專利名稱：帶有三個(gè)切削刃的鉆削裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有鉆頭的鉆削裝置，該鉆頭具有一個(gè)冷卻腔道，以及將冷卻液供給到鉆頭的冷卻腔道的裝置。
眾所周知，使用通常的鉆削手段很難達(dá)到所要求的精密的公差，由于要求具有高的軸向力，鉆頭的進(jìn)給必須要經(jīng)常受到限制。現(xiàn)有的提供好的公差和低的軸向力的方法是鉆深孔?？墒?，在這個(gè)方法中，要求對鉆頭進(jìn)行良好的控制和小的進(jìn)給，這樣就建低了生產(chǎn)率。這些要求導(dǎo)致常常不可能使用這個(gè)方法，但是傳統(tǒng)的鉆削會(huì)與使用擴(kuò)孔的后續(xù)加工一起使用，此外，在很多情況下，孔必須被鉸孔或擴(kuò)孔。
本發(fā)明涉及一種鉆削裝置，它不會(huì)上述缺陷的影響，它在不降低孔的加工質(zhì)量和鉆頭的壽命的情況下，具有高的生產(chǎn)率。
本發(fā)明簡述本發(fā)明的目的可以通過具有一個(gè)帶有冷卻腔道的鉆頭的鉆削裝置和用于將冷卻液供給到上述鉆頭的冷卻腔道中的裝置來獲得，其特征在于該鉆頭包括三個(gè)齒，第一齒從鉆頭的周邊延伸到鉆頭的中心，第二和第三齒從鉆頭的周邊向內(nèi)延伸但不到達(dá)鉆頭的中心，上述冷卻腔道在鉆頭的中心軸向地延伸并在鉆頭的鉆頭尖端偏離以便它被會(huì)聚在第二和第三齒的中心和與終點(diǎn)之間空間之中，以及應(yīng)用用于冷卻液的供給裝置以供給高壓的冷卻液。通過具有三個(gè)齒形狀的鉆頭，由于只有齒中的一個(gè)在孔的中心加工，可以實(shí)現(xiàn)具有精密公差的鉆孔的生產(chǎn)率，同時(shí)指需要小的軸向進(jìn)給動(dòng)力。借助于供給高壓的冷卻液，可以獲得更加有效的冷卻效果，這樣將減小鉆頭的摩擦和在被加工材料中結(jié)構(gòu)改變的危險(xiǎn)。在有利于鉆屑排送的同時(shí)，降低了鉆屑被阻礙、工具破壞和損壞加工孔表面的危險(xiǎn)。因?yàn)槔鋮s腔道基本上在鉆頭的中央延伸，可以獲得最大剛度的鉆頭。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所供給的冷卻液的壓力大于3000kPa，并且所述齒圍繞著鉆頭的周邊不等距的分布，于是從第一齒分別與第二和第三齒之間的圓周方向觀察的角度分別為110度和200度。進(jìn)而，在三個(gè)齒之間的鉆芯中成型部分錐形的槽，所述槽朝向鉆頭的中心的延伸。錐形的槽優(yōu)選用構(gòu)成一錐形磨具的相同的工具成型，它的母線到鉆頭的軸線形成一個(gè)至少30度的角度。
只具有一個(gè)延伸到旋轉(zhuǎn)的中心的齒和兩個(gè)在其中延伸的齒的最大的區(qū)別在于上述一個(gè)齒完全(100％)取消了一個(gè)不利的橫刃(chisel edge)及其不利的切削結(jié)構(gòu)，該切削結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生犁開效果而不是切削效果。由于不存在橫刃，改變了動(dòng)力的分布以便在孔的縱向方向減小不正常的回彈，這樣將獲得較精密的制造公差。
對于在孔的中心具有一孔直徑20％的大的橫刃的鉆頭，所述橫刃對應(yīng)于80％的軸向力。高的切削流體的壓力抵消小部分的軸向力。
對于具有兩個(gè)或多個(gè)延伸到鉆頭中心的齒的鉆頭來說，來自一觀察的幾何點(diǎn)的間隙角不能做得足夠大，而對于只有一個(gè)延伸到鉆頭中心的齒的鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)來說，則相當(dāng)好地解決了這個(gè)問題。這樣消除了對中心具有的間隙角的不利影響。
根據(jù)我們的判斷，美國專利US-A-5,173,014沒有解決具有沿著軸向中高的進(jìn)給動(dòng)力的問題，而該問題是多于一個(gè)的延伸到鉆頭中心的齒所產(chǎn)生的問題。而對于只有一個(gè)延伸到鉆頭中心的齒的鉆頭，可以在其中心獲得正的切削角度。
另一方面，由于不利的動(dòng)力分布，將四個(gè)點(diǎn)重合在一個(gè)圓上的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于將三個(gè)點(diǎn)重合在一個(gè)圓上在加工成型孔中獲得更好的圓筒度的難度，通過不同的角度和在現(xiàn)在的情況下有可能減小自身產(chǎn)生扭曲擺動(dòng)。另外，具有四個(gè)齒的鉆頭具有較少的排屑空間，這將增加產(chǎn)生鉆屑問題。


通過參考附圖將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的鉆削裝置的優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)深孔鉆頭的仰視圖；圖2是在圖1中的深孔鉆頭的鉆頭尖端的側(cè)視圖；圖3和4是與圖1和2相似的視圖，分別描述了本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)半螺旋鉆頭。
鉆頭1具有三個(gè)齒3，4，5，其中只有第一齒3從鉆頭的周邊一直延伸到鉆頭的中心。齒4和5終止在鉆頭中心的前面的一個(gè)距離處，它們的內(nèi)端位于距離中心相同距離的位置上。齒3，4，5的各自的切削刃6，7，8都從上述周邊徑向地朝向上述中心延伸，在切削刃6和7，7和8，8和6之間的角度分別是140度、110度和110度。切削刃6，7，8都具有一個(gè)內(nèi)部部分和一個(gè)外部部分，于是靠近鉆頭中心的內(nèi)部部分到鉆頭的軸線形成一個(gè)較大的角度，而外部部分形成一個(gè)較小的角度。如上所述，只有齒3具有的切削刃6的內(nèi)部部分一直延伸到鉆頭的中心。借助于這樣的結(jié)構(gòu)形狀，齒4和5基本上只在周邊進(jìn)行切削加工。
因?yàn)辇X4和5沒有延伸到鉆頭的中心，它們所受到的作用力將小于齒3受到的作用力，這說明上述齒必須圍繞著鉆頭的周邊不等距布置，以獲得在鉆頭上的理想的動(dòng)力分布。另外，延伸到鉆頭的中心的切削刃3的內(nèi)部部分將根據(jù)工件的材料對總的動(dòng)力提供不同的分擔(dān)比例。在延伸到鉆頭的中心的齒3和另外兩個(gè)齒之間的角度可能分別具有在135-145，105-115和215-225度之間的差別。
齒3，4和5分別會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檠刂@頭的軸線延伸的桿柱9，10和11。桿柱9，10和11分別設(shè)置有邊緣條12，13和14。另外，在鉆頭的鉆頭尖端的鉆芯上設(shè)置有槽15，16，17，上述每個(gè)槽設(shè)置有在相鄰的齒之間從上述鉆芯的邊緣延伸到鉆頭的中心延伸。在錐形體的幫助下可以獲得這些槽，于是優(yōu)選使用相同的錐形體來獲得所有的槽。這樣，作為所述錐形體的包絡(luò)面的一部分，這些槽具有相同的形狀。在本發(fā)明的描述中，這個(gè)形狀用“部分錐形”來限定。所述錐形體的錐形角優(yōu)選大于60度，所述錐形體優(yōu)選用這樣的方式進(jìn)行引導(dǎo)，當(dāng)加工鉆芯時(shí)，它的母線到鉆頭的軸線形成一個(gè)至少30度的角度。上述錐形體也優(yōu)選用于加工齒4和5的內(nèi)部切削刃部分，上述部分形成在一個(gè)離鉆頭的中心一個(gè)預(yù)定距離的位置上。
冷卻腔道2在齒3和4的內(nèi)部部分之間的區(qū)域露出，于是在鉆頭的鉆頭尖端偏離鉆頭的軸線。由于鉆頭的冷卻腔道基本上延伸鉆頭的主線延伸，可以獲得最大剛度的鉆頭1。
由于齒3延伸到鉆頭的中心，鉆頭1沒有橫刃，于是消除了出現(xiàn)在傳統(tǒng)的雙切削刃鉆頭上的橫刃上的所謂的開犁效應(yīng)(plougheffect)，這樣大幅度降低了在加工的孔的端部的材料中的塑性變形。于是，如果獲得了上述的優(yōu)點(diǎn)，就會(huì)在孔的末端出現(xiàn)略微的毛刺和在鉆過的材料中出現(xiàn)小的突起。與具有兩個(gè)齒的鉆頭相比，在鉆頭的中心的加工上，在每轉(zhuǎn)相同進(jìn)給量的情況下，根據(jù)本發(fā)明的鉆頭只需要較小的進(jìn)給動(dòng)力。周邊加工的齒4和5與只使用一個(gè)齒的情況相比，具有較高的切削量，并且在三個(gè)齒之間獲得更好的動(dòng)力平衡，于是鉆頭在成形加工中具有一個(gè)穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)中心。另外，齒4和5還有利于提高孔的表面的加工質(zhì)量，于是在鉆孔加工完成后不需要進(jìn)行后續(xù)的加工處理。由于鉆頭1借助于三個(gè)邊緣條在動(dòng)力平衡和良好的導(dǎo)向的條件下進(jìn)行加工，于是減輕了在工作時(shí)鉆頭1的振動(dòng)，降低了鉆孔偏心的危險(xiǎn)。另外由于在本發(fā)明的鉆頭進(jìn)行加工時(shí)需要較小的軸向進(jìn)給動(dòng)力，進(jìn)一步降低了由于深鉆的偏離引起的偏心的危險(xiǎn)。
一個(gè)使上述鉆頭以高速和高的進(jìn)給速度的有效方式工作的預(yù)先的條件是在高壓力下供給冷卻液。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在支撐著鉆頭1的鉆削裝置、鉆削工具中具有一個(gè)將高壓力的冷卻液供給到冷卻腔道2的裝置。該裝置可以由將冷卻液從箱體中泵出的裝置構(gòu)成，該泵可以是美國PARKER生產(chǎn)的齒輪驅(qū)動(dòng)泵，該冷卻液可以是美國QUAKER生產(chǎn)的切削乳化流體KFL360BIO。上述泵應(yīng)當(dāng)具有至少K*D2的排量，其中K＝0,151/分鐘和D＝鉆削直徑，冷卻液的壓力應(yīng)當(dāng)是至少3000kPa。冷卻液從泵的固定管線到在鉆頭中的旋轉(zhuǎn)冷卻腔道的輸送通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭來完成，該旋轉(zhuǎn)接頭優(yōu)選來自于德國的WTO。在包括一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的鉆削裝置的鉆削機(jī)械、鉆削工具等設(shè)備中的其它部件可以是現(xiàn)有技術(shù)的通用的部件，在此不需要進(jìn)行詳細(xì)描述。需要指出的是鉆頭1應(yīng)當(dāng)可以在具有本發(fā)明的高壓力裝置的所有的鉆削工具或類似設(shè)備中使用。由于在其它方面中的鉆削工具的成型不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，因此在此不進(jìn)行詳細(xì)描述。
在冷卻液的供給中會(huì)形成一汽膜，該汽膜具有到達(dá)切削刃的外角部的最大延伸部分，上述切削刃的外角部構(gòu)成了上述齒的具有最大速度的部分。這個(gè)汽膜會(huì)將切削刃與冷卻液隔離開，于是很難散走在切削刃上的熱量。通過在高壓力下供給冷卻液，可以相當(dāng)程度減小汽膜的厚度和延伸范圍，極大地有利于散熱。于是可以將切削刃的溫度保持在低的水平并導(dǎo)致降低磨損，在切削刃的外角部可以取得明顯得效果，這樣降低了在加工材料中的結(jié)構(gòu)變形。另外也在諸如邊緣條的位置上降低了產(chǎn)生堆焊的危險(xiǎn)。除了冷卻鉆頭以外，冷卻液提供了對邊緣條的良好潤滑效果，以便減小在孔表面和這些邊緣條之間的摩擦。
另外，冷卻液的高壓力所具有的優(yōu)點(diǎn)是提高了將鉆屑從鉆頭的鉆頭尖端帶到在桿柱9，10，11之間的空間并且沿著這些空間排出的能力和效果。于是有效地降低了鉆屑阻塞、工具損壞和損壞孔表面的不利之處。
圖3和4分別顯示了與圖1和2相似的視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)半螺旋鉆頭18。類似的是，這個(gè)鉆頭18具有帶有切削刃22，23，24的三個(gè)齒19，20，21。只有齒19的切削刃22到達(dá)鉆頭的中心并在鉆頭的中心進(jìn)行加工工作。齒20，21的切削刃23，24終止在鉆頭的中心的前面，和槽25，26在這些切削刃和鉆頭的中心之間延伸。一個(gè)在圖4中沒有顯示的冷卻腔道在鉆芯的中央延伸，以與第一實(shí)施例相同的方式，冷卻腔道在鉆頭的鉆頭尖端偏離，于是它在鉆頭的中心的側(cè)面露出。在圖3中顯示了冷卻腔道27的開口。齒19，20，21轉(zhuǎn)換為螺旋桿柱，所顯示的齒19的桿柱28具有一個(gè)邊緣條29。
與鉆頭1相似，鉆頭18的切削刃以這樣的方式形式，即在鉆削中產(chǎn)生動(dòng)力平衡。鉆頭18顯示了和鉆頭1相同的優(yōu)點(diǎn)和良好的特點(diǎn)。鉆頭的材料優(yōu)選是硬質(zhì)材料，但是也可以使用諸如高速鋼(HSS)等其它材料。鉆柄也可以用不同于鉆頭尖端的材料的其它材料形成。
在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，可以對上述的鉆削裝置進(jìn)行改進(jìn)，特別是對于切削刃的幾何形狀。
權(quán)利要求
1.一種鉆削裝置，帶有一個(gè)具有一冷卻腔道(2)的鉆頭(1)，和一用于將冷卻液供給到上述鉆頭的冷卻腔道的裝置，其特征在于，上述鉆頭(1)包括三個(gè)齒(3，4，5)，其中第一齒(3)從鉆頭的周邊延伸到鉆頭的中心，而第二和第三齒(4，5)從鉆頭的周邊向內(nèi)延伸而沒有達(dá)到鉆頭的中心，上述冷卻腔道在鉆頭的中央軸向地延伸并且在鉆頭的鉆頭尖端處偏離以便上述冷卻腔道在第二和第三齒(4，5)之間的中心和終點(diǎn)之間的空間露出，以及用于冷卻液的供給布置被設(shè)置成在高壓力下供給流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆削裝置，其特征在于，冷卻液的供給壓力超過3000kPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆削裝置，其特征在于，所述齒(3，4，5)圍繞著上述鉆頭的周邊不等距分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆削裝置，其特征在于，相對于分別在第一齒(3)和第二齒(4)和第三齒(5)之間的周邊的角度分別在135-145度、105-115度和215-225度之間變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆削裝置，其特征在于，相對于分別在第一齒(3)和第二齒(4)和第三齒(5)之間的周邊的角度分別是110度和200度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的鉆削裝置，其特征在于，部分錐形的槽(15，16，17)被成型在三個(gè)齒(3，4，5)之間的鉆芯中，所述槽朝向鉆頭的中心的延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆削裝置，其特征在于，部分錐形的槽(15，16，17)優(yōu)選用構(gòu)成一錐形磨具的相同的工具成型，它的母線到鉆頭的軸線形成一個(gè)至少30度的角度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鉆削裝置,帶有一個(gè)具有一冷卻腔道(2)的鉆頭(1),和一用于將冷卻液供給到上述鉆頭的冷卻腔道的裝置。根據(jù)本發(fā)明,上述鉆頭包括三個(gè)齒(3,4,5),其中第一齒(3)從鉆頭的周邊延伸到鉆頭的中心,而第二和第三齒(4,5)從鉆頭的周邊向內(nèi)延伸而沒有達(dá)到鉆頭的中心,上述冷卻腔道在鉆頭的中央軸向地延伸并且在鉆頭的鉆頭尖端處偏離以便上述冷卻腔道在第二和第三齒(4,5)之間的中心和終點(diǎn)之間的空間露出,以及用于冷卻液的供給布置被布置成在高壓力下供給流體。
文檔編號B23B51/06GK1367725SQ0081033
公開日2002年9月4日 申請日期2000年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月14日
發(fā)明者托馬斯·貝諾, 庫爾特·繆倫 申請人:塞科機(jī)床公司