CN102689039A - 一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，所述杆身组件在杆身件前端通过嵌槽式的卡簧联结结构来连接前端带有钻头的顶端套件的后端；还通过两个半圆套筒构成的组合件套设在所述杆身件的后端实现组合连接，并使所述套筒的组合体后端与扳手钻夹头的前端实现配合连接。本发明中采用嵌槽式卡簧联结结构，装卸工装简便，又能保证加工中钨钢钻头处于加工平稳状态，不会发生偏移，有效地确保了加工精度和加工的表观质量，提高工作效率。

Description

一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件

技术领域

本发明涉及一种模具加工组件的连接结构，特别涉及一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件。

背景技术

在中小型电机模具制造中，时常需要制备专用工装来配合模具零部件的制造，一些特殊模具工装需采用硬质合金材料进行钻孔加工，完成后组装成专用工装。

模具制造中的特殊工装，常选用废弃的硬质合金材料铣刀片制成。通常以外形成型和钻孔加工为主，其中外形加工常采用线切割工艺。对于钻孔，若直接采用麻花钻钻孔加工，由于麻花钻自身硬度远不及硬质合金材料，因此这种工艺显然不适合。

目前，针对这种特种工艺，常用的有三种联结构造来连接钻头等加工专用组件：螺纹联结、一体结构和焊接连体。然而根据实际使用后的效果来看，以上三种联结结构分别存在以下缺点：

1、螺纹联结

这种联结结构组件，虽然操作简便，且方便装、卸，但对于硬质合金材料的钻孔加工需要高硬度、大扭矩，仅仅依靠螺纹联结啮合钻头组件，其加工和自身强度都达不到所需承载的工艺要求。甚至在加工过程中，螺纹就已经崩裂，造成联结体之间脱离。

2、一体结构：即将加工组件为整体结构。

这种联结方式，在强度上，比螺纹联结能有显著提高。但对于加工不同规格的通孔时，由于钻取每一种通孔的孔径大小与加工组件（包含带钻头的顶端套件和杆身件）都是一一对应（即单配），因此制作成本高，加工效率低。 

3、焊接：就是分别将顶端套件和杆身件，通过焊接工艺“连”在一起的结构组件。

这种工艺能够有效地避免因螺纹联结所导致的强度不足。但总体加工受力强度仍旧不够高，且顶端套件和杆身件之间的联结仅仅依靠点焊来支撑，很难保证整个加工过程中，始终保持一个平稳的状态。尤其当钻床主轴钻速较高时，加工组件中的零部件在绕度增大的情况下，易发生“折断”现象，甚至“甩”出，对操作人员造成伤害。

此外，尽管点焊能够将顶端套件和杆身件焊接“连”在一起，然而在实际操作中，拆卸时特别不方便。如用力不当，就会使得顶端套件与杆身件之间的碰擦，造成各部件的尺寸档变形，以致部件配合处损伤，形成装配性损耗。

所以，以上三种传统工艺较难完成对硬质合金材料加工钻孔工艺。

假如能有一种工艺专用组件方案，能够对较厚的硬质合金材料进行钻孔，不仅能有效地钻出通孔，外观完整，又能使整个加工过程状态平稳，有利于加工，那将有效地解决这一实际难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其与钻孔组件的配合连接形成一种具有嵌槽式卡簧联结结构的专用加工组件，来适应对厚度为5~10mm的厚板型硬质合金材料进行的钻孔加工。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，所述杆身组件用以连接扳手钻夹头及钻孔组件中前端设置有钻头的顶端套件，所述杆身组件包含两个套筒构成的组合体及一个杆身件；

其中，所述杆身件前端通过嵌槽式的卡簧联结结构与所述顶端套件的后端配合连接；

两个所述套筒的半圆开口相对设置后，使这两个套筒的组合体前端套设在所述杆身件的后端实现组合连接，而所述套筒的组合体后端则由所述扳手钻夹头的前端夹持实现配合连接。

通过嵌槽式的卡簧联结结构与所述顶端套件实现配合连接的所述杆身件的前部为前连接段，所述杆身件上与所述套筒的组合体配合连接的后部为后连接段；

则在所述杆身件的前连接段的前端向后形成有一嵌槽，以使作为所述卡簧联结结构的一卡簧定位片的后端能够对应插入该嵌槽内。

所述顶端套件的后端形成有一第二嵌槽，所述第二嵌槽与所述杆身件上的嵌槽在相对位置开设，以使所述卡簧定位片的前端和后端能够对应插入所述第二嵌槽及所述杆身件的嵌槽内，实现顶端套件与杆身件之间过渡的非紧固型联结。

所述杆身件的前连接段的前端向后形成有中心孔，所述中心孔的孔径与所述顶端套件为过盈配合，以使钻头能够伸入该中心孔中固定。

在所述套筒的组合体后段的内侧，形成有与所述杆身件的后连接段外形尺寸相匹配的空隙，以使所述杆身件的后连接段能够对应插入该后段的空隙内，实现杆身件与套筒的组合体的配合连接。

优选的，在所述杆身件的后连接段外圆表面开设有均匀分布的若干条凹型槽；

所述套筒的组合体后段的内侧形成有均匀分布的若干条凸型槽，所述凸型槽与所述凹型槽对应设置且互相嵌合，实现所述套筒的组合体与所述杆身件的配合连接。

所述杆身件的前连接段和后连接段之间还设置有环绕前连接段后端的限位台阶；

在所述套筒的组合体前段的内侧另外形成有空隙，该前段的空隙与所述杆身件上的限位台阶及限位台阶之前的一部分前连接段的外形尺寸相匹配，以使所述套筒的组合体的前段能够套设在所述杆身件的这些相匹配的部分之上。

所述套筒的组合体的后段作为所述扳手钻夹头的夹持段，在该后段的外圆周面上设置滚花段，以增加夹持时的摩擦阻力。

所述厚板型硬质合金材料的厚度为5 ~ 10mm。

与现有技术相比，本发明所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其优点在于：

相比原先在钻取较厚硬质合金材料时，直接通过杆身件连接钻头等进行钻孔，由于被加工材料比较厚，而使钻孔时钨钢钻头与被加工的硬质合金材料之间产生巨大的摩擦力，造成钻头扭矩不足，致使钻孔处有棱角产生或者钻孔后通孔周边有焦痕或翻边，外观不甚理想的诸多弊端。

本发明通过设置两个半圆套筒构成的组合件设置凸型槽与杆身件的凹型槽嵌合连接，使得专用组件整体在同等钻速作用下，可以获得足够的扭矩，提高钻孔效率，从而在钻孔加工厚板型硬质合金材料时，保证钻出的通孔四周（边缘）光滑，不会产生毛边、棱角（边）形、飞边等不良外观。同时，为了增加扳手钻夹头与套筒被夹持段之间的摩擦阻力，在套筒外圆周面上做滚花处理，防止扳手钻夹头与半圆套筒之间在加工中发生打滑。 

本发明还改进了顶端套件与杆身件之间的工艺联结方式，通过使用嵌槽式的卡簧联结结构，相比在两者之间使用的传统机械联接方式，既避免了原先螺纹联结可能发生的打滑现象，又能确保在钻孔过程中，顶端套件与杆身件之间连接为一整体，使加工平稳。

由于卡簧定位片是嵌套在顶端套件的凹槽内，且顶端套件与杆身件之间为过渡配合，卡簧定位片直接嵌合在杆身件的嵌槽中，如此就在顶端套件和杆身件之间形成了过渡的非紧固型联结，无论加工前安装还是加工后拆卸都十分方便，卡簧联结结构不会象焊接方式那样需要花力气将顶端套件与杆身件进行硬性分离。同时，这种工艺结构最大限度地保证顶端套件和杆身件间，各自的尺寸精度不受装、卸影响而发生尺寸变形，还能够使顶端套件在钻孔时，防止在杆身件发生“跟转”现象，有效地保证了钨钢钻组件实施钻通孔时平稳性和保证加工质量。本发明所用的嵌槽式卡簧新结构在实际加工中，能非常稳固地将有关部件联结在一起，在加工中钨钢钻头旋转时不晃动、不偏心，钻后的通孔圆周处无毛边、飞边等不良外观，有利于后序的组装。

附图说明

图1是本发明所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件中杆身件的正面剖视图及侧视图；

图2是本发明所述杆身组件中的两个半圆套筒组合后的正面剖视图及侧视图；

图3是本发明所述杆身组件中图2所示半圆套筒与图1所示杆身件的凹槽端嵌合后的侧剖视图；

图4是本发明所述杆身组件中图1所示杆身件与钻孔组件（其中钨钢未与顶端套件焊接）通过嵌槽式卡簧结构组合时的正面剖视图；

图5是本发明所述杆身组件在图4基础上进一步与图2所示半圆套筒组合连接时的正面剖视图；

图6是本发明所述杆身组件在图5基础上进一步与扳手钻夹头配合连接后对硬质合金材料加工时的剖视示意图；

图7是本发明所述杆身组件在图5基础上进一步与扳手钻夹头配合连接后对硬质合金材料加工时的外观示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本发明所述杆身组件，在钻孔组件及扳手钻夹头之间进行配合连接，使得整个联结体能够对厚板型硬质合金材料，尤其是厚度为5 ~ 10mm的硬质合金材料进行钻孔加工。

配合参见图4~图7所示，上述的钻孔组件包含顶端套件32，及在顶端套件32前端设置的钨钢钻头31，顶端套件32与钨钢钻头31为单配，结构整体性好。图4、图5中所示钨钢钻头31与顶端套件32之间还没有焊接，图6、图7中则示出有焊锡33。文中将例如杆身组件、扳手钻夹头50等部件组合后在其各自的长度方向上靠近钨钢钻头31的一端称为前端（即图4、图5的左端、图6、图7的下端），远离钨钢钻头31的一端称为后端（即图4、图5的右端、图6、图7 的上端）。

本发明所述杆身组件包含有杆身件10及两个半圆套筒21，其中所述杆身件10通过嵌槽式卡簧联结结构与所述顶端套件32的后端连接；两个所述半圆套筒21的开口相对设置后，将半圆套筒21的组合体20前端套设在杆身件10的后端实现组合连接，而半圆套筒21的组合体20后端则与扳手钻夹头50的前端实现配合连接。

具体如图1所示，杆身件10的前部和后部是直径不同的两个柱体，称为前连接段11和后连接段12，其中前连接段11的直径较大。杆身件10的材料是Cr12，经过淬火后再低温回火的热处理，以使杆身件10整体获得较高的硬度与强度。

通过铣（孔）加工成形工艺，在杆身件10的前连接段11上形成有中心孔14，还在前连接段11的任意一条直径上（例如图4、图5中所示为竖直方向）形成有嵌槽13，使嵌槽13在中心孔14外缘的相对两侧布置。

其中，嵌槽13的设置是使得作为卡簧联结结构的卡簧定位片40能够插入其中，用以连接顶端套件32与杆身件10。优选的，使该嵌槽13的宽度W4比卡簧定位片40的厚度大0.03 ~ 0.05mm，以保证卡簧定位片40能够利用其中的间隙插入该嵌槽13。

而中心孔14的孔径C和与之配合的顶端套件32的尺寸为过盈配合，目的是使钨钢钻头31能伸入中心孔14中并固定，保证整个专用组件装夹在扳手钻夹头50上（呈悬空状）时，顶端套件32不会与杆身件10分离、脱落，导致掉落下来。中心孔14的深度F比嵌槽13的深度E大3 ~ 5mm，这样与之配合的顶端套件32能够完全伸入，并留有适当间隙，保证加工过程中相联结的部件不会产生触碰，以致影响装配或加工的效果。

如图4所示，在优选的实施例中，上述的卡簧定位片40采用铣刀片为原材料制成，具有高热硬性，即使承受很大的负载也不易发生弯折、断裂。另外，该卡簧定位片40为“工”字型结构。同时，在顶端套件32的后端类似地开设有第二嵌槽，使第二嵌槽与杆身件10前端的所述嵌槽13相对设置，从而使卡簧定位片40的前端和后端分别嵌入其中，实现杆身件10和顶端套件32的配合连接为一整体，以确保在钻孔过程中加工平稳。

又如图1所示，在所述杆身件10的后连接段12上开设有均匀分布的四条凹型槽15；在杆身件10的前连接段11和后连接段12之间还设置有环绕前连接段11后端的台阶16，在杆身件10与两个半圆套筒21的组合体20配合连接时用以限位。

配合参见图2、图3所示，所述组合体20中两个半圆套筒21相对设置后，在半圆套筒21的内侧留出与杆身件10的形状尺寸相匹配的空隙，即，所述组合体20前段22的空隙与杆身件10上的限位台阶16及限位台阶16之前的一部分前连接段11的外形相匹配；而组合体20后段23的空隙则与杆身件10的后连接段12的外形相匹配，即，杆身件10的后连接段12的外缘直径D与半圆套筒21组合体20后段23内侧的内径相匹配，以使杆身件10的后连接段12能够完全伸入套筒21组件的后段23进行配合连接，并留有适当间隙，保证加工过程中相联结的部件不会产生触碰，以致影响装配与加工的效果。

尤其是还在组合体20后段23的内侧设置有四条凸型槽24，所述半圆套筒21的组合体20通过这些凸型槽24与杆身件10的后连接段12的四条凹型槽15互相嵌合，实现半圆套筒21与杆身件10的配合连接。所述的凸型槽24和凹型槽15分别是经由铣床铣削加工成型的。

杆身件10与半圆套筒21组合体20的配合关系，可以参见图1及图2中的示例尺寸获知，例如，图1所示杆身件10的后连接段12长度H2，则图2中半圆套筒21的整体长度为H2±0.5mm；杆身件10的凹型槽15与半圆套筒21的凸型槽24宽度在如图中所示都为G；而图1中所述杆身件10凹型槽15的长度H1，比图2中半圆套筒21后段23的长度H4大5 ~ 6mm，其他尺寸在图中亦有标示，不再赘述。

半圆套筒21的材料是Cr12，经过淬火后再低温回火的热处理，以使套筒21整体获得较高的硬度与强度。设置半圆套筒21的目的，是为了提高钻头的扭矩，改善钻孔效果。因为原先在钻取较厚硬质合金材料60时，如果直接通过杆身件10连接钻孔组件来进行钻孔，会由于被加工材料比较厚，而在钻孔时使钨钢钻头31与被加工的硬质合金材料60之间产生巨大的摩擦力，可能会造成钻头扭矩不足，致使钻孔处有棱角产生或者钻孔后通孔周边有焦痕或翻边，外观不甚理想。

配合参见图5~图7所示，通过半圆套筒21内置的凸型槽24与杆身件10的凹型槽15相嵌合，能够使得专用组件整体在同等钻速作用下，获得足够的扭矩，提高钻孔效率。半圆套筒21的设置，还能够避免将扳手钻夹头50直接夹持在杆身件10上产生磨损，即便半圆套筒21的圆周外径表面上因扳手钻夹头50夹持造成磨损，也可通过更换该半圆套筒21来解决。因为半圆套筒21的制作工艺比起杆身件10相对简易，且加工工序和单位制作工时数少，这样可以有效地降低加工成本。

同时，半圆套筒21的组合体20的后段23作为扳手钻夹头50的夹持段，为了增加夹持时的摩擦阻力，防止钻夹头50与半圆套筒21之间在加工中发生打滑，进一步在在半圆套筒21的外圆周面上，尤其是在后段23位置外表面（即图2中H3处所示）做滚花25处理。

另外，为了避免扳手钻夹头50在钻孔时发生下滑移进而影响钻孔的问题，使得杆身件10上设置的台阶16，对应嵌合在半圆套筒21组合后在前段22形成的相应空隙内（图2中标示h处）来实现限位，以保证钻孔加工质量。

综上所述，本发明中包含钨钢钻头与顶端套件的钻孔组件，通过顶端套件和杆身件之间的卡簧定位片被连接成一体，还通过与杆身件嵌套的半圆套筒来获取更大的扭矩，因此在对硬质合金材料，尤其是对厚度为5~10mm的硬质合金材料件进行钻孔加工时，能够提高效率。还在套筒的外圆周面上做滚花处理，以进一步增加扳手钻夹头对半圆套筒夹持时的摩擦阻力，防止打滑。卡簧联结结构比传统的螺纹耦合式、一体式结构和焊接紧固联结有着明显优点，本发明这种非紧固型联结无论装载还是拆卸，操作简便，有利于提高工作效率和保证加工精度。因此，本发明工艺结构简捷，实用，易操作，无论加工还是组装都只涉及常规工艺，无需动用专用器钻工具或设备，亦无需改变原有操作习惯或流程，符合实际加工需求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，所述杆身组件用以连接扳手钻夹头（50）及钻孔组件中前端设置有钻头（31）的顶端套件（32），其特征在于，所述杆身组件包含两个套筒（21）构成的组合体（20）及一个杆身件（10）；

其中，所述杆身件（10）前端通过嵌槽式的卡簧联结结构与所述顶端套件（32）的后端配合连接；

两个所述套筒（21）的半圆开口相对设置后，使这两个套筒（21）的组合体（20）前端套设在所述杆身件（10）的后端实现组合连接，而所述套筒（21）的组合体（20）后端则由所述扳手钻夹头（50）的前端夹持实现配合连接。

2.如权利要求1所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，通过所述嵌槽式的卡簧联结结构与所述顶端套件（32）实现配合连接的所述杆身件（10）的前部为前连接段（11），所述杆身件（10）上与所述套筒（21）的组合体（20）配合连接的后部为后连接段（12）；

则在所述杆身件（10）的前连接段（11）的前端向后形成有一嵌槽（13），以使作为所述卡簧联结结构的一卡簧定位片（40）的后端能够对应插入该嵌槽（13）内。

3.如权利要求2所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述顶端套件（32）的后端形成有一第二嵌槽，所述第二嵌槽与所述杆身件（10）上的嵌槽（13）在相对位置开设，以使所述卡簧定位片（40）的前端和后端能够对应插入所述第二嵌槽及所述杆身件（10）的嵌槽（13）内，实现顶端套件（32）与杆身件（10）之间过渡的非紧固型联结。

4.如权利要求2所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述杆身件（10）的前连接段（11）的前端向后形成有中心孔（14），所述中心孔（14）的孔径与所述顶端套件（32）为过盈配合，以使钻头（31）能够伸入该中心孔（14）中固定。

5.如权利要求2所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，在所述套筒（21）的组合体（20）后段（23）的内侧，形成有与所述杆身件（10）的后连接段（12）外形尺寸相匹配的空隙，以使所述杆身件（10）的后连接段（12）能够对应插入该后段（23）的空隙内，实现杆身件（10）与套筒（21）的组合体（20）的配合连接。

6.如权利要求5所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述杆身件（10）的后连接段（12）外圆表面开设有均匀分布的若干条凹型槽（15）；

所述套筒（21）的组合体（20）后段（23）的内侧形成有均匀分布的若干条凸型槽（24），所述凸型槽（24）与所述凹型槽（15）对应设置且互相嵌合，实现所述套筒（21）的组合体（20）与所述杆身件（10）的配合连接。

7.如权利要求5或6所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述杆身件（10）的前连接段（11）和后连接段（12）之间还设置有环绕前连接段（11）后端的限位台阶（16）；

在所述套筒（21）的组合体（20）前段（22）的内侧另外形成有空隙，该前段（22）的空隙与所述杆身件（10）上的限位台阶（16）及限位台阶（16）之前的一部分前连接段（11）的外形尺寸相匹配，以使所述套筒（21）的组合体（20）的前段（22）能够套设在所述杆身件（10）的这些相匹配的部分之上。

8.如权利要求7所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述套筒（21）的组合体（20）的后段（23）作为所述扳手钻夹头（50）的夹持段，在该后段（23）的外圆周面上设置滚花段（25），以增加夹持时的摩擦阻力。

9.如权利要求1所述用于厚板型硬质合金材料钻孔工艺的杆身组件，其特征在于，所述厚板型硬质合金材料（60）的厚度为5 ~ 10mm。

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