钻孔工具和钻孔方法.pdf

钻孔工具(4，28)特别起到用于干钻孔或用于对特殊材料如不锈钢钻孔的一种特殊钻头的作用。钻孔工具(4，28)具有一个钻的头部(2)，该钻的头部带有两个主切削刃(22A，22B)，这两个主切削刃以一个切削高度差(Δh)相互分开。一个钻尖(18)也被安排为从一个中央轴线(16)上移位，这样这两个主切削刃中的一个(22A)具有一个较大的径向长度。通过这些手段，钻孔工具(4，28)钻出大于该钻尖额定直经(D1)的一个钻孔(26)。此外，该切削高度差(Δh)产生了在相反的方向上起作用的一个径向力分量(FB)，这样减小了钻孔工具(4，28)上的径向负荷。

1.  一种钻孔工具(4，28)，该钻孔工具在纵向方向(14)上延伸并且具有一个钻尖(18)以及向外延伸的一个第一和一个第二主切削刃(22A，22B)，其特征在于，该钻尖(18)相对于一个中心轴线(16)被偏心地安排，并且其特征在于，该第二主切削刃(22B)-相对于该纵向方向(14)朝向该钻尖(18)-以一个切削高度差(Δh)被安排在一个更高的水平上并且同时具有比该第一主切削刃(22A)短的一个径向切削刃长度。

2.  如权利要求1所述的钻孔工具(4，28)，其特征在于，在钻孔操作过程中，由该第二主切削刃(22B)的较高安排产生了一个第二径向力分量(F_B)，并且由该钻尖(18)的偏心安排以及由该较长的第一主切削刃(22A)产生了一个第一径向力分量(F_A)，所述径向力分量(F_A，F_B)至少大部分地并且优选全部地互相抵消。

3.  如权利要求1或2所述的钻孔工具(4，28)，其特征在于，该切削高度差(Δh)是在0.03与0.07mm之间的范围之内。

4.  如以上权利要求之一所述的钻孔工具(4，28)，其特征在于该钻尖(18)具有相对于该中心轴线(16)的大于0.02mm的偏移量(Δs)。

5.  如以上权利要求之一所述的钻孔工具(4)，其特征在于这两个主切削刃(22A，22B)被安排为相对于该钻尖(18)处于相同的部分钻尖角(δ1，δ2)。

6.  如以上权利要求之一所述的钻孔工具(4)，其特征在于这两个主切削刃(22A，22B)通过横越该钻尖(18)的一个横刃(20)互相连接。

7.  如权利要求1至5之一所述的钻孔工具，其特征在于它被设计为一个分级钻头(28)并且这些主切削刃(22A，22B)相对于该钻尖(18)被向后设置。

8.  如以上权利要求之一所述的钻孔工具，其特征在于它被设计为具有多个副切削刃(12)的一个麻花钻头(4)，这些副切削刃邻接这些主切削刃(22A，22B)并且在纵向方向(14)上沿多个槽(10)延伸。

9.  一种方法，该方法使用如以上权利要求之一所述的一种钻头工具(4，28)产生一个钻孔(26)。

10.  如权利要求9所述的方法，其中该钻孔工具(4，28)的一个进给量被设置为使得由该第一主切削刃(22A)去除的一个切屑体积与由该第二主切削刃(22B)去除的一个切屑体积是至少大体上相同的。

钻孔工具和钻孔方法
技术领域
本发明涉及一种钻孔工具，该钻孔工具在纵向方向上延伸并且具有一个钻尖以及向外延伸的第一和第二主切削刃。本发明还涉及使用这种钻孔工具钻孔的方法。
背景技术
例如，从EP 0 991 498 B1中能够看到这种钻孔工具。在其中所描述的钻孔工具是用于干钻孔的麻花钻头。在干钻孔过程中，因为缺少冷却，发生的问题是由于热的产生使该钻头在切削头部区域膨胀，热的产生是当钻头从钻孔中退出时导致在引导切角处发生高负荷的因素。
为了避免这些高负荷，在根据EP 0 991 489 B1的麻花钻头中提供了一种横刃的不对称构造。由于这种不对称的构造，钻头切出的钻孔具有与该麻花钻头的外径相比被扩大的一个孔径。因此，尽管在钻头的切削刃区域中由于热而引起了膨胀，但钻头仍能够被再次从钻孔中取出而没有任何问题。
对于一个特定的应用领域，即在由合成树脂形成的印刷电路板中钻孔，从DE 26 55 452 A中能够看到一种专用的钻头。所述专用的钻头也具有在切削刃的区域中的钻头头部的一种不对称结构，以便扩大该钻孔。这任选地是通过将切削刃设计成具有不同的长度或通过将所述切削刃以不同的钻尖角安排来实现的。由此，在印刷电路板的钻孔过程中发生的具体问题(即所产生钻孔粉末可被压靠在该钻孔的壁上)被考虑在内。由于这种不对称的结构，产生了大于钻头的外径的钻孔，这样这个钻头在一个纵向侧面上与钻孔的壁有一个距离。
然而，与之相反，在正常情况下，希望在钻头中有高度对称的结构，这样就实现了尽可能最高精度的同心运转和高精度的钻孔。在此，不对称性也许仅发生在研磨误差中。相比之下，上述这些钻头特别使用了这种不对称性以避免在特殊应用中的问题。然而，由于这种不对称的结构，还产生了不对称的负荷以及因此而增加的钻孔工具的磨损，其结果是降低了使用寿命。这具体地适用于以下钻头：如碳化物钻头或具有由一种特殊的切削材料制成的切削镶片的钻头，这些钻头旨在用于加工高强度材料，例如钢。
由于这种不对称的结构，在钻孔操作的过程中这种钻头特别地被压靠在钻孔壁的一侧上。一个引导切角通常被环圆周地设在“台面”上。钻头以这个引导切角抵靠在钻孔的壁上。在具有高度对称结构的常规的钻孔工具中，在一个双刃钻头中的两个引导切角在每一种情形中在直径上彼此相对地抵靠在钻孔的壁上并且被均匀地加载。由于这种不对称的结构，现在这两个引导切角之一被加载到一种过度的程度，这样其磨损就明显地更高。此外，在切屑部分于钻孔的壁上结块的情况下，引导切角部分发生锛刃的危险就更大。
发明内容
本发明的目的是说明一种钻孔工具，该钻孔工具具有不对称的结构以及高耐磨损性。
该目的是根据本发明通过一种钻孔工具来实现的，该钻孔工具在纵向方向上延伸并且具有一个钻尖以及一个第一和一个第二主切削刃。这两个主切削刃大致径向地向外延伸。该钻尖相对于一个中心轴线偏心地进行安排，该中心轴线同时形成旋转轴线。同时，该第二主切削刃以一个切削高度差被安排在与该第一主切削刃相比一个更高的水平上。此外，该第一主切削刃具有与该第二主切削刃相比更短的径向切削刃长度。
表述“钻孔工具”总体上是指一种工具，该工具用于钻孔并且包括至少该切削头部或钻的头部。因此，该钻孔工具可以仅是一个钻的头部，该头部被紧固在一个钻头本体或一个杆上；以及具有钻的头部、钻头本体和杆的一个完整的钻头。
在这种情况下，表述“径向切削刃长度”是指朝向钻尖的主切削刃的末端与该钻孔工具的外圆周之间的径向距离。
表述“切削高度差”是指两个主切削刃的一种安排，其中在它们相对于该纵向方向上的位置中它们是不同的。因此，在从一个钻头杆到钻尖的纵向方向上观察时，该第二主切削刃被安排为比该第一主切削刃更靠前。定义“定位在一个更高的水平上”或“安排得更靠前”在此在每种情况下特别涉及到这两个主切削刃的两个比较点，它们具有离该旋转轴线并因此而离该中心轴线相同的径向距离。切削高度差的定义具体地还是从1993年4月期的DIN 6540第1部分和第2部分中获得的。这两个主切削刃在不同的切削高度上的安排具体地意味着这些主切削刃的径向外端在纵向方向上是彼此偏离的。
由于钻尖的这种偏心安排，较长的径向切削刃长度跟随着该钻尖，所以在钻孔过程中产生的一个钻孔具有与该钻头的标称直经相比的一个更大钻孔直径。由这个第一不对称特征产生了一个第一径向力分量。以一种互补的方式，该较短的第二主切削刃通过该切削高度差被安排得较高。由这个第二不对称特征产生了一个第二径向力分量，并且这个第二径向力分量抵消了该第一径向力分量，这样减小了该钻头的不对称负荷。在这种情况下，定位在一个更高的水平上的第二主切削刃是一个相对于一个限定的钻孔/旋转方向的“前导切削刃”。
在此描述的钻孔工具的结构结合了两种不对称特征(实际上它们通常被认为是研磨误差)，其方式为在每种情况下由这些不对称特征所引起的钻头上的不对称负荷互相抵消并且因此彼此补偿。因此，由该第一径向力分量产生的在该钻孔壁上的接触压力通过这种特别选择的组合至少被减小了。其结果是，显著地减小了该钻头的(特别是一个第一引导切角的)负荷，该第一引导切角被分配给该第一主切削刃并且沿该钻孔的壁延伸。
这种钻孔工具用来机加工硬质材料(特别是钢)，并且特别适合于干钻削，并且此外还适合于钻削具有一定弹性行为的特殊材料。因此，例如在钻孔的情况下，高级钢的机加工导致了钻成的孔在钻孔之后立即轻微地收缩并变窄。这样的结果是，当使用一个常规的钻头时，所述钻头能够被卡在钻孔之中。
首先，利用在此描述的结构，由于第一不对称特征，有利地产生了一个扩大的钻孔，这样就避免了夹卡。第二，由于该第二不对称特征，特别是该第一引导切角的负荷被减小并且因此实现了较长的使用寿命。
首先该切削高度差，并且其次这种偏心安排，以及该较长的第一主切削刃被方便地选择为使这些径向力分量在钻孔操作过程中大部分地并且优选完全地互相抵消。因此，在该钻孔工具上实现了力的大部分地并且优选完全对称的径向作用，这样即获得了总体上均匀的负荷。为了实现这一点，在钻孔过程中该钻孔工具的进给量被适当地设置为使由该第一主切削刃去除的切屑体积与由该第二主切削刃去除的切屑体积是至少大体上相同的。以此方式产生了大致相同的径向力分量。
在这种情况下，该切削高度差适当地是在0.03与0.07mm之间的范围之内。因此，该切削高度差优选地大于根据DIN 6540第1部分的一个切削高度差的容许公差值。该切削高度差特别根据1993年4月期DIN 6540第2部分中所描述的方法进行测量。代替术语“切削高度差”，还部分地使用了术语“轴向偏差”。后者表明在180°旋转过程中，通常彼此相对安排的这两个主切削刃在钻孔的纵向方向上彼此偏离多少。
根据一个有利的进展，该中心轴线与该钻尖之间的偏移量是大于0.02mm，并且特别是在0.02mm与大约0.06mm之间的范围之内。因此，该偏移量也是在大于通常的轴向偏差的容许公差值的一个范围之内，例如，该容许公差值是从DIN 6540第1部分中所获得的，并且是根据DIN 6540第2部分进行测量的。
根据一个有利的进展，这两个主切削刃被以相对于该钻尖的一个相同的部分钻尖角安排。因此，除了该切削高度差和它们的不同长度之外，这两个主切削刃是相同的设计。例如，在一个常规的麻花钻头中，由这两个主切削刃形成的钻尖角通常是大约135°。因此，通常提供一个钝钻尖角。可替代地，这两个主切削刃还可以彼此相对地安排为180°的角，这就是说，它们彼此平行地延伸，如在一个分级钻头的情况下。
这两个主切削刃通过横越该钻尖的一个横刃被方便地直接互相连接，这样由多个主切削刃和一个横刃形成的一个切削刃连续地通过钻头中央延伸。
可替代地，该钻孔工具被设计为一个分级钻头，其中这些主切削刃相对于钻尖被向后设置。在一个分级钻头中，通常在该前钻尖处安排一个第一对切削刃。然后第二对切削刃在钻孔纵向方向上被向后设置，同时形成了一个台阶，在这种情况中，所述第二对切削刃形成了两个主切削刃，这两个主切削刃具有彼此相对的切削高度差。
该钻孔工具被优选地设计为一个麻花钻头，其中多个副切削刃在各自的切削拐角处邻接这些主切削刃，并且在纵向方向上沿多个槽延伸。
此外，根据本发明所实现的目的是通过使用这种钻孔工具生产一个钻孔的方法。在此，方便地提供一个进给量，该进给量被设置成使由该第一和第二主切削刃去除的切屑体积至少大体上是相同的。因此，该进给量具体地是大于该切削高度差。
优选提供一种切削工具，该切削工具具有两个主切削刃，这两个主切削刃在旋转意义上大致偏离180°。可替代地，还可以使用具有多于两个主切削刃的钻孔工具，例如，有三个主切削刃。关于由单独的切削刃所产生的径向力分量的补偿的相同评论于是也适用于具有多于两个的主切削刃的此类钻孔工具。
附图说明
以下通过参考附图更详细地解释本发明的示例性实施方案，在附图中，在每种情况下在示意的并且高度简化的图示中：
图1示出了经过一个钻的头部的一个截面，
图2以一个侧视图示出了一个麻花钻头，并且
图3示出了经过一个分级钻头的一个截面。
具体实施方式
例如，图1以高度简化的示图示出了如图2所示的一个麻花钻头4的一个钻的头部2。麻花钻头4具有一个杆6，钻头4通过这个杆被卡装在一个机器安装座的适当位置中。与杆6邻接的是钻头本体8，钻的头部2在该钻头本体的前端上形成。在该示例性实施方案中，所述钻的头部2被连接到钻头本体8上成为一体。可替代地，钻的头部2还可以作为一个单独的结构元件以一种不可拆卸或可拆卸的方式被连接到钻头本体8上。在麻花钻头4中，在钻头本体8中形成多个螺旋形延伸的槽10，每个槽10在其一个边缘侧被一个第二切削刃12限定。这两个槽10之间的圆周区域被称为台面。一个引导切角通常被形成在该台面的末端上，该末端远离各自的第二切削刃12。麻花钻头4作为一个实体在纵向方向14上延伸并且具有一个中心轴线16，同时当钻头4被卡装在机器安装座中并且在运转时，该中心轴线是该钻头围绕其旋转的旋转轴线。
如在纵向方向14上所看到的，钻头4具有一个在其前端的钻尖18。在如图2所示的一个麻花钻头中，钻尖18是一个横刃20的一部分，该横刃延伸通过“钻头芯”。一个第一主切削刃22A和一个第二主切削刃22B在横刃20的两侧延伸。
参考图1可见在钻尖18的区域中的钻的头部2的特殊结构。如从图中可见，钻尖18以一个偏移量Δs被安排在距中心轴线16的一个距离处。同时，第一主切削刃22A以一个切屑高度差Δh被安排得深于第二主切削刃22B。在这种情形中，表述“切削高度差”是指相对于纵向方向14的两个主切削刃22A、22B的径向定位的切削拐角24A、24B之间的差。
在该示例性实施方案中，相对于穿过钻尖18的一个假想的钻尖轴线25，这两个主切削刃22A、22B各自被安排为处于66.5°的相同的部分钻尖角δ1和δ2，这样就获得了135°的常规钻尖角。
首先，偏移量Δs以及较长的第一主切削刃22A确保了由图1中的虚线所表示的一个钻孔26具有与钻头标称直经D1相比扩大了的孔直径D2。同时，由这种不对称产生了一个第一径向力分量F_A。由于事实上被定位在一个更高的水平上，第二主切削刃22B在切削操作过程中比第一主切削刃22A更深地接合在有待加工的工件中，这样产生了与第一径向力分量F_A相抵消的一个第二径向力分量F_B。现在将这两个力分量F_A、F_B选择为使它们至少大部分地并且优选完全地互相抵消，这就是说，优选在钻的头部2的区域内在钻头4上没有径向合力的作用。因此，总的来说，在钻孔操作过程中，相对于一个特定的进给量，切削高度差Δh和偏移量Δs是彼此相匹配的，以使这些力分量F_A、F_B互相抵消。表述“进给量”总体上是指钻头4在360°的旋转过程中在纵向方向14上的强制的行程长度。
对于图1所作的评论还可以被应用于具有可互换的切削本体的钻的头部2，例如，可转位的镶片。同样，所作的评论还可以被应用到如图3高度简化地示出的一个分级钻头28。在分级钻头28中，钻尖18被安排在距主切削刃22A、22B的一个距离处。在该示例性实施方案中，这些主切削刃垂直于中心轴线16延伸。此外，另外的主切削刃30被安排在钻尖18的区域内。同样在分级钻头28中，这两个主切削刃22A、22B也具有切削高度差Δh。同时，钻尖18被安排为以一个偏移量Δs偏离中心轴线16。
在此描述的钻孔工具的独到之处在于以下事实，即钻的头部2的两个不对称特征(它们通常被认为是研磨误差)是有意地以以下方式相互组合，即径向力分量F_A、F_B至少大部分互相补偿，这样就至少减小了通常由不对称设计引起的这种不对称磨损。