CN1140369C - 深孔钻 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深孔钻，它包括一个钻头(1)以及一个与钻头(1)一体形成的连接部分(3)，该连接部分具有螺纹(5)，所述钻头(1)设有一个切屑去除切削刀片(7)、至少一个支承垫(9)以及至少一根导杆(10)，所述钻头(1)具有至少一个用于排出切屑的开口(15，16)，所述开口(15，16)形成深孔钻的内部通道。本发明的深孔钻的特征在于，至少一个冷却通道(13)被设置在钻头(1)的周边上，所述冷却通道沿深孔钻的轴向延伸。

Description

深孔钻
技术领域
本发明涉及一种深孔钻，它包括一个钻头以及一个与钻头一体形成的连接部分，所述连接部分具有螺纹，所述钻头设有一切屑去除切削刀片、至少一个支承垫以及至少一根导杆，所述钻头具有至少一个用于排出切屑的开口，所述开口形成钻头的内部通道。目前在深孔钻进中的两个最常用的***为STS(单管***)以及注射***，本发明还涉及这些***。
现有技术
在深孔钻进中，通常会发生的问题是：在进行深孔钻进期间，设置在钻头上的支承垫和导杆易发生断裂。原因在于支承垫/导杆通常由固体硬质合金制成，从而可使所述支承垫/导杆可更换地被固定在钻头上或以不同的方式被焊接至钻头上。在进行钻进工作期间，与孔壁之间的摩擦较高的实际情况将会导致支承垫/导杆受到高温的作用。但是，最常发生的情况是整个支承垫/导杆不会紧靠在孔壁上，因此仅所述支承垫/导杆的一部分会受到所述摩擦的作用。在钻头和钻孔之间流动的冷却液在那些支承垫/导杆和孔壁之间会产生很大程度的靠接区域中将不会与支承垫/导杆接触。由于这些相互影响的情况(即高摩擦和不足的冷却)的结果，因此，在支承垫/导杆中会产生裂纹，这会降低所述支承垫/导杆的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种如前所述类型的深孔钻，在这种深孔钻中，在钻孔期间，冷却液具有以有效方式冷却支承垫/导杆的更大的可能性。
本发明的另一个目的在于改进切屑的去除效果，它能够减小切屑附着在支承垫/导杆和孔壁之间的危险性，该危险性可能降低所述支承垫/导杆的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提出一种深孔钻，它包括一个钻头以及一个与钻头一体形成的连接部分，所述连接部分被连接至一根钻管上，所述钻头设有一个切屑去除切削刀片、至少一个支承垫以及至少一根导杆，所述钻头具有至少一个用于排出切屑的开口，所述开口形成钻头的内部通道，其中，至少一个冷却通道被设置在钻头的周边上，所述冷却通道沿深孔钻的轴向延伸，且使冷却通道靠近支承垫设置。
本发明的一些优选实施例将在下面进行更详细的描述。
附图的简要说明
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明，其中：
图1显示了现有技术中的一种深孔钻的正视图；
图2显示了本发明的深孔钻的正视图；
图3为从图2中深孔钻下方斜视的透视图；
图4为从图2中深孔钻上方斜视的透视图；
图5为图2中深孔钻的正视图，其中，示出了切削力的合力以及作用在支承垫和导杆上的力；
图6示意性地显示了使冷却液在现有技术中的深孔钻上通过的表面；
图7示意性地显示了使冷却液在本发明的深孔钻上通过的表面；
图8描述了本发明的深孔钻另一实施例的透视图。
对现有技术以及本发明的深孔钻的第一实施例的描述
在图1所示的现有技术中的深孔钻A设有一个支承垫B和一根导杆C。其中，未采用特定的结构来克服在本申请开始处的所提及的现有技术中的问题，即支承垫B和导杆C易形成裂纹。
在图2-5中所说明的本发明的深孔钻包括一个钻头1以及一个与钻头1一体形成的连接部分3，所述连接部分设有外螺纹5。连接部分3经所述外螺纹5被连接至一根钻管(未示出)上，该钻管本身由一个适合的支承装置安装。
钻头1以通常的方式装有切削刀片7，但是由于这些切削刀片并不构成本发明的一部分，因此未对它们作详细说明。另外，钻头1设有一个支承垫9和一根导杆10，它们在所说明的实施例中根据可转位刀片的原理由可互换的单元构成。如在图3中能够最清楚地看到的那样，支承垫9和导杆10分别在它们转向连接部分3的端部处设有倒角11和12。就此而言，倒角11和12应这样形成，即在倒角11，12和所述倒角11和12抵靠的钻头1的部分之间的高度上不存在任何差异的情况下，倒角11和12抵靠在钻头1上。
本发明的深孔钻的钻头1还设有第一冷却通道13和第二冷却通道14，第一冷却通道13与支承垫9相邻，同时第二冷却通道14与导杆10相邻。所述冷却通道13、14沿深孔钻的轴向延伸，且最好平行于深孔钻的轴向。在所示出的实施例中，冷却通道13、14在钻头1中形成凹形埋头孔，当从剖面图中看时，这些冷却通道具有适宜的圆形底部，该底部具有一定的曲率半径。
钻头1以通常的方式设有一个内部通道，该通道用于在钻头1相对于工件转动期间排出产生的切屑。就此而言，钻头1设有一个第一开口15，通过该开口能够排出大部分切屑，所述第一开口15被连接至钻头1的内部通道。钻头1还具有一个第二开口16，该开口也用于排出切屑，所述第二开口16也与内部通道相连。在所示出的实施例中，第一开口15稍大于第二开口16。本发明的深孔钻的功能
在一个工件中钻出一个孔的同时，应将该工件夹持在一夹具上，同时将具有钻管的深孔钻夹持在一个可转动的夹盘上。随后，将工件和深孔钻彼此压靠在一起。之后，使具有钻管的深孔钻转动并使其相对于工件沿轴向移动，从而在所述工件中钻出一个孔。在钻孔加工期间，支承垫9和导杆10抵靠在孔壁上，从而通过与孔壁的摩擦作用而提高支承垫9和导杆10中的温度。在这一方面，参见图5，其中，它一方面显示了通过切削刀片7施加的径向切削力的合力R，另一方面，显示了由孔壁作用在支承垫9和导杆10上的力，这些力能够平衡所述合力R。随后，应注意作用在支承垫9上的力F1大于作用在导杆10上的力F2。作为力的这一分布结果，支承垫9会受到更大的摩擦作用，从而会达到更高的温度。
为了平衡所述温度升高，就STS***而言，应将冷却介质(通常为油)供给至深孔钻的钻管和孔壁之间的空间内，以使所述冷却介质沿朝向钻头1的方向流动。当冷却介质到达钻头1时，冷却介质会分别聚集在第一冷却通道13和第二冷却通道14中。因此，冷却介质的主要部分会经第一和第二冷却通道13和14流至钻头1的自由切屑去除端。参见图5，由于钻头1沿箭头S的方向转动，即支承垫9沿转动方向位于第一冷却通道13的后面，所述支承垫9将通过由第一冷却通道13产生的冷却介质的聚集处。因此，与现有对技术的深孔钻所获得的冷却相比，显著提高了支承垫9的冷却效果。
实际上，虽然未实现导杆10的相应冷却，但是由于导杆10受到来自孔壁的力F2的作用，力F2远小于作用于支承垫9上的力F1。因此，无需对导杆10进行相等的令人满意的冷却。
在图6和7中，示意性地示出了本发明的深孔钻(图7)和现有技术的深孔钻(图6)相比，冷却介质在到达钻头1中自由切屑去除端的量上的差异。在图6和7中的阴影线表面代表可供冷却介质流入的有效表面。对于现有技术中的深孔钻而言，参见图6，有效表面为钻孔剖面的大约12％，而对于本发明的深孔钻而言，参见图7，冷却介质的有效表面为钻孔剖面的大约15％。在将现有技术中的深孔钻与本发明的深孔钻相比时可发现，冷却介质的有效表面提高了约20％。
由于冷却介质在切屑去除端会变向且带动切屑与其一起通过第一开口15和第二开口16。因此，到达钻头1中切屑去除端的增大数量的冷却介质自然对切屑的去除有积极的作用。参见图5，如转动方向S所示，使第二冷却通道14位于第一开口15正前方的事实确保了积累的冷却介质能够返回并流过第一开口15，因此积累的冷却介质能够有效地带动切屑与其一起离开钻头1的切屑去除端。随后，冷却介质继续在深孔钻的内部通道流动并进一步在附属钻管(未示出)内侧流动。本发明的深孔钻的可选实施例
在图8中所示的深孔钻与根据图3-5中所示的实施例相似，它包括一个钻头1’以及一个紧固部分3，该紧固部分基本上与图3-5中所示出的实施例中的紧固部分3相同。钻头1’的设计使图8的深孔钻与图3-5的深孔钻不同，更确切地说，不同之处在于设置一个辅助冷却通道17’(即第三冷却通道)，该冷却通道位于导杆10旁边，且非常靠近导杆10。因此，图8的深孔钻分别设有第一和第二冷却介质管13和14，如图8所示。如果与图3-5中深孔钻相同的转动方向(参见图5中箭头S所示)对图8的深孔钻也是适用的，则应沿所述转动方向S使第三冷却通道17’位于导杆10的前方。所述第三冷却通道17’应保证导杆10通过在第三冷却通道17’中流动的冷却介质能够得到令人满意的冷却/润滑。通常，第三冷却通道17’尺寸小于第一和第二冷却通道13和14。本发明的可行性改进
在上面描述的实施例中，两个冷却通道13、14设置在钻头1的周边上。但是，在本发明的保护范围中，在钻头1的周边上仅设置一个冷却通道也是可行的。在这种情况下，靠近支承垫9设置的冷却通道13是较理想的，其原因可通过前述对支承垫9的冷却的讨论中得到了解。
在上面所述的实施例中，两个冷却通道13、14如图所示，大致具有与图2相同的流动剖面。但是，在本发明的保护范围中，可以想到，例如，由于所述第二冷却通道14服务于两个切削刀片，即，使冷却介质通过，从而从两个切削刀片排出切屑，因此，第二冷却通道14具有大于第一冷却通道13的流动剖面。
在上面所述的实施例中，根据可转位刀片的原理，支承垫9和导杆10的形式可采用可互换的部件。但是，在本发明的保护范围中，通过焊接至深孔钻的钻头1来连接支承垫/导杆也是可行的。
在上面对本发明的深孔钻进功能的说明中，已假定使用了所谓STS***。但是，在例如用于深孔钻进的所谓喷射***或其它现存的***中也可使用本发明的深孔钻，它在本专利申请的开始部分中已被指出。在所述喷射***中使用了双钻管，在冷却介质到达钻头1的切屑去除端之前，大约一半的冷却介质会转向，从而提供了这样的喷射效果，即驱动冷却介质到达切屑去除端，并从所述切屑去除端在冷却介质的路径上使切屑与冷却介质一起移动。
在上面对本发明的深孔钻功能的说明中，转动深孔钻而不转动所述工件。但是，在本发明的范围内，转动工件而不转动深孔钻但使深孔钻仅相对于工件沿轴向移动也是可行的。根据另一种改进，可以想到，深孔钻和工件可沿相反的方向转动。
参照附图7，应指出的是，在本发明的保护范围内，对于冷却介质来说，在冷却通道之外的呈凹形的阴影剖面可被封闭，在该处所述封闭件可由施加在钻头外侧上的纤维条或类似物构成。通过这种结构，迫使冷却介质仅在所述冷却通道中流动，这样可期望进一步提高对支承垫/导杆的冷却效果。

Claims (9)

1.深孔钻，它包括一个钻头(1；1’)以及一个与钻头(1；1’)一体形成的连接部分(3)，所述连接部分被连接至一根钻管上，所述钻头(1；1’)设有一个切屑去除切削刀片(7)、至少一个支承垫(9)以及至少一根导杆(10)，所述钻头(1)具有至少一个用于排出切屑的开口(15，16)，所述开口(15，16)形成钻头(1)的内部通道，其特征在于，至少一个冷却通道(13)被设置在钻头(1；1’)的周边上，所述冷却通道沿深孔钻的轴向延伸，且使冷却通道(13)靠近支承垫(9)设置。
2.根据权利要求1所述的深孔钻，其特征在于，当沿深孔钻的转动方向看时，冷却通道(13)被设置在支承垫(9)的前面；或在深孔钻不转动的情况下，当沿工件的转动方向看时，冷却通道(13)设置在支承垫(9)的后面。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的深孔钻，其特征在于，两个冷却通道(13，14)被设置在钻头(1)的周边上，且所述冷却通道(14)也沿所述深孔钻的轴向延伸。
4.根据权利要求3所述的深孔钻，其特征在于，第二冷却通道(14)靠近导杆(10)设置。
5.根据权利要求4所述的深孔钻，其特征在于，当沿深孔钻的转动方向看时，第二冷却通道(14)被设置在导杆(10)的后面；或在深孔钻不转动的情况下，当沿工件的转动方向看时，第二冷却通道(14)被设置在导杆(10)的前面。
6.根据权利要求3所述的深孔钻，其特征在于，第二冷却通道(14)具有大于第一冷却通道(13)的流动剖面。
7.根据权利要求3所述的深孔钻，其特征在于，所述冷却通道(13)/冷却通道(13，14)由凹形埋头孔构成，所述埋头孔具有具有适度的圆形底部，该底部具有一定的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的深孔钻，其特征在于，钻头(1’)在紧靠导杆(10)的附近设置一个冷却通道(17’)。
9.根据权利要求8所述的深孔钻，其特征在于，当沿深孔钻的转动方向看时，所述冷却通道(17’)被设置在导杆(10)的前面；或在深孔钻不转动的情况下，沿工件的转动方向看时，所述冷却通道(17’)被设置在导杆(10)的后面。
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