CN1437519A - 减振钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在金属材料上钻孔的钻头，包括钻体(11)以及位于钻体前端并由此确定出钻头周边轮廓的至少一个切削刀片(12)。钻头具有几条轴向延伸的排屑槽(14，15)和位于排屑槽之间的支承体(16，17)。这种新型工具的特征在于，钻体(11)设有阻尼元件(18)，其在至少一个排屑槽中安置在切削刀片后面一段轴向距离处，所述阻尼元件全部或部分地填充在排屑槽的一部分中，阻尼元件由两个硬度不同的材料部分(18a，18b，23a，23b)构成。

Description

减振钻头
技术领域
本发明涉及一种用于金属材料加工的钻头。特别涉及这样一种钻头，它的钻体带有至少一个用于形成孔周边轮廓的镶装切削刀片，沿着钻头的纵向形成有一个或多个凹槽，并且凹槽分别与内部和外部镶装刀片相连接，从而用作排屑槽。
背景技术
在金属材料钻孔时，会出现因工件及机器振动而引起的高噪声问题。迄今为止使用的钻头上没有设置内置式/外加式减振装置，以获得合适的声音并且减振。关键问题是能够基本消除对人耳感觉不舒服的范围内的振动声音。在可能的情况下，只允许留下74-76分贝范围内的机器声和不可避免的切屑断裂声。但是，在没有设置减振材料的情况下，测量到的声音常常高达130分贝。合适的机器声音会使人耳感觉更舒服。
作为示例，现已知瑞典专利8902081-2中描述了一种含有部分减振材料的钻头，其在形成于钻头纵向的排屑槽内施加阻尼材料。然而，依据专利8902081-2而施加的硬金属边界仍不能给出合适平静的噪声。
发明内容
在这种情况下，本发明的目的是提供一种钻头，以解决前面提出的问题，所述钻头应当具有相当好的声音及减振效应，该钻头在开孔时及随后的钻孔过程中都非常有效。根据发明，钻头中排屑槽与每个切削刀片相连，槽内至少含有两种不同硬度的阻尼元件，沿着轴向在切削刀片后面一段距离处，它们完全或部分填充在排屑槽内。采用这种方式，钻头可抑制所有前述声音并且实现减振，而且还可以提高刚度。因此，新的钻头可使工件加工时部件发出的声音级别明显减小。与此同时，也可减少这种工具对由切削力引起的振动的敏感性。
附图说明
下面结合附图中的本发明两个实施例而详细描述本发明。
图1是钻头的一个实施例的透视图；
图2是钻头的另一个实施例的透视图；
图3是沿图2所示钻头上的线III-III所作的通过套环部分的截面图；
图4-11是在发明范围内钻头其它实施例的截面图。
具体实施方式
根据图1所示的发明，含有阻尼元件18a和18b的钻头部分10的实施例中包括钻体11，以及钻头边缘的外部镶装切削刀片12和靠近钻头中心的内部镶装切削刀片13。切削刀片优选由硬质合金制成。两个切削刀片位于距钻头轴线A不同径向距离处，它们的操作区域互相重迭。同时，两切削刀片沿钻头的圆周方向偏移约180°。切削刀片12、13以某种公知方式例如螺纹连接方式而紧固在钻体11上的相应刀片座中。钻体11具有大致圆柱形基本形状，并且由钢制造。
在钻体11上的位于切削刀片后面的部分上，设有轴向延伸且径向向外敞开的槽14、15，所述槽的横截面是内凹弯曲的，并且分别连接切削刀片12、13。前述槽14、15用作排屑槽，而且圆柱体外轮廓面的钻杆16、17位于排屑槽之间。在图1的实施例中，排屑槽14、15是螺旋状的。作为另一种选择，排屑槽14、15可以是一个直线设计或螺旋与直线的组合。在切削刀片12、13后面一定轴向距离处，阻尼元件设在排屑槽中的一个或每个中。阻尼元件18由硬度明显不同的至少两部分18a和18b组成。在这里，阻尼元件18形状与排屑槽形状一致，其顶表面与钻体11上的相邻外轮廓面平齐，并且形状相同。阻尼元件18a的形状完全或部分地与排屑槽形状一致，而且它的外轮廓面可以自由设计。例如，阻尼元件18a可通过径向穿通的螺钉固定在钻体上。为了获得理想的阻尼作用，阻尼元件18应当位于切削刀片后面轴向一定距离处，这样在预定钻孔深度范围内不会干扰切屑的排出。钻体11的后半部分以常规方式形成了圆锥状部分19，随后过渡成后侧部分20。在某些场合，阻尼元件18可以具有这样的轴向延展长度，即能够延伸穿过所述圆锥状部分的一部分，以便利用本实施例获得更大的钻孔深度。圆柱体部分21位于所述部分20之后，以便连接到机器心轴或夹具部分上。重要的一点是，应当在排屑槽的侧表面与阻尼元件的径向侧表面之间保持良好的表面接触，直到转变到钻杆16、17的外轮廓面为止。
图2-3显示出一种替代性实施例，其中阻尼元件是比钻体11的外径大得多的圆柱体套环22的形式，并且包括两个阻尼元件23a、23b，这两个阻尼元件具有这样的形状，即沿着套环的长度方向完全或部分地填充在槽14、15中。材料部分23b在套环22内沿着套环的长度方向完全或部分与钻杆16、17的外轮廓面接触。作为示例，中心部分23a和22a由钢组成，它们通过熔接、粘结、焊接或其它方式固定在套环的内壁上。
作为另外一种选择，所述部分18a、23a可采用陶瓷材料、聚合物、复合材料或硬质合金制造。所述部分18a、23a周围的阻尼材料部分18b、23b可采用人造橡胶、聚合物、自然橡胶或粘结填隙化合物制造。此外，也可以采用这些材料的组合。
在图2-3所示的实施例中，套环22由两个套环半体22a和22b组成，它们围绕钻体10通过螺纹结合在一起。作为另外一种选择，套环可以由多于两个的环元件组成。像图2显示的一样，每个套环半体分别具有圆槽24，槽内的底部平面部分25构成了一个凸缘部分，所述凸缘部分中开有一个孔26，该孔可用螺栓或螺钉固定(图中未显示)，所述螺栓或螺钉穿过所述孔，并且还穿过形成在相反套环半体22b的凸缘部分中的孔。在该实施例中，在套环半体22a和22b之间留有一定间隙27。在图3所示实施例中，阻尼元件23b是如此连续延伸以致于完全填充在两个排屑槽14、15内，并且还完全包围钻杆16、17的外轮廓面。设在钻体10中的纵向通道以附图标记28、29表示，用于将冷却液一直传输到钻孔末端处。
图4-6给出了阻尼元件的另外可能实施例。在图4所示的实施例中，具有典型金属或陶瓷特征的阻尼材料23a完全嵌入阻尼材料23b中或被后者包围，阻尼材料23b具有典型橡胶特征或由另一种人造橡胶材料构成。阻尼材料23b完全填充在相应排屑槽14、15内。
在图5所示实施例中，有许多不同圆柱体截面的阻尼元件23a嵌入在橡胶或人造橡胶材料23b内。在这种情况下，希望如此构成的阻尼元件同样完全填充在相应排屑槽14、15内。
在图6所示实施例中，阻尼元件具有一个夹心式的结构，其中具有典型金属或陶瓷特征的片状阻尼材料23a和具有典型橡胶或人造橡胶特征的片状阻尼材料23b彼此互相平行交替排列。
根据图7所示的另一个实施例，具有典型金属或陶瓷特征的阻尼材料23a具有楔形截面结构，其两侧被具有典型橡胶特征的阻尼材料23b包围。在这种情况下，并不要求两种阻尼材料完全填充在相应排屑槽14、15内。
根据图8，较硬材料23a以U形段的形式装配到槽15中，并且只是部分地填充在槽15中；弹性更大的材料23b也采用U形段的形式，并且装配在材料23a和槽15底表面之间。
根据图9所示的替代性实施例，具有典型金属或陶瓷特征的阻尼材料23a完全被具有典型橡胶或人造橡胶特征的阻尼材料23b包围，以使组合出的阻尼元件是三角形状。通过本实施例，为了获得合适的安静噪声，并不要求两种阻尼材料完全填充在排屑槽内。
根据另一个替代性实施例，阻尼元件由套环22和弹性更大的阻尼材料18b、23b组成。这一实施例接近于图10所示实施例。从图中可以看出，阻尼材料18b、23b仅与钻杆16、17的外轮廓面接触。在这种情况下，间隙27处在与前面图3所示不同的位置上。作为套环22的合适材料，可选择前面提到的用于制作元件18a、23a的同类材料。
图11再给出了另外一种替代性实施例，套环22由两个套环半体22a、22b组成，它们之间设有一定的轴向间隙27，但在这种情况下，套环与钻体11之间没有直接的表面接触，这是因为套环内径比钻体11的外径更大，因此它们之间存在环形的间隙30。根据这一实施例，由金属、陶瓷或聚合物构成的材料部分23a被固定在套环内轮廓面上，并且被成形得完全填充在槽14、15内。另外可选择的是，所述部分23a仅部分填充在槽14、15内。依据图示的实施例，元件23a内轮廓面是凸形的，并与槽14的形状一致，而其外轮廓面有更大的曲率半径，与套环22的内径一致。同时，较软且弹性更大的阻尼材料23b采用U形垫片的形式装配在元件23a和槽14的底部之间。另外，如图11所示，相应的较硬和较软阻尼材料嵌块也被填充到钻体中的径向相反槽15的内部。

Claims (13)

1.一种用于在金属材料中钻孔的钻头，包括钻体(11)以及位于钻体前端并由此确定出钻头周边轮廓的至少一个镶装切削刀片(12)，钻体具有多条轴向延伸的排屑槽(14，15)和位于它们之间的钻杆(16，17)，其特征在于，钻体(11)上设有安置在钻体的切削刀片后面一段轴向距离处的第一个阻尼元件(18)和安置在所述第一个阻尼元件的径向内部间隙中的第二个阻尼元件，所述阻尼元件由两个硬度不同的材料部分(18a，18b，23a，23b)组成。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，第一个阻尼元件(18)部分地容纳在所述排屑槽(14，15)内。
3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，排屑槽的横截面是内凹弯曲的，阻尼元件(18)由不对称的圆柱体棒构成，其圆柱形内轮廓面与排屑槽的弯曲半径一致，而阻尼元件(18)的外轮廓面具有基本上与钻杆(16，17)外轮廓面的弯曲半径一致的更大弯曲半径。
4.根据权利要求1、2或3所述的钻头，其特征在于，阻尼元件(18)被这样安置，即它直接结合在径向形成的套环部分(19，20)上，所述套环部分将钻头前部与后部圆柱体部分(21)分开，所述圆柱体部分用于紧固在附属设备的心轴上，以便在附属设备中实现旋转驱动。
5.根据权利要求1-4中任一所述的钻头，其特征在于，阻尼元件(18)具有部分圆柱体嵌块的形式，所述嵌块紧固在被构造为套环(22)的阻尼元件的内侧，所述套环的直径显著大于钻头直径，套环的中心部分设有与钻杆之一相对应的孔径，同时阻尼元件的材料部分(23b)沿着套环(22)整个长度方向与钻杆(16，17)整个外轮廓面摩擦贴合。
6.根据权利要求5所述的钻头，其特征在于，套环(22)至少由两个套环部分组成，它们之间具有轴向定向的间隙(27)。
7.根据权利要求1-6中任一所述的钻头，其特征在于，阻尼元件包括一个材料部分(18a，23a)，其由金属、聚合物、陶瓷材料、复合材料或硬质合金制造，且横截面形状是部分圆柱形、三角形或其它截面形状，而且其至少部分地被材料部分(18b，23b)包围，所述材料部分(18b，23b)具有橡胶、聚合物或人造橡胶的特征，并且被完全或部分地调节为第一材料部分(18a，23a)的形状。
8.根据权利要求1-7中任一所述的钻头，其特征在于，相对较软的阻尼元件(23b)如此连续延伸，即完全填充在钻体两个内凹形排屑槽(14，15)内，并且进一步延伸而完全包围钻杆(16，17)的外轮廓面。
9.根据权利要求1-8中任一所述的钻头，其特征在于，阻尼元件包括一个由橡胶、聚合物或人造橡胶构成并且完全填充排屑槽(14，15)内的材料部分，而且相对较硬的阻尼材料圆柱体部分(23a)具有圆柱体截面的边界形状，并且完全被嵌入相对较软阻尼材料(23b)内部。
10.根据权利要求9所述的钻头，其特征在于，具有不同尺寸的多个彼此相隔的圆柱体部分(23a)嵌入相对较软阻尼材料(23b)内。
11.根据权利要求1-7中任一所述的钻头，其特征在于，阻尼元件具有一个夹心式的组合结构，其中至少一种金属、陶瓷或聚合物材料以片层形式交替嵌在由具有橡胶、聚合物或人造橡胶特征的相对较软材料构成的片状段之间。
12.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，较硬的阻尼材料(23a)以U形截面段的方式装配在钻体的槽(14，15)之一中，并将所述槽填充，而弹性更大的阻尼材料(23b)也类似地以U形截面段的方式装配，从而形成位于前述材料(23a)和槽(15)的壁面之间的中间层。
13.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，阻尼元件包括套环，所述套环由布置在钻体上并且部分地轴向环绕着钻体的两个或多个套环半体(22a，22b)组成，所述套环半体的内径比钻体(11)的外径更大，以使它们之间形成环形间隙(30)，由金属、陶瓷或聚合物材料构成的材料部分(23a)被固定在套环半体内部，并且以这样的方式形成，即完全或部分充满槽(14，15)，相对于材料部分(23a)而言较软且弹性更大的阻尼材料以U形截面垫片(23b)的方式施加在材料(23a)和槽(14，15)的内凹弯曲表面之间。
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