CN101522364B - 钻头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种将切削刃片焊接于头本体的切削刃安装座的型态的钻头的制造方法,为一种容易以低成本即可确实制造出具备高尺寸精度及刃锋精度的钻头制造的方法。将螺柄(2)螺合连结在深孔切削用钻床的工具柄(5)的前端部,将挟持外螺纹(21)部的两侧的拘束周面部(22、23)密接于工具柄(5)周面的钻头的制造方法,其特征在于将该螺柄(2)的螺纹部及两侧的该拘束周面部(22、23)设置于螺柄用筒材(20A)的外周面侧;在焊接有切削刃片(30a~30b)的头本体(1)的后端,一体化焊接至少在所述拘束周面部(22、23)预留有切削裕度(7)的螺柄用筒材(20A),之后切削螺柄用筒材(20A)的切削裕度(7),以对螺柄(2)进行修饰加工。
Description
技术领域
本发明是关于一种可随意装卸地安装在深孔切削用钻床的工具柄的前端的钻头,尤其是关于将切削刃片焊接于头本体的切削刃安装座的型态的钻头的制造方法。
背景技术
此种钻头,例如在图5(A)与图5(B)中所示,是由大致圆柱状的头本体1及圆柱状的螺柄2所构成,头本体1在其前端面沿着开口成大小扇形的切屑流入口11、12的共同径向的缘壁11a、12a设置切削刃3A~3C;螺柄2在其外周面的稍微靠近后部的区域刻设外螺纹21。此种切削刃3A~3C一般是在凹设于钢制的头本体1的上述缘壁11a、12a的切削刃安装座13a~13c上焊接超硬合金制成的切削刃片30a~30c而形成。图中,符号4是焊接在凹设于头本体1的外周面的前部侧两处的各垫安装座14的超硬合金制成的导垫,符号15是形成于同一外周面的后部侧的径向对向位置的一对夹紧用沟部。
接着,如图6及图7所示,当使用上述钻头10时,在成为深孔切削用钻的圆管状工具柄5(即搪杆头(boring bar))的设置了内螺纹51的前端部,***螺柄2以进行螺合连结,此时挟持螺柄2的外螺纹21部的前后两侧的外周部分作为拘束周面部22、23与工具柄5的拘束内周部52,53密接,因而两者10、5强固地一体化连结,同时头本体1及螺柄2的内侧与工具柄5的中空内部连通而构成切屑排出路径16。此外,前侧的拘束周面部22构成狭窄宽度,但是即便如此直径亦比前部侧的非拘束周面部24大。又,后部侧的拘束周面部23占据自该螺柄部2的外螺纹21部到后端的镶边部的间全体。
深孔切削加工,将工具柄5连结到工作机械的心轴等而作旋转驱动,或与之相反地通过使被削材W侧旋转而进行,但是此时冷却剂便需要采取外部供给方式,因此如图6所示,使用将工具柄5油密地包围的冷却剂供给套6,在将此供给套6经由密封环(seal ring)61压接到被削材W的状态,以高压将冷却剂C从导入口6a导入到该供给套6内。然后,被导入的冷却剂C从工具柄5的外周面与切削孔H的内周面的间隙T供给到钻头10的前端侧,并与在切削部产生的切屑S一起从钻头10的切屑流入口11、12流入切屑排出路径16内,而从工具柄5的基部侧排出到外部。
现有技术上,在此种钻头10的制造中,一般是分别制作头本体1及螺柄2,将此两者焊接而一体化。即,头本体1通过铸造等而制作成具有如图8(A)与图8(B)的切削刃安装座13a~13c及垫安装座14、14的型态者,另一方面,通过圆筒材的切削加工及螺纹切削而制作螺柄2,如图9所示,将切削刃片30a~30c及导垫4、4焊接到头本体1的切削刃安装座13a~13c、以及垫安装座14、14后,将螺柄2的前端同心状地焊接到该头本体1的后端。
然而,在上述现有技术的制造方法中,由于伴随头本体1及螺柄2的焊接引起的热变形,而使修饰加工成正圆的螺柄2容易变形为椭圆状,其变形量达到100μm者亦非少数,因此会有依据制成的钻头所产生的加工精度降低的问题。又,切削刃片30a~30c是通过接连接,故不易达到刃锋的位置精度,尤其中心部的切削刃3A从钻头轴心偏离的情况,亦有牵连到切削性能降低的困难点。此外,虽然刃锋精度并非不可能使用后制加工方式的切削来予以修正,但是其操作上非常困难,且增加工时因而导致制作成本大幅上升。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况,目的在于提供一种方法,可容易地以低成本的方式,确实制造出具备高尺寸精度及刃锋精度的钻头的制造方法。
为了达到上述目的,权利要求1所述的发明,将参照附图中所标示的符号来详加说明,将一体化于头本体1的螺柄2螺合连结在作为深孔切削用钻头的中空状的工具柄5的前端部,同时将挟持该螺柄2的螺纹(外螺纹21)部的两侧作为拘束周面部22、23而密接到工具柄5的周面,其特征在于,将螺柄2的螺纹(外螺纹21)部及两侧的拘束周面部22、23设置于螺柄用筒材20A的外周面侧。在切削刃安装座13a~13c焊接有切削刃片30a~30b的头本体1的后端,一体化焊接至少在拘束周面部22、23预留有切削裕度7的螺柄用筒材20A(20B),之后切削该螺柄用筒材20的切削裕度7,以对螺柄2进行修饰加工。
权利要求2所述的发明,在上述权利要求1所述的钻头10的制造方法中,螺柄用筒材20A由在内外周20a、20b的全面预留有切削裕度7的圆筒体所构成,用于在上述修饰加工时进行螺纹(外螺纹21)部的螺纹切削。
权利要求3所述的发明,在上述权利要求1或2所述的钻头10的制造方法中,头本体1为钢制,切削刃片30a~30c为超硬合金所构成。
权利要求4所述的发明,在上述权利要求1或2所述的钻头10的制造方法中,头本体1及螺柄2的内侧构成切屑排出路径16,在头本体1的前端面开口形成连通到切屑排出路径16的切屑流入口11、12。
权利要求5所述的发明,在上述权利要求3所述的钻头10的制造方法中,头本体1及螺柄2的内侧构成切屑排出路径16,在头本体1的前端面开口形成连通到切屑排出路径16的切屑流入口11、12。
在权利要求1所述的发明,其所相关的钻头的制造方法中,将至少在工具柄连结时作为拘束周面部的部分预留有切削裕度者作为螺柄用筒材,对头本体加以焊接,经过焊接后切削切削裕度的步骤后,来修饰螺柄,因此即使伴随焊接所产生的热变形无法避免,但左右着与工具柄的连接精度的拘束周面部的失真变形亦可通过切削裕度的切削而完全消除。又,即使由于切削刃片的焊接使刃锋精度降低,且中心部的切削刃从头本体的轴心偏离,也可通过在焊接时头本体与螺柄用筒材的轴心为错开的形式,而可容易进行调整,以使该切削刃吻合于头轴心亦即螺柄的拘束周面部的中心。因而,依据此制造方法,可制造出螺柄为外螺纹型且螺插于钻床的工具柄的前端来装设的型态的钻头,且可确实地制造出容易且低成本的钻头,具备高的尺寸精度及刃锋精度,且基于这些构成而发挥优异的加工精度及加工性能。
依据权利要求2所述的发明,其钻头的制造方法中,另可使用内外周的全面预留有切削裕度的圆筒体作为螺柄用筒材,以焊接后的后制加工决定包含螺柄的螺纹部的全体形状,因此即使伴随焊接的热变形较为严重,也不会产生任何障碍,而可提供具备更高的尺寸精度及刃锋精度的钻头。
依据权利要求3所述的发明,作为上述的钻头,可制造出在钢制的头本体上安装有超硬合金所构成的切削刃片的钻头。
依据权利要求4或5所述的发明,作为上述钻头,可制造出使随着切削产生的切屑与冷却剂,同时从头本体的前端面的切屑流入口通过该头本体及螺柄的内侧而排出的型态的钻头。
附图说明
图1表示本发明的第一实施方式的同一钻头的制造程序,(A)为头本体与圆筒体的焊接前的前视图,(B)为同一情况焊接后的前视图。
图2是同一第一实施方式的制造后的钻头的一部分纵截面的前视图。
图3表示本发明的第二实施方式的同一钻头的制造程序,为头本体与圆筒体的焊接前的前视图。
图4是同一第二实施方式的制造后的钻头的一部分纵截面的前视图。
图5表示适用本发明的制造方法的钻头的一实例,(A)是俯视图,(B)是前视图。
图6是表示使用同一钻头的深孔切削用钻床的深孔切削加工的纵截面的侧视图。
图7是表示同一深孔切削用钻床的钻头及螺柄的连结状态的局部纵截面的侧视图。
图8是表示使用同一钻头的头本体,(A)是俯视图,(B)是前视图。
图9是现有技术的制造方法的同一钻头的头本体与螺柄的焊接前的前视图。
符号说明
1:头本体 10:钻头
11、12:切屑流入口 11a、12a:缘壁
13a~13c:切削刃安装座 16:切屑排出路径
2:螺柄 20A、20B:螺柄用筒材
20a:内周面 20b:外周面
21:外螺纹(螺纹部) 22、23:拘束周面部
3A~3C:切削刃 30a~30b:切削刃片
5:工具柄 7:切削裕度
具体实施方式
以下,将参照附图具体地说明钻头的制造方法的实施方式。图1及图2是第一实施方式的示意图,图3及图4是第二实施方式的示意图。此外,在两实施方式中,将与先前说明的图5所示相同构造的钻头作为制造对象,在其相同构成各部分,赋予和图5相同的符号。
在此钻头的制造方法中,针对头本体1的制作与现有技术相同,通过铸造等制作如图8(A)(B)中具有切削刃安装座13a~13c及垫安装座14、14的型态者。即,此头本体1全体为大致短圆筒形,在前端面开口形成连通到内侧的切屑排出路径16的大小扇形的切屑流入口11、12,两切屑流入口11、12具有共同径向的缘壁11a、12a,中心及外侧的切削刃安装座13a、13c凹设在缘壁11a侧,而中间的切削刃安装座13b凹设在缘壁12a侧,同时在外周面的前部侧的两处分别形成在轴向为长的凹部的垫安装座14、14,及在同一外周面的后部侧的径向的对向位置形成沿轴向的夹紧用沟部15、15。
然后,如图1(A)所示,在上述头本体1预先分别将超硬合金形成的切削刃片30a~30c焊接在切削刃安装座13a~13c;将同样的超硬合金形成的导垫4、4焊接在垫安装座14、14。然而,在第一实施方式的制造方法中,针对螺柄2[参照图5(B)]侧,原材料使用单纯厚度大的管状的圆筒体的螺柄用筒材20A,将其前端面如图1(B)所示焊接在上述焊接后的头本体1的后端面。此外,此螺柄用筒材20A具有在内外周面20a、20b全面作成螺柄2的切削裕度7,因而其外径相较作为目的的螺柄2为大,且内径为小。
其次,以上述焊接后与头本体1一体化的螺柄用筒材20A的内周面20a及外周面20b,进行正圆地旋转切削,直到成为既定的内外径为止,在外周面20b侧设定拘束周面部22、23及外螺纹21形成部以及非拘束周面部24的各外径,而且在外螺纹21形成部施以螺纹切削,以此如图2所示修饰加工螺柄2。此修饰加工是利用头本体1侧的沟部15、15将全体夹紧,依照通常方式,通过工件侧或修饰工具侧的旋转及轴方向相对移动而可容易地进行。此外,在图2中,将本来的螺柄用筒材20A的截面以假想线表示,仅将和实线表示的截面的差作为切削裕度7,通过切削及螺纹切削的修饰加工,使其厚度薄化。
此种钻头10的制造方法中,在头本体1上焊接螺柄用筒材20A时,虽然随着其加热而难免产生热变形,但此热变形可通过使该螺柄用筒材20A在修饰螺柄2的后制加工的切削的正圆化及螺纹切削而完全地消除。此外,虽然即使后制加工的切削及螺纹切削也会由于机械应力而产生变形,但是其值最大也不过10μm左右的范围,相较于焊接时的热变形更小了一个位数,故几乎不成为问题。又,切削刃3A~3C是通过切削刃片30a~30c的焊接而形成,故介于接合界面的焊材的部分来说,想要严格地设定刃锋精度为不可能,但是即使左右着切削性能的中心部的切削刃3A从头本体1的轴心偏离,也在焊接时,使头本体1与螺柄用筒材20A的轴心错开,即可容易地进行调整以使该切削刃3A吻合于钻头轴心,亦即螺柄2的中心。
因而,依据此制造方法,即可容易地且确实制造出低成本的钻头10,其具备高尺寸精度及刃锋精度,且基于此方式,发挥优异的加工精度及加工性能。
在第二实施方式的制造方法中,头本体1和上述第一实施方式完全同样地,预先将切削刃片30a~30c及导垫4、4焊接,而螺柄2[参照图5(B)]侧,其原材料是使用施以如图3所示的前制加工的螺柄用筒材20B。即,此螺柄用筒材20B是通过前制加工在外周侧形成外螺纹21,但是在此外螺纹21部的前后两侧,对欲形成拘束周面形成部22a、23a的拘束周面部22、23[参照图4,图5(B)]预留切削裕度7,同时在内周面20a的全面,形成为预留切削裕度7的型态。
然后,在此制造方法中,如图3所示,将螺柄用筒材20B的前端面焊接到上述焊接后的头本体1的后端面,对与头本体1一体化的该筒材20B的内周面20a,进行正圆地旋转切削,直到成为既定的内径为止,同时在外周侧将拘束周面形成部22a、23a进行正圆地旋转切削,直到成为既定的外径为止,以形成拘束周面部22、23,成为图4中所表示的钻头10。此修饰加工是利用头本体1侧的沟部15、15将全体夹紧,此外,在图4中,本来的螺柄用筒材20B的截面以假想线表示,以和实线表示的截面的差作为切削裕度7。
使用于此第二实施方式的制造方法的螺柄用筒材20B,虽然在外周侧预先设置外螺纹21且在非拘束周面部24没有切削裕度7,但是在拘束周面形成部22a、23a具有切削裕度7,故即使随着与头本体1的焊接时的加热而难免产生热变形,但经过后制加工的拘束周面部22a、23a的切削的正圆化,亦可消除在拘束周面部22、23的失真变形。因而,对钻头10的工具柄5(参照图6,图7)的连结精度是单独地由拘束周面部22、23所负责,故在该拘束周面部22、23无失真变形,可确保钻头的优异加工精度及加工性能。
虽然在上述第一实施方式及第二实施方式中,例示在头本体1具有中心,中间,外侧的3个切削刃3A~3C的钻头10,但是本发明亦可适用于切削刃数为1个,2个,4个以上的任何数的钻头的制造。此外,虽然切削刃片是推荐在钢制的头本体中例示的超硬合金所形成者,但是亦可为可对头本体进行焊接的其他工具材料所制成者。又,螺柄2除了已例示的外螺纹型式以外,亦有在内周面具备内螺纹且外嵌螺合于钻床的工具柄的前端的内螺纹型式者,可采用任何一种适用于此钻头的制造方法。
其次,上述第一实施方式及第二实施方式的钻头10,虽然是单管式用,亦即,通过如图6所示的切削孔H与工具柄5的间隙T而被供给到切削部位的冷却剂C与切屑S一起从内侧的切屑排出路径16而排出的方式来实施,但是在本发明亦可使用双管方式用的钻头。在此双管方式中,钻床的工具柄是为使中心空间作为切屑排出路径,使外侧环状空间作为冷却剂供给路径的两重管,使钻头螺合连结在其外筒的前端部,以使内筒前端抵接于钻头的内周段部,因而虽然冷却剂供给路径的前端侧为闭塞状态,但是使冷却剂从设置于钻头的周壁部(相当于螺柄2的非拘束周面部24)的导出孔导出到外侧而供给到切削部位。从而,此双管方式用的钻头,对前述的单管方式用而言,除了具有上述的内周段部及导出孔以外,基本构造大致相同。
Claims (5)
1.一种钻头的制造方法,将一体化于头本体的螺柄螺合连结在作为深孔切削用钻头的中空状的工具柄的前端部,同时将挟持该螺柄的螺纹部的前后两侧的外周部分作为拘束周面部而密接到工具柄的内周面,其特征在于
将所述螺柄的螺纹部及两侧的所述拘束周面部设置于螺柄用筒材的外周面侧;
在切削刃安装座焊接有切削刃片的头本体的后端,一体化焊接至少在所述拘束周面部预留有切削裕度的所述螺柄用筒材,之后切削该螺柄用筒材的切削裕度,以对螺柄进行修饰加工。
2.根据权利要求1所述的钻头的制造方法,其特征在于螺柄用筒材由在内外周的全面预留有切削裕度的圆筒体所构成,用于在所述修饰加工时进行螺纹部的螺纹切削。
3.根据权利要求1或2所述的钻头的制造方法,其特征在于头本体为钢制,所述切削刃片为超硬合金所构成。
4.根据权利要求1或2所述的钻头的制造方法,其特征在于所述头本体及螺柄的内侧构成切屑排出路径,在头本体的前端面开口形成连通到该切屑排出路径的切屑流入口。
5.根据权利要求3所述的钻头的制造方法,其特征在于所述头本体及螺柄的内侧构成切屑排出路径,在头本体的前端面开口形成连通到该切屑排出路径的切屑流入口。
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