CN104475827A - 一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，包括大致呈正四边形的刀片本体；刀片本体具有上、下表面以及侧面；刀片本体设有一贯通上、下表面的紧固孔，紧固孔的周边设有正面凸台；刀片本体的上表面与侧面的相交棱线形成四个主切削刃，四个主切削刃对应于正四边形的四条边；主切削刃在平面的投影成拳形形状，且相邻的两个主切削刃相对于紧固孔的中心轴线呈90°旋转对称。本发明具有预防偏心、分层钻削功能，可产生薄、窄和碎的钻屑以及具有修光孔壁等综合性能，能够有效地解决目前大直径浅/中深孔高效钻削过程中，孔精度不易保证、刀片易磨损和排屑不顺畅等严重制约生产效率的技术问题；并具有使用寿命长、加工效率高以及加工精度好的特点。

Description

一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片

技术领域

本发明涉及金属切削刀具领域，特别是涉及一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片。

背景技术

随着机械制造向高速、高效、高精度、自动化方向发展，以及各种难加工材料的相继出现和广泛应用，钻孔效率、钻孔质量、钻头使用寿命和断屑性能等，已经成为评价钻头切削性能的主要指标。新型钻削刀具的出现，使得真正的高效孔加工成为可能。

目前，美国、瑞典、德国、日本、韩国等先进国家对可转位钻头的研究已经非常成熟，其产品在钻削刀具市场上约占65％的份额，并且利润高达30～45％，其核心技术对外封锁，且相关主打钻头申报发明专利，使得其它竞争对手无法借鉴；国内只有极少数刀具企业能独立生产可转位钻头，然而绝大部分是模仿借鉴标准型钻头设计，无法形成自己的特色技术。

此外，国内外著名产商的钻头刀片刃形较为简单(直线刃、单段或双段曲线刃)，无法将宽而薄的钻屑断成碎而窄的钻屑，钻削过程中要使钻头排屑顺畅必须要有较强的冷却液压力，同时，现阶段可转位钻削刀片安装后的定心性大部分不强，这就要求要有刚性较强的钻体来进行固定；而刚性强的钻体加工难度较大，严重影响制造钻头的效率。

目前的钻削刀片，在用于钢、不锈钢和铸铁等三种工件材料并且是在钻削大直径(≥Φ28)浅/中深孔过程中，存在如下不足：1、刀片定心性能不足而易产生偏钻；2、无法形成窄而碎的钻屑，因钻屑大且宽而造成的排屑不畅；3、加上现有钻削刀片散热设计有缺陷，高温使钻头刀片软化导致钻头过早磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，具有预防偏心、分层钻削功能，可产生薄、窄和碎的钻屑以及具有修光孔壁等综合性能，能够有效地解决目前大直径浅/中深孔高效钻削过程中，孔精度不易保证、刀片易磨损和排屑不顺畅等严重制约生产效率的技术问题；钻削专用刀片具有使用寿命长、加工效率高以及加工精度好等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，包括大致呈正四边形的刀片本体；所述刀片本体具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；所述刀片本体设有一贯通上、下表面的紧固孔，所述紧固孔的周边设有正面凸台；所述刀片本体的上表面与侧面的相交棱线形成四个主切削刃，所述四个主切削刃对应于正四边形的四条边；所述主切削刃在平面的投影成拳形形状，即握紧的拳头状，且相邻的两个主切削刃相对于紧固孔的中心轴线呈90°旋转对称。

所述主切削刃向正面凸台方向延伸设有断屑槽，所述断屑槽为与主切削刃相对应的拳形形状。

所述的拳形形状的主切削刃沿着顺时针方向顺序设有第一外凸部、第二外凸部、第三外凸部和第四外凸部，且第四外凸部的外凸尺寸大于第一外凸部的外凸尺寸，第三外凸部的外凸尺寸大于第四外凸部的外凸尺寸，第二外凸部的外凸尺寸大于第三外凸部的外凸尺寸。

所述断屑槽中，在靠近刀尖处设有V形强化凸台。

所述V形强化凸台与正面凸台之间设为鸭掌形内凹曲面，且鸭掌形内凹曲面的底端为断屑槽槽底，V形强化凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L1，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为L2，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L3，其中，L₁＜L₂＜L₃。

所述断屑槽中，沿着主切削刃的走向设有多个高出断屑槽槽底的蛋壳形减磨凸台，且蛋壳形减磨凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T1，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为T2，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T3，其中，T₁＜T₂＜T₃。

所述断屑槽中，在靠近主切削刃的中部位置设有肾形强化凸台。

所述肾形强化凸台与正面凸台之间设为扇形内凹曲面，且扇形内凹曲面的底端高出断屑槽槽底的尺寸为G1，肾形强化凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G2，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为G3，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G4，其中，G₁＜G₂＜G₃＜G₄。

所述刀片本体的侧面形成后刀面，所述后刀面设为双后角；所述刀尖后刀面处设为指形过度圆弧曲面。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，刀片有4个主切削刃，主切削刃为握紧的拳头状；刀片采用双后角设计，刀尖处后刀面设计成指形过度圆弧曲面；刀片前刀面设有四幅拳形断屑槽，断屑槽靠近切削刃部位设计了肾形强化凸台，断屑槽底部设计有蛋壳形减磨凸台；断屑槽反屑面为小倾角设计，整个刀片通过紧固螺钉固定在钻体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了将4个主切削刃设计为拳形形状，每边切削刃的形状是根据人体工程力学原理设计成紧握拳头形，整个刀片边沿轮廓是由单边切削刃绕紧固螺钉孔的轴线分四幅每旋转90°衔接而成的，从而形成四幅拳形刃，拳形刃的优点是在接触工件的时候，各个切削刃段接触状态不一致(接触先后顺序、接触方向以及接触尺寸等)，因此，就产生了分层切削效果，这样能将传统的直线段切削刃所产生的宽钻屑断成若干段窄小的钻屑，同时，切削刃段的接触状态不一致使得刀片所承受的进给方向的作用力载荷得到有效的分解，从而降低刀片在钻削过程中的机械载荷强度，有效提高刀片使用寿命，该刀片理论切削刃数为4个，经济性良好；

2、本发明采用了在刀尖处设计有V形强化凸台，对刀尖起到很好的支撑与强化作用，同时在刀尖处减小了断屑槽的深度，当采用较小切削用量时，对钻屑能起到很好的弯折作用；同时，在V形强化凸台与刀片正面凸台衔接处设计有鸭掌形内凹曲面，该曲面处于断屑槽底部，不仅能有效降低刀片反屑面与V形强化凸台间结合处的应力集中，同时能很好辅助V形强化凸台进行钻屑的卷曲与折断，而且能有效的增加刀尖处断屑槽底部的有效传热面，并具有存储冷却液的功能；

3、本发明采用了将四幅拳形刃分层钻削专用刀片周边断屑槽底部沿切削刃走向设计有蛋壳形减磨凸台，增加了断屑槽底部的有效传热面，减弱钻屑与断屑槽底部的挤压摩擦作用，从而降低刀片-钻屑间的热传递作用，使大量切削热被钻屑带走，有效降低钻削过程中刀片的钻削温度；

4、本发明采用了在单边拳形刃中部前刀面设计有肾形强化凸台，该肾形强化凸台对拳形刃受力较大的中段起到很好的强化作用，不仅提高了切削刃中段的机械强度，而且能有效的对拳形刃从中段进行分割，进一步提升了刀片分层、分段钻削性能；同时，在肾形强化凸台与刀片正面凸台衔接处设计有扇形内凹曲面，降低了反屑面-断屑槽-肾形强化凸台之间的结合应力，提升了刀片中间部位的机械强度，增加了刀片切削刃中段的有效传热面，不仅能辅助断屑，而且能对左右两端切削刃产生的钻屑进行很好的导向作用；

5、本发明采用了双后角设计，因此在切削刃后刀面处形成双后角后刀面；刀片刀尖后刀面处设计有指形过度圆弧曲面，从而使刀尖处大角度倾斜程度比刀片其它部位大，这样能有效预防刀尖后刀面的过度磨损；指形过度圆弧曲面不仅提高了刀尖后刀面过度圆弧处的机械强度，同时使相邻两个后刀面间的衔接更加牢靠，提升了刀片的整体机械性能；指形过度圆弧曲面结合刀片底部，形成结构上近似人体工程力学的指形L空间方位，从而使刀片整体结构更加稳固，进一步提升了钻削过程中钻头的平稳性及轴向定心性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的仰视图；

图4是本发明底部朝上的正视图；

图5是沿图2中A-A线的剖视图；

图6是本发明的主切削刃的拳形形状的示意图；

图7是本发明的主切削刃的结构示意图；

图8是本发明的对应于刀尖部位的结构示意图；

图9是沿图8中B-B线的剖视图；

图10是本发明的鸭掌形内凹曲面的示意图；

图11是本发明的对应于主切削刃中部位置的结构示意图；

图12是沿图11中C-C线的剖视图；

图13是本发明的扇形内凹曲面的示意图；

图14是本发明的对应于单边主切削刃的结构示意图；

图15是沿图14中D-D线的剖视图；

图16是本发明的刀尖后刀面的指形过度圆弧曲面的示意图；

图17是本发明的钻削示意图。

具体实施方式

实施例

参见图1至图17所示，本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，包括大致呈正四边形的刀片本体100；所述刀片本体100具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；所述刀片本体100设有一贯通上、下表面的紧固孔8，整个刀片可以利用紧固螺钉通过紧固孔8固定在钻体上，所述紧固孔8的周边设有正面凸台7；所述刀片本体100的上表面与侧面的相交棱线形成四个主切削刃1，所述四个主切削刃1对应于正四边形的四条边；所述主切削刃1在平面的投影成拳形形状，即握紧的拳头状(如图6所示)，且相邻的两个主切削刃1相对于紧固孔8的中心轴线呈90°旋转对称；下表面为刀片底面11。

所述主切削刃1向正面凸台7方向延伸设有断屑槽12，所述断屑槽12为与主切削刃相对应的拳形形状。

如图7所示，所述的拳形形状的主切削刃1沿着顺时针方向顺序设有第一外凸部Ⅰ、第二外凸部Ⅱ、第三外凸部Ⅲ和第四外凸部Ⅳ，且第四外凸部Ⅳ的外凸尺寸大于第一外凸部Ⅰ的外凸尺寸，第三外凸部Ⅲ的外凸尺寸大于第四外凸部Ⅳ的外凸尺寸，第二外凸部Ⅱ的外凸尺寸大于第三外凸部Ⅲ的外凸尺寸。以小母子方向的第四外凸部Ⅳ为参考基准，第三外凸部Ⅲ相对于第四外凸部Ⅳ的外凸尺寸为H₁；第二外凸部Ⅱ相对于第四外凸部Ⅳ的外凸尺寸为H₂；食指方向的第一外凸部Ⅰ相对于第四外凸部Ⅳ的向内尺寸为H₃。其中第二外凸部Ⅱ(中指部位)最为凸出。

所述断屑槽12中，在靠近刀尖处设有V形强化凸台2。

所述V形强化凸台2与正面凸台7之间设为鸭掌形内凹曲面3；如图9所示，鸭掌形内凹曲面3的底端为断屑槽槽底，V形强化凸台2的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L1，主切削刃1的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为L2，正面凸台7的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L3，其中，L₁＜L₂＜L₃。鸭掌形内凹曲面3是由刀片正面凸台7、断屑槽底部和V形强化凸台2交界处的过度圆弧形曲面共同构成，整个曲面连接形成鸭掌形(如图10所示)。

所述断屑槽中，沿着主切削刃的走向设有多个高出断屑槽槽底的蛋壳形减磨凸台4，如图15所示，蛋壳形减磨凸台4的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T1，主切削刃1的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为T2，正面凸台7的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T3，其中，T₁＜T₂＜T₃。

所述断屑槽中，在靠近主切削刃的中部位置设有肾形强化凸台5。

所述肾形强化凸台5与正面凸台7之间设为扇形内凹曲面6；如图12所示，扇形内凹曲面6的底端高出断屑槽槽底的尺寸为G1，肾形强化凸台5的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G2，主切削刃1的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为G3，正面凸台7的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G4，其中，G₁＜G₂＜G₃＜G₄。俯视方向看，扇形内凹曲面6为扇叶形状(如图13所示)。

所述刀片本体100的侧面形成后刀面10，所述后刀面设为双后角；所述刀尖后刀面处设为指形过度圆弧曲面9。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，刀片有4个主切削刃1，主切削刃1为握紧的拳头状；刀片采用双后角设计，刀尖处后刀面设计成指形过度圆弧曲面9；刀片前刀面设有四幅拳形断屑槽12，断屑槽12靠近切削刃部位设计了肾形强化凸台5，断屑槽底部设计有蛋壳形减磨凸台4；断屑槽反屑面为小倾角设计，整个刀片通过紧固螺钉固定在钻体上。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，是将4个主切削刃1设计为拳形形状，每边切削刃的形状是根据人体工程力学原理设计成紧握拳头形，整个刀片边沿轮廓是由单边切削刃绕紧固螺钉孔的轴线分四幅每旋转90°衔接而成的，从而形成四幅拳形刃，拳形刃的优点是在接触工件的时候，各个切削刃段接触状态不一致(接触先后顺序、接触方向以及接触尺寸等)，因此，就产生了分层切削效果，这样能将传统的直线段切削刃所产生的宽钻屑断成若干段窄小的钻屑，同时，切削刃段的接触状态不一致使得刀片所承受的进给方向的作用力载荷得到有效的分解，从而降低刀片在钻削过程中的机械载荷强度，有效提高刀片使用寿命，该刀片理论切削刃数为4个，经济性良好。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，在刀尖处设计有V形强化凸台2，对刀尖起到很好的支撑与强化作用，同时在刀尖处减小了断屑槽的深度，当采用较小切削用量时，对钻屑能起到很好的弯折作用；同时，在V形强化凸台2与刀片正面凸台7衔接处设计有鸭掌形内凹曲面3，该曲面处于断屑槽底部，不仅能有效降低刀片反屑面与V形强化凸台间结合处的应力集中，同时能很好辅助V形强化凸台2进行钻屑的卷曲与折断，而且能有效的增加刀尖处断屑槽底部的有效传热面，并具有存储冷却液的功能。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，是在四幅拳形刃分层钻削专用刀片周边断屑槽底部沿切削刃走向设计有蛋壳形减磨凸台4，增加了断屑槽底部的有效传热面，减弱钻屑与断屑槽底部的挤压摩擦作用，从而降低刀片-钻屑间的热传递作用，使大量切削热被钻屑带走，有效降低钻削过程中刀片的钻削温度；当钻屑流经断屑槽时，蛋壳形减磨凸台4与钻屑接触，取代常规钻屑与断屑槽底部接触再流向刀片正面凸台7处的反屑面，从而起到减磨作用。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，在单边拳形刃中部前刀面设计有肾形强化凸台5，该肾形强化凸台5对拳形刃受力较大的中段起到很好的强化作用，不仅提高了切削刃中段的机械强度，而且能有效的对拳形刃从中段进行分割，进一步提升了刀片分层、分段钻削性能；同时，在肾形强化凸台5与刀片正面凸台7衔接处设计有扇形内凹曲面6，降低了反屑面-断屑槽-肾形强化凸台之间的结合应力，提升了刀片中间部位的机械强度，增加了刀片切削刃中段的有效传热面，不仅能辅助断屑，而且能对左右两端切削刃产生的钻屑进行很好的导向作用。

本发明的一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，采用了双后角设计，因此在切削刃后刀面处形成双后角后刀面10；刀片刀尖后刀面处设计有指形过度圆弧曲面9，从而使刀尖处大角度倾斜程度比刀片其它部位大，这样能有效预防刀尖后刀面的过度磨损；指形过度圆弧曲面不仅提高了刀尖后刀面过度圆弧处的机械强度，同时使相邻两个后刀面间的衔接更加牢靠，提升了刀片的整体机械性能；指形过度圆弧曲面结合刀片底部，形成结构上近似人体工程力学的指形L空间方位，从而使刀片整体结构更加稳固，进一步提升了钻削过程中钻头的平稳性及轴向定心性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (11)

1.一种四幅拳形刃分层钻削专用刀片，包括大致呈正四边形的刀片本体；所述刀片本体具有上表面、下表面以及连接上、下表面的侧面；所述刀片本体设有一贯通上、下表面的紧固孔，所述紧固孔的周边设有正面凸台；所述刀片本体的上表面与侧面的相交棱线形成四个主切削刃，所述四个主切削刃对应于正四边形的四条边；其特征在于：所述主切削刃在平面的投影成拳形形状，且相邻的两个主切削刃相对于紧固孔的中心轴线呈90°旋转对称。

2.根据权利要求1所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述主切削刃向正面凸台方向延伸设有断屑槽，所述断屑槽为与主切削刃相对应的拳形形状。

3.根据权利要求1所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述的拳形形状的主切削刃沿着顺时针方向顺序设有第一外凸部、第二外凸部、第三外凸部和第四外凸部，且第四外凸部的外凸尺寸大于第一外凸部的外凸尺寸，第三外凸部的外凸尺寸大于第四外凸部的外凸尺寸，第二外凸部的外凸尺寸大于第三外凸部的外凸尺寸。

4.根据权利要求3所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述断屑槽中，在靠近刀尖处设有V形强化凸台。

5.根据权利要求4所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述V形强化凸台与正面凸台之间设为鸭掌形内凹曲面，且鸭掌形内凹曲面的底端为断屑槽槽底，V形强化凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L1，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为L2，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为L3，其中，L₁＜L₂＜L₃。

6.根据权利要求2或4所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述断屑槽中，沿着主切削刃的走向设有多个高出断屑槽槽底的蛋壳形减磨凸台，且蛋壳形减磨凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T1，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为T2，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为T3，其中，T₁＜T₂＜T₃。

7.根据权利要求2或4所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述断屑槽中，在靠近主切削刃的中部位置设有肾形强化凸台。

8.根据权利要求6所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述断屑槽中，在靠近主切削刃的中部位置设有肾形强化凸台。

9.根据权利要求7所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述肾形强化凸台与正面凸台之间设为扇形内凹曲面，且扇形内凹曲面的底端高出断屑槽槽底的尺寸为G1，肾形强化凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G2，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为G3，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G4，其中，G₁＜G₂＜G₃＜G₄。

10.根据权利要求8所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述肾形强化凸台与正面凸台之间设为扇形内凹曲面，且扇形内凹曲面的底端高出断屑槽槽底的尺寸为G1，肾形强化凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G2，主切削刃的顶端高出断屑槽槽底的尺寸为G3，正面凸台的顶面高出断屑槽槽底的尺寸为G4，其中，G₁＜G₂＜G₃＜G₄。

11.根据权利要求1所述的四幅拳形刃分层钻削专用刀片，其特征在于：所述刀片本体的侧面形成后刀面，所述后刀面设为双后角；所述刀尖后刀面处设为指形过度圆弧曲面。