[发明专利]真空钻孔系统和方法有效

专利信息
申请号: 201480030696.0 申请日: 2014-05-27
公开(公告)号: CN105378211B 公开(公告)日: 2019-11-26
发明(设计)人: P.W.贝斯特;R.D.波利利;D.J.卡利斯勒 申请(专利权)人: 联合机械工程公司
主分类号: E21B10/42 分类号: E21B10/42;E21B10/60;B23B51/06
代理公司: 72001 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 刘桢;胡斌<国际申请>=PCT/US20
地址: 美国俄*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 真空 钻孔 系统 方法
【说明书】:

提供一种真空钻孔系统和方法,其采用贯通刀具冷却剂源以及中央真空排出系统。该系统可以包括设在中空管上的切削头和真空源,经过邻近切削头布置的一个或多个切屑入口施加真空压力给切削头的区域。密封的冷却剂容纳通道向切削头的这个区域供应冷却剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月28日提交的美国临时申请序列号No.61/828056的优先权和权益,在此通过引用结合其全部。

技术领域

发明涉及钻孔领域,并且特别涉及真空钻孔系统,其通过施加的真空收集钻孔过程中产生的切屑,同时还允许贯通刀具冷却液应用。

背景技术

在各个行业和应用中,可以使用实心麻花钻结构进行材料的钻孔。例如,在航空航天工业,为了成功地在工业中使用的各种金属中钻孔,实心麻花钻提供所需能力,例如是精确的。这个类型的刀具可以具有贯通冷却剂能力,并且冷却剂出口通常存在于刀尖处的切削几何形状的间隙角上。由于切屑是在钻孔循环期间产生,槽螺旋和冷却液压力用于使碎片通过槽排出。一旦切屑和冷却剂离开这个孔,它们就被释放到环境中。

在某些应用和环境中,这些部件可能需要使用便携式钻孔机,以允许在不同位置处钻出多个孔。例如,在航空航天工业中,这些部件可能是非常大的,并且需要便携式钻孔机,该机器能够被移动到该部件上的不同孔位置处。便携式钻孔机结构紧凑,不提供任何外壳以从外部环境隔离开钻孔过程。这导致在采用实心麻花钻的时候,切屑和冷却剂被释放到环境中。因为从孔排出的切屑是不包含的,所以需要附加处理时间,以便从部件和钻孔环境中去除切屑和冷却剂。此外,不包含切屑和冷却剂流可能引起对钻孔操作人员的健康和安全隐患。

此外,在各种材料的钻孔期间产生切屑,这需要切屑被输送远离钻头的切削特征件,或者切屑能够妨碍钻孔过程和/或损坏钻。对于某些材料,如包括像碳纤维增强塑料(CFRP)在内的复合材料,已经开发了钻孔系统,其使用真空去除钻孔时产生的大量细切屑。没有有效地去除这样产生的切屑,经常出现切屑压实,降低了钻头的切削功能,增加了热量的产生,并减少了钻头的使用寿命。来自于施加给钻头的真空的冷却效果和力足以提供在CFRP材料中所需要的散热和切屑排出。这得到了对CFRP的可靠的钻孔过程,其利用所施加的真空。

仍然需要一种可靠的真空钻孔系统,其可以在金属钻孔应用中实行。各种金属的性质可以是彼此显著不同,并且不同于CFRP的性质。例如,在如钛和铝这样的材料中,使用所施加的真空来促进去除切屑会是可取的,但是,对于金属材料,先前的用于CFRP的现有真空系统没有设计成用在这类材料上。提供这样一种真空钻孔系统将是有价值的,其可用于金属或其它材料,在钻孔过程中有效地去除切屑。

除了需要有效的排屑,还期望的是,钻孔操作精确,以提供可重复的机械加工来实现紧公差和期望规范。

在机加工操作钻金属、复合材料或其它材料中,会期望提供一种钻孔系统和方法,以有效地去除在钻孔操作期间产生的切屑。还需要提供一种钻孔系统和方法,以有效地提供冷却剂至切削表面,同时允许有效去除在钻孔操作期间产生的切屑。

发明内容

本发明提供了一种用于钻孔操作的真空钻孔系统,其采用贯通刀具冷却剂源以及中央真空排出系统。在一个例子中,该钻孔系统包括大体圆柱形主体构件和在该主体构件的前端上的切削头,该切削头具有在其上形成的至少一个切削刃。该主体构件形成邻接切削头的中空轴,在该主体构件中形成有至少一个开口邻近切削头。设置在该主体构件上的冷却剂适配器提供冷却剂流体通过该中空轴外部的该主体构件中的至少一个密封通道,以提供冷却剂流体到该至少一个切削刃的区域。连接到该中空轴的真空施加真空压力通过该至少一个开口和该中空轴。该贯通刀具冷却剂系统是由位于中空内通道周围的密封冷却剂容纳通道来提供的,该中空内通道保持不受限制并且其尺寸制作成有效地排出钻孔操作期间产生的切屑。本发明可以用在钻孔操作中,其中,钻孔期间产生的切屑被真空排出,并且冷却剂被供给以促进散热和排屑并最大化钻孔操作的精度,同时增加刀具寿命。

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