專利名稱：鉆鉸型強力鉆的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高速、高精刀具，尤其涉及一種用于高硬高強鋼材孔加工的強力 鉆。
背景技術：
傳統鉆頭如圖la、lb所示，包括頭部和柄部，鉆頭是以中心軸線A的圓柱體上開 槽，開槽螺旋角通常為25 30°，槽1用于在持續加工過程中排出切屑，背2用于形成槽 的實體部分，槽1或背2沿中心軸線A呈中心對稱；鉆頭芯厚正錐為0，槽背寬度比通常為 1 1 ；槽與背在軸線方向上的交線稱為主切削刃3，在鉆頭做軸向送進時切削工件，兩條主 切削刃3形成鉆頭的頂角B，在設計及制造過程中，通過選擇不同的開槽砂輪形狀與不同的 頂角配合，獲得近似平直的主切削刃3 ；槽與背在徑向方向上的螺旋交線稱為副切削刃4， 在鉆頭做軸向送進時，通過支撐已加工出的孔表面，保證鉆孔方向不改變，副切削刃4在制 造過程中并不是真正的一條螺旋線，而是具有一定的寬度，也稱為棱邊；主切削刃3和副切 削刃4的交點，稱為刀尖5，刀尖5在鉆削過程中，切削速度最大，承受的溫度最高，同時刀尖 在鉆頭結構中由于處于主、副切削刃的交點，是最為失效的部分。目前，鉆孔加工的極限硬度為HRC43，即硬度超過HRC43的材料很難由傳統鉆頭直 接加工，必須采用機械加工和熱處理交替進行的方式。比如，先將工件調質到硬度25 < HRC < 30，鉆孔，擴孔，再對工件淬火至53 < HRC < 56，時效后回火至43 < HRC < 48，再采用精 鉸或銑鉸加工。工藝編排復雜，時間延續很長，成本高昂。因此，設計一種鉆頭，可以實現> HRC43的材料加工，尤其是能實現淬火后的鉆削 加工，將極大優化加工工藝，并能提高工藝安全性和穩定性，具有重大的技術意義和經濟意 義。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種用于高硬高強鋼材孔加 工的鉆鉸型強力鉆。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現鉆鉸型強力鉆，包括頭部和柄部，特點是所述頭部是以中心軸線的圓柱體上開拋 物線形槽，開槽螺旋角為10 15°，用于形成拋物線形槽的實體部分為背，芯厚為正錐，所 述拋物線形槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，所述拋物線形槽與背在徑向方向上 的螺旋交線形成副切削刃，副切削刃的寬度由窄變寬呈非線性變化，副切削刃與主切削刃 通過刀尖圓弧相過渡。進一步地，上述的鉆鉸型強力鉆，其中，所述拋物線形槽的寬度與背的寬度比為 1.6 1。更進一步地，上述的鉆鉸型強力鉆，其中，所述芯厚正錐的錐度為1 10。再進一步地，上述的鉆鉸型強力鉆，其中，所述刀尖圓弧的半徑為0. 1倍的鉆頭頭部直徑。本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在①本實用新型鉆鉸型強力鉆的螺旋角較小，適合惡劣的鉆孔加工條件；鉆頭芯 厚采用超大正錐，適應鉆鉸型強力鉆削的特點；采用優化的拋物線槽形槽寬與背寬比為 1.6 1，增強在大芯厚條件下的排削能力；②超大芯厚條件下的拋物線槽形，副切削刃的寬度由窄變寬，且呈非線性變化，非 線性增加至加工深度處，保證了在大阻力下的抗振效果，大大提高了鉆鉸型強力鉆在惡劣 工作條件下的使用壽命；③取消易磨損并產生孔壁劃傷的刀尖，由刀尖圓弧對主切削刃和副切削刃進行圓 弧過渡，保證刀尖強度與加工表面質量；通過刀尖圓弧的幾何參數優化，控制副切削刃進入 工件的順序，降低切削阻力而提高孔壁表面質量，實現以鉆代鉸，加工效率獲得極大提高；④鉆鉸型強力鉆可用于高硬鋼材的加工，并且通過幾何結構的優化，“以鉆代鉸” 實現粗精加工同步完成，極大提高加工效率；廣泛適合于高速高效切削，應用前景看好。
以下結合附圖
對本實用新型技術方案作進一步說明圖Ia 傳統鉆頭的主視示意圖；圖Ib 傳統鉆頭的左視示意圖；圖2a 本實用新型鉆頭的主視示意圖；圖2b 本實用新型鉆頭的左視示意圖；圖3 鉆鉸型強力鉆芯厚設計示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
具體實施方式
如圖2a、2b所示，鉆鉸型強力鉆，包括頭部和柄部，頭部是以中心軸線的圓柱體上 開拋物線形槽1，開槽螺旋角為10 15°，用于形成拋物線形槽的實體部分為背2，拋物線 形槽的寬度D與背的寬度C之比為1.6 1，芯厚為正錐(芯厚是兩個槽之間的實體的內切 圓直徑，其芯厚從頭部到槽尾逐步變大，稱為芯厚正錐，用以提高強力鉆的強度)，芯厚正錐E的錐度為1 10，拋物線形槽1與背2在軸線方向上的交線形成主切削刃3，拋物線形槽 1與背2在徑向方向上的螺旋交線形成副切削刃4，副切削刃4的寬度由窄變寬呈非線性變 化，副切削刃4與主切削刃3通過刀尖圓弧6相過渡，刀尖圓弧6的半徑為0. 1倍的鉆頭頭
部直徑。 鉆鉸型強力鉆采用整體硬質合金材料制造，根據加工深度不同選擇不同牌號，深 孔加工采用IS030-40，而淺孔加工可選用IS005-10。選擇原則是1)硬度和強度，必須滿 足硬度> HRV1720，抗拉強度3200N/mm2 ；2)晶粒度，晶粒度直接決定了硬質合金的韌性，在 深孔加工中尤為重要，鉆鉸型強力鉆的棒料晶粒度不大于0. 4 0. 5 μ m。采用優化的拋物線槽形，增強在大芯厚條件下的排屑能力；槽形選擇RW成形砂 輪，芯厚保證點R約為0. 3D (D為鉆頭頭部直徑)，例如鉆鉸型強力鉆頭直徑為10mm，砂輪圓 弧半徑約為3mm ；槽背磨削砂輪角度為45°，根據實際加工情況精細調整。鉆頭芯厚采用超大正錐，如圖3所示，可根據實際加工深度進行調整，通常加工 深度小于3D時，芯厚正錐E的錐度約1 10。采用優化的拋物線槽形槽寬與背寬比為 1.6 1(即采用黃金分割，0.618 0.382)，增強在大芯厚條件下的排削能力。超大芯厚條件下的拋物線槽形，副切削刃4的寬度由窄變寬，且呈非線性變化，非 線性增加至加工深度處，例如加工深度為30mm，棱邊結束的位置約為32mm ；保證了在大阻 力下的抗振效果，大大提高了鉆鉸型強力鉆在惡劣工作條件下的使用壽命。切削刃采用新型DR形式，區別于傳統的X和F形，使得刃口變化更為順暢，斷屑能 力更為可靠，使得刃口強度進一步提高。取消易磨損并產生孔壁劃傷的刀尖，由刀尖圓弧6對主切削刃3和副切削刃4進 行圓弧過渡，保證刀尖強度與加工表面質量，刀尖圓弧半徑R約等于0. ID ；通過刀尖圓弧6 的幾何參數優化，控制副切削刃4進入工件的順序，降低切削阻力而提高孔壁表面質量，實 現以鉆代鉸。鉆鉸型強力鉆用于加工中心等剛性較好的機床，被加工材料2Crl3，硬度 HRC45-48，具體切削參數及對比見表1。表 1 綜上所述，本實用新型鉆鉸型強力鉆的螺旋角較小，適合惡劣的鉆孔加工條件；鉆 頭棱邊呈非線性增大，有助于減少在加工過程中的震動并顯著提高尺寸精度；刀尖處采用 圓弧過渡，有助于提高刀尖強度，并使得切削負載更為均勻，孔壁表面θ量大大提高。由于 可用于淬火后加工，并實現“以鉆代鉸”，加工效率獲得極大提高。滿足精密加工的要求，賦 予鉆鉸型強力鉆鉸削功能，使得工件的表面質量得到極大提升；由于高硬鋼材的特點，鉆鉸 型強力鉆減少前角以增強刃口強度，并通過增大后角減少對工件摩擦。鉆鉸型強力鉆可用于傳統鉆頭無法實現的高硬鋼材的加 工，并且通過幾何結構的 優化，“以鉆代鉸”實現粗精加工同步完成，極大提高了加工效率。廣泛適用于高速高效切 肖 IJ，應用前景看好。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求鉆鉸型強力鉆，包括頭部和柄部，其特征在于所述頭部是以中心軸線的圓柱體上開拋物線形槽，開槽螺旋角為10～15°，用于形成拋物線形槽的實體部分為背，芯厚為正錐，所述拋物線形槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，所述拋物線形槽與背在徑向方向上的螺旋交線形成副切削刃，副切削刃的寬度由窄變寬呈非線性變化，副切削刃與主切削刃通過刀尖圓弧相過渡。
2.根據權利要求1所述的鉆鉸型強力鉆，其特征在于所述拋物線形槽的寬度與背的 寬度比為1.6 1。
3.根據權利要求1所述的鉆鉸型強力鉆，其特征在于所述芯厚正錐的錐度為1 1 0。
4.根據權利要求1所述的鉆鉸型強力鉆，其特征在于所述刀尖圓弧的半徑為0.1倍 的鉆頭頭部直徑。
專利摘要本實用新型提供一種鉆鉸型強力鉆，頭部是以中心軸線的圓柱體上開拋物線形槽，開槽螺旋角為10～15°，用于形成拋物線形槽的實體部分為背，芯厚為正錐，拋物線形槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，拋物線形槽與背在徑向方向上的螺旋交線形成副切削刃，副切削刃的寬度由窄變寬呈非線性變化，副切削刃與主切削刃通過刀尖圓弧相過渡。本實用新型鉆鉸型強力鉆的螺旋角較小，適合惡劣的鉆孔加工條件；鉆頭棱邊呈非線性增大，有助于減少在加工過程中的震動并顯著提高尺寸精度；刀尖處采用圓弧過渡，有助于提高刀尖強度，并使得切削負載更為均勻；鉆鉸型強力鉆可用于高硬鋼材及冷硬鑄鐵的加工，適合高速高效切削。
文檔編號B23B51/02GK201609781SQ20102000330
公開日2010年10月20日 申請日期2010年1月3日 優先權日2010年1月3日
發明者劉偉 申請人:阿諾(蘇州)刀具有限公司