单唇钻的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有低切削力的单唇钻。
【背景技术】
[0002]单唇钻，也称为单唇深孔钻，(例如)在DE 79 22 246 Ul中加以公开。
[0003]单唇钻用来将钻孔引入到工件中。VDI指导准则VDI 3210和VDI 3208中描述了各种类型的单唇钻。单唇钻主要用来制作具有相对较小直径的钻孔，这些直径主要处于0.5mm至50mm的范围中，然而其中钻孔深度可以是钻孔直径的倍数。钻孔深度的典型值处于钻孔直径20倍至100倍的范围中，但是也可以比这个更大或更小。
[0004]一般而言，单唇钻由钻头和具有卡紧末端的钻轴组成。至少一个切削刃实施于钻头上，所述切削刃从钻中心轴线一直延伸到钻圆周。此外，可以提供布置在钻头圆周上的导向元件。钻头和钻轴以形态配合或整体结合方式彼此连接，或者其由一块整件制作而成。提供至少一个延伸于钻轴和钻头中的通道，其在钻头和卡紧末端上具有开口。借助这个通道在压力下供应源自卡紧末端的冷却剂，所述冷却剂在钻头处离开，并且除冷却切削刃和导向元件之外，还特别具有借助提供于钻头和钻轴中的V形切肩排放凹槽来冲洗钻孔过程中产生的碎肩的任务。
[0005]单唇钻通常在其卡紧末端处的机器侧上，收纳在为此目的而提供于转轴中的插孔中，并且设置成依靠转轴而围绕钻中心轴线进行旋转。同时，所述工具沿着其中心轴线，以每次转动下的界定前进移向工件。同时，单唇钻穿入工件中，而工件的材料在布置于钻轴上的切削刃处被削去，并且以切肩的形式从工件上切除。这种情形中所产生的切肩沿着切肩排放凹槽而被冷却剂冲出钻孔，所述冷却剂通过转轴而借助至少一个内部通道加以供应。切肩排放凹槽通常围成大约90°至130°的角度。
[0006]也可能使工件执行旋转和/或前进运动，或者部分地通过工具以及部分地通过工件来执行旋转和/或前进运动。
[0007]单唇钻用作连续的钻孔工具或者用作钻凿磨制工具。连续的钻孔工具用来将钻孔引入到固体材料中。在连续钻孔的情形中，钻孔的整个圆形横截面由钻孔工具进行机械加工。钻凿工具用来扩大工件中已经存在的钻孔的直径。在这种情形中，已经提供的“钻孔”或开口可以是钻好的、铸造的或以其它方式制作的，并且其直径小于将要由钻孔工具所制作的钻孔。环形横截面在钻凿过程中进行机械加工。
[0008]单唇钻优选地用来将钻孔引入到工件中，这些钻孔无法使用其它制造方法加以制作，或者无法使用其它制造方法低成本地加以制作。这些工件常常大批量地进行制作。因此，一般希望有使得制造速度加快的改进，甚至较小的改进也会显著地节约制造成本。
[0009]在钻孔工具的情形中，制造速度由工具每次转动的前进与每分钟转动次数的乘积加以界定，并且一般称为前进速度。
[0010]典型且广泛使用的切削刃几何形状，也称为标准磨制工具，(例如)在VDI指导准则VDI 3208中加以描述。在这些标准磨制工具的情形中，切削刃分为两个线性局部切削刃，其中邻接钻头圆周的外局部切削刃具有大于90°的切入角度。所述切入角度通常处于110°至130°的范围中。相反地，最靠近钻中心轴线的内局部切削刃具有小于90°的切入角度。这个切入角度通常处于75°至60°的范围中。在这种情形中，切入角度定义为钻中心轴线和切削刃切线之间的角度。局部切削刃在距钻圆周一定距离上彼此会面于钻尖端处，所述距离通常对应于钻直径的1/5至1/3。这些标准磨制工具由于线性局部切削刃而制作特别简单，并且通过改变切入角度和钻尖端到钻头圆周的距离而适合许多不同机械加工情况。
[0011]在单唇钻的情形中，由于过高的切削力而引起的工具过载会对前进速度的增加施加限制，其中过高的切削力可能导致工具断裂，和/或导致切肩可能由于不当的切肩形状而不再借助切肩排放凹槽进行排放并且可能发生切肩集结，也就是切肩堵塞在切肩排放凹槽和钻孔壁之间，这也可能导致工具断裂。
[0012]单唇钻的切削角度通常是0°，据此在材料切削过程中会出现相对较高的切削力和磨损力。DE 103 16 116 Al描述一种单唇钻，沿着所述单唇钻的切削刃引入切肩成型部。切肩成型部具有正切削角度和负排放角度，据此在切削过程中达成较低的力，并且通过排放达成切肩的成型。因此，可以达成更高的前进速度。
[0013]DE 20 2009 012 566 Ul公开一种具有严格凸形弯曲切削刃的单唇钻。因此，达成有利的切肩形态，这会防止切肩堵塞并且因此产生更高的前进速度。然而，这种单唇钻具有0°的切削角度，因此具有相对较高的切削力。这些会在钻孔过程中限制可达成的前进速度，因为其可能由于过载而导致工具断裂。
[0014]本发明的目标在于提供一种具有低切削力和长使用寿命的单唇钻。详细而言，在没有切肩成型部或切肩破裂部的情况下操纵这种单唇钻。
【发明内容】
[0015]这个目标由根据本发明的所述单唇钻达成，所述单唇钻具有至少一个实施于所述钻头上的切削刃。所述钻头的切削表面在其宽度的至少75%上实施为凹形的，优选地在其宽度的至少95%上实施为凹形的，并且基本上在其直至且包括所述切削刃的整个长度上都实施为凹形的。如此一来，与相同直径的常规单唇钻相比较的减小切削力，可在钻孔操作过程中由根据本发明的所述单唇钻加以实施。这同时意味着，在所述单唇钻的同等前进力和同等扭矩的情况下，与常规单唇钻相比可以达成更高的前进。另外，所述单唇钻的、根据本发明的几何形状降低钻对准中心。这意味着，待钻入的主体中钻孔进入点和钻孔离开点之间的偏差，与常规单唇钻相比较而言是减小的。因为单唇钻的钻对准中心随着钻孔直径缩减而变得更大，所以根据本发明的所述单唇钻特别地非常适合于制造具有小直径的钻孔，这例如在内燃机喷射系统中较为典型。最后，与常规单唇钻相比，根据本发明的所述钻几何形状使得钻使用寿命延长。
[0016]如果所述钻头的所述切削表面在其宽度的尽可能大的部分上实施为凹形的，那么根据本发明的效果会特别显著。所述切削表面的凹形弯曲优选地结束于所述钻中心轴线处。为了能够简单地制造所述钻头，根据本发明，优选的是所述切削表面的区域延伸超过所述钻中心轴线。在这种情形中，切削表面位于钻中心轴线之外的区域特别地不是弯曲的，这使得为此目的所使用的机械加工工具在钻头的生产过程中能够简单地退刀。
[0017]切削表面的凹形弯曲可以根据本发明而按照各种方式加以实施。在本发明的一个实施方案中，所述切削表面的所述弯曲严格地凹形延伸。在本发明的另一实施方案中，所述切削表面的所述凹形弯曲由至少三个等位局部切削表面(level partial cuttingsurface)组成，这三个局部切削表面共同形成凹形轮廓。在这种情形中，最靠近所述钻中心轴线的局部切削表面特别地沿着所述钻头的半径延伸。
[0018]根据本发明的所述单唇钻的所述切削刃特别地具有正切削角度，原因是所述凹形表面而与所述切削刃的切入角度相结合。这可以使得在所述钻孔操作过程中形成较长切肩。因此，所述单唇钻的、根据本发明的所述几何形状用于另一目的，而不是(例如)已知的切肩破裂部，其中提供切肩破裂部的目的在于形成小到足以可靠移去的切肩。根据本发明，不需要沿着所述钻头的所述切削刃的切肩破裂部。因此，优选的是，根据本发明的所述单唇钻并不具有切肩破裂部。
[0019]根本上，根据本发明的所述单唇钻的所述切削刃可以具有任意磨制形式。然而，对于所述切削刃而言，优选的是具有严格凸形弯曲轮廓，并且对于所述凸形轮廓位于前进方向上最远处的点而言，优选的是布置在距所述钻头的所述圆周的相应距离上，所述距离对应于所述钻直径的五分之一至三分之一，特别地为四分之一，例如，对应于DE 20 2009 012566 Ul0
[0020]此外，对于所述钻头而言，优选的是至少部分地涂覆有硬质材料。依靠硬质材料来涂覆常规单唇钻的钻头是有问题的，因为就这种情况而言，在将切肩破裂部磨制到所述切削刃的过程中，硬质材料的一部分会被移除，而随后其在进一步处理步骤中必须再次施涂。因为根据本发明的所述单唇钻并不需要切肩破裂部，所以其可在涂覆硬质材料的实施方案中较易地制作，同时也可以较易地重新磨制。
[0021]在重新磨制根据本发明的所述单唇钻的过程中的又一巨大优势在于，只有所述磨制工具的磨损部分必须在所述重新磨制过程中磨掉。与此相反，在具有切肩破裂部的单唇钻的情形中，整个切肩破裂部必须总是往回调整。
【附图说明】
[0022]图1图示根据现有技术的单唇钻的等角视图。
[0023]图2图示图1的细节。
[0024]图3图示根据图1的单唇钻的侧视图。
[0025]图4图示根据图1的单唇钻的钻头沿着钻中心轴线的俯视图。
[0026]图5图示根据图1的单唇钻的钻头的截面图。
[0027]图6图示根据图1的单唇钻的钻轴的截面图。
[0028]图7图示根据本发明优选实施方案的单唇钻的等角视图。
[0029]图8图示图7的细节。
[0030]图9图示根据图7的单唇钻的侧视图。
[0031]图10图示根据图7的单唇钻的钻头沿着钻中心轴线的俯视图。
[0032]图11图示根据图7的单唇钻的钻头的截面图。
[0033]图12图示根据图7的单唇钻的钻轴的截面图。
[0034]图13图示根据图7的单唇钻的钻头的侧视图。
[0035]图14为图13的截面图。
[0036]图15为图13的另一截面图。
[0037]图16为图13的又一截面图。
[0038]图17图示根据本发明另一实施方案的单唇钻。
[0039]图18图示图17的细节。
[0040]图19图示根据图17的单唇钻的侧视图。
[0041]图20图示根据图17的单唇钻的钻头沿着钻中心轴线的俯视图。
[0042]图21图示根据图17的单唇钻的钻头的截面图。
[0043]图22图示根据图17的单唇钻的钻轴的截面图。
[0044]图23图示根据图17的单唇钻的钻头的侧