[发明专利]实心阶梯钻

说明书

总体背景

用于通过去屑或切削加工来在金属工件上形成孔的钻可取决于许多不同因素而分成不同的种类，这些因素比如为待被形成的孔的所期望的形状、长度和直径、工件中的材料的性质、孔中所期望的尺寸精度、钻的基本构造或设计等。其中，在一方面的实心钻与另一方面的非实心钻之间存在明显界线，首先提到的实心钻的区别在于以下事实：所有所需的细节，如切削刃(具有跟随切屑表面和间隙表面)、切屑排出通道、导向块、冲洗流体通道等，都被包括在适合材料的实心钻本体中，所述材料比如为硬质合金、高速钢等。实心钻的根本优点在于，所有细节，且具体是切削刃，能够以高精确度和尺寸精度制造。因此，它们适用于孔的位置精确度和尺寸精度要求高的应用场合。它们很大程度上还用于钻凿有限直径(＜12mm)的孔。然而，实心钻的缺点在于，当切削刃已经被磨损时，它们就必须被丢弃或(如果可能的话)重新打磨。有时这会造成看起来很高的费用。

非实心钻的种类是不同的，且包括多个不同类型的钻头，如可转位刀片钻、松顶部钻和具有焊接的切削刀片的钻。这些类型的钻的共同点在于，需要执行切屑移除的切削刃被包括在具体的磨损部分中，所述切削刃是由比钻本体中的其它材料更硬且更耐磨的另一材料制成。在可转位刀片钻中，切削刃被包括在可更换的可转位刀片中，而在松顶部钻中，切削刃作为可更换的松顶部的整体部分而被包括，所述松顶部可与可再次使用的钻或基体互连。在第三类钻中也包括位于切削刀片中的切削刃，像可转位刀片一样，所述切削刀片通常由硬质合金构成(或可选择地由有用的坚硬材料构成)，但是以焊接或以其它方式半永久地结合到适合的基体(通常由钢构成)上。非实心钻的优点在于，所述非实心钻在失去锋利度时不是必需丢弃或需要重新打磨切削刃。因此，可转位刀片和松顶部能够被快速和容易地以机械方式更换，而焊接的切削刀片能够以热方式去除，并被重新打磨或由新的更换。换言之，在此情况下，适合的基体或钻本体可通过多次更换刀片(通常10至20次)而被重新使用。然而，所有类型的非实心钻的缺点在于，钻本体和承载切削刃的磨损部分未与彼此整体形成，而是具有互不相同的性质，首先是不同材料(例如，钢/硬质合金)的属性方面，此外，磨损部分必须通过接触面与基体连接或互连，在接触面中会出现误差的根源。换言之，当期望高精确度时，非实心钻的可靠性较低。

两个主要类型的钻之间的另一界线在于单钻和阶梯钻。单钻只包括钻本体前尖端中的一组切削刃，且能使孔沿其整个长度具有同一直径。然而，阶梯钻能使在同一操作的钻孔中具有直径不同的连续区段，更准确地说是通过在钻本体尖端中不但包括一组切削刃，而且在一个或多个所称的阶梯中，所述阶梯形成在尖端后方的一定距离处，且具有比尖端大的直径，包括附加切削刃，所述附加切削刃能产生具有连续增大的直径的附加孔区段。此外，许多变化类型的钻属于此类阶梯钻，如螺旋钻(具有螺旋形切屑槽)和螺孔钻(具有直切屑槽)。阶梯钻还可形成为实心钻或非实心钻，例如，可转位刀片钻或具有焊接的切削刀片的钻。

技术领域

本发明涉及一种以下类型的实心阶梯钻，包括前尖端和后端，中心轴线在所述前尖端和后端之间延伸，钻能够围绕所述中心轴线沿预定方向旋转，且至少两个柱形的区段与所述中心轴线同心，即：第一区段，所述第一区段从前尖端向后延伸，具有第一直径，且通过阶梯转换到后面的第二区段，所述第二区段具有较大的第二直径，尖端包括两个整体的主切削刃，所述主切削刃分别具有切屑表面和间隙表面，并与切屑槽协作，每个切屑槽不但沉入第一区段，而且沉入第二区段中，且各个切屑槽与阶梯相交，同时形成整体的辅助切削刃，所述辅助切削刃的切屑表面被包括在切屑槽中。

现有技术

为了使钻头最普遍地令人满意的工作并给出良好的加工结果，一个重要因素在于，对于所述的应用而言以方便的方式进行切屑形成和切屑排出。在特定情况下，钻被用于在短切屑材料即延展性低的材料如铸铁中造孔，其中，去除的切屑变得很短(通常为逗点状)，且易于通过钻的切屑槽被排出。然而，其它延展性较大的材料，如低碳钢、铝、铜、钛和耐酸钢，最常产生难以处理的长切屑，这会引起最不利的问题，如切屑阻塞、降低开孔质量、缠结在驱动机器中，且甚至有出事故的风险。在阶梯钻中，由于至少两类或两组长切屑将经由共同的切屑槽排出的事实，即，不但在钻尖端中的主切削刃产生的第一组切屑，而且还有钻头的阶梯中的辅助切削刃所产生的至少一个第二组切屑，所以这些问题可能变得突出。由于所有切屑都必须经由共同的切屑槽排出，故缠结和切屑阻塞的风险变得更大。