CN104690346B - 复合型可换硬质合金丝锥刀具 - Google Patents

复合型可换硬质合金丝锥刀具 Download PDF

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Abstract

本发明为复合型可换硬质合金丝锥刀具。解决普通螺纹刀具加工成本高、效率低、排屑困难、精度差的问题。本发明是集钻孔、扩孔及螺纹加工一体的复合型可更换高效螺纹丝锥刀具系统，它由硬质合金丝锥刀片、刀柄和定位锁紧螺钉组成。所述刀片包括钻孔切削部分、螺纹切削部分和螺纹校准部分。

Description

复合型可换硬质合金丝锥刀具
技术领域：
本发明涉及一种主要用于内螺纹加工的刀具系统。
背景技术：
利用丝锥攻丝是加工螺纹常用的一种工艺，目前广泛使用工具钢或高速钢制造，切削速度较低，排屑困难，从而导致丝锥易破损、寿命很低，工件表面螺纹质量较差；而硬质合金整体丝锥使用成本较高。现代加工应用已经证实，硬质合金丝锥的使用寿命明显大于高速钢丝锥，且加工效率、加工精度和光洁度大大提高。目前硬质合金丝锥主要是使用在M6以下的整体硬质合金丝锥和M24以上的焊接硬质合金丝锥。它们都有一个特点，那就是只要磨损或者崩刃而影响螺纹加工精度就必须更换整把刀具，刀具功能单一，钻孔、扩孔、攻丝等多个工序需不同的刀具，那就必然造成原材料的浪费和加工成本的增加及对刀时间的增加，而且在大批量的生产中这种现象就更加明显，且上述丝锥为单一功能切削刀具，不符合企业高效低成本管理的要求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种成本低，使用寿命长，排屑容易，加工精度高，加工效率高的复合型可换硬质合金丝锥刀具。
本发明是这样实现的：
硬质合金丝锥刀片2通过刀具孔、定位锁紧螺钉3固定于刀柄1的轴向定位槽中，硬质合金丝锥刀片2包含分别位于其正面左上边和背面右上边的形状相同方向相反斜向相对的钻孔切削刃4，与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5，与螺纹切削刃5连接的螺纹校准段6，与钻孔切削刃4连接的螺旋槽7和与螺纹切削刃5、螺纹校准段6连接的断屑槽8，两钻孔切削刃4的空间夹角为θ1:150°～170°顶角，空间夹角θ1为两钻孔切削刃4在刀片2的正面、背面的投影的夹角。钻孔切削刃4的前角即螺旋槽7的倾斜底面与刀具正面的夹角为θ2:2°～10°，钻孔切削刃4的后刀面与刀具孔的轴线的夹角θ3:2º～8º，所述断屑槽8由螺纹校准段6的前刀面S1、过渡圆弧面S2、卷屑面S3组成，过渡圆弧面S2的圆弧半径R=5mm，卷屑面S3的圆弧半径R=1.7mm，过渡圆弧面S2和卷屑面S3为同轴圆柱面，前刀面S1与过渡圆弧面S2相切连接，前刀面与刀具正面夹角θ5为15°～40°，断屑槽宽度L1：5～10mm，深度L2:1.5～3mm，螺纹切削刃5和螺纹校准段6的切线与刀具孔的轴线的夹角θ4为1°～10°，与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5的齿的侧面与刀具中轴线的夹角即导向锥角θ6为40～50°，螺纹切削刃5的其它刃齿与刀具中轴线的夹角θ8为6°～15°，钻孔切削刃4与刀具中轴线的夹角θ7为91°～110°，所述螺纹校准段6的齿自下而上沿进给方向f按在100mm长度上的倒锥量为0.01～0.1mm设计刀片的锥度，螺纹校准段6为直角梯形，其斜边与直角边形成的下倾角θ9为0°～6°，螺纹切削刃5为直角梯形，其斜边与直角边形成的上倾角θ10:0°～6°；刀具正面、背面的螺旋槽7的顶面交线与刀具正面背面的夹角即横刃斜角θ11为20°～60°，两螺旋槽7形状相同方向相反斜向相对。
本发明为将硬质合金螺纹刀片和传统丝锥的优点相结合，集钻孔、扩孔及螺纹加工于一体的一种高效螺纹刀具系统，该系统加工效率高、精度高、排屑较好，加工成本明显降低，使用寿命和切削性能都有很大的提高。
本发明具有如下优点：
1.相对于高速钢丝锥，本发明使用寿命可提高4倍以上，在加工铝合金，铸铁类工件寿命甚至高出高速钢丝锥20倍以上。
2.相对于高速钢丝锥，本发明切削速度可以提高4倍以上，生产效率可以大大提高。实验显示，在加工直径M33螺距为3.0mm，螺纹长度为50mm的螺纹孔时，本发明的加工时间（7秒）仅为硬质合金螺纹铣刀加工时间（23秒）的30%，加工效率高。
3.相对于整体单一功能硬质合金丝锥的组合，本发明在加工有色金属可一次实现钻孔、扩孔、攻丝等多个工序，节省了刀位，减少了因换刀而产生的辅助时间。
4.相对于整体硬质合金丝锥，本发明失效后，只需要更换新的刀片，可以避免整体硬质合金柄部材料的浪费，降低了生产成本。
附图说明：
图1为本发明的结构图。
图2为硬质合金丝锥刀片的正视图之一。
图3为图2的仰视图。
图4为图2的a—a局部剖视图。
图5为图2的b—b剖视图。
图6为硬质合金丝锥刀片的正视图之二。
图7为图2的左视图。
图8为图2俯视图。
图9为硬质合金丝锥刀片的轴侧图。
具体实施方式：
复合型可换硬质合金丝锥刀具，如图1所示，包括刀柄1、硬质合金丝锥刀片2、定位锁紧螺钉3，硬质合金丝锥刀片2通过孔、定位锁紧螺钉3固定于刀柄1的轴向定位槽中。
实施例1：
硬质合金丝锥刀片2包含位于其正面左上边和背面右上面的形状相同方向相反的钻孔切削刃4、与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5，与螺纹切削刃5连接的螺纹校准段6，与钻孔切削刃4连接的螺旋槽7和与螺纹切削刃5、螺纹校准段6连接的断屑槽8，对称的两钻孔切削刃4的夹角为θ1:166°顶角（图2），如图4所示，钻孔切削刃4的前角为θ2:2°，钻孔切削刃4的后刀面与孔轴线之间的夹角θ3:5º，如图5所示，所述断屑槽8由前刀面S1、过渡圆弧面S2，和卷屑面S3组成，过渡圆弧面S2的圆弧半径为R=5mm，卷屑面S3的圆弧半径为R=1.7mm，过渡圆弧面S2和卷屑面S3为同轴圆柱面，前刀面S1与过渡圆弧面S2相切连接，前刀面与刀具正面夹角θ5为36°，断屑槽宽度L1：7mm；深度L2:1.8mm，螺纹切削刃5及螺纹校准段6的切线与刀具孔的轴线的夹角的夹角θ4为4°，如图6所示，与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5的齿的侧面与刀具中轴线的夹角之间形成48°的夹角（导向锥角θ6），螺纹切削刃5的其它刃齿与刀具中轴线的夹角之间形成夹角θ8:11°，钻孔切削刃4与刀具中轴线的夹角为θ7:97°，所述螺纹校准段6齿自下而上沿进给方向f按在100mm长度上的倒锥量为0.05mm设计刀片的锥度，如图7所示，螺纹校准段6为直角梯形，其斜边与直角边形成的下倾角θ9:4°，螺纹切削刃5为直角梯形，其斜边与直角边形成的上倾角θ10:2°；如图8所示，螺旋槽7的顶面交线与刀具正面及背面夹角为θ11:44°横刃斜角，两螺旋槽7对称倾斜；螺旋槽7排出切屑。
实施例2：
硬质合金丝锥刀片2包含位于其正面左上边和背面右上面的形状相同方向相反的钻孔切削刃4、与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5，与螺纹切削刃5连接的螺纹校准段6，与钻孔切削刃4连接的螺旋槽7和与螺纹切削刃5、螺纹校准段6连接的断屑槽8，对称的两钻孔切削刃4的夹角为θ1：150°顶角（图2），如图4所示，钻孔切削刃4的前角为θ2:2°，钻孔切削刃4的后刀面与孔轴线之间的夹角θ3:2º，如图5所示，所述断屑槽8由前刀面S1、过渡圆弧面S2，和卷屑面S3组成，过渡圆弧面S2的圆弧半径为R=5mm，卷屑面S3的圆弧半径为R=1.7mm，过渡圆弧面S2和卷屑面S3为同轴圆柱面，前刀面S1与过渡圆弧面S2相切连接，前刀面与刀具正面夹角θ5为15°，断屑槽宽度L1：5mm；深度L2:1.5mm，螺纹切削刃5及螺纹校准段6的切线与刀具孔的轴线的夹角的夹角θ4为1°，如图6所示，与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5的齿的侧面与刀具中轴线的夹角之间形成40°的夹角（导向锥角θ6），螺纹切削刃5的其它刃齿与刀具中轴线的夹角之间形成夹角θ8:6°，钻孔切削刃4与刀具中轴线的夹角为θ7:91°，所述螺纹校准段6的齿自下而上沿进给方向f按在100mm长度上的倒锥量为0.01mm设计刀片的锥度，如图7所示，螺纹校准段6为直角梯形，其斜边与直角边形成的下倾角θ9:0°，螺纹切削刃5为直角梯形，其斜边与直角边形成的上倾角θ10:0°；如图8所示，螺旋槽7的顶面交线与正面及背面夹角为θ11:20°横刃斜角，两螺旋槽7对称倾斜；螺旋槽7排出切屑。
实施例3：
硬质合金丝锥刀片2包含位于其正面左上边和背面右上面的形状相同方向相反的钻孔切削刃4、与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5，与螺纹切削刃5连接的螺纹校准段6，与钻孔切削刃4连接的螺旋槽7和与螺纹切削刃5、螺纹校准段6连接的断屑槽8，对称的两钻孔切削刃4的夹角为θ1:170°顶角（图2），如图4所示，钻孔切削刃4的前角为θ2:10°，钻孔切削刃4的后刀面与孔轴线之间的夹角θ3:8º，如图5所示，所述断屑槽8由前刀面S1、过渡圆弧面S2，和卷屑面S3组成，过渡圆弧面S2的圆弧半径为R=5mm，卷屑面S3的圆弧半径为R=1.7mm，过渡圆弧面S2和卷屑面S3为同轴圆柱面，前刀面S1与过渡圆弧面S2相切连接，前刀面与刀具正面夹角θ5为40°，断屑槽宽度L1：10mm；深度L2:3mm，螺纹切削刃5及螺纹校准段6的切线与刀具孔的轴线的夹角的夹角θ4为10°，如图6所示，与钻孔切削刃4连接的螺纹切削刃5的齿的侧面与刀具中轴线的夹角之间形成50°的夹角（导向锥角θ6），螺纹切削刃5的其它刃齿与刀具中轴线的夹角之间形成夹角θ8:15°，钻孔切削刃4与刀具中轴线的夹角为θ7:110°，所述螺纹校准段6的齿自下而上沿进给方向f按在100mm长度上的倒锥量为0.1mm设计刀片的锥度，如图7所示，螺纹校准段为直角梯形，其斜边与直角边形成的下倾角θ9:6°，螺纹切削刃5为直角梯形，其斜边与直角边形成的上倾角θ10:6°；如图8所示，螺旋槽7的顶面交线与正面及背面夹角为θ11:60°横刃斜角，两螺旋槽7对称倾斜；螺旋槽7排出切屑。
本发明的刀柄采用40Cr，热处理后硬度38～48HRC，其定位槽加工采用线切割设备对刀杆定位槽及空刀槽预加工，然后数控铣床精铣而成，以保证其精度。可换硬质合金丝锥刀片采用180#铜基结合剂金刚石环形砂轮磨制而成，其中的螺纹切削刃5及螺纹校准段6采用螺纹磨床磨制而成，螺纹牙型按相关的标准控制，刀片的钻孔切削刃4、螺旋槽7及断屑槽8可在数控工具磨床上一次装夹加工完成，也可以设计专用夹具在普通磨床上分步加工。如图2，图9中所述刀片的钻孔切削刃4，断屑槽8用砂轮的周边磨削，螺旋槽7采用砂轮的端面磨削，自然形成如图2及图9所示的外形轮廓。磨头转速及磨削深度视具体工况而定，无特殊要求。

Claims (1)

1.复合型可换硬质合金丝锥刀具，其特征在于硬质合金丝锥刀片（2）通过刀具孔、定位锁紧螺钉（3）固定于刀柄（1）的轴向定位槽中，硬质合金丝锥刀片（2）包含分别位于其正面左上边和背面右上边的形状相同方向相反斜向相对的钻孔切削刃（4），与钻孔切削刃（4）连接的螺纹切削刃（5），与螺纹切削刃（5）连接的螺纹校准段（6），与钻孔切削刃（4）连接的螺旋槽（7）和与螺纹切削刃（5）、螺纹校准段（6）连接的断屑槽（8），两钻孔切削刃（4）的空间夹角为θ1:150°～170°顶角，钻孔切削刃（4）的前角即螺旋槽（7）的倾斜底面与刀具正面的夹角为θ2:2°～10°，钻孔切削刃4的后刀面与刀具孔的轴线的夹角θ3:2º～8º，所述断屑槽（8）由螺纹校准段（6）的前刀面（S1）、过渡圆弧面（S2）、卷屑面（S3）组成，过渡圆弧面（S2）的圆弧半径R=5mm，卷屑面（S3）的圆弧半径R=1.7mm，过渡圆弧面(S2)和卷屑面(S3)为同轴圆柱面，前刀面(S1)与过渡圆弧面(S2)相切连接，前刀面与刀具正面夹角θ5为15°～40°，断屑槽宽度L1：5～10mm，深度L2:1.5～3mm，螺纹切削刃（5）和螺纹校准段（6）的切线与刀具孔的轴线的夹角θ4为1°～10°，与钻孔切削刃（4）连接的螺纹切削刃（5）的齿的侧面与刀具中轴线的夹角即导向锥角θ6为40～50°，螺纹切削刃（5）的其它刃齿与刀具中轴线的夹角θ8为6°～15°，钻孔切削刃（4）与刀具中轴线的夹角θ7为91°～110°，所述螺纹校准段（6）的齿自下而上沿进给方向f按在100mm长度上的倒锥量为0.01～0.1mm设计刀片的锥度，螺纹校准段（6）为直角梯形，其斜边与直角边形成的下倾角θ9为0°～6°，螺纹切削刃(5)为直角梯形，其斜边与直角边形成的上倾角θ10:0°～6°；刀具正面、背面的螺旋槽（7）的顶面交线与刀具正面、背面的夹角即横刃斜角θ11为20°～60°，两螺旋槽（7）形状相同方向相反斜向相对。
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