[发明专利]可调节可转位的钻头

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于在工件中制造孔的可转位且可调节尺寸的钻头。

背景技术

常规螺旋型钻头已经使用了很多年，其通常由硬化钢形成。整体硬 质合金钻头为机加提供期望的强度特性，但是具有各种限制。具有可转位 刀片的钻削工具的开发克服了其中的一些限制。可转位钻头利用在一个或 多个可转位、可更换的刀片上的切削刃。刀片可安置于钻头主体切削端上 的刀片槽中。刀片槽可具有对应于刀片的至少一部分形状的形状。刀片可 为可转位的，这意味着，当切削刃在工作中磨损时，刀片可从其在钻头主 体上的位置处移除或松开，然后旋转或者说转位预定的量，使得能够使用 刀片上另外的切削刃。至少一个切削几何结构与刀片相关联，其可在两个 或更多个转位位置上，例如近似三角形的刀片在三个位置处具有切削几何 结构，近似正方形或其它四边形的刀片在四个位置处具有切削几何结构， 或者其它合适的形状。刀片可由比钻头主体更硬和/或更致密的材料制成。

可转位刀片可能能够比常规螺旋型钻头具有更大的切削进给和切削 速度。刀片可为硬质合金材料或具有合适硬度或者可被硬化以提供比被钻 材料具有更大硬度的切削刃的类似材料。可转位钻头可具有“单排屑槽有 效”、“双排屑槽有效”或“多排屑槽有效”的设计，其中设置一个或多 个刀片，每个刀片具有一个有效的排屑槽。螺旋型钻头通常具有两个有效 的排屑槽。

虽然对于很多应用来说是有用的，但可转位钻头对于较小的孔(例 如，3/4英寸(大约19mm)或更小)可能就不那么有效了，因为设计通常 会是“单排屑槽有效”。工作时，一个“单排屑槽有效”的可转位刀片可 能比“双排屑槽有效”的螺旋钻头或“双排屑槽有效”的扁平刀片钻头更 慢。扁平型刀片具有前“刀刃型”钻尖并可具有硬质合金构造或者由细晶 粒工具钢制成。

如上所述，可转位钻头可使用一个或多个可更换的刀片，而这些刀 片在成本上是划算的，尤其是当钻头尺寸变得更大或者材料变得更难以钻 削时。可转位钻头可以较快的旋转速度工作，从而比“扁平型”钻头切削 更大的表面面积，允许更快的进给前进。与常规扁平钻头、整体硬质合金 钻头、或常规螺旋钻头相比，可转位钻头的另一个优点在于，刀片是可自 耗的。不是重新磨削切削刃，而是可将刀片转位至新的切削刃，然后当所 有切削刃均磨损后将该刀片丢弃。

可转位型钻头在本领域中通常公知为“粗加工工具”，因为可转位 钻头不能像其他类型的钻削产品那样自我对中。可转位钻头上的刀片排屑 槽不像例如扁平钻或其它产品中那样为彼此的镜像之类的问题会导致在 工作中的钻头内产生不均匀的切削力。在过去，可采用机器主轴将钻头保 持在期望的切削路径中，精度可取决于机器和主轴的刚度以及夹持零件的 设置。出于这个原因，现有的可转位钻头用于钻削具有大于3倍直径的深 度的孔时可能不太有效。在大于3倍直径的深度处，现有技术的可转位钻 头的精度会降低并且作用在机器和机器主轴上的力会变得较大。

过去是在粗孔尺寸范围内制造可转位钻头或粗孔加工刀具。随着现 有技术的钻头尺寸的增大，从一个钻头到下一较大尺寸钻头的尺寸差可为 大约1/4英寸(大约6mm)直径或更大。终端用户在一次操作中就将孔镗削 至现有技术钻头尺寸之间的尺寸方面会有困难。到目前为止，在提供大约 11/4英寸至5英寸(32mm至127mm)这种较大钻头尺寸的紧钻头公差孔方面 少有改进，而是利用单独的镗孔产品来精加工粗孔。

此外，在过去可通过特别预定的钻头来适应标准尺寸之间的孔直径。 然而，由于其低的生产量、非标准的尺寸以及特殊的工程设计和销售的介 入，特殊预定物品的交货周期和费用会较高。在获取这些特殊尺寸钻头上 所花的费用和时间可能会使终端用户打消购买特殊钻头以及产生新增操 作的额外费用的念头。

还是在过去的可转位钻头中，工作期间，可转位刀片钻头的物理切 削状况从孔的外边缘到孔直径的中心可能会不同，这是由于在材料上经过 的切削刃具有不同的线速度。在接近直径的中心处，切削刃的线速度可能 很低。在现有可转位钻头中，在中心处的低线速度下，机械切削动作可能 像挤压出材料的凿子。随着距中心的距离增加，刀片的线速度提高，从而 切削刃可有效地剪切材料。在过去，孔中心处的低线速度可导致钻头损坏。 为了适应孔中心处的低线速度，现有技术的钻头已尝试使用具有不同的形 状或刀片材料或特殊切削刃的中心切削刀片。