CN106694962B - 一种钻削刀具 - Google Patents

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    • B23B51/08Drills combined with tool parts or tools for performing additional working

Abstract

本发明公开了一种钻削刀具,包括刀体,刀体包括柄部、切削端部以及位于柄部、切削端部之间的周面,柄部、周面均关于刀体的旋转中心轴对称,切削端部上设有和周面上的螺旋槽相通的中心槽和周向槽,中心槽邻近旋转中心轴设置,周向槽邻近周面设置,中心槽和周向槽内均装设有切削刀片,装设在中心槽内的切削刀片为内刀片,装设在周向槽的切削刀片为外刀片,内刀片与外刀片为相同的切削刀片,切削刀片包括相邻的短切削刃和长切削刃,短切削刃和长切削刃刃形不同,内刀片的长切削刃和外刀片的短切削刃组合形成用于钻孔的完整主切削刃,内刀片完成孔中心区的加工,外刀片完成孔外环区的加工,具有切削振动小、加工精度高、稳定可靠等优点。

Description

一种钻削刀具
技术领域
[0001]本发明涉及金属切削技术领域,尤其涉及一种钻削刀具。
背景技术
[0002]孔加工刀具切削时主要是切削端部承受切削力,螺旋槽和加工表面形成封闭区 域,切屑只能从切削端部经螺旋槽排出,切肩排除困难,为了保证孔的加工深度,孔加工刀 具切削端部一般具有较大的悬伸,当切削端部受力不均时切削端部较夹持的柄部会产生大 的挠度,同时当切肩不能极时排出工件之外,积留的切屑和螺旋槽、加工表面形成剧烈刮擦 挤压,刀体会因为周向受力失衡从而产生振动,不但降低了加工表面质量,而且会使孔加工 刀具寿命大幅降低。
[0003]现有技术中,为了降低刀具使用成本,通常将孔加工刀具设计分体式结构,端部切 削区域从刀体上分离形成单独的切削单元,夹持部单独形成刀体,切削单元可重复装卸于 刀体上,切削单元由内刀片、外刀片两片刀片组成,分别完成孔的小径中心柱区域、大径周 向环列区域的加工,由于孔加工刀具要求具有盲孔加工能力且一组内刀片、外刀片组合应 用于多种不同直径孔加工刀具,因而,内刀片切削刃要求跨过刀具的中心轴设置,而外刀片 邻近加工表面设置,通过内刀片、外刀片组合成一条完整的切削刃,由于该类孔加工具采用 不对称切削刃结构,内刀片、外刀片完成的加工区域不相同,从而内刀片、外刀片的周向受 力较难平衡,切削时产生的扭矩不对称,易产生挠度变形和切削振动,导致加工孔直径误差 大、加工表面质量差。
[0004] 此外,在调整内刀片、外刀片的装配直径时,在内刀片、外刀片重叠区域易产生应 力集中导致刃部崩缺,且易形成薄而小的切肩挤压加工表面降低加工表面质量,难以保证 内刀片、外刀片独立稳定切削。同时,由于内刀片、外刀片切削线速度差距较大,导致外刀 片较内刀片具有更大的材料除去量,外刀片先于内刀片磨损,即内刀片、外刀片寿命不匹配 导致换刀频率高,增加了操作难度。为了降低切削振动造成外刀片的周刃崩缺,正方形外刀 片的周刃和加工表面一般具有一定倾斜间隔,当切削进给较大时,表面质量会大幅下降。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种切削振动小、加工精 度高、稳定可靠的钻削刀具。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种钻削刀具,包括刀体,所述刀体包括柄部、切削端部以及位于所述柄部、切削 端部之间的周面,所述柄部、周面均关于所述刀体的旋转中心轴对称,所述切削端部上设有 和周面上的螺旋槽相通的中心槽和周向槽,所述中心槽邻近旋转中心轴设置,所述周向槽 邻近周面设置,所述中心槽和周向槽内均装设有切削刀片,装设在所述中心槽内的切削刀 片为内刀片,装设在所述周向槽的切削刀片为外刀片,所述内刀片与外刀片为相同的切削 刀片,所述切削刀片包括相邻的短切削刃和长切削刃,所述短切削刃和长切削刃刃形不同, 所述内刀片的长切削刃和所述外刀片的短切削刃组合形成用于钻孔的完整主切削刃,所述 内刀片完成孔中心区的加工,所述外刀片完成孔外环区的加工。
[0008] 作为上述技术方案的进一步改进:
[0009] 所述切削刀片包括呈四边形板状的刀片本体,所述刀片本体由上表面、下表面以 及连接上下表面的侧面围成,所述上表面与侧面相交形成切削刃组,所述切削刃组包括两 个所述短切削刃、两个所述长切削刃和位于短切削刃、长切削刃之间的拐角切削刃,所述短 切削刃、长切削刃相间设置,所述短切削刃为直线切削刃,所述长切削刃包括第一切削刃、 第二切削刃和连接所述第一切削刃、第二切削刃的过渡切削刃,以垂直于所述旋转中心轴 的面为基准面〇,在上表面方向上,所述第一切削刃、第二切削刃、过渡切削刃的斜率K1、K2、 K3满足:0.03彡 1 • 2k2彡kl彡-0• 8 k3<0.35。
[0010] 所述内刀片的第一切削刃绕旋转中心轴的旋转和所述外刀片的短切削刃绕旋转 中心轴的旋转产生重叠切削区域,在该区域内,所述内刀片的第一切削刃先于外刀片的短 切削刃与工件接触且在旋转中心轴上最小的优先距离为d,且满足:0.02mra<d<0.3mm。 [0011]所述外刀片的短切削刃先于所述内刀片的第二切削刃与工件接触。
[0012]与所述短切削刃对应的侧面为短侧面,与所述长切削刃对应的侧面为长侧面,在 所述下表面上,所述短侧面分别与相邻的两个长侧面相交形成夹角钝角氏、锐角佐,且所述 内刀片、外刀片均通过下表面、短侧面和长侧面与刀体定位接触,其中参与所述内刀片的定 位接触的短侧面、长侧面之间的夹角为钝角&amp;,参与所述外刀片的定位接触的短侧面、长侧 面之间的夹角为锐角氏。
[0013]所述第二切削刃与相邻的拐角切削刃之间设有第三切削刃,所述外刀片邻近孔加 工表面的长切削刃的第三切削刃与旋转中心轴平行,且该第三切削刃和第二切削刃相交处 与加工表面之间的距离为dl,且满足:0<dK0.03mm。
[0014] 两个所述短切削刃相对于所述刀片本体的中心轴中心对称,两个所述长切削刃相 对于所述中心轴中心对称,所述拐角切削刃在所述中心轴的轴向上具有相同的高度。
[0015] 所述第三切削刃为直线型切削刃,所述第三切削刃在其自身延伸方向上的长度为 H,且满足.2_。
[0016] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0017]本发明的钻削刀具,只需要安装同一种规格的切削刀片即可满足内刀片、外刀片 不同切削工况的需求,极大降低刀片制造难度和刀片库存,在孔加工过程中,短切削刃可作 为外刀片的切削刃,完成孔外环区的加工,长切削刃可作为内刀片的切削刃,完成孔中心区 的加工,在加工过程中,通过优化短切削刃、长切削刃的受力分配保证受力平衡,减小切削 振动,提高切削精度,使短切削刃和长切削刃寿命相匹配,降低换刀频率,通过优化短切削 刃、长切削刃切入工件的顺序消除切削刃组的应力集中,减少孔加工刀片的崩缺、稳定可 A+-. 与巨O
附图说明
[0018] 图1是本发明钻削刀具的立体图。
[0019] 图2是本发明钻削刀具的主视图。
[0020] 图3是本发明钻削刀具的左视图。
[0021] 图4是本发明钻削刀具的内刀片和外刀片在钻削刀具的同一直径面上的示意图。
[0022] 图5是本发明的切削刀片的立体图。
[0023] 图6是本发明的切削刀片的主视图。
[0024] 图7是本发明的切削刀片的后视图。
[0025] 图中各标号表;^:
[0026] 1、刀片本体;2、上表面;3、下表面;4、侧面;41、短侧面;42、长侧面;6、短切削刃;7、 长切削刃;71、第一切削刃;72、第二切削刃;73、过渡切削刃;74、第三切削刃;8、拐角切削 刃;9、中心轴;2〇、刀体;21、柄部;22、切削端部;23、周面;24、旋转中心轴;25、螺旋槽;26、中 心槽;27、周向槽;28、内冷孔;29、刀片紧固件;31、内刀片;32、外刀片。
具体实施方式
[0027]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0028]图1至图7示出了本发明钻削刀具的一种实施例,该实施例的钻削刀具包括刀体 20,刀体20包括柄部21、切削端部22以及位于柄部21、切削端部22之间的周面23,柄部21、周 面23均关于刀体2〇的旋转中心轴24对称,切削端部22上设有和周面23上的螺旋槽25相通的 中心槽26和周向槽27,中心槽26邻近旋转中心轴M设置,周向槽W邻近周面23设置,中心槽 26和周向槽27内均装设有切削刀片,装设在中心槽26内的切削刀片为内刀片31,装设在周 向槽27的切削刀片为外刀片32,内刀片31与外刀片32为相同的切削刀片,切削刀片包括相 邻的短切削刃6和长切削刃7,短切削刃6和长切削刃7刃形不同,内刀片31的长切削刃7和外 刀片32的短切削刃6组合形成用于钻孔的完整主切削刃,内刀片31完成孔中心区的加工,夕卜 刀片32完成孔外环区的加工,只需要安装同一种规格的切削刀片即可满足内刀片31、外刀 片32不同切削工况的需求,极大降低切削刀片制造难度和刀片库存,在钻削加工过程中,短 切削刃6作为外刀片32的切削刃,完成孔外环区的加工,长切削刃7可作为内刀片31的切削 刃,完成孔中心区的加工,短切削刃6和长切削刃7刃形不同,在加工过程中,通过优化短切 削刃6、长切削刃7的受力分配保证受力平衡,减小切削振动,提高切削精度,使内刀片31与 外刀片32的使用寿命相匹配,降低更换切削刀片的频率,通过优化短切削刃6、长切削刃7切 入工件的顺序消除切削刃的应力集中,减少切削刀片的崩缺,稳定可靠。
[0029] 本实施例中,切削刀片包括呈四边形板状的刀片本体1,刀片本体1由上表面2、下 表面3以及连接上下表面的侧面4围成,上表面2与侧面4相交形成切削刃组,切削刃组包括 两个短切削刃6、两个长切削刃7和位于短切削刃6、长切削刃7之间的拐角切削刃8,短切削 刃6、长切削刃7相间设置,短切削刃6为直线切削刃,长切削刃7包括第一切削刃71、第二切 削刃72和连接第一切削刃71、第二切削刃72的过渡切削刃73,以垂直于旋转中心轴24的面 为基准面0,在上表面方向上,第一切削刃71、第二切削刃72、过渡切削刃73的斜率K1、K2、K3 满足:0.03<1.21^2彡1^<-0_8 1^3<0.35,因此,第一切削刃71和第二切削刃72在钻削加工 过程中与工件接触的前后顺序不同,即长切削刃7不会整体同时与工件接触,而是逐渐切入 工件的,从而降低了长切削刃7切削时的切削力。
[0030]本实施例中,内刀片31的第一切削刃71绕旋转中心轴24的旋转和外刀片32的短切 削刃6绕旋转中心轴24的旋转产生重叠切削区域,在该区域内,内刀片31的第一切削刃71先 于外刀片32的短切削刃6与工件接触且在旋转中心轴24上最小的优先距离为d,为了保证且 内刀片31的第二切削刃72基本和外刀片32的短切削刃6基本同时完成孔的切入过程,应满 足:0.02mm彡d彡0• 3mm,本实施例中d=0.25mm。
[0031]本实施例中,外刀片32的短切削刃6先于内刀片31的第二切削刃72与工件接触。
[0032] 本实施例中,与短切削刃6对应的侧面4为短侧面41,与长切削刃7对应的侧面4为 长侧面42,在下表面3上,短侧面41分别与相邻的两个长侧面42相交形成夹角钝角出、锐角 &amp;,且内刀片31、外刀片32均通过下表面3、短侧面41和长侧面42与刀体20定位接触,其中参 与内刀片31的定位接触的短侧面41、长侧面42之间的夹角为钝角此,参与外刀片32的定位 接触的短侧面41、长侧面42之间的夹角为锐角02,保证内刀片31的切削稳定性以及第二切 削刃72的定位精度,并保证内刀片31、外刀片32的准确安装。
[0033] 为了进一步提高加工表面质量、减少切削振动,第二切削刃72与相邻的拐角切削 刃8之间设有第三切削刃74,外刀片32邻近孔加工表面的长切削刃7的第三切削刃74与旋转 中心轴24平行,且该第三切削刃74和第二切削刃72相交处与加工表面之间的距离为dl,为 了保孔加工刀具的表面质量、尺寸精度控制能力和降低切削振动,应满足:0.002mm<dl< 0.03mm,本实施例中,dl=0.01mm。
[0034] 本实施例中,两个短切削刃6相对于刀片本体丨的中心轴9中心对称,两个长切削刃 7相对于中心轴9中心对称,拐角切削刃8在中心轴9的轴向上具有相同的高度,便于切削刀 片的加工。
[0035]第三切削刃74为直线型切削刃,第三切削刃74在其自身延伸方向上的长度为H,且 满足:0 • 2mm彡H彡1.2mm,本实施例中,H=0.6mm
[OO36]图4示出了本发明的钻削刀具的内刀片31和外刀片32在钻削刀具的同一直径面上 的示意图,为了保证内刀片31、外刀片32进行孔加工时切入平缓,内刀片31的第一切削刃71 和旋转中心轴24的夹角为外刀片32的短切削刃6和旋转中心轴24的夹角为h应满足: 内刀片31的第一切削刃71绕旋转中心轴24的旋转和外刀片32的短切削刃 6产生重叠切削区域,在该区域内,内刀片31的第一切削刃71先于外刀片本体lb的长切削刃 6和工件接触,且在中心轴25上的最小距离为d,外刀片本体lb邻近孔加工表面的长切削刃7 的第三切削刃74在中心轴25的旋转方向上基本和中心轴25平行,且该第三切削刃74和第二 切削刃72相交处和加工表面之最大距离为dl。
[0037] 本实施例中,切削刀片通过刀片紧固件29装设在刀体20上,刀体20上设有两条大 致和螺旋槽25平行的内冷孔28,冷却介质从刀体20的柄部22流入分别抵达切削端部23的内 刀片31、外刀片31的长切削刃7、短切削刃6处。
[0038]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 (7)

1. 一种钻削刀具,包括刀体(20),所述刀体(20)包括柄部(21)、切削端部(22)以及位于 所述柄部(21)、切削端部(22)之间的周面(23),所述柄部(21)、周面(23)均关于所述刀体 (20)的旋转中心轴(24)对称,所述切削端部(22)上设有和周面(23)上的螺旋槽(25)相通的 中心槽(26)和周向槽(27),所述中心槽(26)邻近旋转中心轴(24)设置,所述周向槽(27)邻 近周面(23)设置,所述中心槽(26)和周向槽(27)内均装设有切削刀片,装设在所述中心槽 (26)内的切削刀片为内刀片(31),装设在所述周向槽(27)的切削刀片为外刀片(32),其特 征在于:所述内刀片(31)与外刀片(32)为相同的切削刀片,所述切削刀片包括相邻的短切 削刃(6)和长切削刃(7),所述短切削刃(6)和长切削刃(7)刃形不同,所述内刀片(31)的长 切削刃(7)和所述外刀片(32)的短切削刃(6)组合形成用于钻孔的完整主切削刃,所述内刀 片(31)完成孔中心区的加工,所述外刀片(32)完成孔外环区的加工,所述切削刀片包括呈 四边形板状的刀片本体(1),所述刀片本体(1)由上表面(2)、下表面(3)以及连接上表面 (2)、下表面(3)的侧面⑷围成,所述上表面⑵与侧面⑷相交形成切削刃组,所述切削刃 组包括两个所述短切削刃(6)、两个所述长切削刃(7)和位于短切削刃(6)、长切削刃(7)之 间的拐角切削刃(8),所述短切削刃(6)、长切削刃(7)相间设置,所述短切削刃03)为直线切 削刃,所述长切削刃(7)包括第一切削刃(71)、第二切削刃(72)和连接所述第一切削刃 (71)、第二切削刃(72)的过渡切削刃(73),以垂直于所述旋转中心轴(24)的面为基准面0, 在上表面方向上,所述第一切削刃(71)、第二切削刃(72)、过渡切削刃(73)的斜率K1、K2、K3 满足:0.03彡l_2k2彡kl彡-0.8 k3<0_35。
2. 根据权利要求1所述的钻削刀具,其特征在于:所述内刀片(31)的第一切削刃(71)绕 旋转中心轴(24)的旋转和所述外刀片(32)的短切削刃(6)绕旋转中心轴(24)的旋转产生重 叠切削区域,在该区域内,所述内刀片(31)的第一切削刃(71)先于外刀片(32)的短切削刃 (6)与工件接触且在旋转中心轴(24)上最小的优先距离为d,且满足:0. OarnnSd彡0.3mm。
3. 根据权利要求2所述的钻削刀具,其特征在于:所述外刀片(32)的短切削刃(6)先于 所述内刀片(31)的第二切削刃(72)与工件接触。
4. 根据权利要求2所述的钻削刀具,其特征在于:与所述短切削刃(6)对应的侧面(4)为 短侧面(41),与所述长切削刃(7)对应的侧面(4)为长侧面(42),在所述下表面(3)上,所述 短侧面(41)分别与相邻的两个长侧面(42)相交形成夹角钝角Pi、锐角氏,且所述内刀片 (31)、外刀片(32)均通过下表面(3)、短侧面(41)和长侧面(42)与刀体(20)定位接触,其中 参与所述内刀片(31)的定位接触的短侧面(41)、长侧面(42)之间的夹角为钝角Pi,参与所 述外刀片(32)的定位接触的短侧面(41)、长侧面(42)之间的夹角为锐角P2。
5. 根据权利要求1所述的钻削刀具,其特征在于:所述第二切削刃(72)与相邻的拐角切 削刃(8)之间设有第三切削刃(74),所述外刀片(32)邻近孔加工表面的长切削刃(7)的第三 切削刃(74)与旋转中心轴(24)平行,且该第三切削刃(74)和第二切削刃(72)相交处与加工 表面之间的距离为dl,且满足:〇<dl<0.〇3mm。
6. 根据权利要求5所述的钻削刀具,其特征在于:两个所述短切削刃(6)相对于所述刀 片本体(1)的中心轴⑼中心对称,两个所述长切削刃⑺相对于所述中心轴⑼中心对称, 所述拐角切削刃(8)在所述刀片本体(1)的中心轴(9)的轴向上具有相同的高度。
7. 根据权利要求5所述的钻削刀具,其特征在于:所述第三切削刃(74)为直线型切削 刃,所述第三切削刃(74)在其自身延伸方向上的长度为H,且满足:〇 • 2ran彡1 • 2mm。
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