專利名稱：用于大長徑比深孔加工的鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬切削加工技術(shù)，尤其涉及用于大長徑比深孔加工的鉆頭。
背景技術(shù)：
用于深孔加工的刀具種類很多，目前常用的有特長麻花鉆、槍鉆、BTA鉆頭和自導(dǎo) 式噴射鉆等，它們在制造和使用中有一定的缺點(diǎn)，如特長麻花鉆排屑困難，在鉆削過程中鉆 進(jìn)2 3倍孔徑深后便需要頻繁提刀排屑，切削刃的潤滑與冷卻條件差，切削溫度高，鉆頭 使用壽命低，鉆頭剛性差，容易引起自激振動。槍鉆、BTA深孔鉆和自導(dǎo)式噴射鉆，在制造上 需要硬質(zhì)合金作為刃部，刀刃與刀體焊接較困難，并且使用時需要一套專用液壓密封供壓 系統(tǒng)，制作成本太高。公告號為CN2036077U的專利文獻(xiàn)公開了一種深孔麻花鉆，該鉆頭的螺旋槽型由 拋物線型和圓弧線型旋轉(zhuǎn)而成，無刃背，容屑槽寬，采用較大螺旋角和無錐度的厚鉆芯，鉆 尖采用十字修磨法修正。使用時不需要特殊的機(jī)床和工裝，可在普通的臺鉆、立鉆、車床、鏜 床上使用，形成的切屑呈緞帶狀。但該深孔鉆頭在工作時，因加工孔較深，加工狀況惡劣，鉆 頭若是無刃背，刀具將存在導(dǎo)向性不好的問題，刀具鉆削時很容易鉆偏，并且，該種螺旋槽 型決定了刀具在切削延展性較好的金屬材料時，緞帶切屑將會較長且難以斷裂，使得排屑 槽容易被切屑堵塞，切削液難以流入，從而影響到切削處的冷卻，會降低鉆削效率和鉆頭的 使用壽命。公告號為CN2806004Y的專利文獻(xiàn)公開了一種麻花鉆頭，其包括刀體、刀頭，所述 刀體上有螺旋溝，在所述螺旋溝的端部，所述刀頭的切削部分包括兩個對稱的切削刃，兩個 對稱的副切削刃，所述兩個對稱的切削刃由鉆芯連接，相連接的兩個切削刃的中心部位成S 形、兩邊分別為直線形，所述切削刃的刃口為倒棱刃。該發(fā)明鉆頭雖定心性較標(biāo)準(zhǔn)鉆頭好， 但其鉆尖不便于修磨，制作難度大、制作成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、耐用性好、 斷屑排屑能力強(qiáng)、切削效率高的用于大長徑比深孔加工的鉆頭。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種用于大長徑比深孔加工的鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體包括鉆尖部、排屑部 和柄部，所述排屑部設(shè)有自鉆尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述鉆尖部設(shè)有前刀 面、后隙面和橫刃，所述前刀面與后隙面相交形成主切削刃，所述主切削刃由直線內(nèi)刃和曲 線外刃連接而成，直線內(nèi)刃與橫刃連接，所述曲線外刃包括自外向內(nèi)依次連接的圓弧切削 刃、直線切削刃和圓弧過渡刃，所述圓弧切削刃和所述圓弧過渡刃朝著排屑槽內(nèi)凸起，所述 圓弧切削刃與副切削刃連接，所述圓弧過渡刃與直線內(nèi)刃連接。所述直線內(nèi)刃和圓弧過渡刃的前角為零或者負(fù)值，所述圓弧切削刃的徑向前角為 負(fù)值，所述直線切削刃的前角為正值。
所述直線內(nèi)刃和直線切削刃均與圓弧過渡刃相切，所述直線內(nèi)刃與直線切削刃的 夾角θ為18° 38°，所述圓弧過渡刃的半徑r為0.5mm 3. 5mm。所述主切削刃設(shè)有兩條，兩條主切削刃呈中心對稱布置，兩條主切削刃中的直線 切削刃相互平行，兩條直線切削刃之間的距離S為鉆頭芯厚值K的0. 55 0. 75倍，所述鉆 頭芯厚值K為鉆尖部直徑D的0. 2 0. 4倍。所述圓弧切削刃的弦長L為鉆尖部半徑R的0. 08 0. 28倍。所述后隙面由角度依次增大的第一后面、第二后面和第三后面組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其曲線外刃包括自外向內(nèi)依次連接的圓弧切 削刃、直線切削刃和圓弧過渡刃，圓弧切削刃和圓弧過渡刃朝著排屑槽內(nèi)凸起，提高了刀尖 強(qiáng)度，并增強(qiáng)了散熱效果，在保證刀具良好定心性的同時可避免切削時在凸起的曲線上出 現(xiàn)高應(yīng)力集中點(diǎn)，減少主切削刃特別是曲線外刃單位長度上的載荷，使刀具耐用度和切削 性能提高。圓弧切削刃的徑向前角為負(fù)值，在圓弧切削刃處切屑卷曲著流向孔壁；直線切 削刃前角為正值，在直線切削刃處切屑卷曲著流向排屑槽內(nèi)；從圓弧過渡刃到直線內(nèi)刃前 角又變化為零或者負(fù)值，切屑將卷曲著流向刀具的進(jìn)給方向，從整個主切削刃上切屑的流 向來看，切屑中部(直線切削刃處)的受力與兩端(圓弧切削刃處和直線內(nèi)刃處)的受力方向 相反，使圓弧過渡刃處成為切屑相反流向的交界，切屑在此扭轉(zhuǎn)折斷形成切屑單元，該圓弧 過渡刃的存在既增強(qiáng)了此處的強(qiáng)度，又解決了此處不易斷屑的弊端，使得切屑單元形成類 似蝌蚪的圓錐狀，切屑的形狀為類圓錐蝌蚪型，切屑單元闊口端具有外翻型邊沿，窄口端為 切屑折斷部分，在窄口端之后切屑帶有細(xì)長尾型延伸部分，這種切屑單元的結(jié)構(gòu)是目前大 長徑比深孔加工中最為理想的切屑結(jié)構(gòu)，其極易排出，不會在孔內(nèi)形成堵塞，不需要提刀排 屑，大大提高了大長徑比深孔加工的工作效率，使本發(fā)明的用于大長徑比深孔加工的鉆頭 一次進(jìn)刀長徑比可達(dá)15以上。合理設(shè)置兩條相互平行的直線切削刃之間的距離，可在深孔 鉆削時降低鉆頭的切削力和扭矩，減小鉆頭折斷的幾率。圓弧切削刃必須設(shè)置在一定的范 圍內(nèi)，如果該凸起圓弧切削刃寬度過大，則使切屑流向孔壁，并很可能劃傷孔壁，降低了孔 的表面質(zhì)量；若該凸起圓弧切削刃過小，則實(shí)現(xiàn)不了提高刀具強(qiáng)度及散熱效果的目的，實(shí)驗(yàn) 證明圓弧切削刃的弦長L為鉆尖部半徑R的0. 08 0. 28倍時，具有最佳綜合效果。本發(fā) 明的用于大長徑比深孔加工的鉆頭基于上述各個結(jié)構(gòu)特征，使切屑沿主切削刃的厚度分布 比較均勻，斷屑效果好、切屑變形小，使切屑可順利地通過排屑槽排出，因此，本發(fā)明特別適 用于硬度在48HRC以下的鋼材類、不銹鋼類、鑄鐵類以及鋁合金類材料的鉆削。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的鉆尖部的端視放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2中主切削刃部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中鉆尖部的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明中圓弧切削刃的徑向前角示意圖； 圖6是本發(fā)明中直線切削刃的前角示意圖； 圖7是本發(fā)明中圓弧過渡刃的前角示意圖；圖8是本發(fā)明中直線內(nèi)刃的前角示意圖。圖中各標(biāo)號表示
1、鉆頭本體；2、鉆尖部；3、排屑部；4、柄部；5、主切削刃；31、排屑槽；32、副切削刃； 21、前刀面；22、后隙面；23、橫刃；51、直線內(nèi)刃；52、曲線外刃；221、第一后面；222、第二后 面；223、第三后面；521、圓弧過渡刃；522、直線切削刃；523、圓弧切削刃。
具體實(shí)施例方式圖1至圖8示出了本發(fā)明的一種用于大長徑比深孔加工的鉆頭實(shí)施例，該鉆頭包 括鉆頭本體1，鉆頭本體1包括鉆尖部2、排屑部3和柄部4，排屑部3設(shè)有自鉆尖部2向柄 部4延伸的排屑槽31和副切削刃32，鉆尖部2設(shè)有前刀面21、后隙面22和橫刃23，后隙 面22由角度依次增大的第一后面221、第二后面222和第三后面223組成，前刀面21與第 一后面221相交形成主切削刃5，主切削刃5由直線內(nèi)刃51和曲線外刃52連接而成，直線 內(nèi)刃51與橫刃23連接，曲線外刃52包括自外向內(nèi)依次連接的圓弧切削刃523、直線切削刃 522和圓弧過渡刃521，圓弧切削刃523和圓弧過渡刃521朝著排屑槽31內(nèi)凸起，圓弧切削 刃523與副切削刃32連接，圓弧過渡刃521與直線內(nèi)刃51連接，這種刃形提高了刀尖強(qiáng)度， 并增強(qiáng)了散熱效果，在保證刀具良好定心性的同時可避免切削時在凸起的曲線上出現(xiàn)高應(yīng) 力集中點(diǎn)，減少主切削刃5特別是曲線外刃52單位長度上的載荷，使刀具耐用度和切削性 能提高。本發(fā)明的用于大長徑比深孔加工的鉆頭基于上述各個結(jié)構(gòu)特征，使切屑沿主切削 刃5的厚度分布比較均勻，斷屑效果好、切屑變形小，使切屑可順利地通過排屑槽31排出， 因此，本發(fā)明特別適用于硬度在48HRC以下的鋼材類、不銹鋼類、鑄鐵類以及鋁合金類材料 的鉆削。本實(shí)施例中，圓弧切削刃523的徑向前角為α，圓弧過渡刃521的前角為β，直線 切削刃522的前角為Y，直線內(nèi)刃51的前角為δ，其中直線內(nèi)刃51和圓弧過渡刃521的 前角為零或者負(fù)值，圓弧切削刃523的徑向前角為負(fù)值，直線切削刃522的前角為正值，由 于圓弧切削刃523的徑向前角為負(fù)值，在圓弧切削刃523處切屑卷曲著流向孔壁；由于直 線切削刃522前角為正值，在直線切削刃522處切屑卷曲著流向排屑槽31內(nèi)；從圓弧過渡 刃521到直線內(nèi)刃51前角又變化為零或者負(fù)值，切屑將卷曲著流向刀具的進(jìn)給方向，從整 個主切削刃5上切屑的流向來看，切屑中部(直線切削刃522處)的受力與兩端(圓弧切削 刃523處和直線內(nèi)刃51處)的受力方向相反，使圓弧過渡刃521處成為切屑相反流向的交 界，切屑在此扭轉(zhuǎn)折斷形成切屑單元，該圓弧過渡刃521的存在既增強(qiáng)了此處的強(qiáng)度，又解 決了此處不易斷屑的弊端，使得切屑單元形成類似蝌蚪的圓錐狀，切屑的形狀為類圓錐蝌 蚪型，切屑單元闊口端具有外翻型邊沿，窄口端為切屑折斷部分，在窄口端之后切屑帶有細(xì) 長尾型延伸部分，這種切屑單元的結(jié)構(gòu)是目前大長徑比深孔加工中最為理想的切屑結(jié)構(gòu)， 其極易排出，不會在孔內(nèi)形成堵塞，不需要提刀排屑，大大提高了大長徑比深孔加工的工作 效率。本實(shí)施例中，直線內(nèi)刃51和直線切削刃522均與圓弧過渡刃521相切，直線內(nèi)刃51 與直線切削刃522的夾角θ為18° 38°，圓弧過渡刃521的半徑r為0.5mm 3. 5mm。 切削刃5設(shè)有兩條，兩條切削刃5呈中心對稱布置，兩條切削刃5中的直線切削刃522相互 平行，兩條直線切削刃522之間的距離S為鉆頭芯厚值K的0. 55 0. 75倍，鉆頭芯厚值K 為鉆尖部2直徑D的0. 2 0. 4倍。合理設(shè)置兩條相互平行的直線切削刃522之間的距離，可在深孔鉆削時降低鉆頭的切削力和扭矩，減小鉆頭折斷的機(jī)率。圓弧切削刃523必須設(shè) 置在一定的范圍內(nèi)，如果該凸起圓弧切削刃523寬度過大，則使切屑流向孔壁，并很可能劃 傷孔壁，降低孔的表面質(zhì)量；若該凸起圓弧切削刃523過小，則提高刀具強(qiáng)度及散熱效果不 明顯，實(shí)驗(yàn)證明圓弧切削刃523的弦長L為鉆尖部半徑R的0. 08 0. 28倍時，具有最佳綜
合效果。 上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明 已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫 離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許 多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落 在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于大長徑比深孔加工的鉆頭，包括鉆頭本體(1)，所述鉆頭本體(1)包括鉆尖部(2)、排屑部(3)和柄部(4)，所述排屑部(3)設(shè)有自鉆尖部(2)向柄部(4)延伸的排屑槽(31)和副切削刃(32)，所述鉆尖部(2)設(shè)有前刀面(21)、后隙面(22)和橫刃(23)，所述前刀面(21)與后隙面(22)相交形成主切削刃(5)，所述主切削刃(5)由直線內(nèi)刃(51)和曲線外刃(52)連接而成，直線內(nèi)刃(51)與所述橫刃(23)連接，其特征在于所述曲線外刃(52)包括自外向內(nèi)依次連接的圓弧切削刃(523)、直線切削刃(522)和圓弧過渡刃(521)，所述圓弧切削刃(523)和所述圓弧過渡刃(521)均朝著排屑槽(31)內(nèi)凸起，所述圓弧切削刃(523)與副切削刃(32)連接，所述圓弧過渡刃(521)與直線內(nèi)刃(51)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述直線內(nèi)刃 (51)和圓弧過渡刃(521)的前角為零或者負(fù)值，所述圓弧切削刃(523)的徑向前角為負(fù)值， 所述直線切削刃(522)的前角為正值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述直線 內(nèi)刃(51)和直線切削刃(522)均與圓弧過渡刃(521)相切，所述直線內(nèi)刃(51)與直線切削 刃(522)的夾角θ為18° 38°，所述圓弧過渡刃(521)的半徑r為0.5mm 3. 5_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述主切 削刃(5 )設(shè)有兩條，兩條主切削刃(5 )呈中心對稱布置，兩條主切削刃(5 )中的直線切削刃 (522)相互平行，兩條直線切削刃(522)之間的距離S為鉆頭芯厚值K的0. 55 0. 75倍， 所述鉆頭芯厚值K為鉆尖部(2)直徑D的0. 2 0. 4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述主切削刃 (5)設(shè)有兩條，兩條主切削刃(5)呈中心對稱布置，兩條主切削刃(5)中的直線切削刃(522) 相互平行，兩條直線切削刃(522)之間的距離S為鉆頭芯厚值K的0. 55 0. 75倍，所述鉆 頭芯厚值K為鉆尖部(2)直徑D的0. 2 0. 4倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述圓弧 切削刃(523)的弦長L為鉆尖部(2)半徑R的0. 08 0. 28倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述圓弧切削 刃(523)的弦長L為鉆尖部(2)半徑R的0. 08 0. 28倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述后隙 面(22)由角度依次增大的第一后面(221)、第二后面(222)和第三后面(223)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于大長徑比深孔加工的鉆頭，其特征在于所述后隙面 (22)由角度依次增大的第一后面(221)、第二后面(222)和第三后面(223)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于大長徑比深孔加工的鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體包括鉆尖部、排屑部和柄部，所述排屑部設(shè)有自鉆尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述鉆尖部設(shè)有前刀面、后隙面和橫刃，所述前刀面與后隙面相交形成主切削刃，所述主切削刃由直線內(nèi)刃和曲線外刃連接而成，直線內(nèi)刃與橫刃連接，所述曲線外刃包括自外向內(nèi)依次連接的圓弧切削刃、直線切削刃和圓弧過渡刃，所述圓弧切削刃和圓弧過渡刃朝著排屑槽內(nèi)凸起，所述圓弧切削刃與副切削刃連接，所述圓弧過渡刃與直線內(nèi)刃連接。該用于大長徑比深孔加工的鉆頭具有結(jié)構(gòu)簡單、耐用性好、斷屑排屑能力強(qiáng)、切削效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23B51/02GK101912987SQ20101026792
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者孫振梅, 左小陳, 湯愛民, 王社權(quán), 肖思來, 顧健華 申請人:株洲鉆石切削刀具股份有限公司