CN102847992A

CN102847992A - 一种钻削加工刀具

Info

Publication number: CN102847992A
Application number: CN2012103539147A
Authority: CN
Inventors: 王社权; 江爱胜; 刘敏
Original assignee: Zhuzhou Cemented Carbide Cutting Tools Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Cemented Carbide Cutting Tools Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: EP2896478A1; CN102847992B; EP2896478A4; EP2896478B1; WO2014044001A1

Abstract

本发明公开了一种钻削加工刀具，包括切削部件和夹持部件，所述切削部件包括切削部和连接部，所述夹持部件包括柄部和两个弹性夹持部，所述连接部设有外圆柱面，所述弹性夹持部设有用于夹持所述外圆柱面的内圆柱面，所述外圆柱面与内圆柱面之间设有相互咬合的凹进和凸起，所述凹进和凸起在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜。该钻削加工刀具具有结构简单、连接紧固、稳定性好、抗冲击能力强的优点。

Description

一种钻削加工刀具

技术领域

本发明涉及用于钻削加工的工具，尤其涉及一种钻削加工刀具。

背景技术

在钻削加工中，为了延长切削部分的使用寿命，通常采用较为贵重的硬质合金或类似材料作为刀具材料，由于此类材料具有硬度高、耐磨性好的特点，加工极为困难，这使得钻削刀具用材成本和加工成本都较高。目前常用的钻削刀具一般是由切削部件和夹持部件组装而成，其中切削部件由硬度大、耐磨性能强的硬质合金或类似的材料制成，而夹持部件由具有较大弹性的材料制成，当切削部件被磨损后可单独更换切削部件，从而可降低钻削加工的成本。

公开号为CN101856735的中国专利文献公开了一种钻削加工刀具，包括钻尖部件和夹持部件，所述钻尖部件底部的中心设有固定凸台，所述夹持部件顶部的中心设有可通过弹性变形夹持固定凸台的固定座，所述夹持部件上设有可使固定座弹性张开的狭槽，所述狭槽沿刀具的中轴线设置，狭槽底部设有两段呈V形分布的延伸段，狭槽中部于两槽壁上设有一对扭矩作用面，两段呈V形分布的延伸段于中轴线两侧对称布置，所述固定凸台的径向截面自钻尖部件的底部向尖端逐渐减小，所述固定凸台与所述固定座的结合面均为对称中心在中轴线上、呈中心对称的光顺曲面或组合面。该钻削加工刀具通过一对扭矩作用面来实现钻尖部件的装卸，并在狭槽的底部设置两段呈V形分布的的延伸量从而增大固定座的弹性变形量，在实际切削过程中我们发现其存在以下问题：

1、由于两固定座之间的狭缝的中部设有一对扭矩面，凸轮扳手通过该对扭矩面作用实现钻尖部件的装卸，为了传递较大的装卸扭矩，一般凸轮扳手具有较大的形状，和凸轮扳手配合的扭矩作用面同样具有较大的外形尺寸，在实际切削过程中，切屑延着刀槽排出过程中，当切屑流过扭矩作用面时，切屑容易发生非正常扭曲，从而切屑不能快速从刀槽中排出，以致刀体夹持部件的固定座在扭矩作用面附近处发生折断。

2、狭槽的底部设置两段呈V形分布的延伸段，虽然增大了固定座的弹性变形量，使钻尖部件容易装卸，但是两段呈V型分布的延伸段，极大的降低了夹持部件的固定座的强度，切削时较容易发生切削振动，降低加工表面质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、连接紧固、稳定性好、抗冲击能力强的钻削加工刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钻削加工刀具，包括切削部件和夹持部件，所述切削部件包括切削部和连接部，所述夹持部件包括柄部和两个弹性夹持部，所述连接部设有外圆柱面，所述弹性夹持部设有用于夹持所述外圆柱面的内圆柱面，所述外圆柱面与内圆柱面之间设有相互咬合的凹进和凸起，所述凹进和凸起在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜。

所述弹性夹持部顶部设有周向台和定位台，所述定位台设有凸平面和凸斜面，所述凸斜面设于靠近周向台的一侧，所述切削部上设有与所述周向台配合的扭矩传递面，所述切削部底部设有与所述定位台配合的定位槽，所述定位槽设有凹平面和凹斜面，在切削部件与夹持部件的装卸过程中所述凸斜面与凹斜面接触。

所述弹性夹持部顶部于周向台和定位台之间设有轴向基础面，所述切削部底部于扭矩传递面与定位槽之间设有轴向定位平面，所述轴向定位平面与所述轴向基础面接触。

所述两个弹性夹持部之间的槽底面与连接部的底端面之间设有预紧间隙。

所述连接部的底端面与外圆柱面之间设有一圆锥面，所述两个弹性夹持部于底端设有一对与所述圆锥面配合的导向面，所述圆锥面与所述导向面接触。

所述槽底面上设有弹性缝。

所述凹进由两凹进侧面和一凹进底面构成，两凹进侧面对称设置于凹进底面两侧，所述凸起由两凸起侧面和一凸起顶面构成，两凸起侧面对称设置于凸起顶面两侧。

所述凹进侧面与凹进底面之间的夹角为α，所述凸起侧面与凸起顶面之间的夹角为β，30°≤α≤80°，30°≤β≤80°，15′≤β-α≤3°。

所述凹进由两凹进侧面和一凹进底面构成，所述凸起由两凸起侧面和一凸起顶面构成，所述两凹进侧面和凹进底面之间的夹角分别为α1、α2，所述两凸起侧面和凸起顶面之间的夹角分别为β1、β2，30°≤α1≤80°，30°≤α2≤80°，30°≤β1≤80°，30°≤β2≤80°，15′≤β1-α1≤3°，15′≤β2-α2≤3°。

所述凹进由两凹进侧面和一凹进底面构成，所述凸起由两凸起侧面和一凸起顶面构成，所述凹进侧面和凸起侧面在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，25°≤θ≤80°。

所述凹进由两凹进侧面和一凹进底面构成，所述凸起由两凸起侧面和一凸起顶面构成，所述凹进侧面在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，所述两凸起侧面在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度分别为θ1、θ2，25°≤θ≤80°，25°≤θ1≤80°，25°≤θ2≤80°，5′≤θ1-θ≤5°，5′≤θ-θ2≤5°。

所述圆锥面的锥角为γ1，所述导向面的锥角为γ2，15°≤γ1≤45°，15°≤γ2≤45°，5′≤γ1-γ2≤1°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的钻削加工刀具，通过凹进和凸起的相互咬合使切削部件和夹持部件形成凹凸配合，极大的增加了夹持部件和切削部件之间连接结构的稳定性；同时，凹进和凸起在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜，一方面夹持部件和夹持部件可通过相互咬合的凹进和凸起可以传递周向扭矩，另一方面切削部件周向受力越大，凹进和凸起的相互咬合越紧凑，可传递的扭矩就越大，也就是说刀具在切削加工时受到的切削力越大夹持部件和切削部件的连接越紧固，使切削部件能承受较大的切削力且具有更好的抗冲击性能。弹性夹持部顶部设有周向台和定位台，定位台设有凸平面和凸斜面，凸斜面设于靠近周向台的一侧，切削部上设有与周向台配合的扭矩传递面，当切削部件承受较大的切削负载时，扭矩传递面与周向台接触配合，此后切削部件承受的切削负载进一步增大时，负载增加量主要由扭矩传递面与周向台承受，以防止凹进和凸起因超出承载能力而损坏或失效，从而延长钻削加工刀具的寿命；切削部底部设有与定位台配合的定位槽，定位槽设有凹平面和凹斜面，将切削部件安装至夹持部件上时，凸斜面与凹斜面可形成过盈接触，增大安装切削部件时的扭矩，这样可提示操作者切削部件的安装即将完成；将切削部件从夹持部件上卸下时，切削部件和夹持部件轴向和周向同时发生分离，在此过程中，凸斜面与凹斜面先发生过盈接触，再摩擦分离，在凸斜面与凹斜面发生过盈接触时，可提示操作者切削部件的拆卸即将完成；同时，切削部件受到与切削方向相反的力时，必须克服凸斜面与凹斜面过盈接触时的摩擦和扭矩，才有可能产生松动，因此，凸斜面与凹斜面的配合可以有效防止切削部件发生松动。

附图说明

图1是本发明第一实施例的立体结构示意图。

图2是本发明第一实施例中夹持部件的局部放大图。

图3是本发明第一实施例中夹持部件的主视结构示意图。

图4是图3的A－A剖视图。

图5是图4的B－B剖视图。

图6是本发明第一实施例中切削部件的立体结构示意图。

图7是本发明第一实施例中切削部件的主视结构示意图。

图8是图7的C－C剖视图。

图9是本发明第一实施例中切削部件的俯视结构示意图。

图10是本发明第二实施例中夹持部件的主视结构示意图。

图11是图10的D－D剖视图。

图12是图11的E－E剖视图。

图13是本发明第二实施例中切削部件的主视结构示意图。

图14是图13的F－F剖视图。

图中各标号表示：

1、切削部件；2、夹持部件；3、凹进；4、凸起；11、切削部；12、连接部；13、外圆柱面；14、圆锥面；21、弹性夹持部；22、柄部；23、内圆柱面；24、导向面；31、凹进侧面；32、凹进底面；41、凸起侧面；42、凸起顶面；111、扭矩传递面；112、定位槽；113、凹平面；114、凹斜面；115、轴向定位平面；121、底端面；211、周向台；212、定位台；213、凸平面；214、凸斜面；215、轴向基础面；216、槽底面；217、弹性缝。

具体实施方式

图1至图9示出了本发明的钻削加工刀具的第一实施例，该刀具包括切削部件1和夹持部件2，切削部件1包括切削部11和连接部12，夹持部件2包括柄部22和两个弹性夹持部21，连接部12设有外圆柱面13，弹性夹持部21设有用于夹持外圆柱面13的内圆柱面23，外圆柱面13与内圆柱面23之间设有相互咬合的凹进3和凸起4，本实施例将凹进3设置在外圆柱面13上，将凸起4设置在内圆柱面23上，在其他实施例中还可以将凹进3设置在内圆柱面23上，将凸起4设置在外圆柱面13上，通过凹进3和凸起4的相互咬合使切削部件1和夹持部件2形成凹凸配合，极大的增加了夹持部件2和切削部件1之间连接结构的稳定性。同时，凹进3和凸起4在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜，一方面切削部件1和夹持部件2可通过相互咬合的凹进3和凸起4可以传递周向扭矩；另一方面切削部件1周向受力越大，凹进3和凸起4的相互咬合越紧凑，可传递的扭矩就越大，也就是说刀具在切削加工时受到的切削力越大夹持部件2和切削部件1的连接越紧固，使切削部件1能承受较大的切削力且具有更好的抗冲击性能；从切削部件1至夹持部件2形成有连续光滑的刀槽，切屑容易排出，可以有效防止夹持部件2的弹性夹持部21因塑性变形引起疲劳损坏和折断。

本实施例中，弹性夹持部21顶部设有周向台211和定位台212，定位台212设有凸平面213和凸斜面214，凸斜面214设于靠近周向台211的一侧，切削部11上设有与周向台211配合的扭矩传递面111，当切削部件1承受较大的切削负载时，扭矩传递面111与周向台211接触配合，此后切削部件1承受的切削负载进一步增大时，负载增加量主要由扭矩传递面111与周向台211承受，以防止凹进3和凸起4因超出承载能力而损坏或失效，从而延长钻削加工刀具的寿命；切削部11底部设有与定位台212配合的定位槽112，定位槽112设有凹平面113和凹斜面114，在切削部件1与夹持部件2的装卸过程中凸斜面214与凹斜面114接触，并且凸斜面214与凹斜面114可形成过盈接触，增大安装切削部件1时的扭矩，这样可提示操作者切削部件1的安装即将完成，安装到位后凸斜面214与凹斜面114即可保持接触，也可程分离状态；将切削部件1从夹持部件2上卸下时，切削部件1和夹持部件2轴向和周向同时发生分离，在此过程中，凸斜面214与凹斜面114先发生过盈接触，再摩擦分离，在凸斜面214与凹斜面114发生过盈接触时，可提示操作者切削部件1的拆卸即将完成；同时，切削部件1受到与切削方向相反的力时，必须克服凸斜面214与凹斜面114过盈接触时的摩擦和扭矩，才有可能产生松动，因此，凸斜面214与凹斜面114的配合可以有效防止切削部件1发生松动。

本实施例中，弹性夹持部21顶部于周向台211和定位台212之间设有轴向基础面215，切削部11底部于扭矩传递面111与定位槽112之间设有轴向定位平面115，轴向定位平面115与轴向基础面215接触，可实现夹持部件2和切削部件1的轴向定位，可有效控制切削部件1和夹持部件2的离合程度，防止较夹持部件2发生较大的周向滑动。两个弹性夹持部21之间的槽底面216与连接部12的底端面121之间设有预紧间隙，以保证切削部件1的连接部12可与夹持部件2的两个弹性夹持部21形成紧固可靠的连接，并且能适当降低加工和装配精度要求。连接部12的底端面121与外圆柱面13之间设有一圆锥面14，两个弹性夹持部21于底端设有一对与圆锥面14配合的导向面24，圆锥面14与导向面24接触，在切削部件1和夹持部件2的安装连接过程中圆锥面14与导向面24的接触起到定心、导向的作用。槽底面216上设有弹性缝217，该弹性缝217使夹持部件2在保证具有足够大强度的情况下，能够对切削部件1形成更大的夹持力，使刀具在切削过程中有效减少振动，提高加工表面质量，延长刀具寿命。

本实施例中，凹进3由两凹进侧面31和一凹进底面32构成，凸起4由两凸起侧面41和一凸起顶面42构成，两凹进侧面31和凹进底面32之间的夹角分别为α1、α2，两凸起侧面41和凸起顶面42之间的夹角分别为β1、β2，30°≤α1≤80°，30°≤α2≤80°，30°≤β1≤80°，30°≤β2≤80°，15′≤β1-α1≤3°，15′≤β2-α2≤3°，当α1、α2、β1、β2的大小关系满足上述条件时，可保证凹进3和凸起4之间能传递较大的扭矩，同时在弹性夹持部21发生弹性变形时，凹进3和凸起4之间可保持良好的接触，从而保证二者的咬合连接强度。本实施例中，α1=60°, α2=61°，β1=61.5°，β2=62.5°。

本实施例中，凹进侧面31在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，两凸起侧面41在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度分别为θ1、θ2，25°≤θ≤80°，25°≤θ1≤80°，25°≤θ2≤80°，5′≤θ1-θ≤5°，5′≤θ-θ2≤5°，当θ、θ1、θ2的大小关系满足上述条件时，切削部件1的装卸方便省力，并能平衡分布凹进3和凸起4在径向方向和轴向方向上的受力，本实施例中，θ=60°，θ1=62°，θ2=58°。

本实施例中，圆锥面14的锥角为γ1，导向面24的锥角为γ2，15°≤γ1≤45°，15°≤γ2≤45°，5′≤γ1-γ2≤1°，当γ1、γ2的大小关系满足上述条件时，使得两个弹性夹持部21以弹性缝217为中心发生弹性分离的情况下，仍然能够保证导向面24与圆锥面14之间的准确定位，且使导向面24与圆锥面14之间的接触面积更大，从而优化了二者之间的受力情况。本实施例中，γ1=30°，γ2=29.5°。

图10至图14示出了本发明的钻削加工刀具的第二实施例，本实施例和上一实施例基本相同，区别仅在于：两凹进侧面31对称设置于凹进底面32两侧，两凸起侧面41对称设置于凸起顶面42两侧，凹进侧面31与凹进底面32之间的夹角为α，凸起侧面41与凸起顶面42之间的夹角为β，30°≤α≤80°，30°≤β≤80°，15′≤β-α≤3°，凹进侧面31和凸起侧面41在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，25°≤θ≤80°。本实施例中，α=60°，β=60.5°，θ=60°。采用本实施例的参数设置，使得凹进3和凸起4的结构更加简单，加工更加方便，间隙大小更好控制。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种钻削加工刀具，包括切削部件（1）和夹持部件（2），所述切削部件（1）包括切削部（11）和连接部（12），所述夹持部件（2）包括柄部（22）和两个弹性夹持部（21），所述连接部（12）设有外圆柱面（13），所述弹性夹持部（21）设有用于夹持所述外圆柱面（13）的内圆柱面（23），其特征在于：所述外圆柱面（13）与内圆柱面（23）之间设有相互咬合的凹进（3）和凸起（4），所述凹进（3）和凸起（4）在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述弹性夹持部（21）顶部设有周向台（211）和定位台（212），所述定位台（212）设有凸平面（213）和凸斜面（214），所述凸斜面（214）设于靠近周向台（211）的一侧，所述切削部（11）上设有与所述周向台（211）配合的扭矩传递面（111），所述切削部（11）底部设有与所述定位台（212）配合的定位槽（112），所述定位槽（112）设有凹平面（113）和凹斜面（114），在切削部件（1）与夹持部件（2）的装卸过程中所述凸斜面（214）与凹斜面（114）接触。

3.根据权利要求2所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述弹性夹持部（21）顶部于周向台（211）和定位台（212）之间设有轴向基础面（215），所述切削部（11）底部于扭矩传递面（111）与定位槽（112）之间设有轴向定位平面（115），所述轴向定位平面（115）与所述轴向基础面（215）接触。

4.根据权利要求2所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述两个弹性夹持部（21）之间的槽底面（216）与连接部（12）的底端面（121）之间设有预紧间隙。

5.根据权利要求4所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述连接部（12）的底端面（121）与外圆柱面（13）之间设有一圆锥面（14），所述两个弹性夹持部（21）于底端设有一对与所述圆锥面（14）配合的导向面（24），所述圆锥面（14）与所述导向面（24）接触。

6.根据权利要求5所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述槽底面（216）上设有弹性缝（217）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述凹进（3）由两凹进侧面（31）和一凹进底面（32）构成，两凹进侧面（31）对称设置于凹进底面（32）两侧，所述凸起（4）由两凸起侧面（41）和一凸起顶面（42）构成，两凸起侧面（41）对称设置于凸起顶面（42）两侧。

8.根据权利要求7所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述凹进侧面（31）与凹进底面（32）之间的夹角为α，所述凸起侧面（41）与凸起顶面（42）之间的夹角为β，30°≤α≤80°，30°≤β≤80°，15′≤β-α≤3°。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述凹进（3）由两凹进侧面（31）和一凹进底面（32）构成，所述凸起（4）由两凸起侧面（41）和一凸起顶面（42）构成，所述两凹进侧面（31）和凹进底面（32）之间的夹角分别为α1、α2，所述两凸起侧面（41）和凸起顶面（42）之间的夹角分别为β1、β2，30°≤α1≤80°，30°≤α2≤80°，30°≤β1≤80°，30°≤β2≤80°，15′≤β1-α1≤3°，15′≤β2-α2≤3°。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述凹进（3）由两凹进侧面（31）和一凹进底面（32）构成，所述凸起（4）由两凸起侧面（41）和一凸起顶面（42）构成，所述凹进侧面（31）和凸起侧面（41）在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，25°≤θ≤80°。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述凹进（3）由两凹进侧面（31）和一凹进底面（32）构成，所述凸起（4）由两凸起侧面（41）和一凸起顶面（42）构成，所述凹进侧面（31）在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度均为θ，所述两凸起侧面（41）在刀具的旋转轴线方向上向钻削进给方向倾斜的角度分别为θ1、θ2，25°≤θ≤80°，25°≤θ1≤80°，25°≤θ2≤80°，5′≤θ1-θ≤5°，5′≤θ-θ2≤5°。

12.根据权利要求5或6所述的钻削加工刀具，其特征在于：所述圆锥面（14）的锥角为γ1，所述导向面（24）的锥角为γ2，15°≤γ1≤45°，15°≤γ2≤45°，5′≤γ1-γ2≤1°。