專利名稱：改良溝形的螺旋刀具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺旋刀具，尤其涉及一種具有至少有一個螺旋溝槽和一個相連的刃背及一個與溝槽和刃背相連的溝形后端的螺旋刀具。
背景技術：
現有技術中的刀具，以麻花鉆為例，通常包括一個圓柱形的柄和至少一個溝槽和 相連的刃背組成。溝槽和刃背按照螺旋角度延伸至前端切削刃。刃背具有與之相連的刃帶 和在刃帶后面的清背區域。溝槽與刃背上刃帶的相交處定義為側切削刃。在許多鉆頭中， 典型的是刃背上與切削刃相對部分的末端為一個銳邊。然而這樣的一個銳邊在鉆削過程 中并不起作用，只是由加工過程所產生的結果，這個過程是用第一個砂輪加工溝槽，第二個 砂輪形成鉆頭的刃背及刃帶。然而，這個銳邊一般情況下可能干擾鉆頭切削過程中針對鉆 頭的冷卻液的流動，進一步來說，由于形成這條銳邊所帶來的多余的材料去除導致鉆頭的 強度降低，并阻止鉆削過程中切屑的流動，從而將鉆頭鉆孔的深度限制在其外徑的大約4-5 倍。如果鉆頭從孔中縮回，就能使切屑從溝槽中排出，然后再重新進入這個孔繼續進行鉆工 加工，這樣也能得到更深的鉆削深度。這就是眾所周知的啄鉆。一些鉆頭沒有這樣的銳邊。拋物線形鉆頭一般是由一個圓柱柄和溝槽及刃背組 成，在溝槽與遠離切削刃的刃背的相交處，這條銳邊被一條曲線狀的邊有利的消除了。拋物 線鉆頭典型應用于低轉速、輕負載的情況下。拋物線鉆頭被設計應用于深孔加工，為此，它 具有相對高的螺旋角度和較深的溝槽來提高排除切屑的能力，較深的溝槽使得鉆頭的外部 切削刃相對薄一些，這樣就減少了鉆頭的抗扭強度。另外，鉆頭外部切削刃橫截面積的減少 使鉆頭更傾向于彎曲和擰絞。然而，正如這種設計可以使拋物線鉆頭典型的應用在無需啄 鉆的過程，即可在工件中鉆出鉆頭外部直徑的10-15倍深度的孔的應用中。蘇聯專利號為948624，標題為加工麻花鉆的方法，在圖1_3中，圖示了一種鉆頭， 溝槽和遠離切削刃的刃背的相交處是一個曲線區域。然而，曲線區域的小半徑規定了一條 較淺溝槽，其他的特征與之前討論過的傳統鉆頭相類似。冷卻的流動仍然被刃背所抑制，并 且材料被迫從鉆頭中心部去除用以適應形成溝槽與溝形后端相交處形成的鉸鋒利的曲線， 因此，減小了鉆頭的芯部直徑。一種鉆頭設計就被要求，這種鉆頭設計可以在為鉆頭帶來最大扭曲強度的最大的 鉆芯厚度情況下，具有改善冷卻液及切屑流動性，并且具有在工件上加工出大于鉆頭外徑 4-5倍深度的孔的能力。此外，在過去，制作一種同時具有螺旋溝槽和包含刃帶的刃背的刀具，需要進行兩 個獨立的磨削過程。一個過程是用一個砂輪磨制出溝槽，另一個獨立的過程是由第二個砂 輪磨制出刃背。這兩個獨立的磨削過程需要把刀具安裝到兩個獨立的磨床上。因此，刀具必 須要非常準確的裝到每一個磨床上，以確定溝槽和刃背都是沿著同樣的螺旋路徑磨制。此 夕卜，磨床必須被設置成同樣地引導角度，以確定溝槽和刃背都具有同樣的螺旋角度。如果刀 具沒有被準確的安裝，并且溝槽和刃背沒有進行正確的磨削，這個刀具就會有缺陷，因此，必須把它廢棄。更近一步，設置兩臺獨立的操作不光浪費時間，更容易出錯。因此，相比用兩個磨床，最好能用一個磨床加工刀具。這樣就出現了通過使用一種單獨的砂輪和一種一致性的方法來替代用兩個獨立 的磨制操作的需求。最后，這樣一種砂輪可以由一個單頭修整工具或者CNC設備加工而成。 然而，這些方法耗費時間而且昂貴。因此，設計一種用來加工這種砂輪的更有效率的方法和 設備是非常必要的。
發明內容本實用新型的目的是提供一種鉆頭，這種鉆頭具有最大鉆芯厚度以保證最大扭曲 強度的同時還具有改善冷卻液及切屑的流動性，并且可以在工件上加工出大于鉆頭外徑 4-5倍深度的孔。本實用新型所采用的技術方案是這樣實現的一種改良溝形的螺旋刀具，包括具有縱向軸線的軸，軸還包括一個前端和一個外 表面；從與縱向軸線垂直方向并與前端具有一段距離的橫截面中看，外表面包括如下結 構a、包括沿著軸的縱向軸線按螺旋角度延伸的溝槽，其中溝槽有從外緣半徑向內 延伸的溝形前端和與溝形前端相毗鄰的溝形底部，溝形前端從軸的前端看，其投影是條直 線.
一入 ，b、毗鄰溝槽的刃背按軸的縱向軸線沿螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗鄰溝形前 端的刃帶，刃帶具有與外緣半徑相等的半徑；刃背具有毗鄰刃帶的清背區，并且是外緣半徑 的內包圓周；C、呈凸形的溝形后端與毗鄰清背的區域形成了溝形底部和清背區之間的連續面， 其中溝形后端的半徑是外緣半徑的15-75% ；d、刀具的縱向軸線的最小寬度是鉆芯厚度，它比清背弧長要小。所述溝形后端的半徑至少是外緣半徑的25% ；所述鉆芯厚度是清背弧長的 40-80%，最好是清背弧長的36%，或者所述鉆芯厚度是外緣半徑的25-70%，最好是外緣 半徑的50%。所述溝形底部或呈凸形的溝形后端有固定不變的半徑；或者，溝形底部和溝形后 端都有固定不變的半徑，二者的比率在0. 7-1. 3范圍內。所述溝形前端呈凹形；所述刃背沿著縱向軸線以40-80度之間的圓弧延伸；所述 清背與縱向軸線是同軸的；所述所述清背的側面，刃帶通過過渡段與清背區結合；所述過渡段是呈直線形的 或者是弧形的。每個清背和每個溝形后端的相交點的切線是相同的；或者，每個溝形后端和每個 溝形底部之間的相交點的切線是相同的；或者，每個清背和每個溝形后端在交叉點的切線 與每個溝形后端和溝形底部在交叉點的切線是相同的。其中還包括了至少增加一個溝槽和相連的刃背，其中每一對溝槽和刃背按沿螺旋 角延伸的柄的縱向軸線延伸，形成多對沿著柄的相鄰溝槽和刃背。所述刀具包括鉆頭、絲錐、鉸刀、立銑刀、滾刀或麻花鉆中的一種。[0022]所述清背有沿其長度而改變半徑的錐度。一種改良溝形的螺旋刀具，包括具有縱向軸線的軸，軸還包括一個前端和一個外 表面；從與縱向軸線垂直方向并與前端具有一段距離的橫截面中看，外表面包括如下結 構a、包括沿著軸的縱向軸線按螺旋角度 延伸的溝槽，其中溝槽有從外緣半徑向內延 伸的溝形前端和與溝形前端相毗鄰的溝形底部；b、毗鄰溝槽的刃背按軸的縱向軸線沿螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗鄰溝形前 端的刃帶，刃帶具有與外緣半徑相等的半徑；刃背具有毗鄰刃帶的清背區，并且是外緣半徑 的內包圓周；C、呈凸形的溝形后端與毗鄰清背的區域形成了溝形底部和清背區之間的連續面， 其中溝形后端的半徑是外緣半徑的15-75% ；d、刀具的縱向軸線的最小寬度是鉆芯厚度，它比清背弧長要小；其中還包括所述清背有沿其長度而改變半徑的錐度；或者，所述鉆芯厚度約為 外緣半徑的50% ；或者，所述每個清背和每個溝形后端的相交點的切線是相同的；或者，所 述每個清背和每個溝形后端在交叉點的切線與每個溝形后端和溝形底部在交叉點的切線 是相同的；或者，所述刀具是立銑刀或滾刀中的一種。本實用新型通過對鉆頭結構的改進，使鉆頭具有最大鉆芯厚度以保證最大扭曲強 度的同時還具有改善冷卻液及切屑的流動性，并且可以在工件上加工出大于鉆頭外徑4-5 倍深度的孔的能力。

圖1是按照本實用新型取得的等大的圖像；圖2是按照本實用新型的正視圖；圖3是圖2的側視圖；圖4是圖2的頂點擴大視圖；圖5是圖2按照ν-ν取得的剖面圖；圖5A是圖2按照v-v所得剖面圖的修正圖，用來展示鉆頭的交替現象；圖6是插圖2按照VI-VI方向所得剖面圖；圖7是砂輪按照一定的傾斜角靠近但距成品刀具還有一定距離概圖；圖8說明圖7中砂輪和刀具彼此相分離，以凸顯出它們的特征；圖9說明圖7中砂輪和刀具彼此相分離，以凸顯出它們的特征；圖10表示砂輪按照一定的傾斜角取得的視圖及圖7中刀具與另一個相連；圖11為砂輪的交替現象；圖12是壓輥影響砂輪形成旋轉輪的概圖；圖13是圖12中砂輪和壓輥與另一個相分離排列，以凸顯出其特征。
具體實施方式
刀具本實用新型是針對一種具有螺旋溝槽并具有曲線狀溝形后端的刀具。為了便于說明，將以麻花鉆為例進行討論，本實用新型也可以用于其他的具有螺旋溝槽的刀具，例如立 銑刀，絲錐，鉸刀，滾刀。這些刀具可以有或者沒有接觸并切削工件的端刃。 圖1所示的是一種刀具10，為了便于討論，這種刀具是具有縱向軸線20和軸15的 麻花鉆。軸15有一個具有接觸并切削工件(未顯示)能力的端刃25，軸15有外表面30， 在圖5中，這個外表面30的橫截面上顯示了一個溝槽35，一個刃背40和在它們之間的溝形 后端45。在軸15的后端27是通常為圓柱狀或與夾套(未顯示)配合的非圓柱狀的刀具柄 29。盡管柄29在圖中被描述成圓柱形的，但是應該明確的是柄29可能為正方形、六邊形、 圓錐形或者其它適合與夾套配合的非圓柱的形狀。另外，當柄29是圓柱形時，它的半徑可能大于或小于軸15的半徑。溝槽35由軸15按螺旋角HA(圖2)沿縱向軸線20延伸，注意圖1和圖5，溝槽35 由沿外緣半徑OR向內延伸的溝形前端50和毗鄰溝形前端50的溝形底部55組成。刃背40與溝槽35相毗鄰，并按螺旋角HA沿縱向軸線20延伸一段與刀具10相關 的弧長LD，弧長LD對應一段50度的圓弧。刃背40有一個刃帶60，并且刃帶60的半徑MR 與外緣半徑OR相等。刃背40還有一個與刃帶60相毗鄰的清背區65，清背區65在以外緣 半徑OR為界限的外表面內部。如圖1所示，清背區65有比外緣半徑OR小的清背半徑CR。 但是，清背區65也可以是一個以半徑CR沿徑向變化的錐體。如圖1-6所示，刀具10具有兩個沿徑向延伸的溝槽。需要注意到的是，本實用新 型可以適用于具有單一溝槽或者多個溝槽(比如2個、3個、4個或者更多的溝槽)的鉆頭 上。具有單一溝槽35的情況下，刃背40環繞著刀具10從溝槽35延伸至切削刃70。在圖 5中，由于有兩個溝槽，刃背40與毗鄰溝槽37的溝形前端52相毗鄰，并且相互交叉形成切 削刃70。溝形后端45與毗鄰清背區65的溝槽35的溝形底部55相連接，從而為刃背40上 的清背區65與溝形底部55之間提供了一個連續的表面。溝形后端45的半徑HR約為外緣 半徑OR的15-75% ο圖5中，刃背40被定義為刀具10外緣上從切削刃70到清背區65的邊緣75的距 離LD。刃背40的距離LD對應一段相對縱向軸20角度在40-80°之間的圓弧，刀具10在 縱向軸20上的鉆芯最小厚度W小于清背區65的弧長PD。沿清背區65的清背弧長PD從清背邊緣75起始至切削刃70為止，其對應一段弧 角約為40°的弧。溝形后端半徑HR至少是外緣半徑OR的25%，另外，軸15的最小鉆芯厚度W應為 沿清背區65的弧長PD的30-80%。軸15的最小鉆芯厚度W也可以為外緣半徑OR的25-70%，最好為外圓半徑OR的
50%左右。以另一種方式表示，軸15的最小鉆芯厚度W最好為沿清背區65的弧長PD的36%
左右ο溝形底部55有固定不變的溝形底部半徑NR，另外，溝形后端半徑HR也應該是固定 不變的。為此，無論鉆芯和溝形后端45是不是有可能各自具有固定不變的半徑，每個溝形 底部55和溝形后端45的固定半徑應該相等，即NR = HR0然而，溝形底部半徑NR與溝形后端半徑HR的比率最好是介于0. 7與1. 3之間。
圖5中的溝形前端50，是具有半徑LR的內凹曲線。然而，在圖4中從前端25顯 示，溝形前端50的投影80的輪廓是一條直線。在某種情況下，為使刀具10的切削刃70具 有正前角，投影80的輪廓也可以是彎曲的。圖5中，清背區65應以清背半徑CR與縱向軸線20同心，從而為刃帶60后面對切 削刃70在結構上提供支持。這種結構與拋物線鉆頭正好相反，拋物線鉆頭的清背半徑遠離 切削刃70遞減。在刃帶60與清背區65之間過渡時，過渡區85可以是一條直線，一般情況下向縱 向軸線20延伸。過渡區85在刃帶60與清背區65 (圖5A)之間也可以是傾斜的，并且也可 以是曲線或者直線。清背區65與溝形后端45應在清背區65與溝形后端45的相交點90處相切，這樣 使清背區65與溝形后端45之間可以連續彎曲。此外，溝形后端45與溝形底部55也應在 相交點95處相切(圖5A)。為了在刃背40與溝槽35之間形成連續表面，清背區65與溝 形后端45應在清背區65與溝形后端45的相交點90處相切，并且溝形后端45與溝形底部 55在溝形后端45與溝形底部55的相交點95處同樣應該相切。因此，在清背區65、溝形后 端45和溝形底部55之間形成的外表面30應該是連續的。清背區65與溝形后端45可以 是相同的，溝形后端45與溝形底部55在相交點95的切線也可以是相同的。因此，清背區 65、溝形后端45和溝形底部55形成的外表面30可以是連續的。圖1-5顯示的是具有兩個溝槽的麻花鉆10。正如前文所提到過的，需要注意到是 本實用新型的主旨不限于兩個溝槽，一個溝槽和多個溝槽同樣符合本實用新型的主旨。如 果額外的溝槽也被包含在內，那么，主題中的鉆頭就將包含額外的一對溝槽和刃背。其中每 一對溝槽和刃背按螺旋角HA沿著軸15的縱向軸20延伸，形成更多對沿軸15彼此相鄰的 溝槽和刃背。圖6是圖2中VI-VI沿箭頭方向看的剖面圖，是個不對稱的橫截面的形狀，是從該 鉆頭上按一定角度截取的剖面。唯一可以取得對稱排列剖面的區域是沿箭頭V-V方向并垂 直于縱向軸20的剖面。對于鉆頭的直徑為0. 50英寸的一種情況，應該使用下列尺寸螺旋角度(HA)=30°外圓半徑(OR) =0.250英寸溝形后端半徑(HR) = 0. 092英寸溝形底部半徑(NR) = 0. 098英寸清背半徑(CR) =0. 241英寸刃帶半徑(MR) =0.250英寸溝形前端半徑(LR) = 0. 420英寸鉆芯厚度(W) =0. 134英寸加工刀具所使用的砂輪過去，具有螺旋溝槽和相連刃背的刀具通常情況下由兩個獨立的砂輪經兩個獨立 的磨削步驟進行加工。正如前文所提到的，用兩個步驟不光浪費時間，而且還要在第一個砂輪操作之后把刀具校正，這是很關鍵的。這樣螺旋溝槽和相連刃背才可以與另一個相平行。如果沒有 這種關系，刀具就會被認為是有缺陷的，從而被丟棄。本實用新型的發明人已經設計出了一個可以在一個刀具上同時加工螺旋溝槽和 相連刃背的一個單獨砂輪。這項設計不僅提高了刀具的加工速度，更提高了刀具加工精度， 從而消除了由于溝槽和刃背不互相平行而產生的廢品。圖7是加工軸15上具有縱向軸線20的螺旋 刀具10的砂輪110。柄29 (未顯示) 可以是圓柱形的也可以不是圓柱形的。刀具軸15有前端25，并由具有徑向深度97(圖5) 的溝槽35組成。溝槽35由按螺旋角度HA沿軸15上的縱向軸線20方向延伸。刃背40與 溝槽35相毗鄰，其中溝槽35具有沿外緣半徑OR向內延伸的溝形前端50，并且溝形前端50 毗鄰溝形底部55 (圖1)。每個刃背40具有毗鄰溝形前端50的刃帶60，并且有與外緣半徑 OR相等的半徑MR。清背區65與刃帶60相毗鄰，并且清背區65與溝形底部55通過溝形后 端45相連接。再看圖7，砂輪110由具有圓盤中心線117、延伸至徑向最外端157的最大半徑GR 及縱向軸線118和平均徑向尺寸的圓盤115組成。這種圓盤115具有第一側面120和與之 相對的第二側面125，這兩面之間定義了一個寬度GW。圓盤的外緣130在側面120與125之 間延伸。側面120，125與外緣130上有磨削刀具10的磨削材料。這樣一種磨削材料可以是 用于磨削的眾多磨削材料中的任何一種，包括但是并不限于碳化硅(例如，方形硼氮化物， 鋁氧化物，鉆石)。典型的砂輪110可以由樹脂粘結材料組成，比如金剛石。樹脂粘結材料 適用于包括撞擊和撓曲變形的情況，因此，這種結構在較低的速度和馬力的條件下，具有足 夠的強度使其可以在砂輪表面有效地運作。此外，也可選擇用金屬粘結的砂輪。圖8是典型砂輪110的側視圖，與本實用新型的主旨相同，在一定程度上，任何一 種結構的砂輪110都可以討論。砂輪110的邊緣130被用于加工刀具10的溝槽35和刃背40，由于這個原因，這些 刀具10上的具體部位將從100開始編號。外緣130包括具有曲線形狀的溝形前端成形區150，溝形前端成形區150是從第一 側面120橫向并進一步以等于溝槽35徑向深度97的徑向距離GR遠離中心線117的方向 延伸。溝形底部成形區155與溝形前端成形區150相毗鄰，且向第二側面125橫向并朝 著圓盤中心線117的方向向內延伸。清背成形區165呈凸狀，并從溝形底部成形區155向第二側面125方向延伸。清 背成形區165具有比刀具外緣半徑OR的8倍更大的半徑。刃帶成形區160從清背成形區165開始向第二側面125方向延伸，更進一步，它是 朝著圓盤中心線117方向向內延伸。一種情況，在交叉點157處，溝形前端成形區150的斜率和溝形底部155的斜率可 以不相等。最接近第一側面120的溝形前端成形區150上的區域152與第一側面120相平行。如前文所述，清背成形區165具有比刀具外緣半徑OR的8倍更大的半徑，清背成 形區165的半徑應該是外緣半徑OR的8-50倍。此外，清背成形區165的半徑也可以是無 限大的，從而使清背成形區165是呈直線型的。[0089]清背成形區165受兩個頂點167、169約束。一條連接清背成形區165的這兩個頂 點167、169的線定義了一個與平行于圓盤115中心線117的直線170呈大約0-150°的夾 角作為清背角CA。此外，對于半徑GR為18英寸的砂輪，通常的清背角是10度。溝形底部成形區155呈凸形，其半徑為外緣半徑OR的8-50倍。溝形底部成形區 155的半徑也可以無限大，從而使區域155呈直線型。 刃帶成形區160是呈曲線形，其半徑為外緣半徑OR的8-50倍。曲線形可以呈凸 形、凹形或者是直的，這視刀具清背與刃帶之間的過渡段的需求而定。如前文所述，刃帶成 形區160的半徑可以是無限大的，從而形成了如圖8中的直線段。溝形后端成形區145從溝形底部成形區155橫向并朝第二側面125延伸至清背成 形區165。溝形后端成形區145可以呈凹形且被頂點159、167約束。溝形底部成形區155 與溝形后端成形區145在相交處的斜率應該是相等的。另外，溝形后端成形區145與清背 成形區165的相交處的斜率也應該是相等的。如圖11所示，外緣130進一步包括一個呈凸形的圓角過渡區175，圓角過渡區175 在清背區域165和刃帶成形區160之間延伸。在本實用新型的一種表現形式中，砂輪110具有9英寸的半徑和0. 71英寸的寬 度。溝形前端成形區150從第一側面120開始延伸成半徑為0. 24英寸的凸狀，其中溝形前 端成形區150與第一側面120是相切的。溝形前端成形區150 —直延伸到與圓盤中心線117 的平行線相切。溝形底部成形區155是直線形的，并且從溝形前端成形區150開始以與中 心線117呈36度的角度向中心線117延伸。與溝形底部成形區155相毗鄰的溝形后端成 形區145呈凹形，并且以0. 188英寸的半徑延伸至最接近軸118的點，然后遠離軸118直至 與清背成形區165相毗鄰的切點167，遠離軸118開始的線是直線形的并且與平行于中心線 117的直線成4度夾角。距第一側面120為0. 662英寸的位置是刃帶成形區160，它是直線 形的，并向與平行于中心線117的直線成4度夾角的方向延伸直至與圓盤115的第二側面 125相交。圓盤115的第一側面120與第二側面125都是直線形的且互相平行。圖1是與本實用新型相一致的刀具10的透視圖。圖9所示是相同的刀具10和用 于加工刀具10的溝槽35和刃背40的砂輪110，砂輪110與刀具10具有一段距離。然而， 砂輪110移動一定的位移將正好處于相對刀具10的準確位置。在實際操作中，砂輪110沿 圖9中A方向進入刀具10的外表面。然而，需要注意的是，砂輪進入之前，溝槽35和刃背 40沒有在刀具10的主體上形成，類似于圖9右側的軸15區域。圖10中砂輪110完全定位在溝槽35和刃背40上。在操作過程中，當砂輪110旋 轉時，軸15按圖中箭頭R旋轉，同時按箭頭F方向移動。從而使砂輪110在軸15上磨削出 螺旋溝槽35和相連的刃背40。加工刀具的方法與前面提到的需要用兩個獨立的砂輪加工螺旋溝槽和相連的刃背的技術不同，本 實用新型其中的一個體現，是利用一個砂輪110同時加工溝槽35和刃背40。特別的是，本實用新型還體現了加工刀具的方法。結合圖1和圖8-10，一種加工刀 具10的方法正如前文所述被公開出來。此方法包括使用砂輪110對軸15進行至少一次磨 削從而加工出溝槽35和刃背40的過程。當使用低馬力磨床時，一次以上的磨削是必要的， 每次可加大磨削深度。[0100]這種方法進一步包括了用相同的砂輪110進行至少一次磨削的加工步驟，這種砂 輪將呈凸狀的溝形后端45與溝槽35的溝形底部55通過刃背40的清背區域65連接，從而 在溝形底部55和清背區域65之間形成連續的表面。在操作中，9英寸半徑的砂輪110可以用于磨削外緣半徑為0. 25英寸的刀具10。 在這種情況下，砂輪110可以每分鐘1500-4000轉的速度旋轉。當砂輪110的轉速為每分 鐘2000轉時，刀具10可以每分鐘4-6英寸的進料率進行軸向移動。螺旋角HA是根據進料 率而設定在不同磨床上，并且它是刀具10旋轉速度的一個函數。然而，不同的磨床需要調 整從而適應螺旋角HA。根據磨床的功率，磨削過程由砂輪對總深度的一次磨削或逐次加大 深度的多次磨削組成。接下來所要說明的，壓輥410上具有砂輪110的邊緣130的鏡像，此鏡象應與砂輪 110完全相反，從而將壓輥410的形狀擠壓到砂輪110上。如果砂輪110是一個樹脂結合砂 輪將會非常有利，因為它比較柔軟，更適合經常性的重復修整。再看圖7，溝槽35和刃背40環繞著刀具10的縱向軸線20定義了螺旋角HA，其角 度最好在22度到38度之間。在圖7中，砂輪110的半徑GR明顯的比刀具10的外緣半徑 OR大，這樣砂輪110與刀具10會在兩者相切的點上接觸，然后進一步作用切點的前后位置。 因此，為了更好的控制磨削過程，砂輪110相對于縱向軸線118進行一定的偏移，砂輪110 的偏移角OA相對于螺旋角HA應為30度-40度。本實用新型的另一種體現，刀具10的溝槽35與刃背40可通過砂輪110對軸15 進行至少一次磨削。這種砂輪將凸狀的溝形后端45與溝槽35的溝形底部55通過刃背40 的清背區65連接，從而在溝形底部55和清背區65之間形成連續表面，其中，溝形后端45 的半徑為外緣半徑OR的17% -75%。刀具生產工序目前為止描述了具有溝槽的刀具10，以及為了加工出這樣的具有溝槽的刀具10 的砂輪110和加工刀具10的方法。加工有螺旋溝槽的刀具10的一般的概念是使用單一的砂輪110，這被認為是獨一 無二的，因此，在此討論的關于這樣的刀具10的生產過程也是獨一無二的。壓輥在理想的加工環境下，最好的砂輪110是具有自銳性的，這樣如果磨粒變鈍時，它 們由于磨削力而變得容易斷裂和脫落，由此顯示出新的鋒利的磨粒。盡管使用高精度機器 磨削，這種理想狀態盡管有時部分實現，但幾乎不能完全實現。通常情況下，在準確安裝到 高精度磨床主軸上之后，砂輪110必須進行周期性的修整。一種能提供這種作用的裝置是 壓輥410，它可以用淬硬鋼或硬質合金輪，也可以用內部含有金剛石的輪，它可以自由轉動 且具有符合砂輪110的要求的形狀。壓輥410以較低的轉速逐漸向砂輪進給，通過擠壓動 作在砂輪中加工出與之相反的形狀。壓輥410加工出具有鋒利磨粒的易切削砂輪。與本實 用新型相一致的砂輪110優先修整方法是包括如圖12、13所示的壓輥410的使用。正如看到的那樣，壓輥410的輪廓是砂輪110外邊緣130的鏡像。針對圖12和13，及圖1的關于刀具的細節，公開了一種用于修整砂輪110的壓輥 410，其中砂輪110被用來加工前面提到過的螺旋刀具10。壓輥410包括具有圓盤中心線 417的圓盤415和平均徑向距離CR。圓盤415有第一側面420和第二側面425，這兩個側面決定了它們之間的寬度CW以及在側面420、425之間的圓盤外緣430。外緣430具有修整砂輪110的磨料并且外緣430有具成形輪廓。這個成形輪廓呈凹形并且從第一側面420 橫向延伸，同時沿與溝槽35徑向深度相等的半徑向圓盤中心線417延伸。這種成形輪廓進 一步包括了靠近溝形前端成形區450的溝形底部成形區455，溝形底部成形區455向第二側 面425橫向延伸，同時遠離圓盤中心線417向外延伸。清背成形區465從溝形底部455向 第二側面425延伸，并且具有比刀具10的外緣半徑OR大10倍的半徑。刃帶成形區460從 清背成形區465向第二側面425延伸同時遠離圓盤中心線417向外延伸。如圖13所示，壓輥410的外緣430的外形是砂輪110的外緣130的鏡像。在交叉點457處，溝形前端成形區450的斜率和溝形底部455的斜率可以不相等。另外，溝形前端成形區450上離第一側面420最近的一段452可以平行于第一側 面420。清背成形區465的半徑應是刀具10的外緣半徑OR的8-50倍。或者，清背成形區 465具有無限大的半徑，從而形成一個直線型的區域。一條直線連接著清背成形區的兩個端 點467和469并定義了與圓盤415的中心線417平行的直線470呈0度至15度的壓輥清 背角CCA。對于平均徑向尺寸CR為4英寸的壓輥，優選清背角度CCA為10度。溝形底部455可以呈凹狀，其半徑為刀具10的外緣半徑OR的8-50倍。或者，溝 形底部455同樣也可以具有一個無限大的半徑，從而形成一個直線型的區域。刃帶成形區460可以呈凹形，其半徑為刀具10的外圓半徑OR的8-50倍。與之前 一樣，這個半徑可以為無限大，從而形成一個直線型的區域。壓輥410應進一步包括從溝形底部成形區455朝著第二側面425向清背成形區 465傾斜延伸的呈凸形的溝形后端成形區445。溝形后端成形區445的半徑為刀具10的外 緣半徑OR的50-100%。溝形底部成形區455和溝形后端成形區445在相交點447處的斜 率可以是相等的。另外，溝形后端成形區445與清背成形區465在相交點467處的斜率可 以是相等的。再看圖11，砂輪110可能包含了一個圓角過渡區175，因此壓輥410可能包含圓角 過渡區，它呈凹形，且在清背成形區465和刃帶成形區460之間延伸。之前描述了具有螺旋角度的溝槽35的刀具10，其中溝槽35的溝形底部區55和刃 背40的清背區65通過呈凹形的溝形后端45相連接。另外，公開了使用這種單一砂輪110通過至少一次的磨削來加工的這種刀具10， 并公開了使用這樣的砂輪110的方法。最后，公開了用于修整砂輪110的壓輥410。本實用新型參考優選的結果進行描述，通過閱讀和之前詳細的描述可以進行明顯 的修改和選擇。包括權利要求或與此同等的范圍內的所有修改和選擇，都意味著是本實用 新型的創造。
權利要求一種改良溝形的螺旋刀具，包括具有縱向軸線的軸，軸還包括一個前端和一個外表面；從與縱向軸線垂直方向并與前端具有一段距離的橫截面中看，其特征在于外表面包括如下結構a、包括沿著軸的縱向軸線按螺旋角度延伸的溝槽，其中溝槽有從外緣半徑向內延伸的溝形前端和與溝形前端相毗鄰的溝形底部，溝形前端從軸的前端看，其投影是條直線；b、毗鄰溝槽的刃背沿軸的縱向軸線按螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗鄰溝形前端的刃帶，刃帶具有與外緣半徑相等的半徑；刃背具有毗鄰刃帶的清背區，并且是外緣半徑的內包圓周；c、呈凸形的溝形后端與毗鄰清背的區域形成了溝形底部和清背區之間的連續面，其中溝形后端的半徑是外緣半徑的15-75％；d、刀具的縱向軸線的最小寬度是鉆芯厚度，它比清背弧長要小。
2.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于所述溝形后端的半徑至少 是外緣半徑的25% ；所述鉆芯厚度是清背弧長的40-80%，最好是清背弧長的36%，或者所 述鉆芯厚度是外緣半徑的25-70%，最好是外緣半徑的50%。
3.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于所述溝形底部或呈凸形的 溝形后端有固定不變的半徑；或者，溝形底部和溝形后端都有固定不變的半徑，二者的比率 在0. 7-1. 3范圍內。
4.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于所述溝形前端呈凹形；所 述刃背沿著縱向軸線以40-80度之間的圓弧延伸；所述清背與縱向軸線是同軸的。
5.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于所述清背的側面，刃帶通 過過渡段與清背區結合；所述過渡段是呈直線形的或者是弧形的。
6.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其中每個清背和每個溝形后端的相 交點的切線是相同的；或者，每個溝形后端和每個溝形底部之間的相交點的切線是相同的； 或者，每個清背和每個溝形后端在交叉點的切線與每個溝形后端和溝形底部在交叉點的切 線是相同的。
7.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于還包括了至少增加一個溝 槽和相連的刃背，其中每一對溝槽和刃背按沿螺旋角延伸的柄的縱向軸線延伸，形成多對 沿著柄的相鄰溝槽和刃背。
8.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于包括鉆頭、絲錐、鉸刀、立 銑刀、滾刀或麻花鉆中的一種。
9.根據權利要求1所述的改良溝形的螺旋刀具，其特征在于所述清背有沿其長度而改 變半徑的錐度。
10.一種改良溝形的螺旋刀具，包括具有縱向軸線的軸，軸還包括一個前端和一個外表 面；從與縱向軸線垂直方向并與前端具有一段距離的橫截面中看，其特征在于外表面包括 如下結構a、包括沿軸的縱向軸線按螺旋角度延伸的溝槽，其中溝槽有從外緣半徑向內延伸的溝 形前端和與溝形前端相毗鄰的溝形底部；b、毗鄰溝槽的刃背沿軸的縱向軸線按螺旋角度方向延伸，其中刃背有毗鄰溝形前端的 刃帶，刃帶具有與外緣半徑相等的半徑；刃背具有啦鄰刃帶的清背區，并且是外緣半徑的內包圓周；c、呈凸形的溝形后端與毗鄰清背的區域形成了溝形底部和清背區之間的連續面，其中 溝形后端的半徑是外緣半徑的15-75% ；d、刀具的縱向軸線的最小寬度是鉆芯厚度，它比清背弧長要小；其中還包括所述清背有沿其長度而改變半徑的錐度；或者，所述鉆芯厚度約為外緣 半徑的50% ；或者，所述每個清背和每個溝形后端的相交點的切線是相同的；或者，所述每 個清背和每個溝形后端在交叉點的切線與每個溝形后端和溝形底部在交叉點的切線是相 同的；或者，所述刀具是立銑刀或滾刀中的一種。
專利摘要一種改良溝形的螺旋刀具，包括軸，軸包括一個前端和一個外表面；外表面包括如下結構沿軸的縱向軸線按螺旋角度延伸的溝槽，溝槽有從外緣半徑向內延伸的溝形前端和溝形底部，溝形前端從軸的前端看，其投影是直線；刃背沿軸的縱向軸線按螺旋角方向延伸，刃背具有刃帶，刃帶具有與外緣半徑相等的半徑；刃背具有清背區，并且是外緣半徑的內包圓周；溝形底部和清背區之間為連續面，溝形后端的半徑是外緣半徑的15-75％；刀具縱向軸線的最小寬度是鉆芯厚度，它比清背弧長小。本實用新型通過對鉆頭結構的改進，使鉆頭具有最大鉆芯厚度以保證最大扭曲強度的同時還可以改善冷卻液及切屑的流動性，并可以在工件上加工出大于鉆頭外徑4-5倍深度的孔。
文檔編號B23B51/02GK201613382SQ20102014289
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月25日 優先權日2010年3月25日
發明者江延軍, 王峰, 王海洲 申請人:大連遠東工具有限公司