專利名稱：麻花鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種麻花鉆，其包括具有一個(gè)或多個(gè)螺旋形排屑槽的鉆桿，每個(gè)槽與至少一個(gè)帶有至少一個(gè)切削刃的鉆頭相配合，切削刃位于鉆頭的前表面或頂面和余隙面之間，該余隙面與鉆桿的中心軸線相交的基準(zhǔn)面成一個(gè)角度。
一般地，麻花鉆在進(jìn)行機(jī)加工過程中，趨向于在扭轉(zhuǎn)方向上發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)鉆削刀具工作時(shí)，鉆桿在扭轉(zhuǎn)方向上往復(fù)振動(dòng)，由此鉆桿交替伸長(zhǎng)和縮短。這一周期形成了一反饋效應(yīng)，其形式為一反復(fù)振動(dòng)機(jī)理，其可以下述方式簡(jiǎn)要地進(jìn)行說明。
當(dāng)鉆桿以上述方式振動(dòng)時(shí)，單獨(dú)的切削刃在鉆孔的底部切削出一波浪形表面，大體如圖3和圖4所示。隨后，當(dāng)同一個(gè)切削刃或一個(gè)隨后切削刃(取決于刀具是否包括在相同的路徑上切削的一個(gè)或多個(gè)切削刃)穿過這一波浪形表面，而形成了第二波浪形表面(分別比較在圖4中的實(shí)線和虛線波浪線)。在實(shí)踐中，這意味著標(biāo)稱切屑厚度將根據(jù)在鉆孔底部的兩波浪線之間的相位和相位移來改變。當(dāng)標(biāo)稱切屑厚度改變時(shí)，切削力也要改變。這形成了驅(qū)動(dòng)力在上述振動(dòng)機(jī)構(gòu)之后。如果切屑寬度增加(由于鉆的直徑增加而同時(shí)其他特征保持不變)到超過某一值，機(jī)械系統(tǒng)不再穩(wěn)定，從而振動(dòng)幅度將增加并且不穩(wěn)定?！皺C(jī)械系統(tǒng)”這里被主要理解為螺旋切削鉆。該機(jī)械系統(tǒng)主要通過鉆桿的長(zhǎng)度起作用。更精確地說，較長(zhǎng)的鉆在扭轉(zhuǎn)方向上比較短的更加不穩(wěn)定。
在反饋效應(yīng)被激發(fā)，即振動(dòng)幅度增大的情況下，振動(dòng)水平隨后將非常高。但是，振幅的增長(zhǎng)在一段時(shí)間后由于其他的機(jī)理，例如切削刃不能切削自己而減小。
本發(fā)明旨在解決上述問題，并提供一種改進(jìn)的麻花鉆。因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種麻花鉆，其在使用開始時(shí)就直接抵消所產(chǎn)生的不穩(wěn)定反饋效應(yīng)，即當(dāng)該鉆工作時(shí)增加鉆桿的振幅。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種麻花鉆，包括一鉆桿，其具有一個(gè)或多個(gè)螺旋形的排屑槽，每一槽與至少一個(gè)鉆頭相配合，該鉆頭具有至少一個(gè)切削刃，該切削刃位于一前表面或頂面和一余隙面之間，該余隙面以與該鉆的中心軸線相交的基準(zhǔn)面呈一個(gè)角度延伸，其中，設(shè)置有第二余隙面，其與切削刃的至少一部分相連，該表面以不同于第一余隙面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度的另一個(gè)角度延伸。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二余隙面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度大于第一余隙面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一余隙面相對(duì)于所述前表面或穿過鉆頭的一中性面的角度在78-84°范圍內(nèi)，其中，第二余隙面相對(duì)于所述中性面的角度在87-89°范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二余隙面僅沿切削刃整個(gè)長(zhǎng)度的某一部分延伸。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在前表面和所述第二余隙面之間的一個(gè)第二切削刃相對(duì)于僅與第一余隙面相連的一主切削刃在深度方向上偏移。
在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)作的帶有鉆頭的麻花鉆的立體圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)作的單個(gè)鉆頭的立體圖。
圖3為一放大的平面圖，示意地示出了鉆孔的波浪形底部。
圖4為一局部截面圖，以高倍放大示出了鉆孔底部的波浪形結(jié)構(gòu)。
圖5為相對(duì)于一切削刃穿過圖2所示鉆頭的一放大的局部截面圖。
圖6和圖7為兩相似的截面圖，示出了本發(fā)明的兩替換實(shí)施例。
圖8為沿鉆的幾何中心軸線穿過一個(gè)鉆頭的示意性截面圖。
在進(jìn)行詳細(xì)說明之前，應(yīng)該指出圖1所示的麻花鉆包括兩個(gè)鉆頭，它們與鉆桿上相應(yīng)數(shù)量的排屑槽相配合。盡管這些槽成螺旋狀而且并不是嚴(yán)格的螺旋形，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員仍然稱所述這種類型的刀具為麻花鉆。因此在下文，排屑槽將被描述成螺旋形，盡管它們?cè)趲缀我饬x上成螺旋狀。
還應(yīng)該指出的是，槽的數(shù)量可以不是兩個(gè)，而且每個(gè)單獨(dú)的槽可配合有多于一個(gè)的鉆頭。
圖1所示的鉆削刀具包括一鉆桿，標(biāo)號(hào)為1，其后部過渡為一連接部2，該連接部的形狀適合于與一傳統(tǒng)夾具連接。該鉆桿在其前端或頂端具有兩個(gè)鉆頭3。在所示的實(shí)施例中，這些鉆頭是可拆卸型的。更確切地說，它們可通過螺釘固定在鉆桿的頂端區(qū)域的刀座內(nèi)。在本實(shí)施例中，多個(gè)槽4與鉆頭的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，它們從鉆桿的頂端向后延伸。這些槽呈螺旋形，其作用是排出切屑，通過鉆頭3被釋放出鉆孔。
在圖2中，單個(gè)的鉆頭3以放大比例的方式被示出。在本實(shí)施例中，鉆頭3具有一個(gè)六邊形的基本形狀和三對(duì)相配合的主切削刃5、5，它們?cè)诠ぷ鬟^程中成對(duì)起作用。換句話說，鉆頭3可在所在的刀座內(nèi)在三個(gè)不同的位置之間重新調(diào)整。
每一相隔開的主切削刃5設(shè)置在或位于鉆頭上前表面或頂面6和余隙面7之間，余隙面7與前表面6(或者-如果前表面的形狀復(fù)雜且不均勻一則與大體平行于前表面的任意一個(gè)中性面)之間的夾角為一銳角。根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，余隙面7與前表面6之間的夾角在78-84°范圍內(nèi)，即其余角β(見圖5-7)在6-12°范圍內(nèi)。
在鉆頭上與前表面6相對(duì)的一個(gè)下表面在圖5-7中用標(biāo)號(hào)8表示。
所示的鉆削刀具和其鉆頭迄今已作過描述，而且本質(zhì)上與以前所知相同。
本發(fā)明的新穎之處和特征是設(shè)置有第二余隙面9，其與鉆頭3的單獨(dú)的主切削刃5相連，該表面與前表面6(或穿過鉆頭與前表面大體平行的一中性面)之間的夾角大于第一余隙面7與上述前表面6或中性面之間的夾角。其優(yōu)點(diǎn)是，第二余隙面9與前表面之間的夾角在87-89°范圍內(nèi)，即其余角α根據(jù)圖5-7在1-3°范圍內(nèi)。
在根據(jù)圖2-5的實(shí)施例以及根據(jù)圖6的替換實(shí)施例中，第二余隙面9僅沿單獨(dú)的主切削刃5長(zhǎng)度的某一部分延伸。在這種情況下，余隙面9連接到稍短的第二切削刃或切削刃結(jié)構(gòu)10上，該切削刃10在根據(jù)圖5和圖6的實(shí)施例中相對(duì)于主切削刃5在深度方向偏移，而主切削刃5僅連接到余隙面7上。更具體地說，余隙面9與相連的第二切削刃10一起向鉆頭主體內(nèi)偏移一距離，該余隙面9經(jīng)一折線11轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)平行于余隙面7的表面12，即，角度β和γ一樣大。在實(shí)踐中，余隙面9的長(zhǎng)度“x”應(yīng)小于表面12的長(zhǎng)度“y”。應(yīng)該指出的是，由表面9和12界定的凹口的寬度應(yīng)遠(yuǎn)小于主余隙面7的整個(gè)寬度。換句話說，第二切削刃10的長(zhǎng)度應(yīng)遠(yuǎn)小于單獨(dú)的主切削刃5的長(zhǎng)度。
在根據(jù)圖6的實(shí)施例中，表面9和12被設(shè)置在一突起上，該突起相對(duì)于余隙面7稍微突出。在其他方面，本實(shí)施例也可參照根據(jù)圖5實(shí)施例所述的那樣具有相同的尺寸和角度關(guān)系。
在圖7中，第三實(shí)施例示出了較陡的第二余隙面9沿切削刃5的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。因此，在本實(shí)施例中，第二余隙面9經(jīng)折線11直接轉(zhuǎn)換為余隙面7。換句話說，在這種情況下，分別在圖5和圖6中示出的凹口和突起在本實(shí)施例中消失了。
在圖8中，示出了鉆刀的鉆頭3也可被安放在一相對(duì)于基準(zhǔn)面傾斜的位置上，該基準(zhǔn)面由鉆刀的幾何中心軸線“C”(旋轉(zhuǎn)軸線)表示。本發(fā)明的本質(zhì)是第二余隙面9以不同于第一余隙面7相對(duì)于基準(zhǔn)面的角度的另一個(gè)角度延伸。
通過以上述方式形成鉆頭，其不僅具有為一單一平面的余隙面以與單獨(dú)的切削刃呈例如78-84°角延伸，而且還具有一個(gè)第二余隙面以與鉆頭的前表面呈一較陡的角度延伸，因此，該鉆不能以比通過切削本身所得到的振幅高的振動(dòng)幅度；而余隙面不使工件的材料增塑。這種材料的增塑通過工件的振動(dòng)被消耗而用于增塑從而阻止了振動(dòng)。因此，振幅受限制或振動(dòng)頻率降低到刀具的固有頻率之下，即，刀具的中性或固有頻率。當(dāng)?shù)毒卟荒芤云涔逃蓄l率而是以較低頻率進(jìn)行振動(dòng)的振幅必然較小，這是因?yàn)橐赃@些頻率進(jìn)行振動(dòng)被阻尼得很快。為了上述的反饋效應(yīng)以某一頻率被激發(fā)，即使振幅增長(zhǎng)，需要該系統(tǒng)在這一頻率下由平面復(fù)數(shù)代表的傳遞函數(shù)應(yīng)具有一個(gè)負(fù)實(shí)數(shù)部分。在較低頻率下實(shí)數(shù)部分變?yōu)檎摹?br> 在鉆削刀具不能以較高頻率振動(dòng)的情況下，反饋效應(yīng)也不會(huì)變得不穩(wěn)定，即觸發(fā)反饋效應(yīng)(見Veck M Teipel K的“切削機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性”，斯普林格出版社1977，ISBN 3-540-08468-1)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明可使麻花鉆的長(zhǎng)度和/或直徑大于具有相應(yīng)性能的現(xiàn)有已知鉆。因此，制造商可選擇延長(zhǎng)鉆桿或者制造帶有較長(zhǎng)切削刃(即大直徑)的鉆頭或更有效的切削刃而不使反饋效應(yīng)不穩(wěn)定。當(dāng)然，也可同時(shí)延長(zhǎng)鉆桿長(zhǎng)度和增加直徑。
權(quán)利要求
1.麻花鉆，包括一鉆桿(1)，其具有一個(gè)或多個(gè)螺旋形的排屑槽(4)，每一槽與至少一個(gè)鉆頭(3)相配合，該鉆頭具有至少一個(gè)切削刃(5)，該切削刃位于一前表面或頂面(6)和一余隙面(7)之間，該余隙面以與該鉆的中心軸線(C)相交的基準(zhǔn)面呈一個(gè)角度地延伸，其特征在于，設(shè)置有第二余隙面(9)，其與切削刃(5)的至少一部分相連，該表面以不同于第一余隙面(7)相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度的另一個(gè)角度延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麻花鉆，其特征在于，第二余隙面(9)相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度大于第一余隙面(9)相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的麻花鉆，其特征在于，第一余隙面(7)相對(duì)于所述前表面或穿過鉆頭的一中性面的角度在78-84°范圍內(nèi)，第二余隙面相對(duì)于所述中性面的角度在87-89°范圍內(nèi)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的麻花鉆，其特征在于，第二余隙面(9)僅沿切削刃(5)整個(gè)長(zhǎng)度的某一部分延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的麻花鉆，其特征在于，在前表面(6)和所述第二余隙面(9)之間的一個(gè)第二切削刃(10)相對(duì)于僅與第一余隙面(7)相連的一主切削刃(5)在深度方向上偏移。
全文摘要
麻花鉆包括一鉆桿,其具有至少一個(gè)螺旋形的排屑槽,鉆頭3包括至少一個(gè)切削刃5,該切削刃位于一前表面或頂面6和一余隙面7之間,該余隙面以與該鉆的中心軸線相交的基準(zhǔn)面呈一個(gè)角度地延伸,一個(gè)第二余隙面9設(shè)置成其與切削刃5的至少一部分相連,該表面以不同于所述第一余隙面7相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的角度的另一個(gè)角度延伸。
文檔編號(hào)B23B51/04GK1251327SQ9911142
公開日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1999年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月13日
發(fā)明者英厄·斯韋寧松, 奧克·舍蘭德 申請(qǐng)人:桑德維克公司