CN107914032A - 具有防偏功能的内排屑深孔钻 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械制造孔加工技术领域，具体涉及具有防偏功能的内排屑深孔钻。包括刀具、刀杆，其特征在于刀具位于工件内，切屑液从输油器上的油口流入，流过刀杆外部，经过刀具，从刀杆内孔流出，刀杆外部表面上加工有多条螺旋槽，切削液在刀杆外部的空间内流动时作螺旋运动。螺旋槽的形状是矩形或楔形及其它形状。本发明参考枪管、炮管内的膛线，在刀杆外部表面上加工有多条螺旋槽，因多条螺旋槽的作用，切屑液流动时作螺旋运动，旋转的液体形成陀螺仪式的稳定效果，阻止刀具刀杆偏离理想位置，减少刀杆的变形和振动。当螺旋槽为楔形螺旋槽时，可以形成楔形油膜，楔形油膜犹如三爪卡盘或四爪卡盘夹住刀杆，提高刀杆的刚度，从而提高深孔加工质量。

Description

具有防偏功能的内排屑深孔钻

技术领域

本发明属于机械制造孔加工技术领域，具体涉及具有防偏功能的内排屑深孔钻。

背景技术

深孔加工主要方式有：第一，刀具旋转，工件进给；第二，工件旋转，刀具进给；第三，刀具和工件都旋转，同时刀具相对工件进给。钻头按排屑方式主要分为：内排屑深孔钻和外排屑深孔钻。

深孔加工过程中难以观察加工部位和刀具状况，刀杆长度大，容易发生偏斜，造成工件报废，因此深孔加工是机械加工的难点。防止与纠正钻头、镗刀及刀杆偏斜，确保加工精度，是需要解决的重大课题，也是远未解决的世界性技术难题。

现有深孔加工机床、现有深孔加工BTA刀具是本发明重要的技术背景之一。

目前所用的内排屑深孔钻钻杆外部为圆柱体。于大国等针对深孔刀具和刀杆申请了多项专利，包括一种纠偏钻杆、自纠偏深孔加工系统、一种带有凸起的切削工具、一种斜面结构后置的孔加工刀具、自纠偏深孔加工刀具系统，取得了良好的效果，但是技术无止境，还可以继续进行新的研究。

枪管中有来复线(rifle)，来复线是枪管中的膛线，可以让子弹产生自转，提高子弹射出后飞行中的稳定性。

发明内容

本发明的目的：针对深孔加工过程中刀具容易偏离理想位置这一技术难题，提出相关解决方案，防止和纠正刀具的偏斜，使刀具尽可能处于正确位置，提高孔加工成品率及加工精度。

本发明采用如下的技术方案实现：

具有防偏功能的内排屑深孔钻，包括刀具2、刀杆3，刀具位于工件1内。刀具与刀杆固定连接，相对于工件旋转并做进给运动，完成孔的加工。切屑液从输油器4上的油口6流入，流过刀杆3外部的空间，经过刀具2，冷却润滑刀具，随后带着切屑从刀杆内孔流出。

现有刀杆的外部表面为光滑圆柱，而在本发明中刀杆3外部表面上加工有多条螺旋槽5，切屑液流过刀杆外部的螺旋槽5，因多条螺旋槽的作用，切削液在刀杆外部的空间内流动时作螺旋运动，旋转的液体形成陀螺仪式的稳定效果，阻止刀具刀杆偏离理想位置。

发明中设计有螺旋槽，这一设计思想参考了枪管中的来复线(rifle)，来复线是枪管中膛线，枪管中的膛线让子弹产生自转，提高子弹射出后飞行中的稳定性。其工作原理如下：在枪膛内切出螺旋状凹沟，当弹头通过枪膛时会因而产生旋转，在膛外飞行时形成陀螺仪式的稳定效果，弹头可以飞的较远，弹道也比较稳定，受到的空气阻力的力矩会使子弹绕其质心前进的方向进动。膛线的旋转角度必须要根据弹头的重量、长度、以及速度来考虑。膛线根据旋转的方向可分右旋、左旋(从射手方向看去)，一般常用的条数有：4、5、6、8条，所以常常可以在枪枝规格中看到像是″6条/右旋″之类的规格。

炮管内也有膛线，分别为等齐膛线、渐速膛线、混合膛线等。

虽然在15世纪就有使用膛线的纪录，但是由于制造工艺的困难，直到19世纪才得以普及。

本发明中所用螺旋槽的形状可以是矩形、楔形、梯形、圆形、多弧形、多边弧形或者弓形。

矩形螺旋槽刀杆的特点是结构简单，加工方便，成本低。

楔形螺旋槽刀杆的特点是可以形成楔形油膜。濮良贵主编高等教育出版社出版的机械设计(第八版)介绍，液体具有楔效应，当液体流过楔形空间时，液体内部将会产生压力，该压力高于非楔形空间内的压力。楔形螺旋槽内所产生的液体的压力将作用于刀杆，沿圆周分布的多个螺旋槽里的液体犹如三爪卡盘或四爪卡盘夹住刀杆，提高刀杆的刚度，减少刀杆的变形和振动，从而提高深孔加工质量。

梯形螺旋槽刀杆的特点是刀杆的强度高于矩形螺旋槽刀杆。

圆形螺旋槽刀杆的特点是受应力集中的影响小。

多弧形螺旋槽刀杆的特点是螺旋槽的轮廓线由多段圆弧组成。其半径可以互补相等。

多边弧形螺旋槽刀杆的特点是螺旋槽的轮廓线由多个线段和多个圆弧组成，圆弧与边相切。

本发明中螺旋槽的螺旋角根据使用要求有所不同，按螺旋角的变化规律将螺旋槽分为等齐螺旋槽、渐速螺旋槽、混合螺旋槽。

螺旋角为螺旋线上任一点的切线与刀杆轴线之间的夹角。等齐螺旋线的螺旋角为常数，其优点是容易加工。渐速螺旋线的螺旋角为变数，优点是可以采用不同曲线调节液体对刀杆的作用力，改善受力状况，其缺点是工艺过程较为复杂。混合螺旋线吸取了等齐螺旋线和渐速螺旋线的优点，在起始部分采用渐速螺旋线，螺旋角可以小一些甚至接近零，随后螺旋角逐步加大，开始时液体旋转的速度较小，随后液体旋转的速度加快。

通过螺旋槽轮廓形状的多样化设计，优化流体的动力学特性，提高流体对于刀杆的稳定性作用。

所述的螺旋槽位于密封空间内，防治油液从螺旋槽泄漏。

总之本发明具有以下创新点：

1.具有防偏功能的内排屑深孔钻，包括刀具2、刀杆3，其特征在于刀具2位于工件1内，切屑液从输油器4上的油口6流入，流过刀杆外部，经过刀具2，从刀杆内孔流出，刀杆3外部表面上加工有多条螺旋槽5，切削液在刀杆外部的空间内流动时作螺旋运动。

2.具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽的形状是矩形、楔形、梯形、圆形、多弧形或者多边弧形。

3.具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽分为等齐螺旋槽、渐速螺旋槽、混合螺旋槽；等齐螺旋槽的螺旋角为常数，渐速螺旋槽的螺旋角为变数；混合螺旋槽包括渐速螺旋槽和等齐螺旋槽组成。

4.具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽位于密封空间内。

5.具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽均匀分布或非均匀分布。

本发明的有益效果：第一、本发明参考枪管炮管内的膛线，在刀杆3外部表面上加工有多条螺旋槽5，因多条螺旋槽的作用，切屑液流动时作螺旋运动，旋转的液体形成陀螺仪式的稳定效果，阻止刀具刀杆偏离理想位置。第二、楔形螺旋槽可以形成楔形油膜。沿圆周分布的多个螺旋槽里的液体犹如三爪卡盘或四爪卡盘夹住刀杆，提高刀杆的刚度，减少刀杆的变形和振动，从而提高深孔加工质量。第三、通过螺旋槽角度及形状的多样化设计，优化流体动力学性能提高流体稳定刀杆的效果。

附图说明

图1为深孔加工及等齐螺旋槽刀杆，图2为深孔加工及渐速螺旋槽刀杆，图3为深孔加工及混合螺旋槽刀杆，图4为楔形螺旋槽示意图，图5为矩形螺旋槽示意图。图中：1-工件，2-刀体，3-刀杆，4-输油器，5-螺旋槽，6-油口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。

实施方式一：螺旋槽的数量为4或5或6或8条等。

实施方式二：凸起或凹槽的宽度相同或不相同。

Claims (5)

1.具有防偏功能的内排屑深孔钻，包括刀具(2)、刀杆(3)，其特征在于刀具(2)位于工件(1)内，切屑液从输油器(4)上的油口(6)流入，流过刀杆外部，经过刀具(2)，从刀杆内孔流出，刀杆(3)外部表面上加工有多条螺旋槽(5)，切削液在刀杆外部的空间内流动时作螺旋运动。

2.根据权利要求1所述的具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽的形状是矩形、楔形、梯形、圆形、多弧形或者多边弧形。

3.根据权利要求1所述的具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽分为等齐螺旋槽、渐速螺旋槽、混合螺旋槽；等齐螺旋槽的螺旋角为常数，渐速螺旋槽的螺旋角为变数；混合螺旋槽包括渐速螺旋槽和等齐螺旋槽。

4.根据权利要求1所述的具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽位于密封空间内。

5.根据权利要求1所述的具有防偏功能的内排屑深孔钻，其特征在于，螺旋槽均匀分布或非均匀分布。