專利名稱：改進(jìn)的具有導(dǎo)尖的自定心鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于穿過木材、金屬和塑料來精確地切削出具有均一直徑圓孔的鉆頭。
背景技術(shù)：
用于穿過金屬鉆孔的最常用的一種鉆頭是在鉆的工作端具有一個(gè)橫刃的麻花鉆。橫刃垂直于鉆的軸線形成，并且通常橫過鉆頭直徑的一小部分并對稱地在鉆頭軸線的對邊上延伸。一個(gè)切削刃從橫刃的每個(gè)對端延伸并且軸向向后錐變，到達(dá)鉆頭直徑的外圍。在使用中，橫刃是鉆頭同工件接合的第一個(gè)部分。橫刃接合工件并且在直接鄰近處切實(shí)地工作并擠出物料，而不是形成碎屑、切屑、鋸屑等類似物以便排出。工作物料允許鉆頭開始移動(dòng)到工件的材料中，藉此切削刃開始切削物料以形成可移除的碎屑，這些碎屑經(jīng)由螺旋出屑槽排出，螺旋出屑槽從橫刃和切削刃軸向向后延伸。
盡管當(dāng)具有一個(gè)橫刃的鉆頭滿足某些鉆削操作，它并不能提供具有精確定位的中心或者圓孔。例如，在旋轉(zhuǎn)橫刃接合工件的時(shí)候它容易從孔的預(yù)期位置“滑離”。而且，鉆頭或者連接到鉆頭的柄上的刀架的任何非圓特性都在鉆孔時(shí)被轉(zhuǎn)移到工作端。此外，具有橫刃的鉆頭典型地具有一個(gè)相對較大的芯體或鉆心，芯體或鉆心的長度稍小于橫刃的長度。具有一個(gè)大鉆心的鉆頭需要較大的推力來將鉆頭推進(jìn)工件中。一個(gè)較大的鉆心也限制了用于通過螺旋出屑槽移除碎屑的有效空間，螺旋出屑槽的徑向深度由鉆心厚度決定。
公開號為EP0315643的專利公開了具有一種具有在外切削部分前面軸向延伸的導(dǎo)尖的鉆頭。導(dǎo)尖的直徑比外切削部分的直徑小。在使用中，導(dǎo)尖切出一個(gè)導(dǎo)孔，導(dǎo)孔為鉆頭自定心。接下來，外切削部分在工件中切出一個(gè)主孔，主孔與鉆頭直徑相符。
由申請人以注冊商標(biāo)EXTREME DEWALT出售的一種鉆頭(下文稱為現(xiàn)有技術(shù)鉆頭)也具有一個(gè)在外切削部分前面軸向延伸的導(dǎo)尖。該導(dǎo)尖具有一個(gè)用于切削自定心導(dǎo)孔的“分裂點(diǎn)”切削刃布置，并且外切削部分具有一對設(shè)置在軸線對邊上的大切削刃，用于切削初始孔。分裂點(diǎn)具有兩個(gè)設(shè)置在軸線對邊上的內(nèi)部小切削刃，內(nèi)部小切削刃被間隔開并且在分裂點(diǎn)最末端通過一個(gè)微小橫刃連接。分裂點(diǎn)還具有一個(gè)從每個(gè)內(nèi)部小切削刃端部延伸并且軸向向后錐變到達(dá)導(dǎo)尖外圍的外部小切削刃。在使用中，兩個(gè)內(nèi)部小切削刃稍提前于外部小切削刃接合工件而開始鉆削操作。橫刃并不象前面提到的麻花鉆一樣在其直接臨近處工作于物料或擠出物料，因?yàn)闄M刃非常微小。由內(nèi)部和外部小切削刃產(chǎn)生的碎屑彼此分離并且因此尺寸更小。
導(dǎo)尖開始鉆削自定位導(dǎo)孔后，外切削部分的大切削刃就接合工件并且產(chǎn)生碎屑，這些碎屑也與那些由導(dǎo)尖的小切削刃產(chǎn)生的碎屑分離。這種布置在鉆削操作過程中產(chǎn)生了較小的碎屑，這減小了隨著鉆削過程的進(jìn)行對鉆頭穿過工件的抵抗力。鉆頭具有一對螺旋出屑槽形式的碎片槽，用于將碎片從切削刃輸送出去并且從工件中所鉆的孔中排出。較小的碎屑自然地很容易沿著出屑槽輸送并且不太容易阻塞出屑槽。被阻塞的出屑槽產(chǎn)生了對鉆頭穿過工件的抵抗力顯著增加的問題。更深的出屑槽更加容易輸送這種碎屑和其它碎片，并且不容易阻塞。然而，更深的出屑槽也導(dǎo)致了更薄的鉆心，這減小了鉆頭的強(qiáng)度。通過從工作端向著鉆頭柄徑向向外且軸向向后錐變的鉆心可以實(shí)現(xiàn)折衷。這在工作端區(qū)域提供了更深的出屑槽，在工作端處有效的碎片移除是最重要的，同時(shí)在朝向柄處提供一個(gè)更厚的鉆心，在柄處堅(jiān)固性是重要的?，F(xiàn)有技術(shù)鉆頭具有一個(gè)錐變的鉆心，其厚度從頂部到柄部以統(tǒng)一錐度比逐漸增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是保持現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的強(qiáng)度和自定心能力，同時(shí)提高其鉆削速度。這是通過一個(gè)具有一縱向軸線的細(xì)長的鉆頭來實(shí)現(xiàn)的，所述鉆頭包括一個(gè)柄、一個(gè)工作端和一個(gè)設(shè)置在所述柄和所述工作端之間的出屑槽段，所述柄、所述工作端和所述出屑槽段都在所述鉆頭中一體形成，所述工作端包括一個(gè)外切削部分和一個(gè)在所述外切削部分前面軸向延伸的中心導(dǎo)尖，所述導(dǎo)尖由設(shè)置在所述軸線對邊上的至少一對小切削刃形成，所述外切削部分由設(shè)置在所述軸線對邊上的至少一對大切削刃形成，所述外切削部分具有一個(gè)由所述一對大切削刃限定的大直徑D，所述導(dǎo)尖具有一個(gè)由所述至少一對小切削刃限定的小直徑d，所述出屑槽段具有一對螺旋刃背，每個(gè)螺旋刃背具有從大切削刃之一并從小切削刃之一軸向向后延伸的相應(yīng)的內(nèi)表面，所述螺旋刃背限定了一個(gè)鉆心，并且每個(gè)螺旋刃背限定了一個(gè)相應(yīng)的螺旋出屑槽，所述螺旋刃背具有一個(gè)螺距S，所述鉆心在所述導(dǎo)尖具有鉆心厚度K，其特征在于，螺距對大直徑的比率S∶D的范圍落在380％到410％之間，并且小直徑對導(dǎo)尖處鉆心厚度K的比率d∶K的范圍落在220％到380％之間。
本發(fā)明的鉆頭同具有相同大直徑的現(xiàn)有技術(shù)鉆頭相比具有更大的小直徑和在導(dǎo)尖處的更小的鉆心厚度。增加的小直徑補(bǔ)償了減少的鉆心厚度，藉此保持了所述導(dǎo)尖的強(qiáng)度。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)尖由一對外部小切削刃形成，每個(gè)外部小切削刃從各自的內(nèi)部切削刃徑向向外錐變到達(dá)所述導(dǎo)尖的小直徑外圍。這是上面段落提到的所述分裂點(diǎn)切削刃布置，其導(dǎo)致由所述內(nèi)部和外部小切削刃的切削動(dòng)作而產(chǎn)生的碎屑較小。所述小切削刃可以通過一個(gè)垂直于所述軸線的橫刃分離。
優(yōu)選地，所述一對螺旋刃背和相應(yīng)的刃背內(nèi)表面形成為一個(gè)螺旋角，該螺旋角相對于所述軸線測量得到，所述螺旋角的范圍落在37到40之間。每個(gè)外部小切削刃在一個(gè)相應(yīng)的刃背內(nèi)表面和一個(gè)相應(yīng)的小退刀面之間形成邊界，每個(gè)大切削刃在一個(gè)相應(yīng)的刃背內(nèi)表面和一個(gè)相應(yīng)的大退刀面之間形成邊界。
本發(fā)明的鉆頭的所述螺旋刃背與具有同樣大直徑的現(xiàn)有技術(shù)鉆頭相比具有更小的螺距。這導(dǎo)致了所述螺旋刃背的內(nèi)表面的所述螺旋角相應(yīng)的增加，螺旋角的增加減小了所述大切削刃和小切削刃的切削角。因此，在使用中，本發(fā)明的所述鉆頭能夠更快速地在工件中鉆孔，因?yàn)檫@些切削刃更加鋒利。
在一些測試中，根據(jù)本發(fā)明的所述鉆頭在某些工件中鉆孔速度可達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的兩陪。然而，速度越快鉆頭越容易在工件中所鉆的孔的出口處形成毛刺，因?yàn)樗鼈兺ǔ⒆罱K碎屑推開而不是允許所述切削刃在碎屑變成毛刺之前有時(shí)間將其從工件中切除。
毛刺是不希望出現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈兪倾@孔操作產(chǎn)生的尖銳的且難看的遺留物，附著在所述孔的出口。然而，通過在所述導(dǎo)尖處減小鉆心厚度而形成的深出屑槽通過在所述大切削刃前面提供額外的空間以使得在所述鉆削操作完成時(shí)形成更大的最終碎屑從而減小了形成毛刺的危險(xiǎn)?？偸谴嬖谝恍┪ｋU(xiǎn)，即隨著所述鉆頭的前進(jìn)最終碎屑將保持部分連接在所述工件上并且圍繞在所述孔的出口附近。然而，更大的碎屑會(huì)具有更大的強(qiáng)度并且隨著所述外切削部分前進(jìn)而保持在適當(dāng)位置，因此它們能夠通過所述大切削刃在沒有形成毛刺的情況下被干凈地切除。而且，每個(gè)刃背的厚度通過所述鉆心在所述導(dǎo)尖處厚度的減小而減小。這導(dǎo)致了一個(gè)限定了每個(gè)出屑槽和在所述導(dǎo)尖區(qū)域的相應(yīng)的后刃背之間邊界的刀刃的銳化。這個(gè)銳化的刀刃幫助切除由所述大切削刃遺漏的任何最終碎屑，以避免這些碎屑變成毛刺。
本發(fā)明是建立在現(xiàn)有技術(shù)鉆頭基礎(chǔ)上對螺旋刃背的螺距、導(dǎo)尖區(qū)域處的鉆心的厚度、以及導(dǎo)尖的小直徑進(jìn)行改變的。如果孤立地采取每種改變，那么這種改變的效果也許是鉆頭技術(shù)領(lǐng)域的普通知識。然而，對根據(jù)本發(fā)明的如權(quán)利要求1所限定的對所述鉆頭的這些改變的綜合效果，令人驚訝地在沒有減小其強(qiáng)度或者增加在工件中所鉆的孔的出口產(chǎn)生毛刺的可能性的情況下顯著提高了鉆削速度。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的鉆頭的側(cè)面正視圖；圖2是圖1的鉆頭的工作端從一側(cè)看的透視圖；圖3是圖1的鉆頭的工作端從另一側(cè)看的透視圖；圖4是圖1的鉆頭的平面圖；圖5是圖1的鉆頭的工作端的側(cè)向正視示意圖；圖6是圖5的鉆頭旋轉(zhuǎn)90后的工作端的側(cè)向正視示意圖；圖7是圖6的鉆頭的工作端的沿著穿過導(dǎo)尖的Z-Z線的一個(gè)剖面；圖8是圖1的鉆頭的鉆心錐度比的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1展示了用于切削例如金屬、木材、塑料、管道和管子等多種材料的鉆頭20。鉆頭20具有一個(gè)縱向軸線X-X并且由高速鋼制成。鉆頭20包括一個(gè)柄端22、一個(gè)工作端24和介于所述柄端和所述工作端之間的一個(gè)出屑槽段26。柄端22包括從鉆頭20的一端延伸到出屑槽段26的一個(gè)基本上為圓柱形的柄28。柄28用于連接到一個(gè)動(dòng)力工具的刀架上(未示出)?？梢赃x擇地，柄28可以具有多個(gè)圍繞其圓周等角度排列的軸向平行的平倒角，用于改善同動(dòng)力工具的刀架的連接。出屑槽段26由一對螺旋出屑槽30形成，螺旋出屑槽30由一對螺旋刃背(1and)32所限定，螺旋刃背32形成相對于軸線X-X測得的預(yù)定螺旋角α。螺旋出屑槽30和螺旋刃背32從工作端24向后軸向延伸到達(dá)柄28，并且每個(gè)出屑槽或刃帶都具有螺距S。螺距S由螺旋角α控制。螺旋角α的范圍在37°至40°之間。
參考圖2至圖5，工作端24包括具有大直徑D的一個(gè)外切削部34和具有小直徑d的一個(gè)導(dǎo)尖36，小直徑d小于大直徑D。導(dǎo)尖36與外切削部分34一體形成，并且從外切削部分34的前面軸向延伸一小段距離L1。導(dǎo)尖36在其最末端38具有一個(gè)分裂點(diǎn)切削刃布置，由一對內(nèi)部小切削刃40、42形成，內(nèi)部小切削刃40、42被延伸于其中的一個(gè)微小橫刃38所分離。橫刃38垂至于軸線X-X。分裂點(diǎn)還由一對外部小切削刃44、46形成，每個(gè)外部小切削刃從各自的內(nèi)部小切削刃40、42徑向向外錐變，到達(dá)導(dǎo)尖36的小直徑d的外圍。分裂點(diǎn)還由一對小退刀面48、50形成，每個(gè)小退刀面在相應(yīng)的一對前導(dǎo)內(nèi)部小切削刃和外部小切削刃40、44；42、46的后面(在旋轉(zhuǎn)方向R上)形成，以在這些切削刃后面提供退切。每個(gè)內(nèi)部小切削刃40、42在一個(gè)先導(dǎo)前傾刀面52、54和相應(yīng)的落后小退刀面48、50(在旋轉(zhuǎn)方向R上)之間形成一個(gè)邊界。
導(dǎo)尖36還由一對圓形圓周外表面56、58形成，每個(gè)外表面在導(dǎo)尖36的對邊上軸向向后延伸。外表面56由一個(gè)前刃60和一個(gè)后刃62(在旋轉(zhuǎn)方向R上)形成。外表面58由一個(gè)前刃64和一個(gè)后刃66(在旋轉(zhuǎn)方向R上)形成。
當(dāng)從上面看的時(shí)候，如圖4所示，外表面56、58通常是圓形的，但是也隨著外表面從相應(yīng)的前刃60、64延伸到相應(yīng)的后刃62、66而在徑向向內(nèi)彎曲。這在圖7中有清楚的展示，其中外表面56、58從虛線68所代表的真正的圓形徑向向內(nèi)彎曲，藉此產(chǎn)生了一個(gè)徑向退切RR。因此，外表面56、58每個(gè)都提供了在相應(yīng)前刃60、64之后的退切。
當(dāng)從側(cè)面看的時(shí)候，如圖5所示，外表面56、58大致是直的，但是也隨著外表面軸向向后延伸而稍微徑向向內(nèi)錐變。每個(gè)外表面56、58的后錐度T從平行于軸線X-X的一個(gè)平面測量大約是1°到3°。因此，外表面56、58也在導(dǎo)尖36后面提供退切。
回到圖2至圖5，外切削部分34由一對大切削刃70、72形成，每個(gè)大切削刃具有相應(yīng)的后大退刀面74、76(在旋轉(zhuǎn)方向R上)。每個(gè)大切削刃72從大直徑D的外圍向著導(dǎo)尖36沿一條直線徑向向內(nèi)延伸。在鄰近導(dǎo)尖36的區(qū)域，大切削刃70開始向著工作端24向內(nèi)彎曲，以在圓倒角80的前刀刃78處形成半徑，在圓倒角80處大切削刃70與外表面56的前刀刃60匯合。同樣地，大切削刃72從大直徑D的外圍向著導(dǎo)尖36延伸，并且最終以相同的方式彎曲，以在圓倒角84的前刀刃82處形成半徑，在圓倒角84處大切削刃72與外表面58的前刀刃64匯合。
每個(gè)圓倒角80、84始于相應(yīng)的具有相對較大半徑的前刀刃78、82，并且從相應(yīng)的前刀刃78、82沿一條曲線路徑向后延伸，所述半徑逐漸變小，直到每個(gè)圓倒角以各自的一個(gè)接近直角的成形角86、88結(jié)束。此外，每個(gè)圓倒角80、84以同圓形外表面56、58相同的方式從相應(yīng)的前刀刃78、82徑向向內(nèi)延伸到相應(yīng)的后角86、88。因此，圓倒角80、84在前刀刃78、82后面產(chǎn)生退切。
如上面所討論的，在上面所提到的刀刃后面提供退切。例如，大退刀面74、圓倒角80和落后于大切削刃70的外表面56、圓倒角前刀刃78和導(dǎo)尖前刀刃60分別以上述方式在這些刀刃后面產(chǎn)生的退切，因此當(dāng)鉆頭20被用來在工件中鉆孔的時(shí)候，這些后表面并不同孔壁接合和摩擦。同樣地，分別落后于大切削刃72圓倒角前刀刃82和導(dǎo)件前刀刃64的大退刀面76、圓倒角84和外表面58也分別在這些刀刃后面產(chǎn)生退切，因此當(dāng)鉆頭20被用來在工件中鉆孔的時(shí)候，這些后表面并不同孔壁接合和摩擦。
如圖2所示，每個(gè)螺旋刃背32在其圓周外表面的先導(dǎo)刀刃91(在旋轉(zhuǎn)方向R上)上具有一個(gè)螺旋刃帶(margin)90。刃帶90徑向突出稍微超過了相應(yīng)刃背26的圓周外表面，并且比所述圓周外表面窄。由每個(gè)刃帶90限定的螺旋具有一個(gè)大直徑D。刃帶90同孔壁接合以為鉆頭20在工件中鉆孔的時(shí)候提供支持。孔壁和鉆頭20之間的摩擦因此被減少，因?yàn)槿袔?0具有比刃背26的圓周外表面小的表面積。
參考圖6，每個(gè)大退刀面74、76的大退切角RA是從垂直于軸線X-X的一個(gè)平面測量的。對于那些具有小于8mm的大直徑D的鉆頭來說，所述大退切角RA的范圍落在8°到12°之間。對于那些具有大于8mm的大直徑D的鉆頭來說，所述大退切RA的范圍落在7°到12°之間。
每個(gè)螺旋刃背32具有一個(gè)內(nèi)表面92，它限定了相應(yīng)出屑槽34的形狀。每個(gè)刃背內(nèi)表面92從相應(yīng)的外部小切削刃44、46和相應(yīng)的大切削刃70、72軸向向后延伸。每個(gè)外部小切削刃44、46在相應(yīng)的刃背內(nèi)表面92和相應(yīng)的小退刀面48、50之間形成一個(gè)邊界。同樣地，每個(gè)大切削刃70、72在相應(yīng)的刃背內(nèi)表面92和相應(yīng)的大退刀面74、76之間形成一個(gè)邊界。刃背內(nèi)表面92不但用作外部小切削刃44、46的前傾刀面也用作大切削刃70、72的前傾刀面。因此，每一個(gè)刃背內(nèi)表面都有效地具有一個(gè)前傾刀面角CA，從平行于軸線X-X的平面測量得到的這個(gè)前傾刀面角等于螺旋角α。大切削刃70、74的切削角等于90°-(CA+RA)。外部小切削刃44、46的切削角等于90°-(CA+小退刀面48、50的退切角)。
參考圖7和圖8，鉆頭20具有一個(gè)芯體或鉆心94，芯體或鉆心94從工作端24延伸到出屑槽段26與柄28連接的地方。鉆心94由螺旋刃背32限定。鉆心94以虛線表示并且隨著它從工作端24軸向向后延伸而徑向向外錐變。鉆心94在導(dǎo)尖36具有厚度K，并且在出屑槽段26與柄28連接的地方附近具有厚度J。鉆心94在沿著導(dǎo)尖36與鉆心厚度J被測量的鉆心94上的點(diǎn)之間的長度L2上具有一致的鉆心厚度錐度比。選擇鉆心厚度K以提供合適的深出屑槽34來在使用中從導(dǎo)尖36傳輸碎片和碎屑并且從孔中排出。鉆心厚度K越小出屑槽34在導(dǎo)尖36的深度越大。選擇鉆心厚度J和鉆心長度L2以在其中間區(qū)域提供適宜堅(jiān)固度的鉆頭20。
回到圖5，導(dǎo)尖36的分裂點(diǎn)切削刃布置由內(nèi)部小切削刃40、42所限定的一個(gè)頂角PP形成。導(dǎo)向頂角PP的范圍落在130°到140°之間。外部36由大切削刃70、72所限定的一個(gè)外頂角OP形成，外頂角OP的范圍落在160°到182°之間。導(dǎo)尖36的長度L1范圍落在大直徑D的30％到45％之間。
鉆頭20的尺寸在大直徑D的范圍內(nèi)變動(dòng)。某些尺寸，像上面已經(jīng)提到的那些，在大直徑D的范圍內(nèi)僅僅改變了一點(diǎn)或者保持一致，盡管在一定的公差帶范圍內(nèi)。其它尺寸，例如螺旋刃背32的螺距S、小直徑d、鉆心厚度K、鉆心厚度J和鉆心長度L2在大直徑D的范圍內(nèi)顯著改變，鉆頭20的這些尺寸在下面的表1中總結(jié)。這種尺寸的改變對鉆頭20的其它特征具有相應(yīng)的影響，例如小直徑d和鉆心厚度K之間的比率(其中d表示為K的百分比)，螺距S和大直徑D之間的比率(其中S表示為D的百分比)，以及鉆心錐度比，所有這些都包括在表1中。
現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭具有同鉆頭20一樣的基本形狀，并且具有很多相同的尺寸，例如上面段落提到的那些尺寸。然而，現(xiàn)有技術(shù)中鉆頭的某些重要尺寸不僅在大直徑D的范圍內(nèi)改變，而且根據(jù)鉆頭20的相應(yīng)尺寸改變。這些尺寸都在下面的表2中總結(jié)，并且用作現(xiàn)有鉆頭與鉆頭20的比較特征，以便于解釋后者改進(jìn)的性能。
表1鉆頭20

表2現(xiàn)有技術(shù)鉆頭

正如在鉆頭技術(shù)領(lǐng)域的一般常識，表1和表2中所示的所有尺寸對于具有最小大直徑D的鉆頭都可以有正負(fù)7％的公差，對于具有最大大直徑D的鉆頭，這個(gè)公差范圍可以降至正負(fù)2％。本發(fā)明人相信，當(dāng)考慮到這些公差的時(shí)候，通過螺距對大直徑D的比率(S∶D)落入389％到398％(如圖1所示)之間的本發(fā)明的好處擴(kuò)展到從380％到410％這個(gè)范圍內(nèi)，并且通過小直徑對導(dǎo)尖處鉆心厚度的比率(d∶K)落入234.6％到361.2％(如圖1所示)之間的本發(fā)明的好處擴(kuò)展到從220％到380％這個(gè)范圍內(nèi)。
表1和表2之間數(shù)據(jù)的比較說明鉆頭20和現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的鉆心長度L2和鉆心厚度J在整個(gè)大直徑D范圍內(nèi)是相等的。這給了鉆頭20同現(xiàn)有技術(shù)鉆頭在其中間區(qū)域同樣的堅(jiān)固度。
而且，鉆頭20和現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的鉆心以均勻的比率錐變。然而，鉆頭20的鉆心錐度比落在0.066mm/mm(也就是鉆心厚度每毫米長度減少0.066mm)到0.077mm/mm之間。而現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的鉆心錐度比落在0.056mm/mm到0.062mm/mm之間。這導(dǎo)致了鉆頭20在導(dǎo)尖36處的厚度K比具有同樣大直徑D的現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的鉆心厚度K小。這具有以下兩個(gè)影響。
首先，在導(dǎo)向點(diǎn)36區(qū)域的螺旋出屑槽30更深。這是很有意義的，因?yàn)樵阢@削操作過程中，導(dǎo)尖36穿透在外切削部分34前面的工件的相對側(cè)。當(dāng)鉆削操作完成時(shí)，導(dǎo)尖36后面和外切削部分34前面的那部分工件是被大切削刃70、72切削的最終碎屑。總是存在這樣的危險(xiǎn)，即隨著鉆頭前進(jìn)穿過工件最終碎屑切削將保持部分連接在工件上退出孔的口部。這被稱為毛刺，如果毛刺保持連接到工件的退出孔的口部周圍，這將是不希望的，因?yàn)樗鼈兪羌怃J且難看的。小碎屑具有小的強(qiáng)度并且對前進(jìn)的外切削部分34呈現(xiàn)出微弱抵抗，外切銷部分34不是用其大切削刃干凈地切削，而是簡單地彎曲小碎屑使之排出其路徑，因此它們保持連接到工件上并且形成不希望的毛刺。然而，大碎屑自然地具有更大的強(qiáng)度并且隨著外切削部分34前進(jìn)而保持在適當(dāng)位置，因此它們能夠通過大切削刃70、72在沒有形成毛刺的情況下被干凈地切除。因此，鉆頭20的深出屑槽30提供了更大的空間以允許形成較大的最終碎屑，這些較大的最終碎屑從工件中切除以形成沒有毛刺的潔凈退出孔。
第二，每個(gè)刃背32的圓周外表面的減小的厚度是鉆心厚度K減小的直接結(jié)果。這也導(dǎo)致了前導(dǎo)刀刃91的銳化，前導(dǎo)刀刃限定了在導(dǎo)尖36區(qū)域的每個(gè)出屑槽30和相應(yīng)的后刃背32(在旋轉(zhuǎn)方向R上)的刃帶90之間的邊界。銳化的前導(dǎo)刀刃91幫助切除由大切削刃70、72遺漏的任何最終碎屑，以避免這種碎屑在工件退出孔的口部變成毛刺。
而且，鉆頭20的小直徑d比具有同樣大直徑D的現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的小直徑d大。這通過補(bǔ)償上面提到的減小的鉆心厚度K而保持了導(dǎo)尖36的強(qiáng)度。這還減少了大切削刃70、72的長度，導(dǎo)致了較小的最終碎屑并且附帶形成毛刺的危險(xiǎn)。然而，通過減少的鉆心厚度K而形成的更深的槽30抵消了形成毛刺的危險(xiǎn)。
再者，鉆頭20的螺距S比具有同樣大直徑D的現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的螺距S小。鉆頭20的螺距S范圍落在大直徑D的380％到410％之間(允許標(biāo)準(zhǔn)公差)，而現(xiàn)有技術(shù)鉆頭的螺距S范圍落在大直徑D的470％到580％之間(允許標(biāo)準(zhǔn)公差)。自然地，這導(dǎo)致了鉆頭20的螺旋刃背32和出屑槽30在出屑槽段26的每單位長度上具有更大的螺旋旋轉(zhuǎn)，并且相應(yīng)地增加了螺旋角α。這減少了外部小切削刃44、46和大切削刃70、72的切削角，因?yàn)楹笮⊥说睹?8、50和大退刀面74、76的傾斜角分別保持不變。在使用中，鉆頭20能夠在工件中更快地鉆孔，因?yàn)橥獠啃∏邢魅?4、46和大切削刃70、72更加鋒利。然而，更快速的鉆頭更容易將最終碎屑推開而不是允許大切削刃70、72在它變成毛刺之前有時(shí)間將其從工件中切除。再一次地，通過減小的鉆心厚度K而形成的更深的槽30抵消了形成毛刺的危險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)縱向軸線(X-X)的細(xì)長的鉆頭(20)，所述鉆頭包括一個(gè)柄(28)；一個(gè)工作端(24)；以及一個(gè)設(shè)置在所述柄和所述工作端之間的出屑槽段(26)，所述柄、所述工作端和所述出屑槽段都在所述鉆頭中一體形成，所述工作端包括一個(gè)外切削部分(34)和一個(gè)在所述外切削部分前面軸向延伸的中心導(dǎo)尖(36)，所述導(dǎo)尖由設(shè)置在所述軸線對邊上的至少一對小切削刃(40、42；44、46)形成，所述外切削部分由設(shè)置在所述軸線對邊上的至少一對大切削刃(70、72)形成，所述外切削部分具有一個(gè)由所述一對大切削刃限定的大直徑(D)，并且所述導(dǎo)尖具有一個(gè)由所述至少一對小切削刃限定的小直徑(d)，所述出屑槽段具有一對螺旋刃背(32)，每個(gè)螺旋刃背具有從大切削刃之一并從小切削刃之一軸向向后延伸的相應(yīng)的內(nèi)表面(92)，所述螺旋刃背限定了一個(gè)鉆心(94)，并且每個(gè)螺旋刃背限定了一個(gè)相應(yīng)的螺旋出屑槽(30)，所述螺旋刃背具有螺距(S)，所述鉆心在所述導(dǎo)尖具有鉆心厚度(K)，其特征在于，螺距對大直徑的比率(S∶D)的范圍落在380％到410％之間，并且小直徑對在導(dǎo)尖處的鉆心厚度的比率(d∶K)的范圍落在220％到380％之間。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆頭，所述導(dǎo)尖由一對外部小切削刃(44、46)形成，每個(gè)外部小切削刃從相應(yīng)的內(nèi)部切削刃(40、42)徑向向外錐變，到達(dá)所述導(dǎo)尖的小直徑外圍。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆頭，所述內(nèi)部小切削刃通過一個(gè)垂直于所述軸線的橫刃(38)分離。
4.如權(quán)利要求2所述的鉆頭，所述一對螺旋刃背和相應(yīng)的刃背內(nèi)表面形成有一個(gè)螺旋角(α)，所述螺旋角(α)相對于所述軸線測量得到，所述螺旋角的范圍落在37到40之間。
5.如權(quán)利要求4所述的鉆頭，每個(gè)外部小切削刃在一個(gè)相應(yīng)的刃背內(nèi)表面和一個(gè)相應(yīng)的小退刀面(48、50)之間形成邊界，每個(gè)大切削刃在一個(gè)相應(yīng)的刃背內(nèi)表面和一個(gè)相應(yīng)的大退刀面(74、76)之間形成邊界。
6.如權(quán)利要求1所述的鉆頭，所述導(dǎo)尖在所述外切削部分前面軸向延伸一段距離(L1)，所述距離(L1)的范圍落在所述大直徑的30％到45％之間。
7.如權(quán)利要求6所述的鉆頭，所述導(dǎo)尖由一對圓周外表面(56、58)形成，每個(gè)圓周外表面在所述導(dǎo)尖(36)的對邊上軸向向后延伸，所述外表面隨著它們軸向向后延伸而徑向向內(nèi)錐變，所述外表面的向后錐角(T)的范圍落在1到3之間，該錐角從平行于所述軸線的一個(gè)平面測量。
8.如權(quán)利要求1所述的鉆頭，所述鉆心隨著它從所述工作端軸向向后延伸而徑向向外錐變。
9.如權(quán)利要求8所述的鉆頭，所述鉆心具有范圍落在0.066mm/mm到0.077mm/mm之間的一致的錐度比。
10.如權(quán)利要求1所述的鉆頭，每個(gè)螺旋刃背在其圓周的外表面的一個(gè)先導(dǎo)(在旋轉(zhuǎn)方向R上)刀刃(91)上具有一個(gè)螺旋刃帶(90)，每個(gè)刃帶徑向突出，稍微超出相應(yīng)刃背的圓周外表面之外，并且每個(gè)刃帶比一個(gè)相應(yīng)刃背的圓周外表面窄，由每個(gè)刃帶限定的所述螺旋具有所述大直徑。
11.如前面權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的鉆頭，所述柄(28)具有等距圍繞在其圓周上的多個(gè)軸向平行的平倒角。
全文摘要
一種鉆頭(20)，包括一個(gè)柄(28)，一個(gè)工作端(24)，以及一個(gè)設(shè)置在所述柄和所述工作端之間的出屑槽段(26)。其中，工作端包括一個(gè)外切削部分(34)和一個(gè)中心導(dǎo)尖(36)，導(dǎo)尖由至少一對小切削刃形成，外切削部分由至少一對大切削刃(70、72)形成，出屑槽段具有一對螺旋刃背(32)，外切削部分的大直徑為(D)，導(dǎo)尖的小直徑為(d)，每個(gè)螺旋刃背限定了一個(gè)相應(yīng)的螺旋出屑槽(30)，螺旋刃背的螺距為(S)，鉆心在所述導(dǎo)尖具有鉆心厚度(K)，螺距對大直徑的比率(S∶D)的范圍在380％到410％之間，小直徑對導(dǎo)尖處鉆心厚度的比率(d∶K)的范圍在220％到380％之間。
文檔編號B23B51/00GK1603040SQ20041007689
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者阿爾方斯·韋茨爾, 馬庫斯·龍佩 申請人:百得有限公司