CN104870131B - 麻花钻 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种麻花钻，该麻花钻包括钻柄(2)和排屑槽部分(3)，该排屑槽部分(3)在钻尖(4)与钻柄(2)之间延伸且具有至少两个排屑槽(5)，所述至少两个排屑槽(5)围绕该麻花钻以扭转角(α)螺旋形延伸且通过两个钻芯(6)而彼此分开，且该排屑槽具有在排屑槽部分(3)的周围上于排屑槽(5)之间延伸的刃瓣(9)。为了提供具有在开始提及的特征、具有圆斜面的较好润滑、较少磨损、改进的导引和改进的同心性的麻花钻，根据本发明提出，彼此间隔开的至少两个圆斜面(11)设置在每一刃瓣(9)上且相对于钻轴线(10)以倾斜角(β)在刃瓣(9)上延伸，该倾斜角(β)大于扭转角(α)但小于90°。

Description

麻花钻
技术领域
本发明涉及一种麻花钻，该麻花钻包括钻柄和排屑槽部分，该排屑槽部分在钻尖与钻柄之间延伸且具有至少两个排屑槽，所述至少两个排屑槽以扭转角(α)周向地螺旋形延伸且通过两个钻芯(web)而彼此分开，且该排屑槽还相应地在径向上限定钻芯的刃瓣(land)上具有至少两个刃带。
背景技术
例如从US 7 306 411 B2和EP 0 891 239得知该种类的麻花钻。
FR 1 274 316公开了可用作刃带的结构，根据说明书和附图，然而该结构相对于轴线的角度(也是在与螺旋排屑槽的刃相同的方向上从轴线测量的)要大于90°。
引用文献WO 98/35777公开了麻花钻，在该麻花钻的前端处，钻芯设有螺纹梯段。这样的螺纹梯段切削出在钻孔的壁中的螺纹，并且其目的是为钻提供轴向前进移动。因此，它们不是在由钻尖产生的孔中引导钻头的刃带。
US 5 074 728公开了具有钻尖的螺杆，即：产生其自身螺纹钻孔的螺杆。非常明显地，在该螺杆中的螺纹必须也切削到钻孔的壁中，并且不用于以刃带的方式引导钻或螺杆。
GB 25 179公开了组合的钻和铰刀，其中钻芯具有齿结构，该齿结构也可被视为在钻芯中的断口，但是在该情况下，以该方式形成的表面相对于钻轴线的倾度大于90°。那些结构的前导刃呈切削齿的形式且明显地意图进一步铰出对应的钻孔。那些结构因此也不是刃带。
具体来说，当钻出长度数倍于(例如，至少五倍于)孔直径的孔时，在刃瓣上不具有任何刃带的钻遭受高摩擦(这更具体来说是在由刃瓣限定的孔直径对应于标称直径或仅略小时发生)，或当刃瓣(不具有刃带)限定显著小于标称直径的直径时，钻具有在孔中振荡或振动的趋势。两种情形都可导致钻的过早断裂。这明显实际上只适用于排屑槽部分的长度与钻头的标称直径的比大于10且具体来说大于20时的情况。
出于这个原因，对应的麻花钻尤其在预期用于深孔(孔深度通常至少八到十倍于钻孔直径)的情况下，通常设有刃带，如上文引用的现有技术所证明。
刃带(其还称为“导引斜面”)通常为窄条带，所述窄条带从刃瓣的表面稍微突出，且布置在刃瓣上，且用于在孔中导引钻，只要其表面位于围绕钻轴线的圆柱表面上且因此提供导引表面。
在这点上，刃瓣未完全被刃带覆盖，以便在相应地产生的孔中对应地抑制摩擦。
此外，由刃带的外表面限定的圆柱表面的半径(从钻轴线测量)略小于钻的标称半径，且因此稍微小于所产生的钻孔的半径。具体地说，该种类的大多数钻，在限定钻的标称直径且因此限定用钻进行钻凿的孔的直径的前导切削刃的径向上外部的切削角部后方，具有连续的或阶梯式的变窄，因此在直径方向上相对地设置的刃带上或以双倍圆斜面半径的形式测量的外径相对于钻孔直径变窄多达例如0.3mm。从钻尖来看，该变窄可以直线的形式、凹入或凸出弯曲地延伸。因此，更精确地说，由刃带的外表面限定的外部包络表面并不是圆柱表面，而是锥形的表面的一部分，但具有极小的锥角，通常小于0.5°，例如，介于0.1°与0.2°之间。
然而，应注意，排屑槽部分还应在孔中不具有任何值得一提的间隙，这是因为，如若不然，至少在深孔钻的状况下，可发生振荡和振动，而振荡和振动可对钻孔的质量和钻的断裂强度产生有害影响。为了避免有害的振荡，钻孔中的排屑槽部分或刃瓣(包含刃带和所提供的变窄)的径向间隙应小于0.3mm。
变窄还可从距离钻尖的某一距离终止(例如，从十倍于标称直径开始)终止，以使得随着在钻柄的方向上进一步前进，钻具有恒定直径，该恒定直径比钻的标称直径小多达0.5mm或0.6mm。
在具有刃带的已知麻花钻中，这些刃带通常遵循辅助切削刃的构造，也就是说，刃带相对于钻轴线以与辅助切削刃和排屑槽相同的扭转角延伸。
US 5 503 237公开一种麻花钻，该麻花钻具有刃带，而所述刃带不是平行于辅助切削刃而是垂直于钻轴线延伸，且可实际上被视为名义上周向地延伸的支撑环的部分，所述支撑环分别仅被排屑槽中断。
遵循刃瓣和排屑槽的扭转的刃带可直接邻接辅助切削刃，该辅助切削刃由排屑槽表面与刃瓣表面或圆斜面表面的相交线形成。然而，刃带还可相对于该辅助切削刃处于某一间隔处。此外，多个刃带还可相对于彼此以某些周向角度间隔沿着刃瓣或在同一钻芯处布置。在许多状况下，钻(更精确地说，刃带)配备有另外的辅助切削刃，只要例如刃瓣还在旋转方向上在圆斜面之前具有充当小排屑槽的凹槽，且从凹槽到圆斜面的周向表面的过渡呈另一辅助切削刃的形式。
因而，钻实际上具有多个辅助切削刃，所述辅助切削刃在周向方向上相对于彼此移位且各自由圆斜面邻接。在这点上，还知道的是，对于每一主切削刃来说，也就是说，在由主排屑槽分开的钻芯中的每一个上，可具有例如沿着对应刃带的三个辅助切削刃。
此外，还知道除直接邻接辅助切削刃的第一圆斜面之外还具有平行于第一圆斜面的另一圆斜面的麻花钻，其中刃瓣的***表面位于圆柱表面上，该圆柱表面的直径仅略小于由刃带限定的直径。
已从EP 0 891 239得知的麻花钻在每一刃瓣上具有两个刃带，但这两个刃带相对于彼此处于不同的角度间隔处。
常规钻的问题在于及时容易检测到钻尖的对应磨损的问题。另一问题涉及到摩擦，摩擦可由于刃带而在钻孔中不可避免地发生，且准确地说，当使用多个连续布置的刃带时，由于切屑堵塞在刃瓣与钻孔的壁之间以及刃瓣上所设置的两个刃带之间的窄间隙中，摩擦可变得更差。此外，对应钻中的第二后圆斜面通常仅被不充足地供应冷却剂或润滑剂，而冷却剂或润滑剂通常是在钻尖处供应且主要通过排屑槽输送走。
在从US 5 503 237得知的麻花钻中，众多刃带专门在周向方向上延伸，也就是说，在刃瓣上形成周向延伸的环的相应的短部分，所述麻花钻遭受以下缺点：因为麻花钻无论如何都不具有任何轴向分量，所以麻花钻相当阻碍在轴向方向上的润滑剂的输送。
发明内容
相比于现有技术，本发明的目的为提供一种具有本说明书的开始部分中所阐述的特征的麻花钻，该麻花钻解决上述问题中的至少一个。另一方面，本发明寻求实现所设置的刃带享有较好的润滑。此外，将有利的是，减小了切屑在相邻刃带之间堵塞在刃瓣上的危险。最终，还将有利的是，较容易看到对应钻头上的磨损。
对于具有本说明书的开始部分中所阐述的特征的麻花钻来说，该目的得以实现，这是因为每一刃瓣上设置了至少两个相应的相互间隔开的刃带，该刃带相对于钻轴线以倾斜角(β)在刃瓣上延伸，该倾斜角(β)大于螺旋(flights)的扭转角α，但小于90°。在这种状况下，扭转角和倾斜角是在相同的方向上从钻的轴线测量的。
由于刃带(从轴线测量)处于比排屑槽大的倾斜角的事实(其中，排屑槽的扭转角不言而喻与辅助切削刃或刃瓣的扭转角相同)，刃带无法在刃瓣的整个轴向长度上延伸，而是在刃瓣上对角方向地延伸，且分别在第二辅助切削刃处和刃瓣的在到下一后续排屑槽的过渡处的后刃处终止。因而，相邻刃带之间的中间空间(即，相邻刃带之间的刃瓣区域，在本文中也被称为凹槽或通道)分别在第二辅助切削刃处或刃瓣的到下一后续排屑槽的后过渡刃处终止，也就是说，所述中间空间朝向限定刃瓣的两个排屑槽敞开。
这具有的优点在于，处于排屑槽中的任何润滑剂较容易经由这些中间空间或凹槽而进入刃带，且因此减小刃带的摩擦系数。润滑剂还由于刃带的倾斜角(不同于90°)而在轴向方向上较好地输送。
此外，传递到两个相邻刃带之间的凹槽中的任何切屑可在刃带之间的中间空间的敞开侧上极迅速地传递到下一排屑槽。
根据本发明的麻花钻(其设计构造具有尤其针对深孔钻的优点)关于钻孔内的排屑槽部分提供减小的摩擦，这还导致钻头的较平稳的操作。以这种方式，还可进一步改进钻孔的质量。
根据本发明的钻头的另一优点在于：较快且较容易的磨损检测，这是因为，随着钻尖的磨损，辅助后刀表面由于磨料磨损而轴向往回移动，且因此，刃瓣与辅助后刀表面之间的过渡处的圆斜面的位置相对于相应主切削刃而在周向方向上移位。
理想的是，在钻的外部轮廓(包含刃带的外表面)完成之后，所谓的“凹槽”通过在初始尚未中断的刃瓣中在该凹槽中进行研磨而制成。因此，凹槽呈将两个刃带彼此分开的沟槽的形式。该沟槽可具有基本上任何横截面，例如，矩形、三角形、梯形或圆形，且例如具有介于0.01mm与0.5mm之间的深度(从刃带所限定的包络表面测量)。优选地，深度介于0.05mm与0.2mm之间。
根据实施例，设置成使倾斜角比扭转角大至少5°，但同时，还小于85°，优选小于80°。倾斜角与扭转角之间至少5°的差确保了，排屑槽部分的长度内的两个相邻刃带之间的刃瓣上的窄凹槽实际上在刃瓣的整个宽度上延伸，也就是说，窄凹槽朝向两个相邻排屑槽敞开，以使得还可发生上述效果。
扭转角与倾斜角之间的差优选大于10°，且具体来说，可处于介于20°与40°之间的范围中，扭转角通常为30°(±10°)的量级。
在变体中，还可设置，至少在钻的钻尖部分中的刃瓣(包含设置在该刃瓣上(在周向方向上)的刃带)具有至少1°的后角。这避免此外还在直接处于钻尖处的尖端附近的刃带区域中发生的增大的量的摩擦，其中在任何状况下，由于主切削刃与工件接合而发生的钻上的扭矩负荷处于其最大值。另外，轴向间隙效果实际上还通过在切削角部后方开始的排屑槽部分的变窄来提供。
直到距离钻尖的间距A且可能除尖端处的一个短部分之外，周向方向上的刃带上的后角为0度。在这种状况下，间距A应至少三倍于钻直径，且最大可对应于排屑槽部分的长度(L)，而且，具体来说，在长度/直径比(关于排屑槽部分)超过10或15的槽钻的状况下，间距A还可限于例如介于排屑槽部分的长度L的1/3与2/3之间的值。
在间距A上方的区域中，即，在相对于钻尖的大于间距A且小于排屑槽部分的长度L的间距处，可选地能够省去刃带。
刃带的宽度(垂直于其纵向范围而测量)应介于0.2mm与2mm之间，优选处于介于0.5mm与1.0mm之间的范围中。
导引斜面的宽度通常是以下两个方面之间的折衷：容许的摩擦；以及作为抵靠钻孔的壁而滑动的导引表面的作用。
在这种状况下，相邻刃带之间的内部间距(即，凹槽的宽度)还应至少0.2mm且最多5mm，优选地，内部间距介于0.5mm与2mm之间。
在实施例中，设置了，从主切削刃的径向外端处的切削角部开始，钻在钻柄的方向上稍微变窄，其中优选地，该变窄为：变窄部分的每100mm长度，变窄在0.1mm与0.8mm之间。
在实施例中，根据本发明的麻花钻包括整体硬质合金。
附图说明
本发明的其它优点、特征和可能用途将从优选实施例的以下描述和附图明了，其中：
图1示出根据本发明的麻花钻的侧视图；
图2示出图1的麻花钻的钻尖部分的侧视图；
图3示出图1的麻花钻的钻尖的端视平面图；以及
图4示意性地示出根据本发明的麻花钻的轮廓。
具体实施方式
图1到图4首先示出大体上由附图标记1表示的麻花钻，该麻花钻包括钻柄部分2和排屑槽部分3，排屑槽部分3在钻尖4与钻柄部分2之间延伸，该钻尖4在侧视图中呈楔形构造或锥形构造。如从图3中的端视平面图可见，麻花钻1具有通过两个钻芯6而彼此分开的两个排屑槽5。在钻的钻尖4处，钻芯6终止在后刀表面8，该后刀表面8沿着与排屑槽5的内表面的交叉线限定主切削刃7。
可主要从图2了解根据本发明的钻的特性。图2示出麻花钻1或排屑槽部分3的前尖端部分以及钻芯6中的一个钻芯的放大侧视图，其中刃瓣9在两个排屑槽5之间延伸。多个平行刃带11相对于钻轴线10以倾斜角β在刃瓣9上延伸，其中倾斜角β在这个实施例中比扭转角α大大约30°，扭转角α限定排屑槽或辅助切削刃12的相对于钻的轴线10的倾度。刃带11具有介于0.2mm与5mm之间且优选介于0.5mm与1.5mm之间的宽度(垂直于其纵向范围(或相对于轴线10以角度β-90°)测量)，其中刃带11之间的间距(即，凹槽14的宽度)也处于介于0.2mm与5mm之间且优选介于0.5mm与1.5mm之间的范围中。
刃带11至少在距离钻尖4的间距A内在刃瓣9上延伸，间距A至少三倍于钻的标称直径D。在最大两倍于钻的标称直径的钻尖部分中，包含刃带的刃瓣可设有后角。然而，在图3中，不同直径DN和DF(其中DN>DF)不是必然在周向方向上起于后角，而是由于被表示为DF的直径是在比直径DN轴向更接近钻柄的平面中测量的事实而不可避免地发生，其中钻的外部轮廓整体上朝向钻柄变窄，且刃带相对于轴线倾斜地延伸，且钻直径将仅在存在直径方向上相对地设置的刃带处进行确定。
图4再次示意性地示出钻的整体轮廓。钻1包括钻柄2(此处为阶梯式的)和排屑槽部分3。从在切削角部或主切削刃7的径向外端处的最大直径DF开始，在钻柄的方向上，排屑槽部分3变窄到稍小的直径(分别在刃带上测量)。变窄处于例如排屑槽部分3的每100mm长度变窄0.1mm与0.8mm之间的范围中，其中排屑槽部分3还可从变窄区域的某一长度开始再次呈恒定直径。
应了解，与直径相关的考虑事项还类似地适用于具有奇数个切削刃的钻，其中直径将被限定为从轴线到圆斜面的外表面的半径的两倍，这是因为刃瓣9和刃带11因而通常不再以相互相对的关系设置。
在部分A上方的区域中，钻直径保持恒定，也就是说，刃带11的外表面位于围绕钻头10的轴线10的圆柱表面上，该圆柱表面的半径比钻的标称半径稍小(例如，介于0.1mm与0.3mm之间)。
刃带11的横向边界不形成任何切削刃。在刃瓣9的辅助切削刃12与后刃13之间延伸的是相应的通道14，其中通道14由凹槽形成，且相对于轴线10以与刃带11相同的倾斜角β延伸，且实现润滑剂的对刃带11的表面的改进的供应。传递到通道14中的任何钻屑可由于钻头的旋转及其刃带11的倾斜角，经由刃瓣的后刃13而相对容易且快速地从通道14传递到下一后续排屑槽5中。
刃带的相对于轴线的倾度允许钻在孔中平稳地操作，且相比在遵循排屑槽或辅助切削刃12的倾度的刃带的状况下，将圆斜面的导引动作分配在较大周向区域上的较短轴向部分上。
然而，同时，相邻的刃带还在轴向方向上重叠，以使得相邻刃带在每一轴向位置处的刃瓣经由至少两个间隔开的刃带抵靠钻孔的壁而被支撑。
可在排屑槽部分3的上部中完全移除刃带，该上部介于相对于钻尖的间距A与钻柄2之间，在这种状况下，刃瓣限定如下的外半径，该外半径比钻的标称半径小例如0.1mm与0.3mm之间。
可随着后刀表面8的磨损增加，特别经由圆斜面的沿着在刃瓣9与周向方向上移动的后刀表面8之间形成的刃的位置来检测在钻尖处的磨损。根据本发明的麻花钻(其设计构造具有尤其针对深孔钻头的优点)在孔内的排屑槽部分处实现减小的摩擦，同时还实现钻头的较好导引和较平稳的运行操作。按这种方式，还可进一步改进钻孔的质量。
关于附图，应注意，这些附图一方面无可否认示出理想尺寸关系，但实质上应理解为尤其关于钻(且还关于排屑槽部分3和部分A)的长度与直径的关系(在现实中，该长度与直径的关系通常明显更大)示意图。图4中所示的排屑槽部分的渐缩也是以显著夸张的形式来示出的。
出于原始公开的目的而指出，如所属领域的技术人员从本说明书、附图和权利要求书可见的所有特征，即使仅关于某些其它特征而在具体方面描述，也可个别地组合以及与本文中所公开的其它特征或特征组以任何组合形式组合，只要这种组合尚未被明确排除或在技术方面上认为这些组合不可行或无意义。仅为了使本说明书简洁且具有可读性，在本文中免除了特征的所有预期组合的全面清楚描述以及个别特征之间的独立性的强调。

Claims (11)

1.一种麻花钻，所述麻花钻包括钻柄(2)和排屑槽部分(3)，所述排屑槽部分(3)在钻尖(4)与所述钻柄(2)之间延伸且具有至少两个排屑槽(5)，所述至少两个排屑槽(5)以扭转角(α)周向地螺旋形延伸，且通过两个钻芯(6)将所述至少两个排屑槽彼此分开，且所述排屑槽部分具有于所述排屑槽(5)之间在所述排屑槽部分(3)的周界处延伸的刃瓣(9)，其特征在于，每一刃瓣(9)上设置了至少两个相应的相互间隔开的刃带(11)，所述刃带(11)相对于钻轴线(10)以倾斜角(β)在所述刃瓣(9)上延伸，其中在相同方向上从所述钻轴线测量所述扭转角(α)和所述倾斜角(β)，所述倾斜角比所述扭转角大至少5°且所述倾斜角小于80°，从所述钻尖开始，由所述刃带限定的所述排屑槽部分的直径在距离所述钻尖的间距(A)内朝向所述钻柄连续地变窄，垂直于所述刃带的纵向范围而测量的所述刃带的宽度介于0.2mm与5mm之间，在所述钻的钻尖处的死点限定出比所述钻的芯部更窄的直径。
2.根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，在所述钻尖后方的一个短部分内，包含所述刃带的所述刃瓣具有的后角>1°。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的麻花钻，其特征在于，所述变窄为：变窄部分的每100mm长度，变窄在0.1mm与0.8mm之间。
4.根据权利要求1或2所述的麻花钻，其特征在于，所述间距(A)至少三倍于钻直径，且最大对应于所述排屑槽部分的长度(L)。
5.根据权利要求1或2所述的麻花钻，其特征在于，所述间距(A)小于所述排屑槽部分的长度(L)，且包含任何刃带的所述排屑槽部分的直径在所述间距(A)与所述长度(L)之间的区域中是恒定的，且对应于在离所述钻尖距离所述间距(A)处的变窄部分的直径。
6.根据权利要求1或2所述的麻花钻，其特征在于，相邻刃带之间的内部间距至少0.2mm且最多5mm。
7.根据权利要求1或2所述的麻花钻，其特征在于，相邻刃带之间的凹槽的深度介于0.01mm与0.5mm之间。
8.根据权利要求1或2所述的麻花钻，其特征在于，所述麻花钻包括整体硬质合金。
9.根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，垂直于所述刃带的纵向范围而测量的所述刃带的宽度介于0.5mm与1.5mm之间。
10.根据权利要求6所述的麻花钻，其特征在于，相邻刃带之间的内部间距介于0.5mm与1.5mm之间。
11.根据权利要求7所述的麻花钻，其特征在于，相邻刃带之间的凹槽的深度介于0.05mm与0.2mm之间。
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