CN112404526A - 具有增强的流体递送的旋转式切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有增强的流体递送的旋转式切削工具。旋转式切削工具包含主体、具有后端的柄部分，以及具有带有一个或多个后刀面的前端的沟槽部分。一个或多个连接流体孔与中心流体孔成流体连通且终止于所述切削工具的所述前端的后刀面处。一个或多个扭曲流体孔延伸通过所述沟槽部分中的凸瓣且终止于所述切削工具的所述前端的后刀面处。选择所述连接流体孔和所述扭曲流体孔的横截面形状以对切削边缘提供增强的流体递送。在一个方面中，所述旋转式切削工具是模块化钻头，且所述沟槽部分具有用于保持可更换的切削刀片的凹穴。

Description

具有增强的流体递送的旋转式切削工具

技术领域

大体上本发明涉及一种旋转切削工具，且更具体地说，涉及一种具有主要中心流体孔和用于每一沟槽的二级流体孔的旋转切削工具，每一孔具有为了提供增强的流体递送而选择的横截面形状。

背景技术

材料去除操作会在切削刀片与工件之间的界面处产生热量。通常，将冷却剂提供到切削刀片与工件之间的界面附近是有利的。

即使一些现有技术布置递送冷却剂，但仍然非常希望提供一种旋转式切削工具，例如钻机及类似物，其以高效方式将流体递送到切削工具与工件之间的界面，而不会显著改变切削工具的性能和性质，例如扭转刚度等等。

因此，需要提供改进的流体流而不显著改变旋转式切削工具的性能和性质。

发明内容

改进旋转式切削工具中的流体递送的问题通过提供中心流体孔和用于每一沟槽的一个额外流体孔而解决，其中中心流体孔具有比每一沟槽中的扭曲流体孔大的横截面积。

当流体孔策略性置于低应力区域中时可基本上改进流体流动速率。本发明方法涉及界定中心孔大小和形状(圆形、细长、三瓣)，并且接着添加用于每一沟槽的一个或多个孔，其形状适于钻头的低应力区域。通过借助于交叉孔或3D打印使中心主流体孔连通到***孔，本发明的原理可应用于模块化或可转位钻头。增材制造还将允许本发明的原理应用于碳化物钻头。

在一个方面中，一种旋转式切削工具包括主体、具有后端的柄部分，以及具有带有一个或多个后刀面的前端的沟槽部分。沟槽部分具有通过凸瓣分隔的多个沟槽。沟槽部分与柄部分成一体式且在主体的轴向方向上与柄部分邻近。中心流体孔沿着中心旋转轴线RA从所述后端延伸，通过所述柄部分，部分地进入所述沟槽部分，且终止于距所述前端的预定距离DT处。一个或多个连接流体孔与所述中心流体孔成流体连通且终止于所述沟槽部分的所述前端的后刀面处以用于将流体供应到所述沟槽部分的一个或多个切削边缘。一个或多个扭曲流体孔从所述后端延伸通过所述柄部分，通过所述沟槽部分中的凸瓣，且终止于所述沟槽部分的所述前端的后刀面处以用于将流体供应到所述沟槽部分的一个或多个切削边缘。中心冷却剂流体孔的横截面积大于所述扭曲流体孔中的一个或多个的横截面积。中心冷却剂流体孔具有非圆形横截面形状；且扭曲流体孔中的每一个具有非圆形横截面形状。

在另一方面中，一种旋转式切削工具包括主体、具有后端的柄部分，以及具有带有一个或多个后刀面的前端的沟槽部分。沟槽部分具有通过凸瓣分隔的一个或多个沟槽。沟槽部分与柄部分成一体式且在主体的轴向方向上与柄部分邻近。沟槽部分包含用于保持切削刀片的凹穴部分。中心流体孔沿着中心旋转轴线RA从所述后端延伸通过所述柄部分，部分地进入所述沟槽部分，且终止于距所述切削刀片的基底表面的预定距离DC处。一个或多个连接流体孔与中心流体孔成流体连通且终止于切削刀片的后刀面处以用于将流体供应到切削刀片的一个或多个切削边缘。一个或多个扭曲流体孔从所述后端延伸通过所述柄部分，通过所述沟槽部分中的凸瓣，且终止于所述切削刀片的后刀面处以用于将流体供应到所述切削刀片的一个或多个切削边缘。中心冷却剂流体孔的横截面积大于所述扭曲流体孔中的一个或多个的横截面积。中心冷却剂流体孔具有非圆形横截面形状；且扭曲流体孔中的每一个具有非圆形横截面形状。

附图说明

虽然示出本发明的各种实施例，但示出的具体实施例不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种改变和修改。

图1是根据本发明的实施例的例如具有三个沟槽的钻头的旋转式切削工具的前视图；

图2是图1所示的三沟槽钻头的俯视图；

图3是图1所示的三沟槽钻头的沟槽部分的部分放大视图，所述三沟槽钻头在三个后刀面表面中具有总共六个开口；

图4是图1所示的三沟槽钻头的另一沟槽部分的部分放大视图，所述三沟槽钻头在三个后刀面表面中具有总共三个开口；

图5是根据本发明的实施例的沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出变化A的横截面形状，其具有圆形横截面形状的中心流体孔和圆形横截面形状的三个扭曲流体孔；

图6是根据本发明的另一个实施例的沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出变化B的横截面形状，其具有三角形横截面形状的中心流体孔和细长(即，非圆形)横截面形状的三个扭曲流体孔；

图7是根据本发明的另一个实施例的沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出变化C的横截面形状，其具有中心流体孔和三个扭曲流体孔，所有孔具有圆形横截面形状且中心流体孔具有比扭曲流体孔大的直径；

图8是根据本发明的另一个实施例的沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出变化D的横截面形状，其具有中心流体孔和三个扭曲流体孔，所有孔具有圆形横截面形状和相同直径；

图9是根据本发明的另一个实施例的沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出变化E的横截面形状，其具有三角形横截面形状的中心流体孔和“D形”(即，非圆形)横截面形状的三个扭曲流体孔；

图10是沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出本发明的钻头的中心流体孔和扭曲流体孔的横截面形状；

图11是沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出本发明的钻头的中心流体孔和扭曲流体孔的横截面形状；

图12是沿着图1的线X-X截得的三沟槽钻头的横截面图，示出本发明的钻头的中心流体孔和扭曲流体孔的横截面形状；

图13是根据本发明的实施例的例如具有两个沟槽的模块化钻头的旋转式切削工具的侧视图；

图14是根据本发明的实施例的切削刀片的侧视图；

图15是图14的切削刀片的仰视图；

图16是沿着图15的线16-16截得的切削刀片的横截面图。

具体实施方式

现在参看图1-4，示出根据本发明的实施例的旋转式切削工具10。在所说明的实施例中，旋转式切削工具10包括具备三个切削边缘12和三个沟槽18的钻头10。钻头10还包含具有后端15的柄部分14和具有前端13的沟槽部分16，它们是一体式的且在主体17的轴向方向上彼此邻近。钻头10的前端13具有切削尖端24。

虽然在所说明的实施例中旋转式切削工具10包括钻头，但应了解，本发明的原理可应用于其中在切削工具/工件界面之间供应流体的任何合意的旋转式切削工具。

本文中对特定应用的描述不应限制使用切削工具的范围和程度。

本文所使用的方向性短语，例如，左、右、前、后、顶部、底部及其派生词，与附图中所示的元件的方向有关，并且不限制权利要求，除非其中明确陈述。在所有附图中，相同的部件具有相同的附图标记。

如本文在整个说明书和权利要求中所使用的，近似语言可以被用来修改可以允许变化的任何定量表示，而不引起它所涉及的基本功能的变化。因此，由例如“约”、“近似”和“基本上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以是组合和/或互换的，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围得以确定并且包含其中所含的所有子范围。

在整个文本和权利要求中，关于值的范围(例如，“约22wt％到35wt％”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者，并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度，这些全是如本发明所属领域的普通技术人员应当理解的。

出于本说明书的目的(除在操作实例中之外)，除非另有说明，否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则本说明书和所附权利要求中所阐述的数字参数都是可以取决于本发明将获得的期望结果而变化的近似值。最低限度地，并且不试图限制等效物原则应用于权利要求书的范围，至少应根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般四舍五入技术来解释每个数值参数。此外，如本说明书和所附权利要求中所用，除非明确且不含糊地限于一个指代，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在包括复数指代。

尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。并且，应理解，本文陈述的任何数值范围既定包含其中所含的所有子范围。例如，范围“1到10”旨在包括在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值范围是连续的，所以它们包括最小值和最大值之间的每个值。除非另有明确说明，否则本申请中指定的多种数值范围均为近似值。

在以下说明书和权利要求中，引用了具有以下含义的多个术语。

除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包含复数指代。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包含事件发生的情况和事件不发生的情况。

如本文所使用，术语“细长”被定义为长于其宽的东西。换句话说，宽度小于其长度。

如本文所使用，术语“三角形”被定义为具有类似于三角形的形状的物体，即，具有三个边和三个角的多边形。

如本文所使用，术语“圆形”被定义为具有圆的形状的物体，即，具有简单封闭形状的物体。它是在平面中距给定点、中心的给定距离处的点的集合；等效地，它是由在平面中移动使得其距给定点的距离是恒定的点描绘出的曲线。任一个点与中心之间的距离称为半径。

如本文所使用，术语“流体”被定义为无固定形状且容易屈服于外部压力的物质，例如气体或液体。

如本文所使用的，术语“螺旋形”被定义为涉及或具有螺旋的形式。“螺旋”或“螺旋形”定义为当一个平面围绕任何种类的圆柱表面(尤其是直圆柱)缠绕时在该平面上绘制的直线形成的三维空间中的曲线，如螺钉的曲线。通过以下参数化来描述半径为a且斜率为b/a(或螺距2πb)的圆形螺旋：

x(θ)＝a sinθ,

y(θ)＝a cosθ,

z(θ)＝bθ.

如本文所用，短语“螺旋角”定义为任何螺旋与其直圆柱或圆锥上的轴线之间的角度。螺旋角以圆柱的轴线作参考，这将其与螺旋升角区分开来，螺旋升角以垂直于轴线的线作参考。因此，螺旋角是螺旋升角的几何互补。螺旋角以度为单位。

如本文所使用，术语“3D打印”是各种过程中的任何一种，在这种过程中，材料在计算机控制下被接合或固化以创建三维物体，材料被结合到一起，例如液体分子或粉末颗粒被融合在一起，通常一层一层地进行。在1990年代，人们认为3D打印技术仅适用于功能性或美学原型的生产，而那时，更广泛的3D打印术语是快速成型。如今，精度、可重复性和材料范围已增大到3D打印被视为工业生产技术的地步，正式术语为“增材制造”。

如本文中所使用的，沟槽的螺旋可以在两种可能的方向上扭曲，这被称为偏手性。多数沟槽的方向都是这样的，使得切削工具在通过螺旋中心的轴上的视点观察时，沿顺时针方向旋转时会远离观察者移动，沿逆时针方向旋转时会朝观察者方向移动。这被称为右手(RH)性沟槽几何形状，因为它遵循右手抓握规则。方向相反的沟槽称为左手(LH)性。

如本文所使用，术语“孔”被定义为开口槽的事物；间隙；空腔或可具有任何横截面形状的孔口。

如本文所使用，术语“三角形”被定义为具有三个边和三个顶点的多边形。“等边”三角形被定义为所有三个边具有相同长度的三角形。

现在参看图1-3，钻头10由固体碳化物制成且使用3D打印过程制造。然而，将了解，可使用任何合意的制造工艺用由任何合意的材料制成的钻头来实践本发明。举例来说，钻头10可由超硬工具材料的基材制成，例如烧结碳化物及类似物，且使用烧结工艺制造。另外，金属间化合物、金刚石膜及类似物可用作安置于基材上的硬膜，用于增强切削耐久性。举例来说，一些合适的金属间化合物是元素周期表的Mb、IVa、Va和VIa族的金属，例如Al、Ti、V、Cr等的碳化物、氮化物和碳氮化物，或其相互固溶体，且具体来说，可使用TiAlN合金、TiCN合金、TiCrN合金、TiN合金及类似物。虽然可通过例如电弧离子电镀、溅镀及类似的PVD方法来安置此金属间化合物的硬膜，但也可通过例如等离子体CVD及类似的另一种薄膜形成方法安置硬膜。本发明的原理涵盖其它合适的材料和制造过程。

沟槽部分16具备通过凸瓣20分隔的多个沟槽18，用于排出由切削边缘12中的每一个生成的碎屑。换句话说，钻头10是三瓣式的。设置在沟槽部分16中的沟槽18是螺旋形的，其围绕中心旋转轴线RA以约30°的预定螺旋角HA顺时针扭曲，且形成于相对于中心旋转轴线RA成点对称的位置。然而，将了解，本发明不受螺旋角HA的量值限制，且可用介于约大于0度与约75度之间的范围内的任何合意的螺旋角HA来实践本发明。

虽然所说明的实施例中示出三沟槽钻头，但应了解本发明不受沟槽和凸瓣数目的限制，且可在具有任何合意数目的沟槽的钻头中实践本发明的原理，例如两个、四个、五个、六个及类似数目。此外，虽然在所说明的实施例中三个沟槽钻头10具有约16mm的钻头直径D，但钻头10可以具有至多约56mm的钻头直径或可以具有两阶梯式外径(机械加工直径)。

本发明的一个方面是钻头10可将增加量的流体流通过钻头10递送到钻头10与工件(未示出)之间的界面。现参看图2，可通过内部中心流体孔26和一个或多个扭曲流体孔27、28、29供应流体。每一扭曲流体孔27、28、29具有可对应于沟槽18的路径的螺旋形状。另外，每一扭曲流体孔27、28、29出现在与加压流体源(未示出)成流体连通的钻头10的后端15中的开口(未示出)中。

如图2所示，钻头10的中心流体孔26沿着旋转轴线RA从钻头10的后端15延伸通过整个柄部分14，部分地进入沟槽部分16，且终止于距钻头10的前端13的某个距离DT处。在距离DT，中心流体孔26分支或***成与中心流体孔26成流体连通的一个或多个连接流体孔26a、26b、26c。中心流体孔26和连接流体孔26a、26b、26c可具有任何合意的横截面形状，例如圆形、非圆形、多边形及类似形状。举例来说，中心流体孔26可与旋转轴线RA同心，且在柄部分14中具有圆形横截面形状且在钻头10的沟槽部分16中具有不同横截面形状，例如非圆形、多边形及类似形状。

在一个实施例中，连接流体孔26a、26b、26c的总数目与沟槽18的总数目之间存在一对一对应关系。因此，在所说明的实施例中，存在总共三个连接流体孔26a、26b、26c；每一沟槽18中一个连接流体孔26a、26b、26c。

另外，扭曲流体孔27、28、29的总数目与沟槽18的总数目之间存在一对一对应关系。因此，在所说明的实施例中，存在总共三个扭曲流体孔27、28、29；每一沟槽18中一个扭曲流体孔27、28、29，类似于连接流体孔26a、26b、26c。应注意，在本发明的所有实施例中，连接流体孔26a、26b、26c和扭曲流体孔27、28、29具有比中心流体孔26小的横截面积。

如图2和3中所示，钻头10的前端13包含三个后刀面30、32和34。在此所说明的实施例中，连接流体孔26a、26b、26c中的每一个和扭曲流体孔27、28、29中的每一个出来于每一后刀面30、32、34中的开口中。具体地，扭曲流体孔27、28、29分别出现于后刀面30、32、34中的开口30a、32a、34a中。类似地，连接流体孔26a、26b、26c分别出现于后刀面30、32、34中的开口30b、32b、34b中。

每一连接流体孔26a、26、26c可以线性或弯曲方式从中心流体孔26延伸到其相应开口、30b、32b、34b。替代地，连接流体孔26a、26b、26c可以具有可对应于沟槽18的路径的螺旋形状，类似于扭曲流体孔27、28、29。

在图2和3中示出的实施例中，在钻头10的前端13处存在形成于三个后刀面30、32、34中的总共六个开口30a、30b、32a、32b、34a、34b。换句话说，每一连接流体孔26a、26b、26c和每一扭曲流体孔27、28、29出现于其自身的相应开口中。然而，应了解本发明不受后刀面中的开口数目的限制，且可以后刀面中的不同数目的开口来实践本发明。

现参看图4，示出本发明的替代实施例，其中三个后刀面具有总共三个开口30c、32c、34c。具体地，连接流体孔26a与扭曲流体孔27合并而出现于后刀面30中的开口30c中。类似地，连接流体孔26b与扭曲流体孔28合并而出现于后刀面32中的开口32c中。同样，连接流体孔26c与扭曲流体孔29合并而出现于后刀面34中的开口34c中。

流体流动速率的CAE分析

执行对具有约16mm的钻头直径D的三沟槽钻头的若干变化的CAE分析。在下方表I中描述每一变化。图5-9是沿着正交于旋转轴线RA的平面X-X(图1)截得的三沟槽钻头的不同变化的横截面图，用于阐释在钻头10的沟槽部分16中提供的中心流体孔26和/或扭曲流体孔的横截面形状。本发明的钻头10的变化A-E分别示出于图5-9中。

表I-变化的描述

下方表II中示出CAE分析的结果。

表II-结果

应注意，参考切削工具(未示出)在每一沟槽中具有2.405mm直径的一个圆形孔，在20巴的压力下产生0.576kg/s的流速且用作100％的标准流速以用于与本发明的变化A-E进行比较。如上所陈述，本发明的钻头10的中心流体孔26在所有变化A、B、C和E中具有比每一凸瓣20中的扭曲流体孔27、28、29大的横截面积，不同之处在于变化D，其中所有冷却剂孔(主、中心孔和二级孔)在横截面形状中的圆形具有约2.265mm的相同直径。

如图5所示，变化A的三沟槽钻头10具有圆形横截面形状且约3.1mm直径的中心流体孔26以及三个细长形(即，非圆形)扭曲流体孔27、28、29。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。在此实例中，钻头10产生约0.725kg/s的流速，这与参考切削工具的流速相比是约128％的增加。

如图6所示，变化B的三沟槽钻头10具有从基本上圆形横截面形状过渡到三角形横截面形状的中心流体孔26以及三个细长形(即，非圆形)扭曲流体孔27、28、29。中心流体孔26具有比扭曲流体孔27、28、29中的每一个大的横截面积。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。在此实例中，钻头10产生约0.751kg/s的流速，这是与参考切削工具的流速相比约132％的增加，同时将钻头主体17的体积减少约4％。

如图7所示，变化C的三沟槽钻头10具有圆形横截面形状的中心流体孔26和具有圆形横截面形状的三个扭曲流体孔27、28、29。中心流体孔26具有比扭曲流体孔27、28、29中的每一个大的横截面积。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。在此实例中，钻头10产生约0.712kg/s的流速，这与参考切削工具相比是流速的约125％增加。

如图8所示，变化D的三沟槽钻头10具有圆形横截面形状的中心流体孔26和具有圆形横截面形状的三个扭曲流体孔27、28、29。中心流体孔26具有与扭曲流体孔27、28、29中的每一个相同的横截面积。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。在此实例中，钻头10产生约0.666kg/s的流速，这与参考切削工具相比是流速的约117％增加。

如图9所示，变化E的三沟槽钻头10具有从基本上圆形横截面形状过渡到三角形横截面形状的中心流体孔26以及具有非圆形横截面形状的三个扭曲流体孔27、28、29。具体地，每一扭曲流体孔27、28、29是大体上“D形”，具有基本上平坦壁部分27a、28a、29a和弯曲壁部分27b、28b、29b。在此实施例中，每一平坦壁部分27a、28a、29a相对于每一弯曲壁部分27b、28b、29b径向向内(即，更接近旋转轴线RA)。类似于其它变化，中心流体孔26具有比扭曲流体孔27、28、29中的每一个大的横截面积。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。在此实例中，钻头10产生约0.754kg/s的流速，这与参考切削工具相比是流速的约133％增加。应注意，变化E的三沟槽钻头10产生最高流速。

总之，本发明的三沟槽钻头10的所有变化A-E与参考切削工具相比产生显著增加的流速。

应了解，本发明的原理不限于上文所论述的横截面形状变化，且可以具有其它横截面形状变化的中心流体孔26和扭曲流体孔27、28、29实践本发明。

现参看图10，本发明的三沟槽钻头10相同于图9中示出的三沟槽钻头10，不同之处在于扭曲流体孔27、28、29相对于图9中示出的三沟槽钻头10的扭曲流体孔27、28、29旋转180度。

应注意，有限元分析(FEA)已经证明在总体上，图9中示出的三沟槽钻头10中的总最大变形小于(即，扭转刚度大于)图10中示出的三沟槽钻头10，其中基本上平坦壁部分27a、28a、29a与弯曲壁部分27b、28b、29b相比是径向向外的(即，更远离旋转轴线RA)。

现参看图11，本发明的三沟槽钻头10可具有从基本上圆形横截面形状过渡到三角形横截面形状的中心流体孔26以及具有基本上三角形横截面的三个扭曲流体孔27、28、29。具体地，每一三角形扭曲流体孔27、28、29由三个侧壁27c、28c、29c和三个顶点27d、28d、29d界定。在此实施例中，侧壁27c、28c、29c中的一个相对于每一顶点27d、28d、29d是径向向内的(即，更接近旋转轴线RA)。类似于其它变化，中心流体孔26具有比扭曲流体孔27、28、29中的每一个大的横截面积。类似于所有其它变化，中心流体孔26具有比扭曲流体孔27、28、29大的横截面积。应注意，中心流体孔26与旋转轴线RA是同心的。

现参看图12，本发明的三沟槽钻头10相同于图11中示出的三沟槽钻头10，不同之处在于扭曲流体孔27、28、29相对于图11中示出的三沟槽钻头10的扭曲流体孔27、28、29旋转180度。

应注意，有限元分析(FEA)已经证明在总体上，图11中示出的三沟槽钻头10中的总最大变形小于(即，扭转刚度大于)图12中示出的三沟槽钻头10，其中顶点27d、28d、29d中的所述一个与侧壁27c、28c、29c中的每一个相比是径向向内的(即，更接近旋转轴线RA)。

如上文所提及，柄部分14和沟槽部分16是一体式的且在主体17的轴向方向上彼此邻近。然而应了解，可以模块化钻头实践本发明的原理。

现在参看图13-16，示出当旋转式切削工具100围绕中心纵向轴线RA旋转时用于对工件(未示出)进行切削操作的旋转式切削工具100，例如模块化钻头。用于钻头10的类似附图标记针对模块化钻头100增加了100。因此，虽然图13中未图示，但模块化钻头100具有与钻头10的中心流体孔26和扭曲流体孔27、28相同的中心流体孔126和扭曲流体孔127、128。尽管在本文所述的示例实施方案中被描述为模块化钻头，但是应当理解，本文所述的本发明的原理可应用于其他旋转切削工具，例如但不限于铣刀、铰刀、丝锥、立铣刀等。

旋转式切削工具100是大体上圆柱形的，且包含第一或前端113和相对的第二或后端114。旋转式切削工具100具有工具主体117，其包含用于牢固地保持可更换的切削刀片150的接近第一末端113的凹穴部分119，以及包含通过凸瓣120分隔的多个螺旋形碎屑沟槽118的沟槽部分116，所述凸瓣从沟槽部分116的第一末端113向后延伸到柄部分114。类似于三沟槽钻头10的凸瓣20中的扭曲流体孔27、28、29，沟槽部分116在凸瓣120中具有扭曲流体孔127、128(图16)。工具主体117还包含接近第二末端115的柄部分114，用于在机床(未示出)的卡盘机构中安装旋转式切削工具100。

在所说明的实施例中，旋转式切削工具100包含两个沟槽118和两个凸瓣120。然而应了解，本发明不受沟槽118和凸瓣120数目的限制，且可以具有任何合意数目的沟槽118和凸瓣120的旋转式切削工具实践本发明，例如三个、四个、五个、六个、七个、八个及类似数目。

每一碎屑沟槽118允许由旋转式切削工具100的切削边缘112形成的碎屑在切削操作期间从沟槽部分116退出。每一碎屑沟槽118具有螺旋形几何形状或图案且以相对于旋转轴线RA的螺旋角HA安置。在一个实施例中，举例来说，螺旋角HA为或大约为30度(+/-2度)。然而，将了解，本发明不受螺旋角HA的量值限制，且可用介于约大于0度与约75度之间的范围内的任何合意的螺旋角HA来实践本发明。

现在参看图14-16，可更换的切削刀片150具有前切削部分152和轴向延伸远离前切削部分152(因此在轴向向后方向上)的联接销154。切削刀片150的前切削部分152界定切削直径DC。切削刀片150在其圆周上具有外周表面156，所述外周表面被相对的沟槽158中断，所述相对的沟槽始于切削刀片150，并且连续地合并于安置在主体117的沟槽部分116中的螺旋沟槽118中。

在示例性实施例中，沟槽158是基本上螺旋形的形状。切削刀片150的联接销154相对于前切削部分152在轴向向后方向上延伸。联接销154在径向向内方向上从外周表面156偏移。可更换的切削刀片150还包含基底表面160，其具有与主体117的沟槽部分116中的中心流体孔26(图13中未图示)成流体连通的中心流体孔126，用于将流体提供到切削刀片150的切削边缘112。在所说明的实施例中，流体开口126可以具有与主体117的沟槽部分116中的中心流体孔126相同或不同的横截面形状，以与具有圆形横截面形状的常规切削刀片相比对切削边缘提供增加的流速。

钻头100的中心流体孔126沿着旋转轴线RA从钻头100的后端115延伸，通过整个柄部分114，且通过整个沟槽部分116并进入凹穴部分119预定距离DB。如图16中所展示，中心流体孔126在距基底表面160的预定距离DB处分支或***成一个或多个连接流体孔126a、126b。

在一个实施例中，连接流体孔126a、126b的总数目对应于沟槽118的总数目。因此，在所说明的实施例中，存在总共两个连接流体孔126a、126b。连接流体孔126a、126b可具有任何合意的横截面形状，例如圆形、非圆形、多边形及类似形状。

现参看图16，也可通过所述一个或多个扭曲流体孔127、128供应流体。在一个实施例中，扭曲流体孔127、128的总数目对应于沟槽118的总数目。因此，在所说明的实施例中，存在总共两个扭曲流体孔127、128。每一扭曲流体孔127、128具有可对应于沟槽118的路径的螺旋形状。另外，每一扭曲流体孔127、128出现在与加压流体源(未示出)成流体连通的钻头100的后端115中的开口(未示出)中。

如图16中所展示，切削刀片150包含两个后刀面130和132。在图8所说明的实施例中，连接流体孔126a、126b中的每一个和扭曲流体孔127、128中的每一个出现于每一后刀面130、132中的开口中。具体地，扭曲流体孔127、128分别出现于后刀面130、132中的开口130a、132b中。类似地，连接流体孔126a、126b分别出现于后刀面130、132中的开口130b、132b中。

每一连接流体孔126a、126b可以线性方式从切削刀片150的中心流体孔126延伸到其相应开口130b、132b。替代地，连接流体孔126a、126b可以具有可对应于沟槽118的路径的螺旋形状，类似于扭曲流体孔127、128。

在图14-16中示出的实施例中，存在形成于切削刀片150的后刀面130、132中的总共四个开口130a、130b、132a、132b。换句话说，每一连接流体孔126a、126b和每一扭曲流体孔127、128出现于相应开口中。然而，应了解本发明不受后刀面中的开口数目的限制，且可以后刀面中的不同数目的开口来实践本发明。类似于图3所示的实施例，举例来说，连接流体孔126a可与扭曲流体孔127合并且出现于切削刀片150的后刀面130中的单个开口中。同样，连接流体孔126b可与扭曲流体孔128合并且出现于切削刀片150的后刀面132中的单个开口中。

在本发明的钻头10、100中的每一个中，中心流体孔26、126的总长度的横截面积大于连接流体孔26a、26b、26c、126a、126b和扭曲流体孔27、28、29、127、128中的每一个，且等于钻头10、100的每一沟槽18、118的总长度的至少60％。另外，中心流体孔26、126的长度和连接流体孔26a、26b、26c、126a、126b的长度处于每一沟槽18、118的总长度的约60％与90％之间的范围内。

如上文所描述，本发明的钻头10、100以高效方式将流体递送到切削工具与工件之间的界面，而与常规钻头相比无需显著改变钻头10、100的性能和性质，例如扭转刚度等。

本文提及的专利和公开文件据此通过引用并入。

尽管已经描述了当前的优选实施方案，但是本发明可以在所附权利要求的范围内以其它方式实施。

Claims (14)

1.一种旋转式切削工具，其包括：

主体；

柄部分，其具有后端；

沟槽部分，其具有带有一个或多个后刀面的前端，所述沟槽部分具有通过凸瓣分隔的多个沟槽，所述沟槽部分与所述柄部分成一体式且在所述主体的轴向方向上与所述柄部分邻近；

中心流体孔，其沿着中心旋转轴线RA从所述后端延伸，通过所述柄部分，部分地进入所述沟槽部分，且终止于距所述前端的预定距离DT处；

一个或多个连接流体孔，其与所述中心流体孔成流体连通且终止于所述沟槽部分的所述前端的后刀面处以用于将流体供应到所述沟槽部分的一个或多个切削边缘；以及

一个或多个扭曲流体孔，其从所述后端延伸通过所述柄部分，通过所述沟槽部分中的凸瓣，且终止于所述沟槽部分的所述前端的后刀面处以用于将流体供应到所述沟槽部分的一个或多个切削边缘，

其中中心冷却剂流体孔的横截面积大于所述扭曲流体孔中的一个或多个的横截面积；

其中中心冷却剂流体孔具有非圆形横截面形状；且

其中所述扭曲流体孔中的每一个具有非圆形横截面形状。

2.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中一个或多个沟槽以相对于所述旋转式切削工具的中心旋转轴线RA的螺旋角HA形成。

3.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中每一连接流体孔出现于所述沟槽部分的所述前端的所述后刀面中的第一开口处，且其中每一扭曲流体孔出现于所述沟槽部分的所述前端的所述后刀面中的第二不同开口处。

4.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中所述一个或多个连接流体孔中的一个和所述一个或多个扭曲流体孔中的一个出现于所述沟槽部分的所述前端的所述后刀面中的单个开口处。

5.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中所述中心流体孔具有三角形横截面形状，且其中所述一个或多个扭曲流体孔具有与所述中心流体孔不同的非圆形横截面形状。

6.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中所述中心流体孔具有三角形横截面形状，且其中所述一个或多个扭曲流体孔是“D形”横截面。

7.根据权利要求1所述的旋转式切削工具，其中所述旋转式切削工具包括钻头。

8.一种旋转式切削工具，其包括：

主体；

柄部分，其具有后端；

沟槽部分，其具有通过凸瓣分隔的多个沟槽，所述沟槽部分与所述柄部分成一体式且在所述主体的轴向方向上与所述柄部分邻近，所述沟槽部分包含用于保持切削刀片的凹穴部分；

中心流体孔，其沿着中心旋转轴线RA从所述后端延伸通过所述柄部分，部分地进入所述沟槽部分，且终止于距所述切削刀片的基底表面的预定距离DB处；

一个或多个连接流体孔，其与所述中心流体孔成流体连通且终止于所述切削刀片的后刀面中的开口中以用于将流体供应到所述切削刀片的一个或多个切削边缘；以及

一个或多个扭曲流体孔，其从所述后端延伸通过所述柄部分，通过所述沟槽部分中的凸瓣，且终止于所述切削刀片的后刀面中的开口中以用于将流体供应到所述切削刀片的一个或多个切削边缘，

其中中心冷却剂流体孔的横截面积大于所述扭曲流体孔中的一个或多个的横截面积；

其中中心冷却剂流体孔具有非圆形横截面形状；且

其中所述扭曲流体孔中的每一个具有非圆形横截面形状。

9.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中一个或多个沟槽以相对于所述旋转式切削工具的中心旋转轴线RA的螺旋角HA形成。

10.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中每一连接流体孔出现于所述切削刀片的后刀面中的第一开口处，且其中每一扭曲流体孔出现于所述切削刀片的所述后刀面中的第二不同开口处。

11.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中所述一个或多个连接流体孔中的一个和所述一个或多个扭曲流体孔中的一个出现于所述切削刀片的后刀面中的开口处。

12.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中所述中心流体孔具有三角形横截面形状，且其中所述一个或多个扭曲流体孔具有与所述中心流体孔不同的横截面形状。

13.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中所述中心流体孔具有三角形横截面形状，且其中所述一个或多个扭曲流体孔是“D形”横截面。

14.根据权利要求8所述的旋转式切削工具，其中所述旋转式切削工具包括模块化钻头。

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