專利名稱：在刃緣與次級切削刃之間帶有負軸向前刀面過渡部分的麻花鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對一種麻花鉆頭，并且具體是針對一個麻花鉆頭的鉆尖的主切削刃 (刃緣)與次級切削刃之間的過渡。
背景技術(shù)：
麻花鉆頭典型地是通過研磨操作加工而成的，這些研磨操作通過利用以一種預定模式圍繞坯件移動的研磨砂輪產(chǎn)生出現(xiàn)在這種鉆頭上的相對復雜的幾何形狀。具體地講， 鉆尖的多個主要表面是通過槽以及與槽相鄰的槽縫的加工而產(chǎn)生的。現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向圖1至圖3，一種典型的現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭5具有沿一條縱向軸線15延伸的一個本體10、以及從本體10的端部12延伸的一個鉆尖20。由一個第一研磨操作形成的至少一個槽25沿本體10延伸并且在鉆尖20處終止。槽25與鉆尖20相交產(chǎn)生了一個主切削刃或者刃緣30。鉆尖20是由一個橫刃35進一步限定的，該橫刃從縱向軸線15向外延伸到一個橫刃外端40。從橫刃外端40延伸的是一個次級切削刃45。這個次級切削刃45是通過一個第二研磨操作形成的，在這個第二研磨操作中產(chǎn)生了一個切槽50 并且不僅形成了次級切削刃45而且為次級切削刃45提供了一個正的軸向前角。在圖1至圖3中展示的鉆頭5具有一對槽25、一對主切削刃30以及一對次級切削刃45。為了清楚起見，將僅討論這個鉆頭的一側(cè)，并且因此將僅討論一組元件，應理解的是另一組元件與這一對中的第一組元件是對稱的。刃緣或者主切削刃30是通過用來生成槽25的同一道研磨而產(chǎn)生的，并且次級切削刃45是通過與同時生成切槽50的一個第二道研磨產(chǎn)生的。然而，這在主切削刃30與次級切削刃45的相交處產(chǎn)生了一個不連續(xù)部分55。這個不連續(xù)部分55的結(jié)果是，隨著該鉆頭在方向R上轉(zhuǎn)動，這個不連續(xù)部分55接觸工件并且材料積累在這個不連續(xù)部分55的周圍從而產(chǎn)生一個不希望的切屑瘤。這個切屑瘤不僅阻礙了切削操作而且進一步起到一個聚熱源的作用，這個聚熱源使這個鉆尖的表面隨時間而發(fā)生熱損害。典型地，主切削刃30可以具有一個在0度與10度之間的軸向前角Y，而次級切削刃45將具有取決于槽的螺旋角的一個正的軸向前角。對于一個直槽，該螺旋角將是零。根據(jù)這兩個切削刃的關(guān)系，不連續(xù)部分陽可以進一步被擴大這樣使得當主切削刃30具有一個高的正軸向前角并且次級切削刃45具有一個中性或者正前角時，這兩個切削刃的相交可以產(chǎn)生一個甚至更顯著的不連續(xù)部分55，而這個更顯著的不連續(xù)部分易于產(chǎn)生多個切屑瘤。需要一種設計以便繼續(xù)提供由主切削刃的正前角以及次級切削刃的前角所提供的多種優(yōu)點，但是在提供這些優(yōu)點的同時沒有使這些所希望的鉆頭特征適得其反的不連續(xù)部分
發(fā)明內(nèi)容
—種用于在工件內(nèi)中制成孔的鉆頭，該鉆頭具有沿一條縱向軸線延伸的一個本體、沿該本體延伸的至少一個槽、以及從該本體的端部延伸的一個鉆尖。該鉆尖具有圍繞該縱向軸線的一個外周以及多個端部區(qū)段。每個區(qū)段具有一個橫刃(該橫刃從該縱向軸線向外延伸到一個橫刃外端)、一個主切削刃(該主切削刃從該外周向內(nèi)延伸)、一個次級切削刃(該次級切削刃從該橫刃外端向外延伸)，其中該次級切削刃具有一個正或者中性軸向前角，以及一個三級切削刃(該三級切削刃將該主切削刃與該次級切削刃相連接)，其中該三級切削刃具有一個負的軸向前角。一種用于生產(chǎn)這種鉆頭的方法包括以下步驟1)在一道研磨中，研磨出一個形成該次級切削刃前角的切槽；并且2)在分開的一道研磨中，研磨出該次級切削刃的一部分以便產(chǎn)生一個具有負軸向前角的三級切削刃。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)并且是一種具有常規(guī)鉆尖的麻花鉆頭的透視圖；圖2是圖1中所示麻花鉆頭的端部的放大視圖；圖3是圖1中所示麻花鉆頭的端視圖；圖4是根據(jù)該本發(fā)明的麻花鉆頭的透視圖；圖5是圖4中所示鉆頭的鉆尖的放大視圖；圖6是圖4中所示鉆頭的端視圖；圖7是沿圖6中的直線“7-7”的截面視圖；圖8是沿圖6中的直線“8-8”的截面視圖；并且圖9是沿圖6中的直線“9-9”的截面視圖。
具體實施例方式圖4和圖5展示了根據(jù)該本發(fā)明的一種鉆頭的透視圖，同時圖6展示了同一種鉆頭的端視圖。具體地講，圖4至圖6展示了一種用于在工件中制成孔的鉆頭105。鉆頭105具有沿著一條縱向軸線115延伸的一個本體110。至少一個槽120沿著本體110延伸。然而，本發(fā)明可適用于帶有多達四個槽的多種鉆頭。正如之前所述，為了清楚起見，將僅討論與一個槽相關(guān)聯(lián)的這些切削刃，應理解的是它們與相對的槽相關(guān)聯(lián)的這些切削刃是對稱的。具體地講，端部區(qū)段130(圖6)是由直線129以上的面積來限定的并且被限定到主切削刃145、 次級切削刃150以及三級切削刃155的右側(cè)。正如所能見到的，在直線1 上方并且在這些切削刃的左側(cè)存在另一個端部區(qū)段130a，但是將不討論這個端部區(qū)段，應理解的是端部區(qū)段130的說明就足夠了。一個鉆尖125從本體110的端部112延伸。鉆尖125具有圍繞一條縱向軸線115 的一個外周127(圖6)以及端部區(qū)段130，130a。每個端部區(qū)段130，130a包括一個橫刃 135，該橫刃從縱向軸線115向外延伸到一個橫刃外端140。一個主切削刃145從外周127 向內(nèi)延伸。一個次級切削刃150從橫刃外端140向外延伸。現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向圖7，此圖是沿圖6中的“7-7”的截面視圖，次級切削刃150具有一個正或者中性軸向前角X，這個軸向前角可以具有在0度與10度之間的一個值。
另外，圖8展示了一個垂直于主切削刃145的截面視圖，其中主切削刃145具有取決于該槽的螺旋角的一個正的軸向前角Y。對于一個直槽，該螺旋角將是零。應該認識到主切削刃145的軸向前角Y主要是通過沿著鉆頭105的本體110來形成槽120而確定的。現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向圖6，本發(fā)明具體的關(guān)注點是在主切削刃145與次級切削刃150 之間的過渡區(qū)域。如在現(xiàn)有技術(shù)中所提到的，在這兩個切削刃之間的過渡部分時常產(chǎn)生一個銳拐角或者一個在機加工操作過程中產(chǎn)生切屑瘤的不連續(xù)部分。根據(jù)本發(fā)明，端部區(qū)段 130不僅包括一個主切削刃145和一個次級切削刃150，而且進一步包括一個過渡區(qū)段160， 該過渡區(qū)段帶有將主切削刃145與次級切削刃150相連接的一個三級切削刃155。然而，與具有一個正的軸向前角的主切削刃145以及可以具有一個正或中性軸向前角的一個次級切削刃不同，三級切削刃巧5如在圖9中所示具有一個負的軸向前角Z，這個負的軸向前角可以是在負5度至負15度之間并且優(yōu)選地大致是負10度。主切削刃145是與槽120 —起形成的并且次級切削刃150是與切槽152 —起形成的，而三級切削刃155(這個切削刃要產(chǎn)生一個在負5度至負15度范圍內(nèi)的負的軸向前角 Z)要求一個分開的研磨操作，在這個分開的研磨操作中產(chǎn)生具有三級切削刃155的過渡區(qū)段 160。現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向三級切削刃155，本體110的外周127限定了一個鉆頭外直徑 165，并且如在圖6中所示當從本體110的端部112觀察時，三級切削刃155具有一個徑向弧170，這個徑向弧具有的半徑S是鉆頭外直徑165的5%至20%之間并且優(yōu)選地弧170的這個半徑S是外直徑165的10%。另外，當從側(cè)面觀察時，如在圖9中所展示的，過渡區(qū)段 160還可以具有一個帶有半徑T的軸向弧175。在圖6中展示的徑向弧170的形成在主切削刃145與次級切削刃150之間提供了現(xiàn)有技術(shù)中未提供的平滑過渡。在圖6中展示的軸向弧170可以產(chǎn)生一個前角Z，這個前角雖然仍是負的但是可以沿軸向弧170的長度在6度與9度之間改變。雖然如在圖9中所示三級切削刃155是通過產(chǎn)生一個軸向弧175的一個研磨操作形成的，但是它還可能產(chǎn)生一個平坦并且平面的(未示出)過渡區(qū)段160。如所提到的，鉆頭105在方向R上轉(zhuǎn)動并且這將被稱為向前旋轉(zhuǎn)方向。在每個主切削刃145(圖6)之后是一個余隙180，當該余隙在與旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向上從主切削刃 145延伸離開時，該余隙是向下成角度的(離開橫刃135)。這個余隙180的目的在于允許鉆尖125僅沿著這些切削刃與工件接合而不干擾鉆頭本體110的其他部分。余隙180包括在主切削刃145之后的至少一個側(cè)面185，并且是離開預期的旋轉(zhuǎn)方向R向下成角度的以便提供一個第一余隙190(圖8)。另外，余隙180可以包括一個余隙面195，該余隙面是成角度的以便延伸離開主切削刃145并且這個余隙面195限定了一個第二余隙200。在這種替代方案中，余隙180可以包括一個單個非平面的后刀面。如在圖3中所示，鉆頭105可以具有兩個槽或者這種替代方案可以具有多達四個槽。在這種情況下，將會有一個與每個鉆槽120相關(guān)聯(lián)的端部區(qū)段130。本發(fā)明還針對一種用于生產(chǎn)鉆頭105的方法，這種鉆頭具有沿一條縱向軸線115 延伸的一個本體110并且具有沿本體110延伸的至少一個槽120。鉆頭105包括從本體110 的端部112延伸的一個鉆尖125，其中鉆尖125具有圍繞縱向軸線115的一個外周127以及多個端部區(qū)段130。每個端部區(qū)段130包括從縱向軸線115向外延伸到一個橫刃外拐角140的一個橫刃135，并且包括從外周127向內(nèi)延伸的一個主切削刃145。鉆尖125進一步包括從橫刃外端140向外延伸的一個次級切削刃150，其中次級切削刃150具有一個正或者中性軸向前角X。鉆尖125進一步包括將主切削刃145與次級切削刃150相連接的一個三級切削刃155，其中該三級切削刃155具有一個負的軸向前角Z。這種用于生產(chǎn)鉆頭105的方法包括以下步驟在一個第一道研磨中，研磨出一個形成次級切削刃150軸向前角X的切槽152 ；并且在一道分開的研磨中，研磨出次級切削刃150的一部分以便產(chǎn)生一個具有負軸向前角Y的三級切削刃155。具體地講，這道分開的研磨包括在三級切削刃155上形成一個軸向前角，它是在-5度至-15度之間并且優(yōu)選地大致為負10度?？傮w而言，通過提供具有一個負軸向前角Z并且被定位在主切削刃145與次級切削刃150之間的三級切削刃155(其中次級切削刃150具有一個正的前刀面軸向前角X)，在一個機加工操作過程中出現(xiàn)切屑瘤的情況被最小化并且刀具的壽命得到了延長。雖然已詳細說明了本發(fā)明的具體實施方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應認識到鑒于本披露的整體傳授內(nèi)容可以對這些細節(jié)發(fā)展出不同的修改和替代方案。在此說明的目前優(yōu)選的實施方案僅旨在是解說性的而并非限制本發(fā)明的范圍，對于本發(fā)明的范圍應當給予所附權(quán)利要求以及其任何和所有的等效物的全部寬廣度。
權(quán)利要求
1.一種用于在工件內(nèi)制成孔的鉆頭，其中該鉆頭包括a)沿一條縱向軸線延伸的一個本體；b)沿該本體延伸的至少一個槽；以及c)從該本體的端部延伸的一個鉆尖，其中該鉆尖具有圍繞該縱向軸線的一個外周以及多個端部區(qū)段；其中每個端部區(qū)段包括1)一個橫刃，該橫刃從該縱向軸線向外延伸到一個橫刃外端；2)從該外周向內(nèi)延伸的一個主切削刃；3)從該橫刃的外端向外延伸的一個次級切削刃，其中該次級切削刃具有一個正或者中性軸向前角；以及4)將該主切削刃與該次級切削刃相連接的一個三級切削刃，其中該三級切削刃具有一個負的軸向前角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，這個三級切削刃的軸向前角是在-5度至-15度的之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆頭，其中，該三級切削刃的軸向前角是大致-10度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，該本體的外周限定了一個鉆頭外直徑，并且當從該本體的端部觀察時，該三級切削刃具有一個徑向弧，該徑向弧具有的半徑是該鉆頭外直徑的5%至20%之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，該弧的半徑優(yōu)選地是該外直徑的10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，當從側(cè)面觀察時，該三級切削刃具有一個軸向弧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆頭，其中，沿該軸向弧的軸向前角具有沿該軸向弧的大致6 至9度的一個變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，當從側(cè)面觀察時，該三級切削刃是直的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，該次級切削刃具有一個在0至10度之間的軸向前角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，進一步包括在該主切削刃之后的一個余隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鉆頭，其中，在該主切削刃之后存在一個側(cè)面，并且該側(cè)面是成角度的以便從該橫刃處朝著該本體延伸離開并且其中該側(cè)面定義了一個第一余隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中，在該側(cè)面之后存在一個余隙面，并且該余隙面是成角度的以便從該橫刃處朝著該本體延伸離開并且其中該余隙面定義了一個第二余隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中，該側(cè)面包括一個提供了余隙的單個表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中該鉆頭的本體具有兩個槽。
15.如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其中，該主切削刃基于該槽的取向具有一個軸向前角。
16.一種用于在工件內(nèi)制成孔的鉆頭，其中該鉆頭包括a)一個本體，該本體沿一條縱向軸線延伸；b)兩個沿該本體延伸的槽；以及c)一個從該本體的端部延伸的鉆尖，其中該鉆尖具有圍繞該縱向軸線的一個外周以及多個端部區(qū)段；其中每個端部區(qū)段包括1) 一個橫刃，該橫刃從該縱向軸線向外延伸到一個橫刃外端；2)一個從該外周向內(nèi)延伸的主切削刃；3)一個從該橫刃外端向外延伸的次級切削刃，其中該次級切削刃具有一個在0至10度之間的軸向前角；以及4)一個將該主切削刃與該次級切削刃相連接的三級切削刃，其中該三級切削刃具有一個在-5至-15度之間的軸向前角。
17.一種用于生產(chǎn)鉆頭的方法，該鉆頭具有沿一條縱向軸線延伸的一個本體、沿該本體延伸的至少一個槽、以及從該本體的端部延伸的一個鉆尖，其中該鉆尖具有圍繞該縱向軸線的一個外周以及多個端部區(qū)段，其中每個端部區(qū)段包括從該縱向軸線向外延伸到一個橫刃外端的一個橫刃、從該外周向內(nèi)延伸的一個主切削刃、從該橫刃外端向外延伸的一個次級切削刃、以及一個將該主切削刃與該次級切削刃相連接的三級切削刃，其中該次級切削刃具有一個正或者中性軸向前角，并且其中該三級切削刃具有一個負的軸向前角，該方法包括以下步驟a)在一道研磨中研磨出一個切槽，該切槽形成了該次級切削刃前角；并且b)在分開的一道研磨中研磨出該次級切削刃的一部分以便產(chǎn)生一個具有負的軸向前角的三級切削刃。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，研磨該次級切削刃以便形成該三級切削刃的步驟包括在該三級切削刃上形成一個在-5度至-15度之間的軸向前角。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，該三級切削刃的軸向前角被研磨成大致10度。
全文摘要
一種用于在工件內(nèi)加工孔的鉆頭(105)具有沿一條縱向軸線(115)延伸的本體(110)、沿本體(110)延伸至少一個槽(120)、以及從本體(110)的端部(112)延伸的一個鉆尖(125)。鉆尖(125)具有一個外周(127)并且包括一個橫刃(135)、從外周(127)向內(nèi)延伸的一個主切削刃(145)、從橫刃(135)向外延伸的一個次級切削刃(150)、以及將主切削刃(145)與次級切削刃(150)相連接的一個三級切削刃(155)，其中該三級切削刃(155)具有一個負的軸向前角(Z)。在此還披露了一種用于生產(chǎn)這種鉆尖(125)的方法。
文檔編號B23B51/00GK102438784SQ201080022453
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者S·M·喬治 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司