[發明專利]可調節可轉位的鉆頭

有效

• 申請號: 200880102461.2
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101778686A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: M·D·邁爾;K·D·邁爾斯
• 申請（專利權）人: VMAXX公司
• 主分類號: B23B51/02
• 分類號: B23B51/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張群峰;楊松齡

技術領域

本發明總體涉及用于在工件中制造孔的可轉位且可調節尺寸的鉆頭。

背景技術

常規螺旋型鉆頭已經使用了很多年，其通常由硬化鋼形成。整體硬 質合金鉆頭為機加提供期望的強度特性，但是具有各種限制。具有可轉位 刀片的鉆削工具的開發克服了其中的一些限制。可轉位鉆頭利用在一個或 多個可轉位、可更換的刀片上的切削刃。刀片可安置于鉆頭主體切削端上 的刀片槽中。刀片槽可具有對應于刀片的至少一部分形狀的形狀。刀片可 為可轉位的，這意味著，當切削刃在工作中磨損時，刀片可從其在鉆頭主 體上的位置處移除或松開，然后旋轉或者說轉位預定的量，使得能夠使用 刀片上另外的切削刃。至少一個切削幾何結構與刀片相關聯，其可在兩個 或更多個轉位位置上，例如近似三角形的刀片在三個位置處具有切削幾何 結構，近似正方形或其它四邊形的刀片在四個位置處具有切削幾何結構， 或者其它合適的形狀。刀片可由比鉆頭主體更硬和/或更致密的材料制成。

可轉位刀片可能能夠比常規螺旋型鉆頭具有更大的切削進給和切削 速度。刀片可為硬質合金材料或具有合適硬度或者可被硬化以提供比被鉆 材料具有更大硬度的切削刃的類似材料。可轉位鉆頭可具有“單排屑槽有 效”、“雙排屑槽有效”或“多排屑槽有效”的設計，其中設置一個或多 個刀片，每個刀片具有一個有效的排屑槽。螺旋型鉆頭通常具有兩個有效 的排屑槽。

雖然對于很多應用來說是有用的，但可轉位鉆頭對于較小的孔(例 如，3/4英寸(大約19mm)或更小)可能就不那么有效了，因為設計通常 會是“單排屑槽有效”。工作時，一個“單排屑槽有效”的可轉位刀片可 能比“雙排屑槽有效”的螺旋鉆頭或“雙排屑槽有效”的扁平刀片鉆頭更 慢。扁平型刀片具有前“刀刃型”鉆尖并可具有硬質合金構造或者由細晶 粒工具鋼制成。

如上所述，可轉位鉆頭可使用一個或多個可更換的刀片，而這些刀 片在成本上是劃算的，尤其是當鉆頭尺寸變得更大或者材料變得更難以鉆 削時。可轉位鉆頭可以較快的旋轉速度工作，從而比“扁平型”鉆頭切削 更大的表面面積，允許更快的進給前進。與常規扁平鉆頭、整體硬質合金 鉆頭、或常規螺旋鉆頭相比，可轉位鉆頭的另一個優點在于，刀片是可自 耗的。不是重新磨削切削刃，而是可將刀片轉位至新的切削刃，然后當所 有切削刃均磨損后將該刀片丟棄。

可轉位型鉆頭在本領域中通常公知為“粗加工工具”，因為可轉位 鉆頭不能像其他類型的鉆削產品那樣自我對中。可轉位鉆頭上的刀片排屑 槽不像例如扁平鉆或其它產品中那樣為彼此的鏡像之類的問題會導致在 工作中的鉆頭內產生不均勻的切削力。在過去，可采用機器主軸將鉆頭保 持在期望的切削路徑中，精度可取決于機器和主軸的剛度以及夾持零件的 設置。出于這個原因，現有的可轉位鉆頭用于鉆削具有大于3倍直徑的深 度的孔時可能不太有效。在大于3倍直徑的深度處，現有技術的可轉位鉆 頭的精度會降低并且作用在機器和機器主軸上的力會變得較大。

過去是在粗孔尺寸范圍內制造可轉位鉆頭或粗孔加工刀具。隨著現 有技術的鉆頭尺寸的增大，從一個鉆頭到下一較大尺寸鉆頭的尺寸差可為 大約1/4英寸(大約6mm)直徑或更大。終端用戶在一次操作中就將孔鏜削 至現有技術鉆頭尺寸之間的尺寸方面會有困難。到目前為止，在提供大約 11/4英寸至5英寸(32mm至127mm)這種較大鉆頭尺寸的緊鉆頭公差孔方面 少有改進，而是利用單獨的鏜孔產品來精加工粗孔。

此外，在過去可通過特別預定的鉆頭來適應標準尺寸之間的孔直徑。 然而，由于其低的生產量、非標準的尺寸以及特殊的工程設計和銷售的介 入，特殊預定物品的交貨周期和費用會較高。在獲取這些特殊尺寸鉆頭上 所花的費用和時間可能會使終端用戶打消購買特殊鉆頭以及產生新增操 作的額外費用的念頭。

還是在過去的可轉位鉆頭中，工作期間，可轉位刀片鉆頭的物理切 削狀況從孔的外邊緣到孔直徑的中心可能會不同，這是由于在材料上經過 的切削刃具有不同的線速度。在接近直徑的中心處，切削刃的線速度可能 很低。在現有可轉位鉆頭中，在中心處的低線速度下，機械切削動作可能 像擠壓出材料的鑿子。隨著距中心的距離增加，刀片的線速度提高，從而 切削刃可有效地剪切材料。在過去，孔中心處的低線速度可導致鉆頭損壞。 為了適應孔中心處的低線速度，現有技術的鉆頭已嘗試使用具有不同的形 狀或刀片材料或特殊切削刃的中心切削刀片。