用于深孔的鉆具系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)為2013年3月6日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/ 787，338號(hào)的國(guó)際申請(qǐng)，該申請(qǐng)通過引用以其整體并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002]在深孔鉆具系統(tǒng)中，現(xiàn)代機(jī)床帶來了需要可有效地產(chǎn)生具有較大深度直徑比的孔的工具。
[0003]為了制作大直徑的深孔，已經(jīng)使用的工具并未解決使用具有較小的可用馬力的現(xiàn)代機(jī)床?，F(xiàn)今被發(fā)現(xiàn)使用的機(jī)床大體上具有較小的可用馬力，且僅可在高心軸速度下達(dá)到該可用的峰值馬力。常規(guī)的深孔鉆具可使用雙重有效切削幾何形狀，其中兩個(gè)刃口分擔(dān)等量的切削負(fù)載。此類幾何形狀允許鉆機(jī)形成中心線，且用作用于其后的鉆體的其余部分的引導(dǎo)件。這允許了較長(zhǎng)的鉆體來鉆取更平直的孔，而不偏離中心線。為了以可管理一定深度處的碎片抽出的方式實(shí)現(xiàn)碎片形成，這些類型的鉆機(jī)將需要在高進(jìn)給速率下運(yùn)行，以便使碎片分段。此外，鉆機(jī)將需要以相對(duì)較低的心軸速度旋轉(zhuǎn)，以管理工具的OD處的熱。
[0004]可使用的另一形式的深孔鉆具為單個(gè)有效的槍鉆或噴射頭鉆具。這些類型的工具更適于較高的深度直徑比，且通常需要特殊的機(jī)器和設(shè)備有效。這些類型的工具還可使用工具本體上的承載表面來試圖通過與之前剛剛鉆取的孔的內(nèi)壁進(jìn)行接觸來向鉆機(jī)的前部提供穩(wěn)定性。該技術(shù)在整個(gè)行業(yè)中廣泛使用，以試圖向較長(zhǎng)的鉆具提供穩(wěn)定性，或試圖保持它們?cè)谥行你@取。將期望的是提供允許簡(jiǎn)單且靈活的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床設(shè)置和使用的工具。
[0005]還已經(jīng)進(jìn)行了使用大鏟刀來鉆深孔的嘗試。然而，這些工具在較低速度和較高進(jìn)給速率下運(yùn)行。較低速度意味著機(jī)器在機(jī)器功率曲線的下部操作。較高進(jìn)給速率需要更大推力，這在現(xiàn)代鉆機(jī)上不可實(shí)現(xiàn)?？赊D(zhuǎn)位碳化物(IC)鉆機(jī)可用于在較高心軸速度和較小進(jìn)給下鉆孔。IC鉆機(jī)將相對(duì)相同直徑的扁鉆消耗更少推力，且將在功率曲線的較高端部處來運(yùn)行。然而，在大于4x直徑的深度處，IC鉆機(jī)缺乏穩(wěn)定性，且趨于偏離中心，這產(chǎn)生可能不滿足直度要求的孔?？赊D(zhuǎn)位的刀具以各種形狀可用，且具有在磨損時(shí)旋轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)位)至新鮮切削刃口且最終替換的能力。這通過替換磨損的刀具而提供了再使用工具本體任何次數(shù)的能力。鉆體包括借助于螺釘或機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)定位刀具的凹穴。將凹穴定位在鉆體的切削端上確定了待鉆取的孔的尺寸。此類轉(zhuǎn)機(jī)認(rèn)作是單槽有效的，意味著刀具重疊。一個(gè)刀具從大直徑朝中心線切削直徑的一部分，且其它刀具從中心線到其與其它刀具重疊的點(diǎn)切削其余部分。
[0006]所需的是提供允許使用現(xiàn)代機(jī)床的功率曲線，同時(shí)適合以較高速率和較輕進(jìn)給速率但最終較高穿透速率鉆取的期望的工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明針對(duì)一種較好地使用現(xiàn)代機(jī)床的功率曲線的鉆機(jī)系統(tǒng)。鉆孔系統(tǒng)使用雙步驟的鉆機(jī)，使用IC刀具來執(zhí)行主孔直徑切削，以及中心鉆具系統(tǒng)。在實(shí)例中，IC刀具可設(shè)置在單或雙重有效構(gòu)造的鉆頭中。中心鉆具系統(tǒng)切削孔的其余小直徑部分，且由于其離工具的旋轉(zhuǎn)中心的位置而構(gòu)造成看到較小的切削表面長(zhǎng)度。中心鉆具系統(tǒng)可包括"自動(dòng)定心"幾何形狀，使得工具的鉆頭將在孔的整個(gè)深度被引導(dǎo)。鉆具系統(tǒng)允許較大直徑的深孔，其在以較高速度和較輕進(jìn)給速率下的整個(gè)鉆取中保持平直，因此提供了更大生產(chǎn)量的工具，其利用了現(xiàn)代機(jī)床的功率曲線和較低推力能力。
[0008]在鉆具系統(tǒng)的另一個(gè)方面中，可轉(zhuǎn)位的IC刀具和中心鉆具系統(tǒng)兩者提供了能夠具有不同切削幾何形狀的靈活性，來適合使用者的應(yīng)用，具有IC刀具和中心鉆具系統(tǒng)可獲得的各種選擇。各個(gè)幾何形狀可適于特定的材料和/或應(yīng)用，從而提高了系統(tǒng)的有效性。在另一方面中，附加的經(jīng)濟(jì)性和靈活性可通過配合在相同座體上的一定范圍的固定直徑的頭來提供，這向使用者提供了鉆取多個(gè)尺寸的孔而不購(gòu)買附加的座體的能力。
[0009]公開了一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的鉆具系統(tǒng)，其包括座體和可附接到座體上的鉆頭，其中座體具有第一匹配表面。鉆頭繼而具有接合座體的第一匹配表面的第二匹配表面。第一匹配表面和第二匹配表面中的各個(gè)中的一個(gè)分別包括至少一個(gè)燕尾形凸起和至少一個(gè)燕尾形凹槽。在另一個(gè)實(shí)例中，可使用多個(gè)燕尾形凸起和多個(gè)燕尾形凹槽，其中各個(gè)以圍繞工具的中心軸線的旋轉(zhuǎn)形式形成。中心定位系統(tǒng)可提供成允許鉆頭與座體對(duì)準(zhǔn)。鉆頭組裝到使鉆頭圍繞工具的軸線沿工具旋轉(zhuǎn)方向(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)的座體上，直到至少一個(gè)燕尾形凸起與至少一個(gè)燕尾形凹槽接合，且將鉆頭鎖定入與座體相關(guān)聯(lián)的位置。
[0010]在一個(gè)實(shí)例中，至少一個(gè)燕尾形凸起和凹槽一起設(shè)計(jì)成在沿兩個(gè)方向的鉆孔操作期間吸收切削力。鉆頭和座體的第一和第二匹配表面一起將軸向力從鉆頭傳遞至主體。形成在第一匹配表面和第二匹配表面中的一個(gè)上的至少一個(gè)燕尾形凹槽和燕尾形凸起分別包括將旋轉(zhuǎn)力從鉆頭傳遞至座體的表面。至少一個(gè)燕尾形凹槽和燕尾形凸起的這些表面可與來自鉆孔力的相對(duì)側(cè)向負(fù)載成角度。
【附圖說明】
[0011]圖1為根據(jù)本公開的實(shí)例的鉆具系統(tǒng)的局部透視圖；
圖2為與鉆具系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的鉆頭的分解頂部立面視圖；
圖3為圖2的鉆頭的分解透視圖；
圖4為鉆具系統(tǒng)的鉆頭和座體的分解透視圖；
圖5為鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的座體的頂面的局部透視圖；
圖6為鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的鉆頭的底面的局部透視圖；
圖7為鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的座體的頂面的頂視圖；
圖8為鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的鉆頭的底面的底視圖；
圖9a-9d顯示了鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的鉆頭與座體之間的連接和組裝的局部透視圖；
圖1Oa-1Oc顯示了鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的鉆頭與座體之間的連接的局部剖視圖；
圖1la-1ld顯示了鉆具系統(tǒng)的該實(shí)例的冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)的局部剖視圖；以及圖12a和12b顯示了與鉆具系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的切削刀具的局部立面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)在參看圖1，本發(fā)明的鉆具系統(tǒng)10的實(shí)例可包括座體12，其具有柄端14來與機(jī)床和頭端16連接。該本體12的長(zhǎng)度將為待鉆取的孔的深度的決定性因素。在所示的實(shí)例中，座體具有兩個(gè)槽，以從鉆頭30的雙重有效切削幾何形狀抽出材料的碎片。鉆頭30在該實(shí)例中組裝到座體12的端部上。鉆頭30支承和定位多個(gè)可轉(zhuǎn)位刀具50和中心鉆具系統(tǒng)70，它們一起執(zhí)行切削動(dòng)作。不同的大直徑和切削構(gòu)造的鉆頭30可組裝到座體12上，從而允許不同切削幾何形狀適合該應(yīng)用的顯著的靈活性。刀具50和中心鉆具系統(tǒng)70兩者可基于材料和/或使用者的應(yīng)用來從鉆頭30中更換下?？山M裝到鉆頭30上的可轉(zhuǎn)位的刀具50和中心鉆具系統(tǒng)70的可替換性質(zhì)允許使用者基于應(yīng)用指定在各個(gè)刀具中使用的幾何形狀的類型。各個(gè)幾何形狀可適于特定的材料和/或應(yīng)用，從而提高了系統(tǒng)10的有效性。此外，進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)性和靈活性通過具有配合在相同座體12上的一定范圍的固定直徑的鉆頭30來提供，這向使用者提供了鉆取多個(gè)尺寸的孔而不購(gòu)買附加的本體的能力。
[0013]為了進(jìn)一步細(xì)化該實(shí)例中的系統(tǒng)10，鉆頭30制作成使類似尺寸的本體12與設(shè)計(jì)成用于鉆機(jī)直徑范圍的預(yù)定界面100配合。如圖2和3中所見，所有IC切削刀具50以及中心鉆具系統(tǒng)70都組裝到鉆頭30上。中心鉆具系統(tǒng)70可為可替換的刀片形式或可替換的尖端鉆機(jī)形式，且與該形式的組件的