的一个剖面；
图8是图1的钻头的钻心锥度比的示意性侧视图。
具体实施方式
图1展示了用于切削例如金属、木材、塑料、管道和管子等多种材料的钻头20。钻头20具有一个纵向轴线X-X并且由高速钢制成。钻头20包括一个柄端22、一个工作端24和介于所述柄端和所述工作端之间的一个出屑槽段26。柄端22包括从钻头20的一端延伸到出屑槽段26的一个基本上为圆柱形的柄28。柄28用于连接到一个动力工具的刀架上(未示出)。可以选择地，柄28可以具有多个围绕其圆周等角度排列的轴向平行的平倒角，用于改善同动力工具的刀架的连接。出屑槽段26由一对螺旋出屑槽30形成，螺旋出屑槽30由一对螺旋刃背(1and)32所限定，螺旋刃背32形成相对于轴线X-X测得的预定螺旋角α。螺旋出屑槽30和螺旋刃背32从工作端24向后轴向延伸到达柄28，并且每个出屑槽或刃带都具有螺距S。螺距S由螺旋角α控制。螺旋角α的范围在37°至40°之间。
参考图2至图5，工作端24包括具有大直径D的一个外切削部34和具有小直径d的一个导尖36，小直径d小于大直径D。导尖36与外切削部分34一体形成，并且从外切削部分34的前面轴向延伸一小段距离L1。导尖36在其最末端38具有一个分裂点切削刃布置，由一对内部小切削刃40、42形成，内部小切削刃40、42被延伸于其中的一个微小横刃38所分离。横刃38垂至于轴线X-X。分裂点还由一对外部小切削刃44、46形成，每个外部小切削刃从各自的内部小切削刃40、42径向向外锥变，到达导尖36的小直径d的外围。分裂点还由一对小退刀面48、50形成，每个小退刀面在相应的一对前导内部小切削刃和外部小切削刃40、44；42、46的后面(在旋转方向R上)形成，以在这些切削刃后面提供退切。每个内部小切削刃40、42在一个先导前倾刀面52、54和相应的落后小退刀面48、50(在旋转方向R上)之间形成一个边界。
导尖36还由一对圆形圆周外表面56、58形成，每个外表面在导尖36的对边上轴向向后延伸。外表面56由一个前刃60和一个后刃62(在旋转方向R上)形成。外表面58由一个前刃64和一个后刃66(在旋转方向R上)形成。
当从上面看的时候，如图4所示，外表面56、58通常是圆形的，但是也随着外表面从相应的前刃60、64延伸到相应的后刃62、66而在径向向内弯曲。这在图7中有清楚的展示，其中外表面56、58从虚线68所代表的真正的圆形径向向内弯曲，藉此产生了一个径向退切RR。因此，外表面56、58每个都提供了在相应前刃60、64之后的退切。
当从侧面看的时候，如图5所示，外表面56、58大致是直的，但是也随着外表面轴向向后延伸而稍微径向向内锥变。每个外表面56、58的后锥度T从平行于轴线X-X的一个平面测量大约是1°到3°。因此，外表面56、58也在导尖36后面提供退切。
回到图2至图5，外切削部分34由一对大切削刃70、72形成，每个大切削刃具有相应的后大退刀面74、76(在旋转方向R上)。每个大切削刃72从大直径D的外围向着导尖36沿一条直线径向向内延伸。在邻近导尖36的区域，大切削刃70开始向着工作端24向内弯曲，以在圆倒角80的前刀刃78处形成半径，在圆倒角80处大切削刃70与外表面56的前刀刃60汇合。同样地，大切削刃72从大直径D的外围向着导尖36延伸，并且最终以相同的方式弯曲，以在圆倒角84的前刀刃82处形成半径，在圆倒角84处大切削刃72与外表面58的前刀刃64汇合。
每个圆倒角80、84始于相应的具有相对较大半径的前刀刃78、82，并且从相应的前刀刃78、82沿一条曲线路径向后延伸，所述半径逐渐变小，直到每个圆倒角以各自的一个接近直角的成形角86、88结束。此外，每个圆倒角80、84以同圆形外表面56、58相同的方式从相应的前刀刃78、82径向向内延伸到相应的后角86、88。因此，圆倒角80、84在前刀刃78、82后面产生退切。
如上面所讨论的，在上面所提到的刀刃后面提供退切。例如，大退刀面74、圆倒角80和落后于大切削刃70的外表面56、圆倒角前刀刃78和导尖前刀刃60分别以上述方式在这些刀刃后面产生的退切，因此当钻头20被用来在工件中钻孔的时候，这些后表面并不同孔壁接合和摩擦。同样地，分别落后于大切削刃72圆倒角前刀刃82和导件前刀刃64的大退刀面76、圆倒角84和外表面58也分别在这些刀刃后面产生退切，因此当钻头20被用来在工件中钻孔的时候，这些后表面并不同孔壁接合和摩擦。
如图2所示，每个螺旋刃背32在其圆周外表面的先导刀刃91(在旋转方向R上)上具有一个螺旋刃带(margin)90。刃带90径向突出稍微超过了相应刃背26的圆周外表面，并且比所述圆周外表面窄。由每个刃带90限定的螺旋具有一个大直径D。刃带90同孔壁接合以为钻头20在工件中钻孔的时候提供支持。孔壁和钻头20之间的摩擦因此被减少，因为刃带90具有比刃背26的圆周外表面小的表面积。
参考图6，每个大退刀面74、76的大退切角RA是从垂直于轴线X-X的一个平面测量的。对于那些具有小于8mm的大直径D的钻头来说，所述大退切角RA的范围落在8°到12°之间。对于那些具有大于8mm的大直径D的钻头来说，所述大退切RA的范围落在7°到12°之间。
每个螺旋刃背32具有一个内表面92，它限定了相应出屑槽34的形状。每个刃背内表面92从相应的外部小切削刃44、46和相应的大切削刃70、72轴向向后延伸。每个外部小切削刃44、46在相应的刃背内表面92和相应的小退刀面48、50之间形成一个边界。同样地，每个大切削刃70、72在相应的刃背内表面92和相应的大退刀面74、76之间形成一个边界。刃背内表面92不但用作外部小切削刃44、46的前倾刀面也用作大切削刃70、72的前倾刀面。因此，每一个刃背内表面都有效地具有一个前倾刀面角CA，从平行于轴线X-X的平面测量得到的这个前倾刀面角等于螺旋角α。大切削刃70、74的切削角等于90°-(CA+RA)。外部小切削刃44、46的切削角等于90°-(CA+小退刀面48、50的退切角)。
参考图7和图8，钻头20具有一个芯体或钻心94，芯体或钻心94从工作端24延伸到出屑槽段26与柄28连接的地方。钻心94由螺旋刃背32限定。钻心94以虚线表示并且随着它从工作端24轴向向后延伸而径向向外锥变。钻心94在导尖36具有厚度K，并且在出屑槽段26与柄28连接的地方附近具有厚度J。钻心94在沿着导尖36与钻心厚度J被测量的钻心94上的点之间的长度L2上具有一致的钻心厚度锥度比。选择钻心厚度K以提供合适的深出屑槽34来在使用中从导尖36传输碎片和碎屑并且从孔中排出。钻心厚度K越小出屑槽34在导尖36的深度越大。选择钻心厚度J和钻心长度L2以在其中间区域提供适宜坚固度的钻头20。
回到图5，导尖36的分裂点切削刃布置由内部小切削刃40、42所限定的一个顶角PP形成。导向顶角PP的范围落在130°到140°之间。外部36由大切削刃70、72所限定的一个外顶角OP形成，外顶角OP的范围落在160°到182°之间。导尖36的长度L1范围落在大直径D的30％到45％之间。
钻头20的尺寸在大直径D的范围内变动。某些尺寸，像上面已经提到的那些，在大直径D的范围内仅仅改变了一点或者保持一致，尽管在一定的公差带范围内。其它尺寸，例如螺旋刃背32的螺距S、小直径d、钻心厚度K、钻心厚度J和钻心长度L2在大直径D的范围内显著改变，钻头20的这些尺寸在下面的表1中总结。这种尺寸的改变对钻头20的其它特征具有相应的影响，例如小直径d和钻心厚度K之间的比率(其中d表示为K的百分比)，螺距S和大直径D之间的比率(其中S表示为D的百分比)，以及钻心锥度比，所有这些都包括在表1中。
现有技术的钻头具有同钻头20一样的基本形状，并且具有很多相同的尺寸，例如上面段落提到的那些尺寸。然而，现有技术中钻头的某些重要尺寸不仅在大直径D的范围内改变，而且根据钻头20的相应尺寸改变。这些尺寸都在下面的表2中总结，并且用作现有钻头与钻头20的比较特征，以便于解释后者改进的性能。
表1：钻头20
    D     D     S   比率    d     K    比率     L2     L2     J    钻心锥度
  (英寸)   (mm)   (mm)   S∶D  (mm)   (mm)    D∶K    (mm)    (D的％)    (mm)    (mm/mm)
   1/8   3.175   12.5   394％   1.9   0.81   234.6％     24     756％     2.4     0.066
   9/64   3.572   14   392％   2.15   0.84   256.0％     26     728％     2.6     0.068
   5/32   3.969   15.5   391％   2.38   0.86   276.7％     33     831％     3.05     0.066
   11/64   4.366   17   389％   2.59   0.88   294.3％     35     802％     3.2     0.066
   3/16   4.763   19   399％   2.78   0.91   305.5％     39     819％     3.6     0.069
   13/64   5.159   20.5   397％   2.95   0.93   317.2％     42     814％     3.75     0.067
   7/32   5.556   22   396％   3.11   0.95   327.4％     43     774％     3.9     0.069
   15/64   5.953   23.5   395％   3.26   0.98   332.7％     46     773％     4.1     0.068
   1/4   6.353   25   394％   3.4   1   340.0％     48     756％     4.25     0.068
   17/64   6.747   26.5   393％   3.53   1.02   346.1％     50     741％     4.6     0.072
   9/32   7.144   28   392％   3.65   1.05   347.6％     53     742％     4.7     0.069
   19/64   7.541   30   398％   3.77   1.07   352.3％     55     729％     4.9     0.070
   5/16   7.938   31   391％   3.88   1.09   356.0％     59     743％     5.1     0.068
   21/64   8.334   33   396％   3.99   1.12   356.3％     62     744％     5.3     0.067
   11/32   8.731   34.5   395％   4.09   1.14   358.8％     64     733％     5.5     0.068
   23/64   9.128   36   394％   4.19   1.17   358.1％     67     734％     5.6     0.066
   3/8   9.525   37.5   394％   4.28   1.19   359.7％     69     724％     5.8     0.067
   25/64   9.922   39   393％   4.37   1.21   361.2％     69     695％     6.55     0.077
   13/32   10.319   40.5   392％   4.45   1.24   35 8.9％     72     698％     6.8     0.077
   27/64   10.716   42   392％   4.53   1.26   359.5％     74     691％     6.9     0.076
   7/16   11.113   44   396％   4.61   1.28   360.2％     78     702％     7.1     0.075
   29/64   11.509   45.5   395％   4.69   1.31   358.0％     80     695％     7.3     0.075
   15/32   11.906   47   395％   4.76   1.33   357.9％     83     697％     7.6     0.076
   31/64   12.303   48.5   394％   4.83   1.35   357.8％     87     707％     7.7     0.073
   1/2   12.7   50   394％   4.9   1.38   355.1％     89     701％     7.3     0.067
表2：现有技术钻头
    D    D    S  比率   d    K   比率     L2       L2     J    钻心锥度
  (英寸)   (mm)  (mm)  S∶D  (mm)   (mm)   D∶K    (mm)    (D的％)    (mm)    (mm/mm)
   1/8   3.175   18  567％   1.7   0.95   178.9％     24     756％     2.4     0.060
   9/64   3.572   20  560％   1.83   1   183.0％     26     728％     2.6     0.062
   5/32   3.969   22  554％   2.03   1.1   184.5％     33     831％     3.05     0.059
   11/64   4.366   24  550％   2.21   1.15   192.2％     35     802％     3.2     0.059
   3/16   4.763   26  546％   2.39   1.3   183.8％     39     819％     3.6     0.059
   13/64   5.159   28  543％   2.54   1.3   195.4％     42     814％     3.75     0.058
   7/32   5.556   29  522％   2.74   1.4   195.7％     43     774％     3.9     0.058
   15/64   5.953   31  521％   2.95   1.45   203.4％     46     773％     4.1     0.058
   1/4   6.353   33  519％   3.12   1.5   208.0％     48     756％     4.25     0.057
   17/64   6.747   35  519％   3.2   1.6   200.0％     50     741％     4.6     0.060
   9/32   7.144   37  518％   3.3   1.65   200.0％     53     742％     4.7     0.058
   19/64   7.541   38  504％   3.38   1.7   198.8％     55     729％     4.9     0.058
   5/16   7.938   40  504％   3.43   1.75   196.0％     59     743％     5.1     0.057
   21/64   8.334   42  504％   3.43   1.8   190.6％     62     744％     5.3     0.056
   11/32   8.731   44  504％   3.45   1.85   186.5％     64     733％     5.5     0.057
   23/64   9.128   46  504％   3.58   1.85   193.5％     67     734％     5.6     0.056
   3/8   9.525   48  504％   3.66   1.9   192.6％     69     724％     5.8     0.057
   25/64   9.922   50  504％   3.78   1.95   193.8％     69     695％     6.55     0.067
   13/32   10.319   50  485％   3.94   2   197.0％     72     698％     6.8     0.067
   27/64   10.716   52  485％   4.09   2   204.5％     74     691％     6.9     0.066
   7/16   11.113   54  486％   4.24   2.05   206.8％     78     702％     7.1     0.065
   29/64   11.509   56  487％   4.39   2.1   209.0％     80     695％     7.3     0.065
   15/32   11.906   58  487％   5.52   2.2   250.9％     83     697％     7.6     0.065
   31/64   12.303   60  488％   4.67   2.2   212.3％     87     707％     7.7     0.063
   1/2   12.7   61  480％   4.83   2.3   210.0％     89     701％     7.3     0.056
正如在钻头技术领域的一般常识，表1和表2中所示的所有尺寸对于具有最小大直径D的钻头都可以有正负7％的公差，对于具有最大大直径D的钻头，这个公差范围可以降至正负2％。本发明人相信，当考虑到这些公差的时候，通过螺距对大直径D的比率(S∶D)落入389％到398％(如图1所示)之间的本发明的好处扩展到从380％到410％这个范围内，并且通过小直径对导尖处钻心厚度的比率(d∶K)落入234.6％到361.2％(如图1所示)之间的本发明的好处扩展到从220％到380％这个范围内。
表1和表2之间数据的比较说明钻头20和现有技术钻头的钻心长度L2和钻心厚度J在整个大直径D范围内是相等的。这给了钻头20同现有技术钻头在其中间区域同样的坚固度。
而且，钻头20和现有技术钻头的钻心以均匀的比率锥变。然而，钻头20的钻心锥度比落在0.066mm/mm(也就是钻心厚度每毫米长度减少0.066mm)到0.077mm/mm之间。而现有技术钻头的钻心锥度比落在0.056mm/mm到0.062mm/mm之间。这导致了钻头20在导尖36处的厚度K比具有同样大直径D的现有技术钻头的钻心厚度K小。这具有以下两个影响。
首先，在导向点36区域的螺旋出屑槽30更深。这是很有意义的，因为在钻削操作过程中，导尖36穿透在外切削部分34前面的工件的相对侧。当钻削操作完成时，导尖36后面和外切削部分34前面的那部分工件是被大切削刃70、72切削的最终碎屑。总是存在这样的危险，即随着钻头前进穿过工件最终碎屑切削将保持部分连接在工件上退出孔的口部。这被称为毛刺，如果毛刺保持连接到工件的退出孔的口部周围，这将是不希望的，因为它们是尖锐且难看的。小碎屑具有小的强度并且对前进的外切削部分34呈现出微弱抵抗，外切销部分34不是用其大切削刃干净地切削，而是简单地弯曲小碎屑使之排出其路径，因此它们保持连接到工件上并且形成不希望的毛刺。然而，大碎屑自然地具有更大的强度并且随着外切削部分34前进而保持在适当位置，因此它们能够通过大切削刃70、72在没有形成毛刺的情况下被干净地切除。因此，钻头20的深出屑槽30提供了更大的空间以允许形成较大的最终碎屑，这些较大的最终碎屑从工件中切除以形成没有毛刺的洁净退出孔。
第二，每个刃背32的圆周外表面的减小的厚度是钻心厚度K减小的直接结果。这也导致了前导刀刃91的锐化，前导刀刃限定了在导尖36区域的每个出屑槽30和相应的后刃背32(在旋转方向R上)的刃带90之间的边界。锐化的前导刀刃91帮助切除由大切削刃70、72遗漏的任何最终碎屑，以避免这种碎屑在工件退出孔的口部变成毛刺。
而且，钻头20的小直径d比具有同样大直径D的现有技术钻头的小直径d大。这通过补偿上面提到的减小的钻心厚度K而保持了导尖36的强度。这还减少了大切削刃70、72的长度，导致了较小的最终碎屑并且附带形成毛刺的危险。然而，通过减少的钻心厚度K而形成的更深的槽30抵消了形成毛刺的危险。
再者，钻头20的螺距S比具有同样大直径D的现有技术钻头的螺距S小。钻头20的螺距S范围落在大直径D的380％到410％之间(允许标准公差)，而现有技术钻头的螺距S范围落在大直径D的470％到580％之间(允许标准公差)。自然地，这导致了钻头20的螺旋刃背32和出屑槽30在出屑槽段26的每单位长度上具有更大的螺旋旋转，并且相应地增加了螺旋角α。这减少了外部小切削刃44、46和大切削刃70、72的切削角，因为后小退刀面48、50和大退刀面74、76的倾斜角分别保持不变。在使用中，钻头20能够在工件中更快地钻孔，因为外部小切削刃44、46和大切削刃70、72更加锋利。然而，更快速的钻头更容易将最终碎屑推开而不是允许大切削刃70、72在它变成毛刺之前有时间将其从工件中切除。再一次地，通过减小的钻心厚度K而形成的更深的槽30抵消了形成毛刺的危险。

Claims (11)

1.一种具有一个纵向轴线(X-X)的细长的钻头(20)，所述钻头包括：
一个柄(28)；
一个工作端(24)；以及
一个设置在所述柄和所述工作端之间的出屑槽段(26)，所述柄、所述工作端和所述出屑槽段都在所述钻头中一体形成，
所述工作端包括一个外切削部分(34)和一个在所述外切削部分前面轴向延伸的中心导尖(36)，所述导尖由设置在所述轴线对边上的至少一对小切削刃(40、42；44、46)形成，所述外切削部分由设置在所述轴线对边上的至少一对大切削刃(70、72)形成，所述外切削部分具有一个由所述一对大切削刃限定的大直径(D)，并且所述导尖具有一个由所述至少一对小切削刃限定的小直径(d)，
所述出屑槽段具有一对螺旋刃背(32)，每个螺旋刃背具有从大切削刃之一并从小切削刃之一轴向向后延伸的相应的内表面(92)，所述螺旋刃背限定了一个钻心(94)，并且每个螺旋刃背限定了一个相应的螺旋出屑槽(30)，
所述螺旋刃背具有螺距(S)，所述钻心在所述导尖具有钻心厚度(K)，
其特征在于，螺距对大直径的比率(S∶D)的范围落在380％到410％之间，并且小直径对在导尖处的钻心厚度的比率(d∶K)的范围落在220％到380％之间。
2.如权利要求1所述的钻头，所述导尖由一对外部小切削刃(44、46)形成，每个外部小切削刃从相应的内部切削刃(40、42)径向向外锥变，到达所述导尖的小直径外围。
3.如权利要求2所述的钻头，所述内部小切削刃通过一个垂直于所述轴线的横刃(38)分离。
4.如权利要求2所述的钻头，所述一对螺旋刃背和相应的刃背内表面形成有一个螺旋角(α)，所述螺旋角(α)相对于所述轴线测量得到，所述螺旋角的范围落在37到40之间。
5.如权利要求4所述的钻头，每个外部小切削刃在一个相应的刃背内表面和一个相应的小退刀面(48、50)之间形成边界，每个大切削刃在一个相应的刃背内表面和一个相应的大退刀面(74、76)之间形成边界。
6.如权利要求1所述的钻头，所述导尖在所述外切削部分前面轴向延伸一段距离(L1)，所述距离(L1)的范围落在所述大直径的30％到45％之间。
7.如权利要求6所述的钻头，所述导尖由一对圆周外表面(56、58)形成，每个圆周外表面在所述导尖(36)的对边上轴向向后延伸，所述外表面随着它们轴向向后延伸而径向向内锥变，所述外表面的向后锥角(T)的范围落在1到3之间，该锥角从平行于所述轴线的一个平面测量。
8.如权利要求1所述的钻头，所述钻心随着它从所述工作端轴向向后延伸而径向向外锥变。
9.如权利要求8所述的钻头，所述钻心具有范围落在0.066mm/mm到0.077mm/mm之间的一致的锥度比。
10.如权利要求1所述的钻头，每个螺旋刃背在其圆周的外表面的一个先导(在旋转方向R上)刀刃(91)上具有一个螺旋刃带(90)，每个刃带径向突出，稍微超出相应刃背的圆周外表面之外，并且每个刃带比一个相应刃背的圆周外表面窄，由每个刃带限定的所述螺旋具有所述大直径。
11.如前面权利要求任意一项所述的钻头，所述柄(28)具有等距围绕在其圆周上的多个轴向平行的平倒角。
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