旋转工具及用于制造旋转工具的方法与流程

本发明涉及一种旋转工具，具体地讲，涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的钻头，以及用于制造此类旋转工具的方法。

背景技术：

EP 1 748 859 B1描述了所称的一种铲形钻头，其中两个主切削刃在中心区域经由横刃连接。主切削刃位于端面公共水平面中。主切削刃还以直线延伸。在中心区和横刃区，以单独的磨削步骤制成刃磨，由此形成磨削面，该磨削面径向向外延伸到切削拐角并形成以前角取向的面刃带。利用此类铲形钻头能够可靠地制作具有平坦孔基座的盲孔。

EP 1 230 058 B1描述了具有主切削刃的钻头，在每一个主切削刃上接合了后刀，所述后刀分别具有均匀地并以无刃方式过渡到彼此之中的两个子区域。此文还描述了用于磨削钻头的方法，其中后刀被形成为一个子区域中的弯曲表面。在操作中，由于此实施例具有无肩的表面轮廓，所以钻头上的负载较小。

技术实现要素：

本发明的目的

以此为出发点，本发明基于这样的目的：即提供一种旋转工具，具体地讲，提供一种能够实现良好切削性能的钻头。

实现本目的的方法

根据本发明，通过具有根据权利要求1所述的特征的旋转工具以及具有根据权利要求9所述的特征的方法，所述目的得以实现。有利的实施例、改进和变体是从属权利要求的主题。与旋转工具及其有利的进一步开发相结合的设计也相应地适用于所述方法，并且反之亦然。

特别地，旋转工具由此被设计为钻头，并且沿纵向轴线延伸。端面被形成在正面上，在该正面上端面设有至少两个主切削刃，所述切削刃从切削拐角径向延伸到内部中心。该旋转工具是槽式工具，所述槽式工具的每个主切削刃具有至少一个凹槽。中心由钻孔工具的材料的中心孔形成。在端面上，钻头终止于处在纵向轴线上的中心点。纵向轴线同时也限定旋转轴线，在操作中旋转工具围绕旋转轴线旋转。除了凹槽(通常为磨削槽)，还引入了额外的磨削面。该磨削面沿每个主切削刃从中心一直延伸到主切削刃区中的径向外部区域。对于每一个主切削刃，分别优选地形成对应的磨削面。在中心，磨削面起到形成刃磨的作用，而在相应的主切削刃的更远走向中，磨削面起到形成并且限定(即，设置)前角的作用。这意味着，在主切削刃区，磨削面形成限定前角的面刃带。以这种方式形成的前角沿主切削刃是不变的，并且因此沿主切削刃在不同的径向位置始终具有相同的值。此外，从相应的主切削面延伸回来的后刀在端面处与每一个主切削刃相关联。后刀由此至少部分地(具体地讲大部分并且优选地完全)是磨削面的一部分，并且实际上使得与两个主切削刃中的一者关联的磨削面形成与另一个主切削刃关联的后刀。

磨削面一直延伸到外部径向区的特征被理解为还包括(具体地讲)，始于中心(也就是说，始自旋转轴线)的磨削面延伸超过旋转工具标称半径的至少60％，优选地超过80％。

借助磨削面的这种设计，一方面，独立于之前磨削的切屑槽来形成前角变得可能，使得可经由额外的公共磨削面，采用简单的方式独立于凹槽的形成来磨削适用于相应加工任务的前角。进而还可非常容易地进行重磨。均一不变的前角还促成这样的情况：即旋转工具还有利地维持其切削效率，即使在中心(即，靠近横刃)，尤其是与主切削刃的外部节段相比，也是如此。这尤其保证了均匀的切削条件，尤其是整个主切削刃的均匀切削条件。另一个优点具体地讲在于，后刀也在相同的磨削步骤中由磨削面同时形成。因此，经由磨削面可得到总共三个功能性面节段，也就是后刀、刃磨和面刃带。

前角在此被理解为以纵向轴线方向延伸的垂直平面与主切削刃下方的磨削面之间的角度。前角通过引入磨削面来形成。从而在对应的磨削步骤中磨削主切削刃和切屑槽的相邻区。磨削面由此具有作为部分表面的面刃带，所述部分表面进而(具体地讲从主切削刃)一直延伸到切屑槽，也就是说，处于主切削刃和切屑槽之间，并且在该处形成前角。朝向切屑槽的面刃带具体地讲由磨削刃界定，该磨削刃在磨削面的磨削期间通过移除主切削刃区的材料而形成。磨削刃因此相对于磨削面限定切屑槽，并且形成磨削面边界的一部分。刃磨作为磨削面在横刃区的部分表面，有利地以无刃方式合并到面刃带中，从而显著降低旋转工具在操作中的机械应力。进而，磨削面的剩余部分(其形成后刀并且朝切屑槽延伸)具体地讲由朝向切屑槽的磨削刃界定。

后刀优选地以无刃方式过渡到磨削面之中。特别地，在端面避免对应的刃使得机械负荷降低，并且在操作中，使得动力被分配在总体改进的端面上。后刀邻接主切削刃，具体地讲处于主切削刃背后，即在旋转方向上位于其后面；就多个主切削刃而言，后刀对应于旋转方向上在其之前的主切削刃。在形成磨削面时，这进而(可以说)使后刀朝凹槽延续，后刀与剩余磨削面之间的过渡以无刃方式执行，具体地讲以曲线执行。

在一个优选的改进中，刃磨以无刃方式过渡到剩余磨削面中。这样，操作力便以最优方式分配在该区。另外，刃磨和磨削面可一次性磨削，并且优选地还可仅经由一个磨削步骤一起磨削，这简化了总体制造过程。

便利地，磨削面和后刀(作为端面的部分表面)一起形成完全无刃的端面，该端面进而无内刃，并且由主切削刃界定，或者由主切削刃、横刃和磨削刃界定。这进而产生总体特别均匀的端面几何形状，该几何形状优选地一次性制得。在磨削时，前角进而有利地在相同磨削步骤中被设置，即进行前角校正，并且端面几何形状以无刃方式形成。换句话讲：刃磨、后刀和面刃带被一次性形成为连续的无刃磨削面。就这一点而言，另外有利的是，仅需要一个磨削盘并且磨削过程因此被简化。此外，整个端面几何形状可通过仅沿单一滑轨移动磨削轮来制造，并且因此也优选地以这种方式制作。由此，旋转工具的制造成本特别低廉。

在一个优选的实施例中，磨削面从中心连续地向外延伸到切削拐角。这样便确保了前角沿整个主切削刃不变，并且旋转工具具有相应地有利的切削行为。此外，还确保沿主切削刃得到特别均匀的切削力曲线结果，并且借此在操作中获得优化的动力分配。

原则上，有可能制作具有拐角形状和/或具有二级切削刃形状(例如斜面、辐条或嵌条)的切削拐角。该拐角形状或二级切削刃形状作为例如简单的倾斜磨削表面而形成。在这种情况下，磨削面同样一直延伸到开端由拐角形状限定的切削拐角。

切屑槽相对于纵向轴线以螺旋角取向，该螺旋角指示盘绕切屑槽的螺距。切屑槽另外具有形成凹槽内壁的槽壁，具体地讲移除的碎屑在操作期间沿该槽壁被传送。切屑槽壁(从而还有切屑槽)相对于磨削面被磨削刃划定，这意味着切屑槽终止于磨削面。相对于纵向轴线，切屑槽由此终止于槽角处的主切削刃区，在一个优选实施例中，该槽角从中心向外到切削拐角增大。通常，至少在径向外区，具体地讲在旋转工具的外壁上，槽角大致对应于螺旋角。由此，在平行于纵向方向的剖面上测量处于径向位置的槽角，并且在彼此平行的几个此类切削平面中测量槽角以确定不同径向位置的槽角。

在操作期间，尤其是在中心，常常产生强大的力，具体地讲强于切削拐角外区的力。经由在中心处减小的槽角，得以形成(具体地讲相对于外区来说)强化的、更大的切削楔，这特别有效地吸收施加的力。槽角优选地朝外部连续地增大，并且因此不减小。

在靠近中心处，槽角大致上基本为0°，即处于-1°到+1°的范围内。该区的磨削面具体地讲以纵向方向延伸。从而，在靠近中心处形成特别坚固的切削楔，并且旋转工具也相应地变得稳固。

在一个特别适用的实施例中，前角处于5°至20°或至30°的范围内，尤其是处于10°至15°的范围内。从而，总体上形成了相对尖锐的切削楔，使得钻头的切削性能非常出色，因为前角在切削拐角区和中心区都是不变的。

前角基本上由槽角限定。根据对槽角的选择，在切削拐角处前角因此可大于20°，并且最高可呈现为槽角的最大值。该最大值大致在10°至40°的范围内。槽角优选地在20°至30°的范围内，并且前角进而相应地在5°至20°的范围内。

在一个特别优选的实施例中，主切削刃以直线延伸。其优点是，主切削刃(即，具体地讲切削楔和在主切削刃和磨削刃之间延伸的磨削面)必须只清除已移除的碎屑并且直接不需要压缩该碎屑，对于弯曲的主切削刃而言就是这种情况。由于不存在这种压缩，主切削刃上的力相应地减小。

对于旋转工具的制造，切削面有利地在单个磨削步骤中(即，具体地讲仅沿单个滑轨)被引入，前角从而在主要切削区形成，并且前角从中心到切削拐角均匀地被形成。后刀也借此被形成，即，后刀的至少一部分并且优选地整个后刀作为磨削面的节段被形成。这种方法非常简单，并且以这种方式制作的旋转工具尤其具有成本效益。另外，经由端面几何形状的这种一次性形成，可以说有利地避免了任何刃；借助该方法，端面从而进一步被开发为完全无刃，并且仅由刃划定，也就是由主切削刃、横刃和(朝向凹槽)磨削刃划定。

在形成磨削面的过程中，磨削盘优选地转动以使其周向表面在旋转工具板的端面上方，磨削盘的侧面邻近主切削刃，由此形成面刃带。刃磨具体地讲借助于所述侧面和/或周向表面来形成，磨削轮以适合的方式沿平行于纵向轴线的轴线在横刃与主切削刃之间的过渡处倾斜，然后在前角的形成期间不再倾斜。这样，通过仅沿单一滑轨移动仅一个磨削轮，即有利地形成整个磨削面。

确定切削的必要几何形状，具体来讲前角、刃磨和后刀或后刀朝切屑槽的延续，有利地作为连续并且无刃的表面而形成。借助此类均一的端面几何体，任何机械应力都被特别有效地分配，因为具体来讲由于不存在此类刃，因而避免了在端面几何形状的刃上发生负载峰。

端面作为整体以锥形壳体的方式适当地形成。端面一般来讲优选地仅被延伸到端面中的切屑槽中断。从而，任何后刀从中央点开始，以径向方向朝外部倾斜离开端面。后刀在圆周方向上连接到端面上的主切削刃。“以锥形壳体的方式”此处意指不同的磨削变型，例如锥形表面磨削，但也指多平面磨削，诸如四面磨削。可以看出，与例如铲形钻头相比，该钻头的显著优点在于，可以获得用于开孔的中央点，并且从而实现了特别是在钻进过程开始时对钻头的引导。

附图说明

下方参考附图详细说明了本发明的示例性实施例。其中分别示意性地示出了：

图1钻头的端面视图，

图2钻头的第一侧局部视图，

图3钻头的第二侧局部视图，其中钻头与图2相比旋转大致90°，

图4以图3中的相同方向观察，根据图1中的剖面线I-I所得的垂直径向外剖面的局部视图，以及

图5以图3中的相同方向观察，根据图1中的剖面线II-II所得的垂直径向内剖面的局部视图。

具体实施方式

附图中所示的旋转工具被形成为钻头2，其在纵向上沿纵向轴线4延伸，并同时形成旋转轴线。钻头2具有基本上锥形的端面6。示例性实施例中的钻头具有两个主切削刃8，每个主切削刃均沿直线从外部切削拐角10向中心12延伸。两个主切削刃8通常在中心12通过横刃14彼此连接。如具体地讲从图2和3的侧视图所了解的，钻头2在中心12具有一定程度凸起的中心点16。此中心点通常由横刃14穿过。

由于其直线走向和旋转对称，并根据两个主切削刃8均相对于纵向轴线4旋转偏移180°，因此两个主切削刃8彼此平行延伸。与每个主切削刃8连接的是后刀18，并且每个后刀均形成端面6的一部分。在本文所示的示例性实施例中，每个后刀18中引入了冷却剂出口(未详细地示出)。基本上锥形外壳形状的端面6被切屑槽20中断。在示例性实施例中，这些切屑槽沿钻头2螺旋地延伸。因此，它们相对于竖直方向沿螺旋角α取向(参加图2)。

钻头表面22在每个切屑槽20之间成圆周地形成。在示例性实施例中，导向部24被布置在从切屑槽20到刃带22的过渡区域。

如具体地讲可从根据图2和图3的侧视图中所了解的，切屑槽20的端面中已被引入磨削面26。这形成连续无刃的表面。因此，后刀18为磨削面26的一部分。后刀18和剩余磨削面26之间的无刃过渡在图1中用虚线指示。在图2中，磨削面26的边界以粗线表示。磨削面26作为均匀表面在切削拐角10的方向上从中心12向外延伸，并到达外径区中。磨削面26由此优选地至少到达主切削刃8的中部，并优选地直至切削拐角10，如附图所示。在主切削刃8之下，前刀面27则作为磨削面26的一部分形成。在示例性实施例中，磨削面26此外在切屑槽20的端面端上延伸至过渡区中，在整个切屑槽20上方至正面6，因此从切削拐角10延伸到切屑槽20的相对末端，并在此处过渡至刃带22中。因此，磨削面26和切屑槽20形成磨削刃28，其以曲线方式围绕切屑槽20从切削拐角10延伸并穿过中心12。

磨削面26在中心12区形成刃磨30，其是磨削面26的部分表面，并以无刃方式过渡到磨削面26的剩余部分表面中。由于磨削面26进一步在径向方向R上延伸，具体地讲，继续延伸至外切削拐角10，因此它也限定主切削刃8的前角γ。这将形成平行于纵向轴线4的竖直方向与磨削面26之间的角度，例如，如图3至图5所示。

前角γ因此形成为正前角，从而提供一种锐角切削楔。在磨削面26的磨削过程中，在端面6区的一部分槽壁被移除，并且也磨削主切削刃8。这减小了盘绕凹槽20的螺旋角α，并沿该切削刃且相对于纵向轴线4形成槽角β，其中切屑槽结束于磨削面26处或更准确地讲面刃带27处。因此，前角γ小于槽角β。一般来讲，前角γ最大为槽角β，例如，其可最大为40°。优选地，前角γ在大致10°至15°的范围内。

如图所示，特别是通过比较图3至图5中的节段与彼此平行的剖面，前角γ在朝向中心12的方向上是恒定的，而槽角β却从内向外增加。前角γ为约15°，并使得整个切削刃8上的切削行为总体优异，这总体上积极影响切削性能和加工所需的力。槽角β在径向方向R上的变化Δβ/Δr由此是恒定的。因此，不经弯曲便形成了磨削面26和主切削刃8。槽角β优选地连续变化。在中心12本身，并因此在刃磨28区，以及因此在主切削刃8和横刃14的过渡区，槽角β优选地为0°。通过使槽角β减小至大致0°的范围，相比之下，在中心12形成了特别良好承受在加工过程中产生的应力的坚固切削楔。

从制造的角度上来讲，这种端面几何形状通过这样的方式形成：使用磨削盘并将其置于指定角度以形成所需的前角γ，随后将磨削面26引入。在磨削过程中，磨削盘形成作为磨削面26部分表面的后刀18，然后在径向方向R上滚过后刀18，并由此产生后刀18和剩余磨削面26之间的无刃过渡。然后使用合适的倾斜形成刃磨30。但是，钻头2和磨削轮之间的相对角度位置相应地保持恒定，以使得前角γ在径向方向R上一致地形成。然后根据切屑槽20的走向，经由在切屑槽20和磨削面26之间的过渡处形成磨削刃28，从而生成槽角β。

作为本文所示实施例变型的一种替代形式，同样存在这种可能：磨削面26未完全延伸至切削拐角10。在这种变型中，磨削面26由此终止于距切削拐角10一定的径向距离处。在这种情况下，该距离最多为钻头标称半径的60％或50％，优选地为钻头标称直径的最大20％。这一距离被限定为纵向轴线4直至切削拐角10的旋转半径。

经由另外后续结合磨削面26，在磨削面26和连续槽壁之间的过渡区形成磨削刃28，这尤其可在图3中看出。这时也可很容易看出前角γ和槽角β之间的差值。

整体来讲，经由公用磨削面26(随后将其引入至切屑槽20中)和连续改变的前角γ，沿主切削刃8的径向长度的切削力分布得以改善。具体地讲，由于一致、均匀、无弯曲的走向，因此并不存在应力出现峰值的风险。相反，作用于切削刃上的力均匀地改变。