[发明专利]制造钻头的方法与装置

说明书

本发明涉及钻头的制造，特别涉及在钻头上涂敷涂层，例如涂敷陶瓷涂层。

众所周知，在带槽高速钢钻头的槽和钻尖部涂敷陶瓷涂层，例如涂敷氮化钛或氮化钛铝涂层，可以提高耐磨性或改善切削性能。但是，涂敷这种涂层大大增加了钻头的成本。

可通过将涂层局限在钻尖部和邻近钻尖部之后面的区域以降低成本，但涂层材料成本虽然高，却仅仅是总成本中的一个因数。陶瓷涂层通常是采用物理气相沉积(PVD)法，在真空室内通过蒸发弧或电子束或溅射工艺过程进行涂敷，而这种设备巨大的运行成本是主要因数，但处理过程的时间与被涂层钻头的长度关系相差不大。

本发明的目的在于提供一种改进的可将涂层涂敷在钻头上的方法与装置，特别是将涂层涂敷在接近钻尖部的局部，以保证涂层钻头获得更广泛的商业应用。

根据本发明的一个方面，设置了空心支承架，用于在气相沉积室中支承一系列钻头，以允许陶瓷涂层沉积在钻头的尖部区域，支承架具有至少一个带多孔的外壁，该外壁上设置了通孔阵列，钻头可插入该通孔中，使所述钻头尖部区域从支承架向外突出，在支承架内，在所述的壁或每一所述壁上，为插入的钻头设置了支承，用以使钻头以其柄部本质上平行地安装，而止挡装置使相同直径的钻头从所述外壁向外延伸的长度本质上相同。

止挡装置可以由在支承架内的后壁构成，该后壁平行于所述外壁。内壁可设置在外壁与后壁之间并平行于两者，内壁上具有与外壁上通孔阵列相对应的通孔阵列，用以使钻柄平行地保持钻头。

特别地，PVD室的活性区与内侧壁封闭。众所周知，为了有利于涂层的均匀涂敷，需要使被涂层的制件旋转以连续改变其在汽化物中暴露的表面。因此，通过使用转台，制件可沿回转通道的周边循环。也是众所周知的是，将需要涂层的制件安装在行星托架上，该行星托架绕平行于转台轴线的轴线旋转，于是，制件被给予了双重旋转。

为帮助有效利用此行星运动系统，根据本发明的另一方面，设置了空心支承架，用于在气相沉积室中支承一系列钻头，以允许陶瓷涂层沉积在钻头钻尖部区域，支承架具有六边形表面，在六边形表面每相隔一个表面的表面上制出通孔阵列，钻头可插入此通孔中，使所述尖部区域从支承架向外突出，所述支承架设置了支承装置，用于支承插入每一所述壁的钻头以定位钻头，使钻头柄本质上平行，并使相同直径的钻头从每一个外壁延伸的长度本质上相同。

一种带多孔的内壁可设置在支承架内，平行于每一外壁，并设有相应的通孔阵列，而后壁可设置在每一对这样的带多孔的壁后面并与之平行，钻头尾端可与后壁贴靠以设定钻头的插入深度。

根据本发明，空心支承架的壁可以较薄，以保证支承架的热惯性低，使在气相沉积周期中开始和终结时更快地加热和冷却，从而缩短气相沉积周期的时间。众所周知，在工作循环的终结向真空室引入惰性气体以提高冷却速度，和最好将支承架设置成还允许惰性气体可以通过支承架空心的内腔循环。但是，如果柄部不要求涂层，钻头的柄部必须屏蔽，因此，支承架的顶部必须封闭。

根据本发明的一个推荐特征，支承架设置了一种盖，此盖从上部将内部空腔屏蔽，所述盖设置了通道，用于在PVD涂层涂敷完成后促进所述内腔的排气和冷却。

根据本发明的另一方面，提供了一种对一系列钻头进行气相沉积涂层的方法，其中，钻头被插入一种具有多边形表面的空心支承架，使将要涂层的钻头尖部从所述多边形的至少一个外表面突出，支承架连同插入的钻头尖部在气相沉积室中旋转，以允许每一钻头尖部在处理周期的至少一部分时间内，从支承架向真空室周边突出，在涂层沉积完成后，允许气体在支承架空心内腔中循环，以帮助钻头冷却。

对本发明将通过例子结合附图进行说明，其中：

图1至3分别是根据本发明之第一种支承架的侧视图和横截面视图；

图4和5分别是根据本发明之另一种支承架的侧视图和正视图。

图6和7是图1至3所示支承架所用安装装置的正视图和横截面图；

图8和9是图1至3所示支承架所用盖板的正视图和横截面图；

图10和11是侧视图和正视图，图解说明了图1至3所示之一系列支承架装配成塔形并安装在PVD室的转台上，此PVD室在图10中示意性地示出。

图中所示支承架设计成允许带槽高速钢钻头的钻尖部，在四分之一的钻头槽长度上，通过PVD被涂敷氮化钛涂层。单个钻头D在图2中假想线示出，以图解说明每一个钻头是如何安装在支承架上的，安装时使钻头的钻尖部暴露在涂敷气体中，钻柄的其余部分被支承架所屏蔽。