專利名稱：一種螺旋槽絲錐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬切削刀具技術領域，尤其是涉及一種螺旋槽絲錐。
背景技術：
加工鋁合金等輕合金材料時，絲錐螺旋槽形容屑空間宜選取較大，其刃瓣寬度宜選取較小，而目前絲錐槽形的尺寸參數不能隨著加工材料及加工規格的不同而改變，因而在加工低碳鋼、鑄鐵和加工中碳鋼以及輕合金時均采用同一種槽形，尤其對軟、粘的材料加工，目前的標準槽形容易造成粘刀和堵屑現象，并且加工表面光潔度低；另外，在加工材質較軟時，如果刀具容屑空間不大，就會使切屑排屑不暢，影響加工質量和加工效率。絲錐的槽形結構不合理，切屑就不能及時卷曲或折斷，絲錐加工過程中就容易將已加工面刮傷，對于輕合金材料，前角較小時也易形成切屑瘤，也會刮傷已加工面，絲錐切削刃后角小時，切削不鋒利，容易使加工表面質量降低。如果通過改變絲錐的切削角度和螺旋槽結構，以控制絲錐的切削角度和排屑方式，將會提高螺旋槽絲錐的加工質量和生產效率。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種螺旋槽絲錐，其結構簡單、可一次加工成形且適合不同加工材料，特別是鋁合金等輕合金的絲錐槽形，能有效提高螺旋槽絲錐的加工質量和生產效率。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種螺旋槽絲錐螺旋槽絲錐，包括由工作部分和柄部組成的圓柱形絲錐錐體，所述工作部分分為前部切削部分和后部校準部分，所述前部切削部分上開有多個均勻分布的螺旋槽，其特征在于所述螺旋槽的槽形為由四段相切圓弧首尾依次連接組成的“S”字形光滑曲線槽，所述四段相切圓弧分別為切削圓弧、與切削圓弧相接且與切削圓弧相切的卷屑圓弧、與卷屑圓弧相接且與卷屑圓弧相切的容屑圓弧和與容屑圓弧相接且與容屑圓弧相切的刃背圓弧，所述切削圓弧、卷屑圓弧和容屑圓弧連接組成的一凹弧，所述刃背圓弧為一凸弧；所述卷屑圓弧相切的容屑圓弧均與絲錐錐體的芯部外圓相切，且二者與所述芯部外圓的切點為二者的連接點。
所述切削圓弧的起始角即切削圓弧在其起始點M處的切線方向與平面直角坐標系中X軸正方向的夾角為90°，切削圓弧的起始點M偏離平面直角坐標系中X軸的垂直距離即偏移量e所對應絲錐錐體外圓的圓心角為絲錐前角γ；所述刃背圓弧I的偏移角即刃背圓弧在其終止點N處的切線方向與絲錐錐體外圓在點N處切線方向間的夾角為絲錐刃背后角θ。
所述切削圓弧的半徑卷屑圓弧的半徑容屑圓弧的半徑絲錐前角其中D為絲錐錐體的外徑，d為絲錐錐體的芯徑，B為絲錐刃背寬度，Z為絲錐螺旋槽數。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點 本發明具有如下優點 1、槽形結構簡單，螺旋槽和刀背可一次加工成形，方便不同被加工材料的槽形設計和檢驗。
2、絲錐前角和后角可依據被加工材料的不同任意選取而不會破壞槽形的切削圓弧、卷屑圓弧、容屑圓弧和齒背圓弧的兩兩相切結構。具體而言切削圓弧的偏移量e構成了絲錐前角，e的取值由被加工材料的不同可選取正偏移、負偏移或零；絲錐齒數Z可根據擴孔外徑D和被加工材料選取，切削圓弧與卷屑圓弧光滑相切，便于切屑卷屑和排屑；卷屑圓弧與容屑圓弧光滑相切，減少加工應力；卷屑圓弧和容屑圓弧與絲錐芯徑即芯部外圓相切，刃背圓弧和容屑圓弧相切，減少了刃背寬度增大了容屑空間，齒背圓弧的偏移構成了絲錐后角。綜上，切削圓弧的偏移量e控制絲錐切削前角的大小卷屑圓弧控制切屑的卷屑；容屑圓弧控制容屑空間的大小；刃背圓弧控制絲錐刃背后角的大小； 3、適用范圍廣泛；適用于任何大于等于3的絲錐螺旋槽形。
4、齒背由圓弧構成，容屑空間大，容易排屑，尤其適合加工鋁合金、鈦合金等材料的加工。
綜上所述，本實用新型結構簡單、可一次加工成形且適合不同加工材料，特別是鋁合金等輕合金的絲錐槽形，具體而言其不僅適合中碳鋼材料的小前角或零前角設計，而且更適合鋁合金等軟材料的大前角設計，絲錐芯徑的大小不但可以依據不同的加工材料而改變，而且可以滿足刃背強度的情況下，容屑槽空間盡可能取得最大。此槽形滿足了前角和容屑空間的選擇既要考慮減小切削變形以提高加工質量的要求，而且還考慮了增強刀刃強度、改善散熱條件以提高刀具耐用度及容屑、排屑的需要。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型第一種具體實施方式
的結構示意圖。
圖2為圖1的A-A剖視圖。
圖3為本實用新型第二種具體實施方式
的絲錐螺旋槽形結構示意圖。
圖4為本實用新型第三種具體實施方式
的絲錐螺旋槽形結構示意圖。
附圖標記說明 1-絲錐錐體。
具體實施方式
本實用新型包括由工作部分和柄部組成的圓柱形絲錐錐體1，所述工作部分分為前部切削部分和后部校準部分，所述前部切削部分上開有多個均勻分布的螺旋槽。所述螺旋槽的槽形為由四段相切圓弧首尾依次連接組成的“S”字形光滑曲線槽，所述四段相切圓弧分別為切削圓弧、與切削圓弧相接且與切削圓弧相切的卷屑圓弧、與卷屑圓弧相接且與卷屑圓弧相切的容屑圓弧和與容屑圓弧相接且與容屑圓弧相切的刃背圓弧，所述切削圓弧、卷屑圓弧和容屑圓弧連接組成的一凹弧，所述刃背圓弧為一凸弧。所述卷屑圓弧相切的容屑圓弧均與絲錐錐體1的芯部外圓相切，且二者與所述芯部外圓的切點為二者的連接點。
所述切削圓弧的起始角即切削圓弧在其起始點M處的切線方向與平面直角坐標系中X軸正方向的夾角為90°，切削圓弧的起始點M偏離平面直角坐標系中X軸的垂直距離即偏移量e所對應絲錐錐體1外圓的圓心角為絲錐前角γ；所述刃背圓弧I的偏移角即刃背圓弧在其終止點N處的切線方向與絲錐錐體1外圓在點N處切線方向間的夾角為絲錐刃背后角θ。
所述切削圓弧的半徑卷屑圓弧的半徑容屑圓弧的半徑絲錐前角其中D為絲錐錐體1的外徑即絲錐公稱直徑，d為絲錐錐體1的芯徑，B為絲錐刃背寬度，Z為絲錐螺旋槽數。另外，在以絲錐錐體1外圓的圓心為坐標原點的平面直角坐標系中，所述切削圓弧的圓心坐標(j，k)，容屑圓弧的圓心坐標(a，b)，卷屑圓弧的圓心坐標(c，p)，齒背圓弧的圓心坐標(m，n)。另外，β為絲錐槽形螺旋角，L為絲錐總長，l1為絲錐切削錐長即前部切削部分長度，l為絲錐工作部分長度，柄部直徑為d1，方長為l2。
實際加工制作時，根據絲錐錐體1的外徑D和被加工材料選取絲錐螺旋槽數Z、絲錐錐體1的芯徑即絲錐芯徑d和切削圓弧的偏移量e來設計被加工絲錐錐體1的絲錐螺旋槽形。
具體而言，所述切削圓弧的半徑且切削圓弧的圓心坐標(j，k)為 由于所述卷屑圓弧分別與切削圓弧ρ和絲錐錐體1的芯部外圓相切，因而卷屑圓弧r的半徑且卷屑圓弧的圓心坐標(c，p)為 所述容屑圓弧的半徑且容屑圓弧的圓心坐標(a，b)為 由于所述卷屑圓弧半徑的偏移量e對應絲錐前角γ，且絲錐前角γ由下式確定 依據絲錐刃背強度和容屑空間要求選取絲錐刃背寬度B，所加工絲錐螺旋槽形的槽心角ε為
令則 若要求絲錐刃背后角即絲錐后角為θ時，齒背圓弧的半徑令且 則齒背圓弧的圓心坐標(m，n)為
所述切削圓弧與絲錐錐體1外圓的交點坐標為(e，Dcosγ/2)，所述卷屑圓弧與切削圓弧的切點坐標(h，i)，由下列方程求出卷屑圓弧與容屑圓弧的切點坐標(f，g)，由下列方程求出所述齒背圓弧與容屑圓弧的切點坐標(u，v)，由下列方程求出所述齒背圓弧與絲錐錐體1外圓的切點坐標(s，t)，由下列方程求出 綜上，列出絲錐螺旋槽端面截形的方程為 從而絲錐橫截面容屑面積S為 ； 當絲錐螺旋角為β時，絲錐在一個導程T內的容屑空間 實施例1 如圖1、圖2所示，本實施例中，所述絲錐錐體1為M10絲錐，要求絲錐錐體1的外徑D＝10mm，芯徑d＝4mm，絲錐刃背寬度B＝1.5mm，絲錐螺旋槽數Z＝3，所述切削圓弧的偏移量e＝1.5mm，絲錐后角θ＝25°。
所述切削圓弧的半徑且切削圓弧的圓心坐標(j，k)為 所述卷屑圓弧的半徑且卷屑圓弧半徑的圓心坐標(c，p) 為 所述容屑圓弧的半徑且所述容屑圓弧的圓心坐標(a，b)為 絲錐前角
槽心角ε為
并且
由于絲錐刃背寬度B＝1.5mm，絲錐螺旋槽數Z＝3，絲錐后角θ＝25°，因而所述齒背圓弧的半徑
且齒背圓弧的圓心坐標(m，n)為
根據上述計算結果，即可推算得出切削圓弧與卷屑圓弧的切點坐標(h，i)，卷屑圓弧與容屑圓弧的切點坐標(f，g)，容屑圓弧與齒背圓弧的切點坐標(u，v)，齒背圓弧與絲錐錐體1外圓的切點坐標(s，t)，絲錐橫截面容屑面積S以及絲錐在一個導程內的容屑空間V。
綜上，通過上述分析計算結果，即可準確確定出絲錐錐體1的螺旋槽形。
實施例2 如圖3所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述絲錐錐體1為M30絲錐，要求所述絲錐錐體1的外徑D＝30mm，絲錐芯徑d＝13.5mm，絲錐刃背寬度B＝3mm，絲錐螺旋槽數Z＝4，切削圓弧的偏移量e＝4mm，絲錐后角θ＝30°。
所述切削圓弧的半徑且切削圓弧的圓心坐標(j，k)為 所述卷屑圓弧的半徑且卷屑圓弧的圓心坐標(c，p)為 所述容屑圓弧的半徑且容屑圓弧的圓心坐標(a，b) 為 絲錐前角
槽心角ε為
同時
所述齒背圓弧的半徑
所述齒背圓弧的圓心坐標(m，n)為
同時根據上述計算結果，即可推算得出切削圓弧與卷屑圓弧的切點坐標(h，i)，卷屑圓弧與容屑圓弧的切點坐標(f，g)，容屑圓弧與齒背圓弧的切點坐標(u，v)，齒背圓弧I與絲錐外徑D的切點坐標(s，t)，絲錐橫截面容屑面積S以及絲錐在一個導程內的容屑空間V。
綜上，通過上述分析計算結果，即可準確確定出絲錐錐體1的螺旋槽形。
實施例3 如圖4所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述絲錐錐體1為M100，要求絲錐錐體1的外徑D＝100mm，絲錐芯徑d＝50mm，絲錐刃背寬度B＝5mm，絲錐螺旋槽數Z＝5，所述切削圓弧的偏移量e＝10mm，絲錐后角θ＝35°。
所述切削圓弧的半徑且切削圓弧的圓心坐標(j，k)為 所述卷屑圓弧的半徑且卷屑圓弧的圓心坐標(c，p)為 所述容屑圓弧的半徑且容屑圓弧的圓心坐標(a，b)為 絲錐前角
槽心角ε為
所述齒背圓弧的半徑且
所述齒背圓弧的圓心坐標(m，n)為
根據上述計算結果，即可推算得出切削圓弧與卷屑圓弧的切點坐標(h，i)，卷屑圓弧與容屑圓弧的切點坐標(f，g)，容屑圓弧與齒背圓弧的切點坐標(u，v)，齒背圓弧I與絲錐外徑D的切點坐標(s，t)，絲錐橫截面容屑面積S以及絲錐在一個導程內的容屑空間V。
綜上，通過上述分析計算結果，即可準確確定出絲錐錐體1的螺旋槽形。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種螺旋槽絲錐，包括由工作部分和柄部組成的圓柱形絲錐錐體(1)，所述工作部分分為前部切削部分和后部校準部分，所述前部切削部分上開有多個均勻分布的螺旋槽，其特征在于所述螺旋槽的槽形為由四段相切圓弧首尾依次連接組成的“S”字形光滑曲線槽，所述四段相切圓弧分別為切削圓弧、與切削圓弧相接且與切削圓弧相切的卷屑圓弧、與卷屑圓弧相接且與卷屑圓弧相切的容屑圓弧和與容屑圓弧相接且與容屑圓弧相切的刃背圓弧，所述切削圓弧、卷屑圓弧和容屑圓弧連接組成的一凹弧，所述刃背圓弧為一凸弧；所述卷屑圓弧相切的容屑圓弧均與絲錐錐體(1)的芯部外圓相切，且二者與所述芯部外圓的切點為二者的連接點。
2.按照權利要求1所述的一種螺旋槽絲錐，其特征在于所述切削圓弧的起始角即切削圓弧在其起始點M處的切線方向與平面直角坐標系中X軸正方向的夾角為90°，切削圓弧的起始點M偏離平面直角坐標系中X軸的垂直距離即偏移量e所對應絲錐錐體(1)外圓的圓心角為絲錐前角γ；所述刃背圓弧I的偏移角即刃背圓弧在其終止點N處的切線方向與絲錐錐體(1)外圓在點N處切線方向間的夾角為絲錐刃背后角θ。
3.按照權利要求2所述的一種螺旋槽絲錐，其特征在于所述切削圓弧的半徑卷屑圓弧的半徑容屑圓弧的半徑絲錐前角其中D為絲錐錐體(1)的外徑，d為絲錐錐體(1)的芯徑，B為絲錐刃背寬度，Z為絲錐螺旋槽數。
專利摘要本實用新型公開了一種螺旋槽絲錐，包括由工作部分和柄部組成的圓柱形絲錐錐體，前部切削部分上開有多個均勻分布的螺旋槽，螺旋槽的槽形為由四段相切圓弧首尾依次連接組成的“S”字形光滑曲線槽，四段相切圓弧分別為兩兩相切的切削圓弧、卷屑圓弧、容屑圓弧和刃背圓弧，切削圓弧、卷屑圓弧和容屑圓弧連接組成的一凹弧，刃背圓弧為一凸弧；卷屑圓弧相切的容屑圓弧均與絲錐錐體的芯部外圓相切，且二者與芯部外圓的切點為二者的連接點。本實用新型結構簡單、可一次加工成形且適合不同加工材料，特別是鋁合金等輕合金的絲錐槽形，能有效提高螺旋槽絲錐的加工質量和生產效率。
文檔編號B23G5/06GK201529816SQ200920245300
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者賈建軍, 王洪喜, 陳曉東, 于小寧 申請人:西安工業大學