CN103611970A - 前角趋同钻头的实现方法及前角趋同钻头 - Google Patents

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    • B23B51/02—Twist drills

Abstract

本发明公开了一种前角趋同钻头的实现方法，所述实现方法包括将主切削刃的端面截形曲线设计为正弦曲线的步骤。本发明还公开了一种前角趋同钻头，钻头端截面具有正弦曲线的切削刃截形。本发明改变普通钻头主切削刃前角变化大、不利于切削的分布缺点，减小了外缘处过大的前角，增强了刃口的强度和散热能力，可明显提高钻头的使用寿命；改变了钻芯处绝对值很大的负前角切削状态，减小磨损和切削力；并且近似相等的主切削刃前角，还使切屑变形趋于一致，避免了附加变形造成的阻力。另外，本发明沟槽截形的槽背凸曲线增大了容纳切屑的空间，可使排屑更流畅，有助于加工深孔。

Description

前角趋同钻头的实现方法及前角趋同钻头
技术领域
本发明涉及一种孔加工刀具，特别涉及一种前角趋同钻头的实现方法及前角趋同钻头。
背景技术
公知普通麻花钻的主切削刃为直线，其沟槽端面截形是凹曲线，如附图1所示。该钻头从外缘至钻芯，主切削刃前角随着各点半径的减小而变小，且在靠近钻芯处急剧减小。通常由外缘处的30°变动到钻芯附近的-30°，如附图2所示。外缘处过大的前角，降低刃口强度减弱散热能力；而钻芯附近前角过小，切削时挤压效果显著，切屑变形大基本呈压碎的粒状。另外，主切削刃较大的前角变化，致使各点的切削力、切屑变形明显不同，产生附加的切屑变形应力，增大切削扭矩并且有碍切屑的卷曲和排出。
发明内容
本发明的目的是提供一种前角趋同钻头的实现方法及前角趋同钻头，以解决上述现有技术中存在的缺陷。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种前角趋同钻头的实现方法，所述实现方法包括将主切削刃的端面截形曲线设计为正弦曲线的步骤。
本发明还提供了一种前角趋同钻头，钻头端截面具有正弦曲线的切削刃截形。
本发明改变普通钻头主切削刃前角变化大、不利于切削的分布缺点，减小了外缘处过大的前角，增强了刃口的强度和散热能力，可明显提高钻头的使用寿命；改变了钻芯处绝对值很大的负前角切削状态，减小磨损和切削力；并且近似相等的主切削刃前角，还使切屑变形趋于一致，避免了附加变形造成的阻力。另外，本发明沟槽截形的槽背凸曲线增大了容纳切屑的空间，可使排屑更流畅，有助于加工深孔。
附图说明
图1是现有技术结构示意图a；
图2是现有技术结构示意图b；
图3是本发明结构示意图a；
图4是本发明结构示意图b；
图中，1-普通钻头的端面截形曲线，2-普通钻头的钻芯附近的负前角，3-普通钻头的外缘处前角，4-普通钻头钻芯处主切削刃的主剖面，5-普通钻头主切削刃中点的主剖面，6-普通钻头主切削刃外缘处的主剖面，7-正弦曲线，8-钻芯附近的前角，9-钻芯处主切削刃的主剖面，10-主切削刃中点的主剖面，11-外缘处主切削刃的主剖面，12-外缘处前角,13-基面截交线,14-前刃面截交线的切线,15-前刃面截交线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
如图3、图4所示，为实现本发明的目的，本发明提供了一种前角趋同钻头的实现方法，所述实现方法包括将主切削刃的端面截形曲线设计为正弦曲线的步骤。
本发明还提供了一种前角趋同钻头，钻头端截面具有正弦曲线的切削刃截形。
本发明改变普通钻头主切削刃前角变化大、不利于切削的分布缺点，减小了外缘处过大的前角，增强了刃口的强度和散热能力，可明显提高钻头的使用寿命；改变了钻芯处绝对值很大的负前角切削状态，减小磨损和切削力；并且近似相等的主切削刃前角，还使切屑变形趋于一致，避免了附加变形造成的阻力。另外，本发明沟槽截形的槽背凸曲线增大了容纳切屑的空间，可使排屑更流畅，有助于加工深孔。
沟槽端截面由二段凸曲线和相连接的凹曲线组成。与主切削刃相应的端截形为正弦凸曲线，以修正因各点螺旋角变化，导致的外缘处过大的前角和钻心处过小的前角；槽背的端截形也设计制造为凸曲线，以便于加工并增大容纳切屑的空间。
本发明提供的实现方法，具体如下：
1.在钻头端截面建立以其中心为原点的坐标系，画出钻头外圆d和芯圆d0的构造线，外圆d交X轴正向于P1（0.5d，0），如附图3所示，d0取0.15～0.2d。
2.作与主切削刃相对应的正弦曲线，如附图3所示，曲线方程为：
y=Asin(ωx-θ)
式中：A=0.07～0.10d
ω=π/0.38d
θ=6π/19
取P3X≤X≤0.5d的正弦曲线段P3P1为主切削刃的端截面曲线，交X轴正向于P2（0.12d，0）、P1（0.5d，0）。P3X一般可取0.1d，应确保P3点在横刃切削圆dh以外，dh按下式计算：
dh=d/sinψ
式中：d0为芯圆直径，按实际取值代入；
ψ为横刃斜角，一般为50～55°;
3.过P3（P3X，P3Y）点作圆弧r1分别与正弦线和芯圆d0相切；然后过r1与芯圆的切点P4作圆弧r，与圆弧r1相切并交外圆d于P5。
4.调整切点P4的位置和r值，使F符合设计刃宽。F一般为0.38～0.48d。
5.由于钻头采用相似性设计，故上述计算公式和设计画法具有通用性，但对于小规格钻头r1偏小不利于加工，有时需要略微调整P2X和P3X，相关公式和参数变更如下：
ω=2π/(d-2P2X)
θ=2πP2X/(d-2P2X)
P3X=P2X-0.02d
6.按以上方法确定的沟槽端面截形，在磨削标准顶角及锥面后角以后，与P1P3对应的主切削刃P1P3’各点前角约为15°，相差小于5°，完全实现了发明的目的。
7.补充说明：P3’以内的切削刃，由于小于横刃切削直径，故不参加有效切削。一般在横刃十字刃磨后自然去除，但横刃修磨不在本发明的范围内，所以未进行详细说明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种前角趋同钻头的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括将主切削刃的端面截形曲线设计为正弦曲线的步骤。
2.一种前角趋同钻头，其特征在于：钻头端截面具有正弦曲线的切削刃截形。
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