专利名称：钻孔工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的钻孔工具，它具有两个设置在其对置端部的钻头尖。这里所说的钻孔工具指的是用来加工定直径钻孔的钻头，也可以例如是阶梯钻头或沉孔钻头。
这种类型的钻孔工具例如由DE 1 752 616 A1已知。这种双头钻孔工具是由一种冲挤的型材制成，它分成若干单个小段。由于挤压工艺，钻孔工具的排屑槽具有一在长度上不变的形状。
钻孔工具，尤其是用于金属加工的钻孔工具，通常至少有一个可换刀头。因此，当刀头的使用寿命结束时，固定刀头的基体仍可继续使用。但是，带有可换刀头的钻孔工具一般限于较大直径。对于加工例如直径不超过10mm的钻孔一般应用整体式钻头。虽然通常工具都具有可重磨性，但是，整体式钻头的寿命要远远低于带有一个或者多个可换刀头的钻头的寿命。
本发明的目的在于，给出一种钻孔工具，其尤其在工具直径不超过10mm时也具有一个非常长的使用寿命。
根据本发明，这个目的通过具有权利要求1所述特征的钻孔工具达到。所述钻孔工具在每一端都有一个分别至少带有两个切削刃的钻头尖。螺旋排屑槽从一个钻头尖上的切削刃贯通延伸到另一个钻头尖上的切削刃。在钻头尖区域内，与每个钻头尖的切削刃数目相对应的至少两个排屑槽中的每个排屑槽自身形状不对称。由于每个排屑槽的不对称设计，排屑槽可以非常好地与有利于切削的切削刃几何形状匹配，按预定目标形成切屑。排屑槽的这种不对称结构最迟到钻孔工具的中部过渡到一种对称结构，这样才可以在排屑槽通往第二钻头尖的走向中，再形成一个与第一个钻头尖上的形状相对应的不对称结构。与上述不同的是，第二个钻头尖的几何形状可以与第一个钻头尖的几何形状有偏差，具有至少稍许不同的直径，但是无论如何，每个排屑槽的形状在邻接钻头尖的区域不对称，而在钻头尖之间的一个区域则是对称的排屑槽形状。所述钻孔工具，以下也简称为“钻头”，其寿命因此比传统的只有一个钻头尖的钻头的寿命延长一倍。
所述钻头不管是由同一种材料还是由多种不同的材料构成，优选设置成不能被拆开，例如为了取下刀头。所有已知应用在传统的只有一个钻头尖的钻头中的带有涂层或者没有涂层的材料或者材料组合都可以用作该钻头的材料。如果钻头尖是由单独的工具头构成，其优选永久地与基体通过焊接连成一体，钻头尖优选采用比基体更硬的材料。在这个实施形式中，排屑槽也贯通包括基体在内的整个钻孔工具。
根据一优选的构造，钻孔工具具有冷却槽，其分别从一端的钻头尖延伸到对置一端的钻头尖。因而每个钻头尖上的一个切削刃都分别配备一个冷却槽，冷却槽入口和出口的功能是可以互换的。
在钻头尖区域，钻孔工具例如具有一种与EP 0 249 104 A1，DE 100275 544 A1或者DE 199 55 172 A1中已知的螺旋钻头相对应的形状。这种螺旋钻头钻孔性能好，进给量大，使用寿命长。
钻孔工具和一夹具一起优选构成一具有权利要求6所述特征的钻孔装置。夹具的一部分是一夹紧套筒，它具有一至少部分与钻头排屑槽的形状匹配的内部成型轮廓，并且因此实现高精度的夹紧。在此优选夹紧套筒的至少一个开口截面与排屑槽的形状至少部分配合。这样可以阻止碎屑进入夹紧套筒。此外，优选夹紧套筒的一在整体上即至少在夹紧套筒的大部分长度上与钻孔工具的几何形状相匹配的内部成型轮廓能可靠地夹持钻孔工具，这可以与将传统的钻孔工具夹紧在作为未开槽工具件的杆上相媲美。
和权利要求6所述的设计不同，或者亦可用一种无内部成型轮廓的传统弹簧夹头(套爪夹头)来夹紧钻孔工具，只要弹簧夹头的变形率足够大，能够抵消钻头的可能的直径跳变或者过渡。
根据权利要求6的夹具的一种优选的进一步构造，设置一个与夹紧套筒共同作用的、特别是装在夹紧套筒内部或者套在其上的密封垫圈，借此实现对冷却润滑剂更好的密封作用。优选密封垫圈被装在夹紧套筒的朝向后钻头尖的一侧上。这样，被导入钻孔工具的冷却润滑剂就不能或者几乎不能进入夹紧套筒，或在夹紧套筒和钻头之间流到外部。这里的后钻头尖指的是在当时的工作状态下没有用于切削的钻头尖。设置在这个区域的密封垫圈此外起到对后钻头尖的机械保护作用，以防后钻头尖可能例如由于切削操作中出现的振动而受到损坏。
为了能将夹紧套筒以简单的方式装在传统的卡盘上，例如液压-弹性卡盘(Hydraulik-Dehnspannfutter)，夹紧套筒优选具有一恒定的外径。在此情况下夹紧套筒被称为夹紧杆，其材料优选应用塑料或其它弹性材料，如橡胶。夹紧套筒的内侧表面优选这样设计，使得夹紧套筒可以同时起到密封垫圈的作用。在这种构造中，钻头被设置成旋入夹紧杆中。夹紧杆或者在其整个长度上有同样的内部成型轮廓，或者设有一个盲孔用来容纳钻孔工具。在设置盲孔的情况下，可以从外面向钻孔工具供给冷却润滑剂。同样也是可以的是，不用盲孔而是设置一小内径的区域，可以通过小内径区域沿轴向向钻头供给冷却润滑剂。
本发明的优点尤其表现在，通过使用一个与之匹配的夹紧套筒，带有贯通的排屑槽的双头钻头(具有两个钻头尖的钻头)可以像传统的单头钻头(只具有一个钻头尖的钻头)一样使用，而且较之传统的单头钻头，在最大钻孔深度等方面几乎没有了使用局限。
下面借助附图对本发明的几个实施例进行详细阐述。其中
图1a，1b至图5a，5b分别以示意剖视图示出具有两个钻头尖的钻孔工具的一实施例；图6和7分别以示意侧视图示出具有两个钻头尖的钻孔工具的另一个实施例；图8a，8b图6中的钻孔工具的不同横剖视图；图9a，9b一用于带有贯通的排屑槽和两个钻头尖的钻孔工具的夹紧套筒；图10a到10c一用于图9a，9b中所示夹紧套筒的密封垫圈；图11a，11b具有一图9a，9b所示夹紧套筒和一图10a到10c所示密封垫圈的结构设置；
图12a，12b具有一弹性卡盘、一图9a，9b所示夹紧套筒、一图10a到10c所示密封垫圈以及一个具有两个钻头尖的钻孔工具的结构设置；图13具有一被夹紧的钻头的弹性卡盘；图14a，14b可以夹紧在一图13所示弹性卡盘中的塑料杆；图15a，15b钻头在塑料杆中的不同设置方式；图16a，16b钻头在塑料杆中的另外的实施形式。
彼此对应或者有相同作用的部分在所有的附图中用相同的附图标记表示。
图1a，1b到5a，5b各示出了带有两个钻头尖2和3的钻孔工具1的一个实施例。每个钻孔工具1都是一体构成的，并且具有一个邻接第一钻头尖2的区域A、一紧接其后的中间区域B和一邻接第二钻头尖3的后区域C。在图1a，1b到4a，4b所示的实施例中，中间区域B中缩减的直径D2小于工具直径D1。这样，尤其是在图2a，2b所示的特别优选的实施例中，一组具有不同工具直径D1的工具有相同的缩减的直径D2，所述工具直径D1总是由钻孔工具1的外区域A和C确定。借此，这组工具的所有工具都可以和同一个夹具适配。每个钻孔工具1的切削刃用附图标记4，5，6，7表示，所配的排屑槽用附图标记8，9表示。在根据图1a，1b以及2a，2b的实施例中，附加地分别设置4个导向刃带10。仅仅在图5a，5b所示的实施例中示例性地示出两个冷却槽11，其优选同样存在于所有其它的实施例中。
图6和图7示出了分别沿着整个钻孔工具1延伸的排屑槽8，9的形状。在图6所示的实施例中，钻孔工具1是一体式的，例如由用CVD(化学气相沉积)方法涂层的硬质金属制成，而在图7所示的实施例中，两个例如由涂层的或者未涂层的硬质材料制成的工具头12，13和一构成钻孔工具1的中间区域B的基体14永久地连接在一起，特别是将钻头尖焊接在基体14上。
图8a，8b显示了图6所示钻孔工具1的两个不同横截面。钻孔工具1在最大工具直径D1区域内具有排屑槽8，9的在图8a中示出的不对称断面，它们为切削过程和切屑成形进行了优化。在此每个排屑槽8，9自身不对称，但是第一个排屑槽8的形状和第二个排屑槽9的形状对应。与之相反，在缩减直径D2区域内，如图8b所示，每个排屑槽8，9的横截面整体上与钻孔工具1的外区域A，C相比是自身对称的。因而在切削进给方面进行优化的排屑槽8，9在整个中间区域B内有恒定的横截面。在每个排屑槽8，9的朝向钻头尖2，3的自身不对称的区域与中间对称区域之间的过渡是平滑的，即没有棱边。
图9a和图9b示出了例如适用于图6或者图7中钻孔工具1的夹紧套筒15。夹紧套筒15由一圆柱体16和一盖子17组装而成，所述盖子具有一与排屑槽8，9的形状大致适配的孔口截面18。孔口截面18具有与导向刃带10适配的槽19，其作为如图9a的虚线所示的内部成型轮廓20的一部分延伸入圆柱体16。
图10a到图10c所示的是一个由弹性体材料制成的密封垫圈21，密封垫圈具有一个圆柱体壳体形状的边缘段22和一个由该边缘段限定的、与排屑槽8，9的横截面适配的密封面23。
借助于图11a、11b和图12a、12b可进一步看出夹紧套筒15及密封垫圈21的作用。据此，钻孔工具1借助夹紧套筒15被夹紧在一弹性卡盘24中，密封垫圈21在远离用于切削加工的钻头尖2的一侧插入到夹紧套筒15中。钻孔工具1可以在不同的轴向位置夹紧在弹性卡盘24中，弹性卡盘理论上也可以是其它的类型，例如弹簧夹头卡盘。一般地，在切削加工时使用的切削刃4，5也被称为前切削刃，位于不工作的备用钻头尖3上的切削刃6，7被称作后切削刃。因为密封垫圈21的作用，在弹性卡盘24内供给钻孔工具1的冷却润滑剂最多只有一小部分可以流过排屑槽8，9，因此冷却润滑剂通过在本实施例中不可见的冷却槽10流向钻头尖2。
图13和图12b相似，显示了一个夹紧在弹性卡盘24中的双头钻孔工具1。取代图12b中的夹紧套筒，却使用了一个塑料杆25。图14a和14b分别显示了该塑料杆25的侧视图和前视图。在前视图(图14b)中可以看出，塑料杆25的横截面原则上和密封垫圈21(图10a到图10c所示)的横截面相同，即，具有一与钻头1的横截面适配的孔口截面。为了能将钻头1方便地旋入塑料杆25，并且特别是为了使塑料杆25能够适用于不同直径的钻头1，沿轴向设置有开缝26，其长度稍微超过塑料杆25长度的一半。图14a和图14b所示的塑料杆25适用于排屑槽螺旋角为30°的钻孔工具1。如果塑料杆25仅仅用于某一确定的钻头直径，则特别是可以不需要开缝26。
图15a和图15b显示了塑料杆25的纵向剖视图。此外，在图中如双向箭头所示，塑料杆25可以选择设置在钻孔工具1两侧的每一侧。这种情况下，其中的一个钻头尖2和塑料杆25的端面几乎齐平。与所示实施例不同的是，钻头可以在杆内部沿轴向任意移位。
图16a和图16b的视图与图15a和15b相似，显示了一个固定在塑料杆25a内的钻孔工具1。与图13到图15b所示的塑料杆25的区别是，图16a和图16b所示的塑料杆25a不具有恒定的内径，而是有一个直径缩小部27。当钻孔工具1完全旋入塑料杆25a内时，其钻头尖2顶在一环形阶梯28上，环形阶梯28将夹紧套筒25a的缩小部27与其余的未缩细的内壁部29分开。由此与图13到图15b所示的实施例不同，钻头尖2与塑料杆25的端面有间距。缩小部27可以用来向钻孔工具1供给冷却润滑剂，也就是说，在需要时，缩小部就成了一个冷却润滑剂通道。如果不需要输送冷却润滑剂，那么塑料杆25a在缩小部27处可以完全被封闭。
权利要求
1.钻孔工具，具有-一个第一钻头尖(2)和至少两个前切削刃(4，5)，-一个第二钻头尖(3)和至少两个后切削刃(6，7)，-各一个从一个前切削刃(4，5)延伸至一个后切削刃(6，7)的排屑槽(8，9)，其特征在于，排屑槽(8，9)是螺旋形的，并且在一邻接前钻头尖(2)的区域(A)内自身不对称，在一中间区域(B)内自身对称，以及在一邻接后钻头尖(3)的区域(C)内自身不对称。
2.按照权利要求1的钻孔工具，其特征在于，排屑槽(8，9)在邻接钻头尖(2，3)的区域(A，C)内结构相同。
3.按照权利要求1或2的钻孔工具，其特征在于，钻头尖(2，3)分别由一个与基体(14)连接的工具头(12，13)构成。
4.按照权利要求1至3之一的钻孔工具，其特征在于，有一分别配备给两个钻头尖(2，3)上的一个切削刃(4，5，6，7)的冷却槽(11)。
5.按照权利要求1至4之一的钻孔工具，其特征在于，在中间区域(B)内有一与工具直径(D1)相比缩减的直径(D2)。
6.钻孔装置，包括一个夹具和一个按照权利要求1至5之一的钻孔工具，所述夹具有一个夹紧套筒(15，25，25a)，它的内部成型轮廓(20)至少部分地与排屑槽(8，9)的形状适配。
7.按照权利要求6的钻孔装置，其特征在于，夹紧套筒(15，25，25a)的孔口截面(18)至少部分地与排屑槽(8，9)的形状适配。
8.按照权利要求6或7的钻孔装置，其特征在于，设有一个与夹紧套筒(15)共同作用的密封垫圈(21)。
9.按照权利要求6至8之一的钻孔装置，其特征在于，夹紧套筒(25，25a)构成为具有恒定外径的夹紧杆。
10.按照权利要求6至9之一的钻孔装置，其特征在于，夹紧套筒(15，25，25a)有一个轴向的开缝(26)。
11.按照权利要求6至10之一的钻孔装置，其特征在于，夹紧套筒(15，25，25a)具有内径不同的各个区域。
12.按照权利要求6至11之一的钻孔装置，其特征在于，夹紧套筒(15，25，25a)具有一盲孔，用以容纳钻孔工具。
全文摘要
一种钻孔工具，包括一个带有至少两个前切削刃(4，5)的第一钻头尖(2)和一个带有至少两个后切削刃(6，7)的第二钻头尖(3)。一个排屑槽(8，9)从每一个前切削刃(4，5)贯通地延伸至一个后切削刃(6，7)，所述排屑槽(8，9)在一邻接前钻头尖(2)的区域(A)内不对称，在一中间区域(B)内对称，以及在一邻接后钻头尖(3)的区域(C)内不对称。
文档编号B23B51/06GK1835817SQ200480022903
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月13日
发明者U·克伦策, H·考佩 申请人:钴碳化钨硬质合金公司