前刀面帶槽的曲折刃麻花鉆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種麻花鉆，該麻花鉆的主刃為曲折刃，即主刃前刀面螺旋面部分具有若干螺旋槽，且該螺旋槽是以在麻花鉆端平面上的投影為一曲線或折線作為發(fā)生線繞著鉆軸作螺旋運(yùn)動而形成的。本發(fā)明還公開了上述麻花鉆在鉆孔加工中的應(yīng)用。本發(fā)明的麻花鉆具有良好的綜合鉆削性能，能在更短的時(shí)間內(nèi)以更低的鉆削功率消耗、更高的刀具耐用度完成孔的鉆削加工，且刃磨方法簡便易行。
【專利說明】前刀面帶槽的曲折刃麻花鉆
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及切削刀具【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種麻花鉆。
【背景技術(shù)】
[0002]麻花鉆是一種在實(shí)體工件上鉆孔的通用刀具，俗稱鉆頭?，F(xiàn)在在制造企業(yè)廣泛使用的麻花鉆是標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆(我國每年生產(chǎn)數(shù)十億只)，具有以下結(jié)構(gòu)特征:1)主刃為直線；2)主刃前刀面為直線發(fā)生線經(jīng)過螺旋運(yùn)動形成的直紋螺旋面；3)后刀面為圓錐面。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆之所以獲得廣泛應(yīng)用，是它有許多優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的優(yōu)點(diǎn)是刃磨方法簡單，定心穩(wěn)定可靠。但是，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆也存在明顯缺陷，主要表現(xiàn)在:1)切削角度分布很不合理，主刃各點(diǎn)的前角變化過大，其中外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)處的前角超過30°，橫刃轉(zhuǎn)點(diǎn)處的前角小于-60°，橫刃各點(diǎn)的前角為-55°?-60°，切削性能因此很差，軸向力大，鉆削能耗高；2)大直徑鉆頭的主刃長，鉆削碳鋼時(shí)切屑寬且卷不緊，切屑占用空間大，而且各點(diǎn)切屑流出速度相差較大，排屑不順利，切削液不容易加注到鉆削區(qū)。
[0003]長期以來，人們一直致力于通過改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)來提高其切削性能，先后提出過數(shù)十種麻花鉆結(jié)構(gòu)，其中最富盛名的是我國研制的“群鉆”。標(biāo)準(zhǔn)型群鉆放棄了直線刃，采用以“三尖七刃”為特征的刃磨結(jié)構(gòu)，極大地改善了主刃的切削角度分布狀況和切屑形態(tài)，降低了鉆削能耗，提高了麻花鉆的耐用度和加工孔的質(zhì)量，其優(yōu)越的切削性能至今沒有被超越。遺憾的是，由于群鉆的后刀面刃磨結(jié)構(gòu)和刃磨方法過于復(fù)雜，手工操作很不方便，機(jī)器操作實(shí)現(xiàn)難度大，因此，盡管我國曾經(jīng)于上世紀(jì)六、七十年代動用行政力量在全國企業(yè)大力推廣群鉆刃磨法，但群鉆的應(yīng)用至今非常有限。上世紀(jì)末，美國率先研制出七軸聯(lián)動數(shù)控群鉆刃磨床，很好地解決了群鉆的自動化刃磨問題，但七軸聯(lián)動數(shù)控磨床動輒數(shù)十萬甚至數(shù)百萬元的價(jià)格，一般企業(yè)難以接受；目前，我國市場上已有技術(shù)成熟的群鉆專用刃磨機(jī)銷售，盡管價(jià)格不到十萬元/臺，但為價(jià)格只有20元/只的麻花鉆購買這樣的專用刃磨機(jī)，一般企業(yè)依然接受不了。正因?yàn)槿绱耍诳梢灶A(yù)見的時(shí)間內(nèi)，群鉆要在企業(yè)大面積推廣應(yīng)用依然困難重重。
[0004]人們提出的許多通過改進(jìn)刃磨結(jié)構(gòu)和刃磨方法而獲得的改進(jìn)型麻花鉆，包括發(fā)明人本人上世紀(jì)90年代參與提出的曲線刃麻花鉆，盡管性能優(yōu)越，但大都與群鉆的命運(yùn)一樣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服群鉆等通過優(yōu)化后刀面刃磨結(jié)構(gòu)而獲得的改進(jìn)型麻花鉆因?yàn)槿心ソY(jié)構(gòu)和刃磨方法復(fù)雜而難以推廣，以及標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨方法簡單但鉆削性能和節(jié)能效果低劣的缺陷，提出了一種前刀面帶槽的曲折刃麻花鉆，其具有良好的綜合鉆削性能，能在更短的時(shí)間內(nèi)以更低的鉆削功率消耗、更高的刀具耐用度完成孔的鉆削加工，且刃磨方法簡便易行、鉆孔精度有所提高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:[0007]一種麻花鉆，其特征在于，該麻花鉆的主刃為曲折刃，而主刃前刀面螺旋面表面開有若干螺旋槽，該螺旋槽是以在麻花鉆端平面上的投影為一曲線或折線(即主刃曲線)作為發(fā)生線繞著鉆軸作螺旋運(yùn)動而形成的。
[0008]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述螺旋槽的數(shù)量、槽深和槽的截面形狀可變。
[0009]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述螺旋槽為3-10個(gè)，優(yōu)選為4個(gè)、6個(gè)或7個(gè)。
[0010]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述主刃后刀面采用錐面、傾斜平面或螺旋面結(jié)構(gòu)，便于刃磨。
[0011]作為本發(fā)明的改進(jìn)，當(dāng)主刃后刀面采用錐面時(shí)，所述麻花鉆的原始鋒角一般小于118。。
[0012]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述麻花鉆的橫刃為近似直線。
[0013]本發(fā)明還公開了一種上述麻花鉆在鉆孔加工中的應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明中，螺旋溝槽的主刃前刀面螺旋面部分具有若干小的螺旋槽，而這些小螺旋槽與螺旋溝槽類似，是以在麻花鉆端平面上的投影為一組周期性曲/折線或者非周期性曲/折線作為發(fā)生線，繞著鉆軸作螺旋運(yùn)動而形成的。
[0015]本發(fā)明中，小螺旋槽的數(shù)量、槽深和槽的截面形狀，都可以在一定范圍內(nèi)變化。
[0016]本發(fā)明中，后刀面采用便于刃磨的錐面、傾斜平面或螺旋面結(jié)構(gòu)，以方便推廣。
[0017]本發(fā)明中，當(dāng)后刀面采用錐面時(shí)，其刃磨參數(shù)可以參照確定標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨參數(shù)的方法，通過計(jì)算獲得。
[0018]本發(fā)明中，曲折刃麻花鉆的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，如螺旋溝槽非主刃部分的形狀、螺旋角、麻花鉆副刃的結(jié)構(gòu)、頸部與柄部結(jié)構(gòu)等與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆完全相同，以方便制造加工。
[0019]本發(fā)明中，曲折刃麻花鉆的橫刃與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆一樣為近似直線，制造時(shí)可以按照通行方法修磨橫刃。修磨橫刃將會使曲折刃麻花鉆獲得更好的鉆削性能和節(jié)能效果。
[0020]與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆相比，采用具有上述結(jié)構(gòu)特征的曲折刃麻花鉆進(jìn)行鉆削加工具有以下特點(diǎn):
[0021]I)主刃切削角度分布趨于合理，鉆削功率降低22%?40%。
[0022]2)曲折刃能實(shí)現(xiàn)分屑，使切屑寬度明顯變窄，切屑排出更加順暢。
[0023]3)前刀面上的小螺旋槽使切削液更容易進(jìn)入到鉆削區(qū)。
[0024]4)主刃鋒角一般小于118°，定心性更好，加工孔的質(zhì)量有所提高。
[0025]5)由于同樣的鉆削功率負(fù)荷可以采用更大的鉆削用量，鉆孔效率和刀具耐用度也有所提聞。
[0026]與群鉆等優(yōu)化后刀面結(jié)構(gòu)的鉆型相比，具有上述結(jié)構(gòu)特征的曲折刃麻花鉆具有刃磨簡便，易于推廣應(yīng)用的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的前刀面帶4個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分結(jié)構(gòu)的軸測圖。
[0028]圖2是按照本發(fā)明的該實(shí)施例的前刀面帶4個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分的視圖(不修磨橫刃)。
[0029]圖3是按照本發(fā)明該實(shí)施例的前刀面帶4個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分的視圖(修磨橫刃)。
[0030]圖4是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的前刀面帶6個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分結(jié)構(gòu)的軸測圖。
[0031]圖5是按照本發(fā)明的該另一個(gè)實(shí)施例的前刀面帶6個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分的視圖(實(shí)施例二)。
[0032]圖6是按照本發(fā)明的前刀面帶7個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分結(jié)構(gòu)的軸測圖(實(shí)施例三)。
[0033]圖7是按照本發(fā)明的前刀面帶7個(gè)螺旋槽的麻花鉆鉆尖部分的視圖(實(shí)施例三)。【具體實(shí)施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]本發(fā)明的麻花鉆，其主刃前刀面螺旋面部分具有若干小的螺旋槽，而這些小螺旋槽與螺旋溝槽類似，是以在麻花鉆端平面上的投影為一組周期性曲/折線或者非周期性曲/折線作為發(fā)生線，繞著鉆軸作螺旋運(yùn)動而形成的。
[0036]本發(fā)明中，麻花鉆上的螺旋槽的數(shù)量、槽深和槽的截面形狀，都可以在一定范圍內(nèi)變化。
[0037]與傳統(tǒng)麻花鉆類似，后刀面采用便于刃磨的錐面、傾斜平面或螺旋面結(jié)構(gòu)，以方便推廣。當(dāng)后刀面采用錐面時(shí)，其刃磨參數(shù)可以參照確定標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨參數(shù)的方法，通過計(jì)
算獲得。
[0038]曲折刃麻花鉆的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，如螺旋溝槽非主刃部分的形狀、螺旋角、麻花鉆副刃的結(jié)構(gòu)、頸部與柄部結(jié)構(gòu)等與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆完全相同，以方便制造加工。
[0039]曲折刃麻花鉆的橫刃與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆一樣為近似直線，制造時(shí)可以按照通行方法修磨橫刃。推薦采用十字刃磨法或者綜合式刃磨法對橫刃進(jìn)行刃磨(參見楊叔子主編、機(jī)械工業(yè)出版社2002年I月出版的《機(jī)械加工工藝師手冊》)。刃磨橫刃將會使曲折刃麻花鉆獲得更好的鉆削性能和節(jié)能效果。
[0040]本發(fā)明中，通過在主刃設(shè)置多個(gè)小螺旋槽，可以顯著降低鉆削功率。具體地，首先，多個(gè)小螺旋槽的存在，使切削液更容易進(jìn)入到鉆削區(qū)，降低鉆削區(qū)的溫度和刀-屑、刀-工摩擦系數(shù)，從而降低鉆削力和鉆削功率；其次，通過將主刃設(shè)計(jì)為具有多個(gè)小螺旋槽的曲折刃，可以改善主刃上各點(diǎn)的切削角度分布，使之趨于合理(與各小螺旋槽對應(yīng)的整個(gè)主刃的b、C、d段(見附圖1)的前角都為正值)，從而降低鉆削力和鉆削功率；另外，這種曲折刃具有分屑效果，而分屑既可以降低鉆削力與鉆削功率，又可以縮短切屑的寬度，有利于切屑的排出。
[0041]另外，本發(fā)明的麻花鉆還可通過減小主刃后刀面磨削錐的錐頂角，來減小麻花鉆的鋒角，增強(qiáng)鉆削時(shí)麻花鉆的定心性能，一方面提高孔的加工精度，另一方面減弱刃帶與工件孔壁的摩擦，進(jìn)一步降低鉆削扭矩和鉆削功率；而且，還可通過修磨橫刃，使橫刃部分的前角從很大的負(fù)值變成0°左右，可以在極大地降低鉆削軸向力的同時(shí)，降低鉆削扭矩和鉆削功率；[0042]而主刃后刀面采用標(biāo)準(zhǔn)的錐面結(jié)構(gòu)，使一般企業(yè)的技術(shù)工人用手工、或簡單刃磨夾具即可完成麻花鉆的重磨，而不需要借助專用、昂貴的刃磨設(shè)備，極大地方便了曲折刃麻花鉆的推廣和普及。
[0043]總之，本發(fā)明的曲折刃麻花鉆與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆相比，曲折刃麻花鉆的鉆削功率更小，鉆削效率更高，排屑更加順暢，冷卻潤滑更加方便可靠，工件加工質(zhì)量更好，刃磨推廣更加容易。
[0044]圖1?圖3分別顯示了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的曲折刃麻花鉆的鉆尖部分結(jié)構(gòu)示意圖(適合于加工中碳鋼，下同)。其中，圖1是具有4個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的軸測圖(不修磨橫刃)；圖2是具有4個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的主視圖和俯視圖(不修磨橫刃)；圖3是具有4個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的主視圖和俯視圖(修磨橫刃)。本實(shí)施例中，優(yōu)選鉆頭直徑為25.0mm，鉆芯半徑1.800mm，外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)處的螺旋角β=30° ;后刀面為圓錐面；半鋒角為51.496°，橫刃斜角為54.011°，結(jié)構(gòu)圓周后角為14.555°，30°尾隙角為4.596° ;小螺旋槽參數(shù):槽頂位置f=l.469mm，槽深e=l.474mm, a=0.505mm, b=0.147mm, c=2.178, d=0.179mm ;后刀面刃磨參數(shù):磨削維半維角Θ =29.178。，錐軸傾斜角 σ =23.141。，偏移向距 s=4.023mm,中心向距 h=16.364mm。
[0045]圖4?圖5分別顯示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的曲折刃麻花鉆的鉆尖部分結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖4是具有6個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的軸測圖；圖5是具有6個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的主視圖和俯視圖。該實(shí)施例中，優(yōu)選鉆頭直徑為25.0mm,鉆芯半徑1.800mm (精確到小數(shù)點(diǎn)后面3位,下同),外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)處的螺旋角β =31° ;后刀面為圓錐面；半鋒角為49.739°，橫刃斜角為60.801°，結(jié)構(gòu)圓周后角為13.016°，30°尾隙角為3.523° ;小螺旋槽參數(shù)(各參數(shù)的含義與圖2、圖3所標(biāo)注的完全一樣，下同):槽頂位置 f=l.261mm,槽深 e=l.267mm, a=0.397mm, b=0.114mm, c=l.279, d=0.187mm ;后刀面刃磨參數(shù):磨削錐半錐角θ=30.267°，錐軸傾斜角σ=19.932°，偏移向距s=3.514mm，中心向距 h=16.025mm。
[0046]圖6?圖7分別顯示了本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的曲折刃麻花鉆的鉆尖部分結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖6是具有7個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的軸測圖；圖7是具有7個(gè)小螺旋槽的曲折刃麻花鉆鉆尖部份的主視圖和俯視圖。該實(shí)施例中，鉆頭直徑為18.0_，鉆芯半徑1.296mm，外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)處的螺旋角β =31° ;后刀面為圓錐面；半鋒角為48.241°，橫刃斜角為57.367°，結(jié)構(gòu)圓周后角為15.799°，30°尾隙角為4.390° ;小螺旋槽參數(shù):槽頂位置 f=0.907mm,槽深 e=0.724mm, a=0.233mm, b=0.083mm, c=0.726mm, d=0.110mm ;后刀面刃磨參數(shù):磨削錐半錐角0 =27.959°，錐軸傾斜角σ=21.008°，偏移向距s=2.971mm，中心向距 h=13.313mm。
[0047]上述實(shí)施例的麻花鉆，兩條主刃及主刃前刀面的螺旋槽結(jié)構(gòu)可以完全一樣，也可以不一樣，或者在半徑方向上錯開半個(gè)周期。
[0048]上述實(shí)施例的麻花鉆，鉆削功率可以降低22%?40%，切屑排出順暢，切削液也更容易進(jìn)入到鉆削區(qū)。由于同樣的鉆削功率負(fù)荷可以采用更大的鉆削用量，鉆孔效率提高近I倍，刀具耐用度和加工孔的質(zhì)量也有所提高。
[0049]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種麻花鉆，其特征在于，該麻花鉆的主刃為曲折刃，即主刃前刀面螺旋面表面具有若干螺旋槽，且該螺旋槽是以在麻花鉆端平面上的投影為曲線或折線作為發(fā)生線繞著鉆軸作螺旋運(yùn)動而形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麻花鉆，其中，所述螺旋槽的數(shù)量、槽深和槽的截面形狀可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種麻花鉆，其中，所述麻花鉆的兩條主刃或主刃上的螺旋槽結(jié)構(gòu)可以一樣，也可以不一樣，或者主刃上的各螺旋槽在半徑方向上錯開半個(gè)周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種麻花鉆，其中，各主刃上的螺旋槽數(shù)量為3-10個(gè)，優(yōu)選為5個(gè)、6個(gè)或8個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種麻花鉆，其中，所述主刃后刀面采用錐面、傾斜平面或螺旋面結(jié)構(gòu)，便于刃磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種麻花鉆，在主刃后刀面為錐面時(shí)，所述麻花鉆的原始鋒角一般小于118°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種麻花鉆，其中，所述麻花鉆的橫刃為近似直線。
8.上述權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述麻花鉆在鉆孔加工中的應(yīng)用。
【文檔編號】B23B51/02GK103737073SQ201410026823
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】熊良山 申請人:華中科技大學(xué)