CN101646522A - 深孔切削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切削头部具备有刀片交换式导向块的深孔切削装置，可使所形成的切削孔的加工质量得以提高，并延长导向块的使用寿命。其特征在于：在形成于切削头部(11)外周的导向块安装用凹部(18)上，使用安装螺丝(17b)将与切削孔(H)内周滑动接触的导向块(3A)安装成可装卸自如，同时此导向块(3A)的顶部(P1)相对于切削刃(外周侧切削刃(2A))形成的切削圆周(S)朝径向外侧突出。

Description

深孔切削装置

技术领域

本发明涉及一种深孔切削加工中所使用的切削装置，特别是涉及一种在切削头部的外周上安装有刀片交换式导向块的深孔切削装置。

背景技术

一般而言，安装于深孔切削装置的切削头部外周上的导向块，在穿孔中与切削孔内周滑动接触，使切削孔内周面承受切削刃引发的切削反力，进而使其滑动接触部位与切削刃间的位置关系一直保持为一定(所谓的抵消效应)，藉此使切削头部维持无振摆的围绕恒定轴线旋转的状态，以提高切削精度，同时发挥将随着切削而产生于孔内周上的凹凸压扁而将其平滑化的作用。这种导向块，虽然有与切削头部一体成型的方式，但主流的方式则为，在设于钢制的切削头部外周的导向块安装用凹部上焊接由超硬合金或金属陶瓷等硬质材料制成的刀片，或是对同样的刀片进行螺纹连接的方式。特别是，后者的采用螺纹连接的导向块，具有可根据磨损程度或损伤进行装卸而更换成新品的优点，通常适用于将可装卸更换的不重磨刀片作为切削刃的切削头部上。

图1(A)～(C)中表示导向块及切削刃皆为刀片交换式的一种钻头。此钻头1是由位于前端侧的切削头部11以及后端侧的外周设有外螺纹12a的螺杆部12构成大致圆筒状的钻头本体10，该钻头本体10的中空内部形成向后端侧开放的切屑排出路13，上述切削头部11的前端面11a上，开设有与切屑排出路13连通的一大一小扇形的切屑排出口14、15。并且，沿着两个切屑排出口14、15的侧壁14a、15a所凹设的3个切削刃安装座16上，使用螺丝17a来固定分别由不重磨刀片制成的切削刃2A～2C，同时在切削头部11的外周面11b的两处位置凹设的沿着切削头轴向的沟状导向块安装用凹部18上，使用安装螺丝17b固定各个略厚的片板状的导向块3。另外，图中的19，是在切削头11的外周面11b的后端侧的径向的相向位置上所形成的成对的夹持用平坦部。

切削加工是如图2及图3所示，在深孔切削用钻头的呈圆管状的工具柄(亦称为镗杆)4的前端部通过旋入螺杆部12而连接钻头1的状态下，将该工具柄4连接至工作机械的主轴等装置上进行旋转驱动，或相反地使被削材W侧进行旋转。此外，以下的工具旋转方向，包括在基于被削材W侧的旋转驱动进行切削加工的情形下，工具旋转方向是指切削加工时，相对被削材W而言，工具侧的相对旋转方向。

在此情况下，冷却剂C采用自外部供给的方式。如图所示，在将以不漏油的方式包围工具柄4的冷却剂供给套41通过密封环42压接于被削材W上的状态下，冷却剂C自导入口43以高压导入至该套41内，并通过工具柄4的外周面与切削孔H的内周面间的间隙T供给至钻头1的前端侧，连同在切削部所产生的切屑F从钻头1的切屑排出口14、15流入切屑排出路13内，通过工具柄4内的切屑排出路4a向外部排出。并且，在此加工过程中，通过与切削孔H内周滑动接触的导向块3、3，使切削反力可被切削孔内周面所承受，由此可稳定地维持钻头1的旋转状态，同时孔内周可得到均匀的平滑面。

以往，此种钻头1的各导向块3，是如图7(A)、(B)所示，其外面侧是由在纵向上位于中间的平坦部30与位于两侧的呈圆弧面的隆起部31、31构成，而在平坦部30上设有螺纹孔32，并且一般在各隆起部31的四周端缘加工倒角33。并且，如图8所示，各导向块3的隆起部31，在以宽度方向(沿着工具旋转方向的方向)为左右时，宽度方向的剖面呈左右对称的形状，并且除加工出倒角33的四周端缘以外的表面，具有小于外周侧切削刃2A所形成的切削圆周S的曲率半径，且形成圆弧中心Q位于通过钻头1的旋转中心O的直径线D上的圆弧面，并其顶部P的突出高度设定为与切削圆周S一致的高度。

发明内容

发明要解决的问题

然而，近年来，在利用上述的深孔切削装置所进行的深孔切削加工中，对于所形成的切削孔的加工品质的要求在提高，同时为了减低作业成本，对于刀片交换式导向块而言，也期望本身的使用寿命可以进一步延长。

鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供一种在切削头部备有刀片交换式导向块的深孔切削装置，以使所形成的切削孔的加工品质得以提高，亦可延长导向块的使用寿命。

解决问题的手段

为了达成上述目的，权利要求1的发明以附图的参照符号来表示，其特征在于：在形成于切削头部11外周的导向块安装用凹部18上，使用安装螺丝17b将与切削孔H内周滑动接触的导向块3A、3B安装成可装卸自如，同时此导向块3A、3B的顶部P1、P2相对于切削刃(外周侧切削刃2A)形成的切削圆周S朝径向外侧突出。

权利要求2的发明，针对上述权利要求1所述的深孔切削装置，导向块3A、3B的顶部P1、P2位于比该导向块3A、3B的沿着切削方向的宽度的中间点更靠近切削方向前方的位置上。

权利要求3的发明，针对上述权利要求1所述的深孔切削装置，导向块3A、3B的顶部P1、P2位于曲率半径小于切削刃(外周侧切削刃2A)所形成的切削圆周S的圆弧面上。

权利要求4的发明，针对上述权利要求1～3中任一项所述的深孔切削装置，前述导向块3A、3B的顶部P1、P2相对于切削刃(外周侧切削刃2A)所形成的切削圆周S朝径向外侧突出，突出量介于0.5～50μm的范围。

发明效果

根据权利要求1的发明涉及的深孔切削装置，由于导向块的顶部相对于切削刃所形成的切削圆周朝径向外侧突出，因此在切削加工中，该导向块强力地推压的同时也滑动地接触在切削孔内周上，以使得进行切削时产生的切削孔内周上的凹凸可确实地压扁，从而形成内周面更平滑的高品质切削孔，加上导向块本身的厚度也按照上述突出量得到增加，进而可延长耐磨损寿命。

根据权利要求2的发明，一般而言，导向块的初期磨损在工具旋转方向的后方侧逐渐变大，相对于此，前述导向块的顶部位于比沿着工具旋转方向的宽度中间点更靠近工具旋转方向前方的位置上，因此可使从切削圆周突出的该顶部的磨损变慢，相应地就可延长耐磨损寿命。

根据权利要求3的发明，导向块的顶部位于曲率半径小于切削刃所形成的切削圆周的圆弧面上，因此可容易设定为一种可避免该导向块中的工具旋转方向前端缘侧卡在切削孔内周上的尺寸形状。

根据权利要求4的发明，由于导向块的顶部相对于切削刃所形成的切削圆周以适当范围突出，可避免切削阻力的过度增加，进而发挥有效的抵消效应以及使内周面平滑化的作用。

附图说明

图1表示作为本发明对象的深孔切削装置中的包含刀片交换式导向块及切削刃的钻头，(A)为平面图，(B)为整体侧视图，(C)为切削头部的侧视图。

图2为表示该深孔切削装置所进行的深孔切削加工的纵向剖面侧视图。

图3为进行该深孔切削加工时对切削头部进行放大表示的纵向剖面侧视图。

图4为表示本发明第一实施方式涉及的深孔切削装置中的钻头的导向块安装部分的横向剖面放大图。

图5为表示第二实施方式涉及的深孔切削装置中的钻头的导向块安装部分的横向剖面放大图。

图6表示本发明的深孔切削装置中的导向块，(A)为第一实施方式使用的导向块的立体图，(B)为第二实施方式使用的导向块的立体图。

图7表示传统的深孔切削装置中的导向块，(A)为平面图，(B)为整体侧视图。

图8为表示传统的深孔切削装置中的钻头的主要部分的平面图。

符号说明

1：钻头           11：切削头部

11b：表面(外周)   17b：安装螺丝

2A～2C：切削刃    3A，3B：导向块

H：切削孔         P1，P2：顶部

S：切削圆周       y：工具旋转方向

具体实施方式

下面，关于本发明涉及的深孔切削装置的实施方式，参照附图进行具体的说明。图4、图5分别示出第一实施方式、第二实施方式的深孔切削装置中的钻头1的导向块安装部分的横向剖面放大图，图6(A)、(B)为第一及第二实施方式使用的导向块3A、3B的立体图。在这些实施方式的深孔切削装置中，除了导向块3的形态外，基本架构均与使用上述的图1(A)～(C)及图2、图3来予以说明的架构完全相同，因此导向块3以外的各个架构的说明于此省略。

在第一实施方式的深孔切削装置中，如图4所示，在设于钻头1的切削头部11外周面上的各导向块安装用凹部18上使用螺丝17来固定由超硬合金或金属陶瓷等硬质材料制成的导向块3A。这些导向块3A是如图6(A)所示，整体呈略厚的片板状，外表面侧是由一个位于纵向中间的平坦部30与呈圆弧面的两侧隆起部31、31所构成，而在平坦部30上设有螺纹孔32，并且两个隆起部31的表面形成曲率半径小于外周侧切削刃2A(参照图1)所形成的切削圆周S的圆弧面，关于这点是与上述的传统的深孔切削装置中所使用的导向块3(参照图8)相同。

然而，如图4所示，在此导向块3A中，虽然两个隆起部31的圆弧面具有与本图假想线所示的上述传统架构中的导向块3的圆弧面相同的曲率半径，但是其圆弧中心Q1是位于将传统架构的导向块3的圆弧中心Q沿着钻头切线方向往工具旋转前方侧偏移t1的位置上，并且以宽度方向(沿着箭头y所示的工具旋转方向的方向)为左右时，宽度方向截面呈左右非对称的形状。简单来说，导向块3A的圆弧面是将导向块3的圆弧面向钻头切线方向偏移t1，且削除从导向块安装用凹部18突出的偏移前方侧(假想线a)的同时，在偏移后方侧附加有圆弧延长部b的形状。

因此，此导向块3A的两个隆起部31的顶部P1，是位于一条相对于通过钻头1的旋转中心O的直径线D距离t1的平行线L1上，并且向外周侧切削刃2A所形成的切削圆周S外侧稍微突出。此外，各隆起部31在纵向两端缘加工倒角34的同时，在工具旋转方向前缘处倒圆角35。

此第一实施方式中的钻头1，如上所述，是将深孔切削用钻头的螺杆部12旋入并连结在工具柄4的前端部(参照图2、图3)，以供所需的深孔切削加工用。此外，在此深孔切削加工中，通过各导向块3A滑动接触于切削孔H内周，使切削反力通过该导向块3A被切削孔H内周面所承受，并且利用此抵消效应使钻头1稳定地维持旋转状态，以得到良好的加工精度，同时进行切削时产生于孔内周上的凹凸能被压平。但由于此导向块3A的顶部P1向切削圆周S的外侧突出而强力地推压的同时也滑动接触于切削孔H内周上，可使得切削孔H内周上的凹凸更强力且确实地被压扁，进而可形成内周面的平滑度更为优异的高质量切削孔H。

此外，针对一般的导向块的初期磨损常会在工具旋转方向的后方变大的倾向，由于导向块3A的顶部P1是位于比其宽度方向的中间点更靠近工具旋转方向前方的位置上，因此从切削圆周S突出的该顶部P1的磨损变缓慢，相应地就可使导向块的耐磨损寿命得以延长而降低作业成本。此外，此导向块3A与现有的深孔切削装置中的导向块3(参照图7)相比较，由于形成为只对滑动接触于切削孔H内周上的隆起部31表面的圆弧中心加以偏移的形状，因而对于现有的深孔切削装置的切削头部，可利用其导向块安装用凹部18无阻碍地进行安装。

在第二实施方式的深孔切削装置中，如图5所示，在设于钻头1的切削头部11外周面上的各导向块安装用凹部18上使用安装螺丝17b来固定与上述相同的硬质材料制成的导向块3B。这些导向块3B是如图6(B)所示，整体呈略厚的片板状，外表面侧是由纵向中间处设有螺纹孔32的平坦部30与呈圆弧面的两侧隆起部31、31所构成，并且各隆起部31的表面是由分别位于工具旋转前方侧的圆弧面31a与工具旋转后方侧的倾斜面31b所构成，而且将位于纵向两端缘处的倒角34与位于工具旋转方向前缘处的圆角35设于各隆起部31上。

并且，此导向块3B与上述第一实施方式中的导向块3A相同，宽度方向截面呈左右非对称的形状，但是两个隆起部31的圆弧面31a具有比图5的假想线所示的上述传统结构的导向块3的圆弧面更小的曲率半径，其圆弧中心Q2位于一条从通过钻头1的旋转中心O的直径线D向工具旋转前方侧距离t2的平行线L2上，倾斜面31b形成一个自圆弧面31a的工具旋转方向后侧缘至导向块安装用凹部18的开口边缘的斜面。并且，此导向块3B的两个隆起部31的顶部P2是位于线L2上，并且向外周侧切削刃2A所形成的切削圆周S外侧稍微突出。

在具备有此种导向块3B的钻头1进行深孔切削加工时，与利用上述第一实施方式的深孔切削装置进行加工时相同，通过滑动接触于切削孔H内周上的导向块3B使切削反力被切削孔H内周面所承受，并且利用抵消效应使钻头1稳定地维持旋转状态，以得到良好的加工精度。同时该导向块3B的向切削圆周S的外侧突出的顶部P2强力地推压的同时也滑动接触于切削孔H内周上，以使得切削孔H内周上的凹凸更强力且确实地被压扁，进而可形成内周面的平滑度更为优异的高质量切削孔H。另外，导向块3B与上述第一实施方式的导向块3A相同，由于顶部P2是位于比其宽度中间点更靠近工具旋转方向的前方的位置上，可使导向块的耐磨损寿命得以延长而降低作业成本，若将底面侧设计成与现有的深孔切削装置中的导向块3(参照图7)相同尺寸形状，则可以取代其导向块3而使用于现有的深孔切削装置中。

本发明的深孔切削装置中，导向块的顶部是向切削刃所形成的切削圆周的径向外侧突出，此突出量的最适当范围是依据工具径(切削孔径)而相异，但是一般而言，较佳情况是设定在0.5～50μm间的范围中，当过小时，无法充分地获得使孔内周平滑化及延长导向块的寿命的效果，相反的，当过大则会增大滑动接触阻力，导致切削效率下降。

并且，作为使用在本发明的深孔切削装置中的导向块，其顶部是向切削刃所形成的切削圆周的径向外侧突出即可，但是更优选方式为该顶部是位于比导向块的沿着工具旋转方向的宽度中间点更靠近工具旋转方向的前方侧的位置上，此导向块不限于前述实施方式所示的在螺纹连接部分两侧上具有一对用于滑动接触于切削孔内周上的隆起部的略厚的片板状导向块，例如可采用以缩短片板状长度的形式，并在仅为一个的隆起部的中央处穿设有螺纹孔等各种形态。此外，除了导向块整体使用超硬合金或金属陶瓷等硬质材料外，亦可采用仅在滑动接触于切削孔内周的隆起部表面上使用硬质材料，而其它部分作为基材而使用一般的钢铁等廉价材料的构造。

再者，导向块的隆起部表面，可设定为各式各样的曲面或曲面与斜面的组合等各种形态，但考虑到加工的便利性，则建议将含有顶部的主要部分作成圆弧面。然后，藉由含有此顶部的圆弧面具有一个小于切削刃所形成的切削圆周的曲率半径，可容易设定成可避免该导向块的工具旋转方向前端缘侧卡在切削孔内周上的尺寸形状。

在实施方式中虽然示出了在钻头1的切削头部11上具有位于外周侧、中心侧、中间处的3个切削刃2A～2C，但是本发明可适用在切削头部包含一个、两个、四个以上的切削刃等任一情况中，同时也可适用在一种切削头部不是作为独立的钻头而是与工具柄一体成型的深孔切削装置中。再者，在切削头部是作为钻头而构成单独构件的情况中，可不采用如图2所示的冷却剂外部供给方式(单管方式)，也可采用钻头与双层筒状的工具柄连接，将从该工具柄的内外筒间的冷却剂供给路导出至钻头外侧的冷却剂连同切屑一起由钻头的冷却剂排出口流入工具柄的内筒内的冷却剂排出路中的冷却剂内部供给方式(双管方式)。

Claims (4)

1、一种深孔切削装置，其特征在于：

在形成于切削头部外周的导向块安装用凹部上，使用安装螺丝将与切削孔内周滑动接触的导向块安装成可装卸自如，同时此导向块的顶部相对于切削刃形成的切削圆周朝径向外侧突出。

2、根据权利要求1所述的深孔切削装置，前述导向块的顶部位于比该导向块的沿着工具旋转方向的宽度中间点更靠近工具旋转方向前方的位置上。

3、根据权利要求1所述的深孔切削装置，前述导向块的顶部位于曲率半径小于切削刃所形成的切削圆周的圆弧面上，并位于比该导向块的沿着工具旋转方向的宽度中间点更靠近工具旋转方向前方的位置上。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的深孔切削装置，前述导向块的顶部相对于切削刃所形成的切削圆周朝径向外侧突出的突出量介于0.5～50μm范围。

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