CN101663119A - 深孔切削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备有焊接安装在切削头部上的导向块的深孔切削装置，可在稳定的切削状态下获得高加工精度，且可延长导向块的使用寿命。焊接安装在切削头部(10a)上的导向块(5)倾斜配置，以使工具前端侧较尾端侧更靠近工具旋转方向(y)的前方侧。

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焊接安装有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上的导向块安装用凹部焊接安装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。藉此，焊接安装方式的导向块，普遍来说是适用于一种切削刃也采用焊接安装方式的切削头部上。

图6(A)～(C)中表示导向块及切削刃皆为焊接安装方式的一种钻头。此钻头1B是由位于前端侧的切削头部10a以及位于后端侧的外周设有外螺纹11的螺杆部10b构成大致圆筒状的钻头本体10，该钻头本体10中空内部形成向后端侧开放的切屑排出路12，上述切削头部10a的前端面1a上，开设有与切屑排出路12连通的一大一小扇形的切屑排出口13、14。并且，沿着两个切屑排出口13、14的侧壁所凹设的3个切削刃安装座15上，分别由超硬合金或金属陶瓷等硬质材料制成的位于外周侧、中心侧、中间处的3个切削刃2A～2C分别被焊接安装，同时在切削头部10a的外周面1b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16上，分别焊接安装着略厚的片板状的导向块3。另外，在切削头部10a的外周面的后端侧的径向的相向位置上分别形成成对的夹持用沟状部17。此外，各导向块3的外表面侧上，通过焊接安装后的研磨加工，加工成一个沿着外周侧切削刃2A所形成的切削圆周的圆弧面3a，并对四周端缘加工出倒角3b。

切削加工是如图7(A)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10b而连接钻头1B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1B的前端侧，如图7(B)所示，连同在切削部所产生的切屑F从钻头1B的切屑排出口13、14流入切屑排出路12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H的内周面所承受，由此可稳定地维持钻头1B的旋转状态，同时孔内周可得到均匀的平滑面。

发明内容

发明要解决的问题

但是，在这种深孔切削装置中，当进入使用次数达到某种程度的阶段时，观察该导向块表面的磨损情况，就会明白通常磨损部的中心越远离工具前端越朝向工具旋转方向后方偏移。因此，前述传统架构的深孔切削装置中，如图6(C)所示，导向块3的圆弧面3a中，以虚线绘示的磨损部Z1呈朝向工具旋转方向后方偏移的情形。图中，L1是磨损中心线，相对于工具轴线方向L0以角度θ倾斜着。

然而，由于导向块3的磨损部Z1整体是相当于让切削孔H内周承受切削反力的滑动接触领域，因此在圆弧面3a上磨损部Z1发生偏向的状况下，导向块3整体对切削孔H周面不均匀地压接，会使压接于切削孔H内周上所引起的应力，指向偏离工具中心的方向。于是这些因素导致切削状态的不稳定，以致降低加工精度的同时，导向块3本身也产生不均匀磨损以致缩短使用寿命。

鉴于上述的情况，本发明的目的在于提供一种在切削头部上焊接安装有导向块的深孔切削装置，其可在稳定的切削状态下获得高加工精度且延长导向块的寿命。

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，在切削头部10a的外周上焊接安装与切削孔H内周滑动接触的导向块5的深孔切削装置中，其特征在于：导向块5倾斜配置，以使此导向块5的工具前端侧较尾端侧位于工具旋转方向y的前方侧。

权利要求2的发明，如上述权利要求1所述的深孔切削装置，导向块5的宽度方向中央线L1相对于工具轴线方向L0以10～40度的角度θ发生倾斜。

权利要求3的发明，如上述权利要求1或2所述的深孔切削装置，导向块5的外表面侧形成为沿着切削刃(外周侧切削刃2A)所形成的切削圆周S的圆弧面5a。

发明效果

根据权利要求1的发明涉及的深孔切削装置，由于焊接安装在切削头部的外周上的导向块是以导向块的工具前端侧较尾端侧位于工具旋转方向的前方侧的方式倾斜配置着，因此即使导向块表面的磨损中心随着远离工具前端朝向工具旋转方向后方偏移，亦可不使磨损部分在导向块外表面上偏移，而可使导向块整体均匀地压接于切削孔周面上，并可使这种压接所引起的应力指向工具中心方向，于是可使切削状态稳定而提高加工精度，同时导向块本身的磨损也得到均匀化，可延长使用寿命。

根据权利要求2的发明，导向块的宽度方向中央线相对于工具轴线方向倾斜成适当角度范围，因此可使倾斜方向与进行切削加工所引起的磨损中心的倾斜方向接近，以进一步提高加工精度。

根据权利要求3的发明，导向块的外表面侧形成为沿着切削刃所形成的切削圆周的圆弧面，因此通过将导向块用原材料片焊接安装在切削头部上后所进行的研磨加工，可容易地形成该圆弧面且提高加工精度。

附图说明

图1示出了本发明的一个实施方式涉及的深孔切削装置中使用的钻头，(A)为平面图，(B)为整体主视图，(C)为切削头部的侧视图。

图2示出了该钻头的钻头本体，(A)为平面图，(B)为切削头部的侧视图。

图3示出了焊接安装于该钻头本体上的导向块用原材料片的立体图。

图4示出了焊接安装有该导向块用原材料片及切削刃的钻头本体，(A)为平面图，(B)为侧视图。

图5示出了导向块经研磨加工后的切削头部的主要部分的平面图。

图6示出了传统结构的深孔切削装置中使用的钻头，(A)为平面图，(B)为整体主视图，(C)为切削头部的侧视图。

图7示出了通过深孔切削装置进行的深孔切削加工，(A)为纵向剖面图，(B)为切削头部部分的纵向剖面放大图。

符号说明

1A：钻头                10a：切削头部

18：导向块安装凹部      2A～2C：切削刃

5：导向块               5a：圆弧面

50：导向块用原材料片    H：切削孔

L0：工具轴线方向        L2：宽度方向二等分线

S：切削圆周             y：工具旋转方向

θ：角度

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1(A)～(C)示出本实施方式的深孔切削装置中的钻头1A，图2(A)、(B)示出该钻头1A的钻头本体10，图3示出该钻头1A中使用的导向块用原材料片50，图4(A)、(B)示出钻头本体10中该原材料片50的焊接安装形态，图5示出该原材料片50研磨加工后的钻头1A的前端面主要部分。在该实施方式中所示的深孔切削装置中，除了钻头1A的导向块5及导向块安装凹部18的形态外，基本架构均与图6(A)～(C)所示的具有传统架构的钻头1B相同，因此两钻头1A、1B中可共享的各个架构表示相同符号，并省略其说明。

如图1(A)～(C)所示，钻头1A，是在钻头本体10的切削头部10a外周面的两处位置上分别固定安装由超硬合金或金属陶瓷等硬质材料制成并大致呈鱼糕形状的导向块5，使其凸形曲面侧朝向外，且将其倾斜配置为作为纵向方向一端侧的工具前端侧比作为另一端侧的尾端侧更靠近工具旋转方向y的前方侧的形态。并且每一个导向块5的宽度方向二等分线L2相对于工具轴线方向L0倾斜的角度与上述传统架构的钻头1B中的导向块7的磨损中心线L1(参照图6(C))相对于工具轴线方向L0倾斜的角度θ相同。

此种导向块5是在如图2(A)、(B)所示的钻头本体10的外周面1b上的导向块安装凹部18焊接安装如图3所示的导向块用原材料片50之后，再对此原材料片50的外表面侧进行研磨加工而得到的。

藉此，导向块安装凹部18是在自钻头本体10的前端面1a至外周面1b的前半部的区域中，对应于导向块5的上述倾斜配置，形成为沿着与工具轴线方向L0呈夹角θ的倾斜方向的浅沟状，同时其工具旋转方向y的后方侧的端缘向外的突出量增大，以作为承受部18a。另一方面，导向块用原材料片50的形状是一种在一侧的主面50a的两侧端缘上加工倒角50b、50b的较厚的片板状，且相对最终的导向块5成品的尺寸形状来说，主要是在焊接安装后成为外表面侧的上述主面50a侧上具有切削留量。

在用于形成导向块5的圆弧面5a的研磨加工中，采用一种旋转研磨方式进行即可，此方式是以已焊有导向块原材料片50的钻头本体10的轴心O为中心，转动该钻头本体10侧或是研磨工具侧，使研磨工具接触于导向块原材料片50的主面50a侧上的方式。藉此，如图5所示，圆弧面5a是设定成沿着外周侧切削刃2A的切削圆周S的圆弧。此外，根据原材料片50的倾斜配置，如图4(B)所示，其工具前端侧的端部50c是自钻头本体10的前端面1a倾斜突出，因此通过研磨除去这个突出部分使其与该前端面1a大致同平面。再者，对于导向块5的外表面侧的周缘(圆弧面5a的周缘)，也通过研磨加工倒角5b以避免导向块5卡在切削孔H内周上。

此外，切削刃2A～2C亦先后焊接安装于钻头本体10的各切削刃安装座15上，特别是针对用以决定切削半径的外周部切削刃2A的外缘侧，同样地通过焊接安装后的研磨加工，而高精度设定预定的刃前端位置。

上述结构的钻头1A如上述的那样，与深孔切削用钻头的钻头1B同样地，在工具柄4的前端部旋入螺杆部10b而进行连结(参照图7(A)、(B))，以供所需的深孔切削加工。此外，在此深孔切削加工中，各导向块5与切削孔H内周滑动接触，使得切削反力通过该导向块5被切削孔H内周面所承受，同时使伴随切削所产生的孔内周的凹凸变得平滑，但由于导向块5的外表面侧与切削孔H内周滑动接触而产生磨损，所以此磨损部分中心呈越远离工具前端越朝向工具旋转方向y的后方侧偏移的形态。

然而，在此深孔切削装置中，焊接安装于切削头10a外周的导向块5呈倾斜配置，此倾斜配置方向亦即宽度方向二等分线L2的方向由于和磨损中心的倾斜方向一致，因此如图1(B)的虚线所示，磨损部Z2是在宽度方向二等分线L2的两侧上均匀地呈现。因此，切削加工中，导向块5整体是对切削孔H周面均等地接触，使得压接于切削孔H内周所引起的应力指向工具中心，进而可发挥理想的抵消效应，可获得基于极为稳定的切削状态所带来的高加工精度。并且，通过这种磨损的均匀化，可延长导向块5本身的使用寿命。此外，在图1(B)中，导向块5的磨损部Z2的宽度随着远离工具前端侧变窄，是因为通常钻头1A中切削头部10a整体被设定成前端稍粗的锥形的缘故。

工具轴线方向L0和倾斜配置的导向块5的宽度方向二等分线L2间的角度θ的最适当范围是依据工具径(切削孔径)或切削条件等而相异，但是一般而言，较佳情况是设定在10～40度的范围中。亦即，此角度θ无论过小或过大，该导向块5都变得不易与切削孔H周面均匀地接触，尤其越易使压接所引起的应力方向偏离工具中心，越不易得到稳定的切削状态。为了以最佳倾斜状态配置导向块5，预先在相应的加工条件下研究磨损中心线的倾斜度后，再设定成与此倾斜度一致的配置角度即可。

就导向块5的圆弧面5a而言，如上述那样，在朝切削头部10a焊接原材料片50后再进行研磨加工以完成成品，是因为焊接安装特有的位置对准精度问题，以及要倾斜配置导向块5的特殊关系所致。亦即，以焊接安装而言，由于在与被安装面间存在焊接材料，所以就算预先将原材料片50本身加工成精密的尺寸形状来完成成品，也无法确保在切削头部10a上的严密的位置精度。又，为了将导向块5相对切削头部10a的轴线方向倾斜配置，并能使圆弧面5a将圆弧中心维持在切削头部10a的直径线上(实施方式中则为工具中心O)，必须要使该圆弧面5a设定成不与导向块5的底面及两侧面平行的曲面，若要在原材料片的阶段，则难免需要施行非常困难的加工操作。然而，等到焊接安装后再进行研磨加工，则可一举解决这些问题。

作为使用于本发明的深孔切削装置中的导向块，可包含各种长度及宽度比例的与上述实施例中举例所示者不同的导向块。藉此，就导向块用原材料片而言，为了省去对工具前端侧的突出端部所进行的研磨除去的步骤，亦可使用如下种类的原材料片：即使由正面观看呈矩形，在将其焊接安装在导向块安装凹部上时，其尺寸也不会使该端部突出的种类；预先使该端部形成沿着焊接安装时的安装钻头前端面的方向的模制品；以及两端部沿着焊接安装时的安装钻头前端面的、正面观看呈平行四边形的种类等。此外，就导向块的材质而言，除了整体由超硬合金或金属陶瓷等硬质材料制成外，亦可采用仅在滑动接触于切削孔内周的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。

此外，在实施方式中虽然示出了在钻头1的切削头部10a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7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后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 (3)

1、一种深孔切削装置，在切削头部的外周上焊接安装与切削孔内周滑动接触的导向块，其特征在于：

前述导向块倾斜配置，以使此导向块的工具前端侧较尾端侧位于工具旋转方向的前方侧。

2、根据权利要求1所述的深孔切削装置，前述导向块的宽度方向中央线相对于工具轴线方向以10～40度角发生倾斜。

3、根据权利要求1或2所述的深孔切削装置，前述导向块的外表面侧形成为沿着切削刃所形成的切削圆周的圆弧面。

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