具有流动成型段的自钻和螺纹成型钻头制造技术

本发明专利技术涉及一种自钻和螺纹成型钻头，它具有一跟随过渡区且具基本均等直径的钻孔段、一流动成型段和一螺纹杆。从钻孔段开始的切削槽至少延伸及流动成型段的主要部分，使即使在钻孔结束后也可排屑。位于钻孔段与流动成型段之间的过渡区，构成一无冲击的、涉及延伸到流动成型段的切削槽的对钻屑毫无影响的、位于孔边缘的流动成型的凸缘状段。在该凸缘状段中，通过本发明专利技术的钻头的螺纹杆可形成螺纹。流动成型段的横截面基本上是多边形的，该多边形横截面中的倒圆角作为径向棱延伸到朝着钻头尖部缩小的流动成型段。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按照所附权利要求1的前序部分的自钻和螺纹成型钻头(Selbstbohrende und gewindeformende schraube)。德国专利G9211354.0曾披露过这种自钻和螺纹成型钻头。然而，为了在一板材上用一钻头钻出一个圆柱形通孔，就要在一由一钻孔段、一流动成型段和一螺纹杆组成的钻头上施加较大的力，这是因为在基本为圆柱形的钻孔段和基本为锥形的导通流动成型段之间不是均匀过渡的，而呈一角度转折(其中的导通流动成型段也被称为扩孔段)。在从钻孔段的切削刃起延伸的切削槽区，在圆柱形钻孔段与锥形扩孔段之间形成有一台肩。形成该台肩是由于圆柱形钻孔段端部的切削槽几乎以直角通向钻头轴心，在切削槽上方形成堆积物，该堆积物的直径明显大于由切削刃形成的钻孔段的有效直径。该台肩一方面用于当钻孔段相当容易地穿透后有一个较大的压紧力施加于钻头上，以便将该台肩穿过板材并使锥形扩孔段开始起作用，另一方面，该台肩限制了高强度板的适用性。由于在这种已知的钻头中切削槽仅仅延伸于钻孔段的长度范围内，收集在该切削槽中并需适时排出的钻屑咬死在板材与该台肩之间，使发生的摩擦热基本上传给钻屑而不传到板材上。这样便削弱了流动成型操作，因为在成型期间流动成型段会产生裂纹。美国专利US5141376披露了一种自钻和螺纹成型钻头，它具有一钻孔段，一锥形的带螺纹的区域以及一螺纹杆。通过紧接在钻孔段之后的锥形螺纹区，在对板材直接钻孔后形成带有钻孔段的螺纹，这相当于经过多个生产步骤才形成的螺纹。这样一种自钻钻头的缺点是当向薄板钻孔时，螺纹很快穿透板材，由于在螺纹穿透后所产生的强制推进，打出的孔会发生撕裂。所以，利用这样一种自钻钻头所得到的螺纹深度是不充分的，由此而提供的保护稳定性也不够，这样就限制了能承受的过值转矩。另外，不能不考虑到由这种钻头钻孔时将板扩孔时会造成板的破裂。此外，钻孔段直接与锥形螺纹区邻接，使位于钻孔段中的切削槽终止于锥形成型螺纹开始的区域。因此，在钻孔操作时在钻孔段内产生的钻屑被直接输送到形成螺纹的区域中。其结果，不仅有相当多的摩擦能量进入钻削中而不是进入扩孔时的孔区中，而且在螺纹成型过程中所产生的具有干扰作用的钻屑材料会导致螺纹成型不正确，从而也减小了能承受的过值转矩。德国专利DE-AS2243707中描述了一种卷边和螺纹切割钻头，该钻头有一圆柱形螺纹杆和一朝螺纹端缩小且具非圆横截面的扩孔段，其中非圆横截面最好设计为椭圆形截面。扩孔段设计成具有光滑的并带螺纹段的圆周区。锥形扩孔段的轴线偏置于螺纹杆的轴线，与螺纹杆同轴线的导向轴颈邻接于扩孔段，这些情况应确保偏心的扩孔段将孔的边缘卷起。尽管在一实施例中该钻头的下部区有一越过钻孔段进入扩孔段的切削槽，但是钻孔段没有通过一锐边进入扩孔段的平滑的过渡区，另外，切削槽沿着旋转方向被设置在切削刃的前面，使在钻孔过程中从切削刃上排出的钻屑聚集在切削槽中，而不能直接从切削槽中排除。这样面临的危机是在钻孔后的卷边过程中，钻屑首先吸收了所产生的摩擦能量，其结果是钻屑材料的流动性被破坏并由此会产生裂纹。此外，需要有较大的钻头压紧力来克服钻孔段与扩孔段之间的不连续过渡，以便使扩孔段起作用。在这样的钻头中，流动过程还伴随有明显的震动，并以不能容忍的程度传到需夹紧的工件上或经过钻头传到钻头夹具上。由于充当导向轴颈的钻孔段在通过板材后不再用作导向轴颈了，螺纹的均匀成型及开沟槽就不可能了，因为开始形成的螺纹破坏了后面的螺纹。此外，这样的自钻和螺纹成型钻头尤其不适用于高强度板，而恰恰这种用途有其重要意义。美国专利US-PS3937120披露了一种螺纹成型钻头，它有一前置的导向钻尖，从该钻尖起延伸有两条纵向切削槽，该两条切削槽具有构成为侧向切削刃的大致是平的基本上是共面的径向壁。该螺纹成型钻头的前面区段具有一钻孔段及一延伸至螺纹杆的钻形区，在这种情况下，从钻尖起的切削刃沿轴向通过形成的切削槽延伸至螺纹杆的开端处，但因不连续的互相连接段而使这些切削刃是不连续的。在这种钻头中，钻屑材料被钻出孔并直至螺纹杆区，可直接带入所成型的螺纹区域中。因此，总是有钻屑干扰着螺纹成型，鉴于此原因，由于螺纹成型不准确，用此钻头得到的孔承受的过值转矩是十分有限的。因此，本专利技术的目的是提供一种自转和螺纹成型钻头，该钻头具有一流动成型段，该钻头与已知的实施例相比可减小轴向压紧力，用于薄板可获得高的过值转矩，在钻孔过程中可最佳排出所产生的钻屑，并减少钻入时间，而且可可靠地用于较高强度板材中。具有按照权利要求1所述特征的钻头可以实现本专利技术目的。这样的自钻和螺纹成型钻头具有一螺纹杆和一位于螺纹杆之前方且具基本均等直径的钻孔段，在该钻孔段与螺纹杆之间有一基本呈锥形地展宽的、无螺纹的流动成型段。在每种情况下，诸切削槽沿纵向从钻孔段的诸切削刃起在径向彼此相对地延伸，这些切削槽各边与槽边和切削刃邻接。形成于下部钻孔段的诸切削刃共同延伸到中心，并组成钻孔段的尖部。为了必须施加一个尽量小的钻孔力，又为了在孔周围形成一个尽量大的凸缘，由切削刃构成的直径基本上小于螺纹杆的小直径。流动成型段设置在钻孔段与螺纹杆之间，该流动成型段的最大直径与螺纹杆的小直径大致相等，它的与螺纹杆邻接的区域内有一个基本对称的多边形横截面。该横截面之所以设计成连续的，是因为它们的几个角都被倒圆了。另外，为使本专利技术的自钻和螺纹成型钻头能方便、均匀而无震动地实现钻孔，其钻孔段、流动成型段和螺纹杆位于同一条旋转中心轴线上。为了防止在流动成型操作中以及在螺纹成型过程中在钻孔时所产生的钻屑堵塞，本专利技术的钻头的切削槽作如下设计切削槽从钻孔段的切削刃起至少延伸及流动成型段的主要部分，而且切削槽的槽边朝螺纹杆方向切向导入多边形横截面的倒圆角。这样能确保切削槽基本上沿着由于钻头旋转和作用在钻屑上的惯性力而形成的运动曲线行走以有利于排屑。此外，由于钻屑能被排除，还由于钻屑有较大的惯性，因此在流动成型操作的第一部分中，当钻孔过程结束后，即在钻孔段穿过板材后，也能确保排屑。还有，在钻孔段与流动成型段之间设有一过渡区，该过渡区不仅基本上减轻了作用在钻头上的压紧力，而且确保钻孔操作能向流动成型操作平稳地过渡而不需施加大力。在钻孔段一侧并远离切削槽处形成有隆起状突起，这些突起的横截面长度，即通过两个隆起状突起的径向距离，朝着过渡区方向增大，这样，在过渡区内该横截面长度基本上等于由诸切削刃构成的直径。为了获得非常平稳的过渡，也可使隆起状突起的横截面长度略小于由切削刃构成的直径尺寸。较小的尺寸最好在0.1至0.3毫米范围内。另外，这些隆起状突起在过渡区内各连续地转变为经向相对的倒圆的角，倒圆角的横截面长度在流动成型段中大于由诸切削刃的延长部构成的直径。在一最佳实施例中，切削槽延伸长度大致遍及流动成型段的一半轴向长度。在无切削槽区中与螺纹杆邻接的流动成型段的多边形横截面是由诸被倒圆了的角隔开了的平坦面组成的。在另一最佳实施例中，多边形横截面具有四个对称分布的倒圆角，其中两个倒圆角延伸基本上遍及流动成型段的全长，并限定了流动成型段的有效直径。本专利技术钻头上形成的过渡区的主要优点在于本专利技术钻头在钻孔中产生的、当流动成型段与孔的上缘(Lochoberrand)开始接触时沿着孔的顶边(Oberk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自钻和螺纹成型钻头，它具有一螺纹杆（３）和一设在其前面的钻孔段（１）以及一在钻孔段（１）与螺纹杆（３）之间基本呈锥形展宽的无螺纹的流动成型段（２）；钻孔段（１）具有两条纵向延伸的、径向相对的切削槽（７），这些切削槽（７）各与槽边（１０）和切削刃（８）邻接，并终止于具有两条汇交于钻头尖部的切削刃（８）的钻头尖部；由诸切削刃（８）构成的直径基本上小于螺纹杆（３）的小直径；流动成型段（２）的最大直径与螺纹杆（３）的小直径大致相等，该段在与螺纹杆（３）邻接的区域内具有一带有诸倒圆角（１２，１３）的基本对称的多边形横截面；钻孔段（１）、流动成型段（２）和螺纹杆（３）位于同一条旋转中心轴线（１６）上，其特征在于，ａ）切削槽（７）从切削刃（８）起至少延伸及流动成型段（２）的主要部分，而且切削槽的槽边（１０）朝螺纹杆（ ３）方向切向导入多边形横截面的倒圆角（１３）；ｂ）在钻孔段（１）与流动成型段（２）之间设有一过渡区（１５）；ｃ）在钻孔段（１）一侧并远离切削槽（７）处形成有隆起状突起（２１），这些突起（２１）朝着过渡区（１５）方向形成增大的横截面长 度，使在过渡区（１５）内该横截面长度基本上等于由诸切削刃（８）构成的直径，以及ｄ）诸隆起状突起（２１）在过渡区（１５）内各连续地转变为径向相对的倒圆角（１２），倒圆角的横截面长度在流动成型段（２）中大于由诸切削刃（８）的延长部（９）构成 的直径。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫比克尔巴赫，
申请(专利权)人：埃乔连结技术合资有限和两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]