專利名稱：鉆孔螺紋銑刀的制作方法
說明書本發(fā)明涉及一種根據(jù)專利權(quán)利要求1的前述部分所述的鉆孔螺紋銑刀。
這類鉆孔螺紋銑刀為公知技術(shù)，例如，其記載于WO2004/022274A1或US 4,651,374A或US 4,761,844A或Handbuch der Gewindetechnik undFrstechnik[Manual of threading practice and milling practice]的354頁，該書作者為EMUGE-FRANKEN，出版社為Publicis Corporate Publishing，出版日期為2004(國際標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)3-89578-237-7)。通過這樣的工具，可以首先在工件上制造出大體上為圓柱形的孔。因此，公知的鉆孔螺紋銑刀具有加工出孔的鉆孔切削刃。一旦完成這一操作后，刀具徑向地進(jìn)給，即，其從孔的中心移至平行于孔的軸線的一位置。布置在刀具柄部上是的銑出的切削刃或銑齒，用所述銑削切削刃或銑齒通過銑削圓形螺紋，那么可在孔中加工出螺紋。在該過程中，該刀具的切削刃或銑齒一起進(jìn)入孔壁中，通過刀具旋轉(zhuǎn)以及同時(shí)進(jìn)行整個(gè)刀具的螺旋運(yùn)動(dòng)，來加工螺紋。
根據(jù)WO2004/022274 A1的鉆孔螺紋銑刀被說成適合于鋼，為此，其在鉆孔區(qū)域設(shè)置有芯孔(core-hole)加工切削刃，以及在沿軸向鄰接的螺紋銑削區(qū)域內(nèi)設(shè)置有螺紋加工切削刃。在它們的徑向尺寸方面，螺紋加工切削刃比芯孔加工切削刃小3％。芯孔加工切削刃和螺紋加工切削刃之間的絕對(duì)徑向距離差取決于鉆孔螺紋銑刀的直徑。在鉆孔螺紋銑刀的典型直徑大約為8毫米的情況下，因此芯孔加工切削刃和螺紋加工切削刃之間的徑向距離差大約為0.24毫米或240微米。設(shè)置有兩個(gè)布置成彼此偏置180°的鉆槽，芯孔加工切削刃或鉆孔切削刃位于其端面，臨近其沿軸向延伸的是沿軸向的第一排螺紋加工齒或切削刃。此外，在兩個(gè)鉆槽之間設(shè)置有兩個(gè)偏置約90°的較小銑槽，在此銑槽處，所有情況下，另外的沿軸向的若干排銑削切削刃或銑齒定位作為另外的螺紋加工切削刃。在所有情況下，鉆孔槽處的第一排螺紋加工切削刃沿徑向置回或相對(duì)于鉆槽降低，以便減小鉆孔切屑對(duì)鉆槽的這些螺紋加工切削刃的影響，所述鉆孔切屑由鉆槽排出。從刀具的頂部朝向鉆柄，凹槽(flute)變小，其結(jié)果是鉆孔螺紋銑刀的橫向剛度被加強(qiáng)。因此，該凹槽的底徑(core diameter)從頂部向該柄增加。
出版物US 4,651,374A和US 4,761,844A都描述(圖1至圖4)了一種鉆孔螺紋銑刀，其具有彼此偏置90°的四個(gè)凹槽，各凹槽的橫截面和體積相同，相對(duì)于刀具軸線來說，該橫截面和體積在其全部長度沿軸向都相同。在兩個(gè)彼此偏置180°的凹槽處，端部鉆孔切削刃設(shè)置在刀具的頂部，這些端部鉆孔切削刃向鉆尖逐漸變細(xì)，以及沿軸向鄰接該端部鉆孔切削刃的齒狀排形式的螺紋銑削切削刃布置在這些鉆槽處。在另外的兩個(gè)凹槽處沒有設(shè)置鉆孔切削刃，而僅銑螺紋切削刃設(shè)計(jì)成沿軸向的齒狀排。因此，這些另外的凹槽充僅用作為銑槽。銑齒在環(huán)形段上形成，該環(huán)形段被布置成垂直于刀具軸線。冷卻劑通道通過刀柄和銑螺紋區(qū)沿中心延伸，該冷卻劑通道在鉆孔區(qū)分成四個(gè)分支通道，該分支通道通向設(shè)置有螺紋銑齒的齒片的鉆尖。有其螺紋銑削切削刃或螺紋銑齒的銑螺紋區(qū)具有相同的最大直徑，其與鉆孔區(qū)的最大直徑相等，以便可引導(dǎo)銑螺紋區(qū)而不會(huì)干擾鉆孔區(qū)已加工出的孔。
除US 4,651,374A之外，US 4,761,844A公開了鉆孔螺紋銑刀的另外的實(shí)施例(圖5至圖12)，其中設(shè)置僅兩個(gè)凹槽，鉆孔切屑刃和在它們之后的螺紋銑削切削刃作為齒狀排位于其處。在這種情況下，除了用于加工孔的鉆孔區(qū)，還公開了端部銑削區(qū)以及具有中心凹入?yún)^(qū)的鉆孔區(qū)。此外，銑螺紋區(qū)的螺紋銑削切削刃具有的最大直徑等于或不大于孔加工區(qū)的最大直徑，使得銑螺紋區(qū)可在不干擾的情況下插入由孔加工區(qū)已加工出的孔中。另外，在銑螺紋區(qū)和柄之間設(shè)置有锪錐孔(countersinking)斜面。在此進(jìn)一步的實(shí)施例中的兩個(gè)凹槽在工作區(qū)的整個(gè)長度內(nèi)也具有同樣的橫截面和同樣的體積。
在根據(jù)WO 2004/022274 A1的鉆孔螺紋銑刀中，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向彼此相隨的銑削切削刃之間的傾斜角總計(jì)大于鉆槽處的銑削切削刃與沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向在前的銑削切削刃之間的角度90°，根據(jù)附圖，該角度約為103°，相應(yīng)于沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向在后的銑削切削刃的77°余角。在根據(jù)US 4,651,374 A和US 4,761,844 A的鉆孔螺紋銑刀中，該傾斜角為恒定的，并等于90°或180°，因此實(shí)現(xiàn)同樣的傾斜。
以前已知類型的鉆孔螺紋銑刀通?？梢匀菀椎丶庸ざ糖行疾牧?，比如灰口鑄鐵和黃銅，然而如果加工如鋼的長切屑材料，則會(huì)出現(xiàn)問題。這是因?yàn)殚L切屑在鉆孔期間進(jìn)入刀具的銑螺紋區(qū)，使得可損壞或毀壞所述銑螺紋削區(qū)域。
此外，申請(qǐng)者在試驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，開始所提類型的以前已知的鉆孔螺紋銑刀相對(duì)易于破裂，特別是在加工如鋼的長切屑和/或高強(qiáng)度材料時(shí)是如此。
另外，已知的鉆孔螺紋銑刀在其工作時(shí)具有相對(duì)低的切削容量。
因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種開始所提類型的鉆孔螺紋銑刀。
根據(jù)本發(fā)明由專利權(quán)利要求1記載的技術(shù)特征來實(shí)現(xiàn)此目的。根據(jù)從屬于專利權(quán)利要求1的權(quán)利要求有利的構(gòu)造及其改進(jìn)會(huì)變得明顯。
鉆孔螺紋銑刀可繞著軸線至少沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向(切削方向)旋轉(zhuǎn)，并且其首先具有鉆孔區(qū)，所述鉆孔區(qū)具有至少一個(gè)鉆孔切屑刃，以用于在工件上加工出孔，其次，其具有銑螺紋區(qū)，所述銑螺紋區(qū)具有至少一個(gè)銑削切削刃，用于隨后在所述工件的孔中銑削出螺紋。根據(jù)本發(fā)明，在旋轉(zhuǎn)方向或刀具的周邊，設(shè)置是鉆孔切屑刃的數(shù)量的兩倍以上的銑削切削刃。因此，可以獲得比現(xiàn)有技術(shù)高的銑削切削容量，特別的原因是在銑螺紋期間的切削量大體上低于鉆孔期間。優(yōu)選地有六個(gè)銑削切削刃和兩個(gè)鉆孔切削刃，在這種情況下，在兩個(gè)鉆孔排屑槽之間優(yōu)選地設(shè)置帶有相關(guān)銑削切削刃的至少兩個(gè)相應(yīng)的銑削排屑槽。一種進(jìn)一步的解決方案可與另外的解決方案組合在一起，但也可以獨(dú)立地要求權(quán)利保護(hù)，所述方案提議了一種鉆孔螺紋銑刀，其中鉆孔切削刃(一個(gè)或多個(gè))中的至少一部分有負(fù)前角，選擇所述前角為工件材料的函數(shù)，通常選取為在-0.1°和-25°之間，優(yōu)選地為在-1°和-15°之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有負(fù)前角，如鋼的高強(qiáng)度材料也可用鉆孔螺紋銑刀進(jìn)行加工。在有利的進(jìn)展中，其也可以通過專利權(quán)利要求1獨(dú)立地要求保護(hù)，鉆孔切削刃比銑削切削刃(一個(gè)或多個(gè))從軸線沿徑向向外突出遠(yuǎn)預(yù)定的正(等于零)徑向距離差，并且現(xiàn)設(shè)置在所述鉆孔切削刃和所述銑削切削刃之間的此預(yù)定的徑向距離差，使得甚至是對(duì)于如鋼的長切屑材料的情況，在鉆孔期間產(chǎn)生的切屑基本上不會(huì)塞在所述銑削切削刃(一個(gè)或多個(gè))和由所述鉆孔區(qū)加工出的孔的壁之間，同時(shí)，所述銑削切削刃(一個(gè)或多個(gè))在鉆孔期間不會(huì)與工件嚙合，和/或所述預(yù)定的距離差從0.005毫米至0.03毫米，優(yōu)選地從0.01毫米到0.025毫米取值。與此相比，在WO2004/022274A1中，提議了具有指定為3％的基本較大的距離差，其還隨著刀具直徑的增加而增加，以使銑削切削刃相對(duì)于鉆孔切削刃沿徑向置回。然而，如由申請(qǐng)者所進(jìn)行的廣泛試驗(yàn)所僅表明的，此大的距離導(dǎo)致鉆孔過程中產(chǎn)生的切屑塞在銑削切削刃和由鉆孔切削刃加工而成的孔之間，特別是對(duì)于如鋼的長切屑材料的情況是如此，并且由此導(dǎo)致刀具很快被損壞。
在US 4,651,374A或US 4,761,844A所提議的鉆孔螺紋銑刀中，其注意的焦點(diǎn)僅在防止螺紋銑削切削刃在鉆孔期間損壞，因此所述螺紋銑削切削刃被設(shè)計(jì)成其徑向尺寸與鉆孔切削刃完全相同。對(duì)于長切屑材料的情況鉆孔切屑塞住的相關(guān)的問題也沒有在這些出版物中間接提及。雖然在具有相同的徑向尺寸的螺紋銑削切削刃和鉆孔切削刃這樣的結(jié)構(gòu)中，不會(huì)有鉆孔切屑塞在銑削切削刃和孔壁之間，然而這些已知的刀具仍然不適合如鋼的長切屑材料。
在所述對(duì)象的進(jìn)一步的方案中，其也可以通過專利權(quán)利要求1獨(dú)立地要求保護(hù)，在所有情況下，所述銑螺紋區(qū)的至少一個(gè)相關(guān)的銑削切削刃相對(duì)于所述鉆孔螺紋銑刀的軸線沿軸向、在所述鉆孔區(qū)的至少一個(gè)鉆孔切削刃之后布置在相關(guān)的共同鉆孔排屑槽(鉆槽)處，此鉆孔排屑槽用于排出由所述鉆孔切削刃產(chǎn)生的鉆孔切屑，優(yōu)選地也設(shè)置所述鉆孔排屑槽用于排出由所述銑削切削刃產(chǎn)生的銑削切屑?，F(xiàn)通過沿軸向延伸方向減小最接近于所述軸線的點(diǎn)處或最內(nèi)部的點(diǎn)處的各鉆孔排屑槽的直徑，或沿此軸向延伸方向增大各鉆孔排屑槽的體積，來提供鉆孔排屑槽自所述鉆孔區(qū)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)沿傳送方向或軸向方向的增加。如鋼的長切屑且彈性相當(dāng)?shù)牟牧系拈L切屑也能夠以改進(jìn)的方式排出，這是因?yàn)樵谒霭疾壑星行嫉恼归_或變形可以通過加大所述的排屑槽而被部分地補(bǔ)償。在所述對(duì)象的進(jìn)一步的方案中，其也可以通過專利權(quán)利要求1獨(dú)立地要求保護(hù)，至少一個(gè)鉆孔切削刃，優(yōu)選地每一鉆孔切削刃具有確定的倒角。因此，可得到改善的破碎切屑的性能，使得可以更有效地加工長切屑材料，和/或使切削刃穩(wěn)定，這對(duì)于如鋼的高強(qiáng)度和硬度的材料尤其有利。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，沿軸向方向相鄰的銑削切削刃或銑齒的前刀面形成基本上連續(xù)的表面，其優(yōu)選為平面或均勻曲面。如果從側(cè)面即垂直于表面的法線看所述前刀面，現(xiàn)有的鉆孔螺紋銑刀具有臺(tái)階狀輪廓，其在銑削操作過程中會(huì)變得不利。本提議消除此不利的方面。銑齒通過連續(xù)的前刀面直接地延伸到所述凹槽。
銑削切削齒之間的空間可是不相等的，這樣，兩個(gè)銑削切削齒其前面一個(gè)位于鉆孔排屑槽處，它們彼此相跟隨呈一定的角度，此角度至多88°，特別是在62°至88°之間，特別優(yōu)選為在82°至85°之間或72°至78°之間，特別是75°。
此外，通過自所述軸線，在沿軸向各排的銑削切削刃的徑向距離或所述銑螺紋區(qū)的外徑沿遠(yuǎn)離所述鉆孔區(qū)的方向減小，而可以向后部例如成圓錐形變窄具有所述銑削切削刃的螺紋片，特別的，所述減小在所有情況下在整個(gè)軸線長度為0.15％到1％，優(yōu)選地為0.15％到0.5％，優(yōu)選為約0.2％。徑向偏移通過所述變窄得到補(bǔ)償，就鋼而言，這種偏移特別大。
從軸向方向來看，至少一個(gè)切屑容納空間的邊界面的至少一部分優(yōu)選為以圓形或橢圓形延伸。也可采用拋物線或雙曲線型。從軸向方向來看，至少一個(gè)切屑容納空間的邊界面被設(shè)計(jì)成相對(duì)于通過所述軸線的徑向延伸的一線為對(duì)稱或不對(duì)稱的。對(duì)于比如灰口鑄鐵的短切屑材料，優(yōu)選為對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，而對(duì)于產(chǎn)生較長卷曲切屑的如鋼的長切屑材料，一般選擇為不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。全部的銑削切削刃可以被設(shè)計(jì)成呈直線或螺旋狀(螺旋形)延伸的齒片(tooth web)。在刀具的旋轉(zhuǎn)方向上在一個(gè)銑削切削刃之后的另一個(gè)銑削切削刃在柄的端面沿軸向方向置回預(yù)定的量。隨后的齒片相應(yīng)地沿軸向置回，其可例如通過鉆孔螺紋銑刀的端面的錐頂磨削來實(shí)現(xiàn)。由于隨后的齒片的置回，這確保了在鉆孔過程中，銑槽的端部區(qū)域排出的冷卻潤滑劑充分地進(jìn)入鉆槽。
用于冷卻潤滑劑的出口可設(shè)置在刀具工作區(qū)的端面區(qū)域。
切屑容納空間可形成右旋或左旋的螺旋槽。因此，刀具適合于左旋或右旋切削。也可以設(shè)置成直槽結(jié)構(gòu)。
為了增加使用壽命，銑削切削刃的至少一部分可涂覆抗機(jī)械材料。優(yōu)選的抗機(jī)械材料是鈦鋁氮化物(TiAlN)。
為了能夠锪錐孔，一開發(fā)提供在遠(yuǎn)離所述端面的鉆孔螺紋銑刀的柄的端部處設(shè)置锪錐孔部件。在這種情況下，所述锪錐孔部件優(yōu)選地具有與鉆孔螺紋銑刀的軸線呈45°的切削刃。在各種情況下，所提出的提議提供了一種改進(jìn)的鉆孔螺紋銑削刀具，首次通過它可切削如鋼的長切屑材料。特別地，提供了一種鉆孔螺紋銑刀，其特征在于改善破碎切屑性能，使得可容易地加工短切屑材料和長切屑材料。刀具的使用壽命因此相對(duì)長，使得可經(jīng)濟(jì)地使用所述刀具。


附圖中示出了本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，其中，在每一情況下為示意性的說明圖1在透視側(cè)視圖中示出了鉆孔螺紋銑刀的底部；圖2在端視圖中示出了根據(jù)圖1的鉆孔螺紋銑刀；和圖3示出了根據(jù)圖1和2的鉆孔螺紋銑刀的一部分的縱截面。
圖1-3中相同的附圖標(biāo)記被用于表示相對(duì)應(yīng)的部件和量。
圖1-3示意性地示出了鉆孔螺紋銑刀1，其具有用于安裝在機(jī)床上的刀具的特別為圓柱形的柄21，。直徑減小的工作區(qū)(切削部分)2特別地以整體或通過固定至少一個(gè)預(yù)制部件來在所述柄21的另一端形成。當(dāng)其在使用中，刀具或鉆孔螺紋銑刀1繞著其軸線4沿著旋轉(zhuǎn)方向15當(dāng)前的情況下為順時(shí)針方向或右旋方向(右旋切削)旋轉(zhuǎn)，所述軸線4通過柄21和工作區(qū)2，并且一般為縱軸和/或慣性主軸。
工作區(qū)2在其端部有鉆孔區(qū)40，用于在工件上加工出孔(洞或凹入?yún)^(qū))，以及，在大致為圓柱形的周邊(或包絡(luò)面)3有銑螺紋區(qū)30，其沿軸向布置自鉆孔區(qū)40處相對(duì)于軸線4偏置，用于通過銑螺紋而在孔中加工出螺紋，所述孔由鉆孔區(qū)40加工而成。
設(shè)置在鉆孔區(qū)40的端面26處的是兩個(gè)鉆孔主切削刃27和28，它們偏置約180°，并且與軸線4成一定的角度朝向鉆尖25延伸，同時(shí)還設(shè)置有兩個(gè)鉆孔側(cè)切削刃17和18，在每一情況下，經(jīng)由沿45°角β延伸的斜面19，它們與鉆孔主切削刃27和28連接，當(dāng)加工灰口鑄鐵材料時(shí)，斜面19是有利的，但是對(duì)于其它材料來說，其也可被省去。
從圖2中可很好地看出，鉆孔螺紋銑刀1在銑螺紋區(qū)30具有兩個(gè)銑削切削刃對(duì)5和6，在每一情況下其由兩個(gè)銑削切削刃7和8與相應(yīng)的9和10組成。兩個(gè)銑削切削刃7和8和相應(yīng)的9和10相隔一定的角距，所述角距小于90°，優(yōu)選地為至多88°，即隨刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(切削方向)15的銑削切削刃8和10分別跟隨在前面的銑削切削刃7或9在后至多為88°的角α。優(yōu)選地，角度α的在62°至88°之間，特別優(yōu)選地設(shè)置成75°的值。
這導(dǎo)致在銑螺紋期間的切屑厚度的分配。由于銑削切削刃的角度分布不相等，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行、小的震動(dòng)趨勢(shì)以及加工出的螺紋的改善的表面質(zhì)量。
相應(yīng)的切屑容納空間11或12一方面位于不同的銑削切削刃對(duì)5和6的銑削切削刃7和10之間，另一方面位于其8和9之間。此外，相應(yīng)的另外的排屑槽13或14同樣位于相同的銑削切削刃對(duì)5和6的銑削切削刃7和8或9和10之間。
排屑槽12向前延伸到鉆孔側(cè)切削刃17和鉆孔主切削刃27，以及排屑槽11向前延伸到鉆孔側(cè)切削刃18和鉆孔主切削刃28，并且在那里形成用于工件材料切屑的前刀面，其中所述切屑在鉆孔期間產(chǎn)生。兩個(gè)排屑槽11和12被設(shè)計(jì)成相對(duì)大或具有相對(duì)大的體積，以便排出在鉆孔過程中積聚的較大的切屑。
切屑容納空間13和14與排屑槽11和12一起排出在銑螺紋過程中形成的切屑。因?yàn)榍行既菁{空間13、14僅僅在銑螺紋期間傳送切屑，而在鉆孔期間不傳送切屑，所以他們只需要容納較小的銑削切屑，因此可以具有較小的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
就它們的大小而言，排屑槽11和12基本上由直徑dmin1決定，其界定了排屑槽11和12與軸線4最近的點(diǎn)，并且其也表示為底徑，且相當(dāng)于自軸線4的徑向距離或半徑的兩倍。特別地，直徑dmin1為銑削區(qū)30的外徑d0的27％至50％，特別優(yōu)選為43％。
較小排屑槽13和14的尺寸基本上由直徑dmin2決定，其界定這些排屑槽13、14最接近軸線4的點(diǎn)(底徑)。直徑dmin2設(shè)置為柄2的外徑d0的42％至75％的值，優(yōu)選為60％的值。
在所示的示例性實(shí)施例中，排屑槽11至14被設(shè)置成例如用于排出切屑的磨口凹槽，并具有螺旋形結(jié)構(gòu)，即，其具有繞著軸線4的旋轉(zhuǎn)或螺旋形狀，但是其也可以直線延伸，即平行于軸線4。前刀面在每一情況下形成在排屑槽11到14的壁上，其在相關(guān)的鉆孔或銑削切削刃處可以是平坦或甚至是彎曲的結(jié)構(gòu)。
在鉆孔區(qū)40，至少在分配于鉆孔切削刃的排屑槽11和12內(nèi)，設(shè)置有尖部(pointing)31和32，即附加的斜面，相比于向該凹槽的其余部分其以較小的角度向鉆尖25延伸。鉆孔端部切削刃或鉆孔主切削刃27和28的相應(yīng)的尖部具有大的體積結(jié)構(gòu)，以便確保無阻礙地排出鉆孔切屑。
鉆孔螺紋銑刀1在鉆孔期間的運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)于軸線4對(duì)著由a表示的箭頭方向軸向線性進(jìn)給入工件并同時(shí)繞著軸線4沿旋轉(zhuǎn)方向15旋轉(zhuǎn)，并，鉆孔區(qū)40的鉆孔切削刃17和18與27和28同時(shí)連續(xù)地切削嚙合入工件中。
根據(jù)圖1至圖3，在鉆孔時(shí)兩個(gè)凹槽起作用，并且鉆孔切屑通過兩個(gè)切屑容納空間11和12被排出。
在隨后的銑螺紋過程中，取決于結(jié)構(gòu)和將要加工出的螺紋的方向(左旋螺紋或右旋螺紋)，鉆孔螺紋銑刀1以疊加的似螺旋運(yùn)動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)于軸線4沿軸向線性進(jìn)給，優(yōu)選地沿方向a線性進(jìn)給出工件(返回的運(yùn)動(dòng))，另一方面，軸線4繞著將要加工出的螺紋的中心軸線旋轉(zhuǎn)(圓周運(yùn)動(dòng))，同時(shí)繞著軸線4以大于圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
在銑螺紋期間，根據(jù)圖1到圖3，銑螺紋削區(qū)30的全部四個(gè)螺紋切削刃7、8、9、10都被使用，它們間斷地嚙合入工件，且四個(gè)凹槽進(jìn)行銑削。
從圖1和圖3中可以看出，多個(gè)銑削切削刃，例如7，沿軸向相對(duì)于軸線4直線或螺旋形地偏置，其作為螺紋切削輪廓39的銑齒布置在整個(gè)銑螺紋區(qū)30，用于平行地加工出螺紋的多個(gè)螺紋圈(thread turn)。這樣，銑齒或銑削切削刃7至10每一個(gè)沿軸向布置，四個(gè)為一組在一個(gè)高度或一個(gè)水平高度，齒組之間的軸向距離對(duì)應(yīng)于螺距。齒組的數(shù)量對(duì)應(yīng)于將被加工出的螺紋圈的數(shù)量，使得在用于加工出一個(gè)完整螺紋的圓周運(yùn)動(dòng)過程中，刀具的一轉(zhuǎn)到一又二分之一轉(zhuǎn)就足夠。然而，理論上也可在齒組的軸向方向上設(shè)置較少數(shù)量的銑齒，由在銑螺紋過程中增加鉆孔螺紋銑刀1的轉(zhuǎn)數(shù)補(bǔ)償這樣的較少的數(shù)量。
從圖2中可以很好地看出，各切削齒或各銑削切削刃7、8、9、10的齒在軸向方向a上彼此跟隨，形成朝向排屑槽的公共表面(前刀面)，該表面通常被設(shè)計(jì)成連續(xù)的沒有臺(tái)階和/或至少大部分地平坦或均勻的彎曲。
換句話說，形成主齒片和輔助齒片，其中在每一情況下，主齒片的前面(前刀面)和輔助齒片的后面為鉆槽，以及主齒片的后面和輔助齒片的前面(前刀面)為銑槽。相對(duì)于主齒片，輔助齒片其每一個(gè)在前部沿軸向向后置回。這已可實(shí)現(xiàn)，例如，通過鉆孔端部切削刃的錐頂?shù)哪ハ鱽韺?shí)現(xiàn)。
通過輔助齒片的置回，確保了在鉆孔過程中，在銑槽的端部區(qū)域排出的冷卻劑和/或潤滑劑充分地進(jìn)入鉆槽。
在圖中沒有任何更詳細(xì)示出的是銑削切削刃7、8、9和10(可以)沿軸向a變窄(稍微地)，這同樣適用于排屑槽11和12的底徑dmin1，以及也可適用于排屑槽13和14的直徑dmin2，其可以被同樣地設(shè)計(jì)成在軸線4范圍內(nèi)變窄。
對(duì)于沿軸向方向的銑螺紋區(qū)30的長度或螺紋長度，在較低強(qiáng)度的材料，例如灰口鑄鐵材料(GG)的情況下，選擇銑削切削刃或銑螺紋區(qū)30外徑的縮小在0.15％的范圍內(nèi)；即，對(duì)于15毫米的螺紋長度，銑螺紋區(qū)30朝向端面的端部與銑螺紋區(qū)30朝向柄21的端部的外徑之間的差異為0.0225毫米(或22.5μm)。與此不同，對(duì)于高強(qiáng)度材料來說，特別是對(duì)于鋼來說，選擇所述縮小為更大，特別地位于0.15％至1％之間，更特別地位于0.15％至0.5％之間，并且優(yōu)選為大約0.2％。這樣的縮小補(bǔ)償了刀具的徑向偏移，此偏移對(duì)于高強(qiáng)度材料比對(duì)于較低強(qiáng)度材料更大。
底徑的縮小導(dǎo)致在鉆孔期間起作用的排屑槽11和12的體積的增大，并且在加工過程中，對(duì)于長切屑材料的情況，可改善排屑。這特別適合于鋼，其中鉆孔切屑由于它們的彈性，在切削以及在其端部區(qū)域成形或彎曲后，會(huì)在被排出期間沿著該凹槽11和12再張開或部分地展開，其中該凹槽的體積增加因此部分地補(bǔ)償了切屑的這種展開，并且為鉆孔切屑提供了更多的空間。對(duì)于10毫米的軸向長度而言，鉆削排屑槽11和12的底徑dmin1的縮小或減小被特別地選擇為0.01毫米到0.3毫米的范圍內(nèi)，即，相對(duì)于內(nèi)徑(或鉆槽的凹槽根部或最深點(diǎn))并在鉆槽的整個(gè)軸向長度內(nèi)，具有0.1％到3％的百分比差或減小或縮小。
銑削排屑槽13和14優(yōu)選地在軸線長度的范圍內(nèi)保持其橫截面和其底徑dmin2恒定。
锪錐孔部件20位于工作區(qū)2遠(yuǎn)離端面16的端部處在到柄21過渡的地方，其被設(shè)置成例如45°，并且可以對(duì)完工的孔進(jìn)行锪錐孔加工。
沒有示出的是，鉆孔螺紋銑刀1在銑削切削刃的端部可具有底切的圓柱形部件或部分，以去除不完整的螺紋圈。
特別是圖3中還可以看出，用于銑削的各銑削切削刃7、8、9、10和用于鉆孔的鉆孔側(cè)切削刃17和18基本上延伸至相同的直徑，即延伸至工作區(qū)2的周邊3，但是優(yōu)選地，不會(huì)自軸線4向外超過預(yù)定的徑向距離差t，選擇這種差t為0.01毫米(或10μm)和0.03毫米(或30μm)的間隔。銑削切削刃7、8、9和10和因此的整個(gè)銑螺紋區(qū)30自軸線4的最大徑向距離比鉆孔側(cè)切削刃17和18及因此的整個(gè)鉆孔區(qū)40的最大徑向距離要小預(yù)定的徑向距離差t。這種預(yù)定的徑向距離差t的選擇防止切屑塞在銑削切削刃7、8、9、10和鉆孔側(cè)切削刃17和18加工的孔內(nèi)壁之間，這種因素可另外地導(dǎo)致刀具的斷裂。
此外，有利地，至少對(duì)鉆孔主切削刃和/或銑削切削刃進(jìn)行倒角。這樣，取決于將被加工的材料，選擇鉆頭切削刃處的倒角為較大或較小，并且可通過刷光或噴砂處理產(chǎn)生，如果有必要通過在先的磨尖產(chǎn)生。倒角首先旨在穩(wěn)定鉆孔主切削刃，其次其有助于使切屑破碎。具有這種結(jié)構(gòu)，以非常積極方式影響鉆孔螺紋銑刀使切屑破碎的能力，使得有利地破碎長的切屑，以便該切屑被收集在該凹槽中。因此，可以防止刀具損壞，或者至少使刀具更難以被損壞。
此外，切削刃可以具有超出外徑的邊緣，即它們可以稍微彎曲或?yàn)榈菇堑姆绞窖由?。這樣可以改善排屑。
當(dāng)比較圖1和2時(shí)可以看出怎樣可實(shí)現(xiàn)冷卻劑和/或潤滑劑的供給。中心的冷卻劑和/或潤滑劑通道(冷卻劑和/或潤滑劑孔)23在柄21和工作區(qū)2內(nèi)，與軸線4共軸，此冷卻劑和/或潤滑劑通道23在其端部分支為兩個(gè)分支通道，它們?cè)谙鄳?yīng)的出口26展開在每一情況下，其前端位于較小排屑槽13和14中的一個(gè)內(nèi)。相應(yīng)地，當(dāng)然也可以設(shè)置成使冷卻劑和/或潤滑劑分別排至切屑容納空間11和12。
名稱列表1 鉆孔螺紋銑刀2 工件區(qū)3 周邊4 軸線5 銑削切削刃對(duì)6 銑削切削刃對(duì)7 銑削切削刃8 銑削切削刃9 銑削切削刃10銑削切削刃
11，12 鉆孔排屑槽13，14 銑削排屑槽15 刀具旋轉(zhuǎn)方向16 端面17，18 鉆孔側(cè)切削刃19 斜面20 锪錐孔部件21 柄22 表面23 冷卻劑通道25 鉆尖26 出口27，28 鉆孔主切削刃30 銑螺紋區(qū)31，32 尖部39 螺紋切削輪廓40 鉆孔區(qū)角度角度dmin1直徑dmin2直徑d0外徑a 軸向t 距離差
權(quán)利要求
1.鉆孔螺紋銑刀(1)a)其可繞著軸線(4)至少沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向(15)旋轉(zhuǎn)，并且具有b)鉆孔區(qū)(40)，其具有至少一個(gè)鉆孔切削刃(17、18、27、28)，用于在工件中加工出孔，和c)銑螺紋區(qū)(30)，其具有至少一個(gè)銑削切削刃(7、8、9、10)，用于隨后在所述工件的所述孔中銑削出螺紋，其特征在于d)布置有數(shù)量比鉆孔切削刃(17)的數(shù)量多2倍以上的許多銑削切削刃(7、8、9、10)，或者它們沿旋轉(zhuǎn)方向起作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔螺紋銑刀，其中布置有六個(gè)銑削切削刃和兩個(gè)鉆孔切削刃(27、28)，或者它們沿旋轉(zhuǎn)方向起作用，在所有情況下，在旋轉(zhuǎn)方向上，三個(gè)銑削切削刃優(yōu)選地布置在所述兩個(gè)鉆孔切削刃之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆孔螺紋銑刀(1)，其中a)所述鉆孔切削刃(17、18)自所述軸線(4)沿徑向向外突出最遠(yuǎn)的徑向距離比所述銑削切削刃(7、8、9、10)沿徑向向外突出最遠(yuǎn)的徑向距離要大出預(yù)定的正徑向距離差(t)，以及b)選擇所述預(yù)定的徑向距離差(t)，從而甚至對(duì)于如鋼的長切屑材料的情況，鉆孔期間產(chǎn)生的切屑基本上不會(huì)塞所述銑削切削刃和由所述鉆孔區(qū)加工出的孔的壁之間，與此同時(shí)，在鉆孔期間，所述銑削切削刃不會(huì)與工件嚙合，和/或所述預(yù)定的距離差(t)從5μm到30μm的范圍或10μm至25μm的范圍選出。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中相對(duì)于所述軸線(4)沿軸向鄰近的銑削切削刃(7、8、9、10)的前刀面形成基本上連續(xù)的表面和/或?yàn)榇篌w上平坦或彎曲的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀(1)，其中至少一個(gè)鉆孔切削刃(27、28)的至少一個(gè)區(qū)域具有負(fù)前角，選擇其為工件材料的函數(shù)和/或其在-0.1°和-25°之間或在-1°和-15°之間，所述鉆孔區(qū)(40)優(yōu)選地在端面處具有至少一個(gè)鉆孔主切削刃(27、28)和至少一個(gè)鉆孔側(cè)切削刃(17、18)(布置在周邊上)，并且其中各鉆孔主切削刃(27、28)的至少一個(gè)區(qū)域具有負(fù)前角，各鉆孔主切削刃(27、28)也優(yōu)選地在其從外側(cè)向所述軸線(4)的徑向方向上具有減小的前角，并且至少在鄰近所述軸線(4)的內(nèi)部區(qū)域具有負(fù)前角，和/或所述鉆孔側(cè)切削刃的前角和所述沿軸向鄰近銑削切削刃的前角優(yōu)選為基本上相同，和/或在鉆孔側(cè)切削刃(17、18)和鉆孔主切削刃(27、28)之間優(yōu)選地形成具有斜面(19)的過渡區(qū)，特別地設(shè)置所述斜面(19)與所述鉆孔螺紋銑刀(1)的軸線(4)呈角度(β)，所述角度(β)為30°到60°，優(yōu)選為45°。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中所述銑削切削刃(7、8、9、10)具有選擇為工件材料的函數(shù)的前角，特別地為正前角或負(fù)前角，特別地，對(duì)于鋼作為工件材料的情況，所述負(fù)前角優(yōu)選為在-0.1°至-25°之間或在-1°至-15°之間。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀(1)，其中，在所有情況下，所述銑螺紋切削區(qū)(30)的至少一個(gè)相關(guān)的銑削切削刃(8、10)相對(duì)于所述軸線(4)沿軸向、在所述鉆孔區(qū)40的至少一個(gè)鉆孔切削刃(17、18、27、28)之后布置在相關(guān)的共同鉆孔排屑槽(11、12)處，此鉆孔排屑槽(11、12)用于排出由所述鉆孔切削刃產(chǎn)生的鉆孔切屑，以及優(yōu)選地也用于排出由這些銑削切削刃產(chǎn)生的銑削切屑，和/或其中所述銑螺紋區(qū)(30)的至少一個(gè)另外的銑削切削刃(7、9)布置在至少一個(gè)銑削排屑槽(13、14)處，此銑削切削刃(7、9)相對(duì)于被設(shè)置成在所述鉆孔切削刃后的在所述鉆孔排屑槽(11、12)的銑削切削刃沿旋轉(zhuǎn)方向偏移，此銑削排屑槽(13、14)用于排出由此至少一個(gè)另外的銑削切削刃中的產(chǎn)生的銑削切屑，可用于排屑的各鉆孔排屑槽(11、12)的體積大于所述一銑削排屑槽或多個(gè)銑削排屑槽(13、14)的體積，和/或各銑削排屑槽(13、14)在其最接近所述軸線(4)的點(diǎn)優(yōu)選地取決于直徑(dmin2)，此直徑(dmin2)為所述銑螺紋削區(qū)(30)的外徑(d0)的42％至75％，優(yōu)選為60％，和/或各鉆孔排屑槽(11、12)在其最接近所述軸線(4)的點(diǎn)優(yōu)選地取決于直徑(dmin1)，此直徑(dmin1)為所述鎖螺紋區(qū)(30)的外徑(d0)的27％至50％，優(yōu)選為43％。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中，a)在所有情況下，所述銑螺紋切削區(qū)(30)的至少一個(gè)相關(guān)的銑削切削刃(8、10)相對(duì)于所述軸線(4)沿軸向、在所述鉆孔區(qū)(40)的至少一個(gè)鉆孔切削刃(17、18、27、28)之后布置在相關(guān)的共同鉆孔排屑槽(11、12)處，此鉆孔排屑槽(11、12)用于排出由所述鉆孔切削刃產(chǎn)生的鉆孔切屑，以及優(yōu)選地也用于排出由這些銑削切削刃產(chǎn)生的銑削切屑，和b)各鉆孔排屑槽(11、12)在最接近所述軸線(4)的點(diǎn)處的直徑(dmin1)自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向減小，或各鉆孔排屑槽(11、12)的體積自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鉆孔螺紋銑刀，其中a)各銑削排屑槽(13、14)在最接近所述軸線(4)的點(diǎn)處的直徑(dmin2)自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向基本上是恒定的，或各鉆孔排屑槽(11、12)的體積自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向基本上是恒定的，和/或其中b)各銑削排屑槽(13、14)在最接近所述軸線(4)的點(diǎn)處的直徑(dmin2)自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向減小，或各鉆孔排屑槽(11、12)的體積自所述鉆孔區(qū)(40)在整個(gè)所述銑螺紋區(qū)(30)沿軸向延伸方向增加，優(yōu)選地選擇所述鉆孔排屑槽或銑削排屑槽的直徑的減小在整個(gè)軸向長度為0.1％至3％，和/或取決于工件的材料，特別地其在如鋼的高強(qiáng)度工件材料的情況比在較低強(qiáng)度材料的情況要大，和/或其中c)至少一個(gè)排屑槽(11、12、13、14)的邊界面的至少一部分以圓形或橢圓形或拋物線形或雙曲線形延伸，和/或被設(shè)計(jì)成相對(duì)于一線為對(duì)稱或不對(duì)稱的，此線相對(duì)于所述軸線(4)沿徑向延伸，和/或其中d)所述排屑槽(11、12、13、14)形成右旋或左旋的螺旋槽或直槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中，a)設(shè)置在鉆孔排屑槽(11、12)處的銑削切削刃(8、10)與沿旋轉(zhuǎn)方向在前的在銑削排屑槽處的銑削切削刃(9、7)的角距離，大于與沿旋轉(zhuǎn)方向在后的在銑削排屑槽處的銑削切削刃(9、7)的角距離，和/或其中b)設(shè)置在鉆孔排屑槽(11、12)處的銑削切削刃(8、10)與沿旋轉(zhuǎn)方向在后的在銑削排屑槽處的銑削切削刃(9、7)的角距離(α)至多為88°，特別地為62°至88°，優(yōu)選地為82°至85°或72°至78°。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中，提供相對(duì)于所述軸線(4)沿軸向一個(gè)接另一個(gè)布置的軸向的多排銑削切削刃(7、8、9、10)，沿軸向的各排中的所述銑削切削刃優(yōu)選地被設(shè)置成線性地平行于所述軸線(4)，或沿軸向的各排的所述銑削切削刃和/或相關(guān)的排屑槽被布置成繞所述軸線(4)螺旋或螺旋形地延伸，和/或沿軸向的各排的所述銑削切削刃優(yōu)選地彼此相距與螺距相對(duì)應(yīng)的軸向距離，和/或自所述軸線(4)，沿軸向的各排的所述銑削切削刃的徑向距離或所述銑螺紋區(qū)(30)的外徑在遠(yuǎn)離所述鉆孔區(qū)(40)的方向減小，特別地選擇所述徑向距離或外徑的減小在整個(gè)軸向長度范圍為0.15％至1％，特別地為0.15％至0.5％，優(yōu)選地約0.2％。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中，在刀具的旋轉(zhuǎn)方向(15)在一個(gè)銑削切削刃(7、9)后的另一個(gè)銑削切削刃(8、10)在端面(16)沿軸向方向(a)置回預(yù)定量，和/或其中部分地沿軸向方向(a)延伸的至少一冷卻劑通道(23)直接地或間接地通向在銑削切削刃(7、8、9、10)之間形成的切屑容納空間(11、12、13、14)，至少一個(gè)橫向的孔或分支優(yōu)選地從所述冷卻劑通道(23)延伸到所述切屑容納空間(11、12、13、14)，和/或其中用于冷卻劑和/或潤滑劑的出口設(shè)置在所述端面(16)的區(qū)域和/或所述鉆孔區(qū)(40)的區(qū)域。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中，至少一個(gè)銑削切削刃具有確定的倒角，特別地以獲得較高的穩(wěn)定性，和/或其中至少一個(gè)鉆孔切削刃，優(yōu)選地每一鉆孔切削刃具有確定的倒角，特別地以獲得較好的破碎切屑的性能和/或穩(wěn)定所述切削刃，所述切削刃的倒角優(yōu)選地通過刷光和/或噴砂處理產(chǎn)生，如果有必要用在先的斜面切割來產(chǎn)生，和/或其中至少所述鉆孔切削刃和/或銑削切削刃(7、8、9、10)中的一些涂覆有抗機(jī)械材料。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的鉆孔螺紋銑刀，其中锪錐孔部件(20)設(shè)置在所述銑螺紋區(qū)(30)和柄(21)之間，所述锪錐孔部件(20)具有設(shè)置成與所述鉆孔螺紋銑刀(1)的所述軸線(4)呈45°的切削刃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆孔螺紋銑刀(1)，其用于加工孔，以及用于隨后在所述孔內(nèi)銑出螺紋，所述鉆孔螺紋銑刀(1)具有工作區(qū)(2)，在其的周邊(3)上布置有許多鉆孔和銑削切削刃。設(shè)置有數(shù)量比鉆孔切削刃(17)的數(shù)量多2倍以上的許多銑削切削刃(7、8、9、10)，或者它們沿旋轉(zhuǎn)方向起作用。
文檔編號(hào)B23B51/08GK1836813SQ200610058448
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者海爾姆特·格林普爾, 馬帝亞斯·斯波伯 申請(qǐng)人:埃莫克精密工具廠里查德格林普爾有限責(zé)任兩合公司