CN110842259A - 一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部，切削部包括钻尖和副切削部，钻尖上设有两个主切削刃和连接两个主切削刃的横刃，副切削部上设有两个排屑槽和两个第一刃带，第一刃带与排屑槽相交形成副切削刃，主切削刃设有负倒棱，且负倒棱不经过主切削刃与横刃的交点，横刃长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。本发明横刃仅是常规横刃的三分之一，钻尖横刃长度较小，增加了钻削叠层焊接钢材时的定心能力，适合不同材料间的硬度变化的钢材钻孔加工，减少了钻孔过程中钻偏问题，在主切削刃上设有负倒棱，整个横刃上无负倒棱，在增加主切削刃强度的同时，没有改变横刃的锋利度，使得横刃定心性更好。

Description

一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻

技术领域

本发明涉及金属切削刀具，尤其涉及一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻。

背景技术

在机械加工领域，为保证汽车的安全性，需要在汽车承重零部件(如减震器座、汽车底盘支架等采用了双层焊接钢材支撑工艺)上加工连接孔，由于这些连接孔影响汽车的安全性能，因此对其精度及孔出口毛刺大小有要求。

在现有技术技术中，钻削钢件用麻花钻一般可以采用负倒棱或研磨工艺对切削刃进行强化处理，来增加麻花钻的使用寿命，但是目前公知的钢件钻头的刀刃强化是沿着切削刃的前刀面和后刀面的位置对整个钻尖主切削刃刀刃顶端处理(倒棱或研磨)，这样处理虽然能够强化切削刃，延长钻头的使用寿命，但是同时导致钻尖横刃端点处及外周部的切削刃的锋利性下降，所以大大影响钻尖的自定心能力和外周部切削刃的锋利程度，导致在钻削双层焊接钢材时，容易产生钻头钻偏和孔口毛刺偏大问题，从而影响此类钻头的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种定心性好的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部，所述切削部包括钻尖和副切削部，所述钻尖上设有两个主切削刃和连接两个主切削刃的横刃，所述副切削部上设有两个排屑槽和两个第一刃带，所述第一刃带与排屑槽相交形成副切削刃，所述主切削刃设有负倒棱，且负倒棱不经过主切削刃与横刃的交点，所述横刃长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主切削刃与副切削刃之间通过倒角刃连接，所述主切削刃的夹角为2φ，所述倒角刃的夹角为2δ，2δ＜2φ。

作为上述技术方案的进一步改进，所述负倒棱延伸至倒角刃上，且不经过倒角刃与副切削刃的交点。

作为上述技术方案的进一步改进，设定主切削刃上负倒棱的起始位置Q距横刃靠近主切削刃端点F的距离为L3，0.05mm≤L3≤0.3mm；设定主切削刃上负倒棱的终点位置P距倒角刃靠近副切削刃的端点G的距离为L4，0.2mm≤L4≤0.4mm。

作为上述技术方案的进一步改进，所述倒角刃的长度为为L：0.5mm≤L≤0.9mm，80°≤2δ≤100°，130°≤2φ≤150°，且满足20°≤φ-δ≤35°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主切削刃包括直线内刃和曲线外刃，所述直线内刃与横刃相交，所述曲线外刃与倒角刃相交，所述负倒棱从曲线外刃延伸至直线内刃上，且不经过直线内刃与横刃的交点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主切削刃设有钻尖前刀面和钻尖后刀面，所述钻尖后刀面包括第一后刀面和第二后刀面，所述第一后刀面与负倒棱相交形成所述主切削刃，所述第一后刀面的后角为α，所述第二后刀面的后角为β，2°≤α≤4°，22°≤β≤30°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述负倒棱的宽度为h，0.02mm≤h≤0.14mm，所述负倒棱的角度为γ，12°≤γ≤35°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述副切削部上还设有两个第二刃带。

一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部，所述切削部包括钻尖和副切削部，所述钻尖上设有两个主切削刃和连接两个主切削刃的横刃，所述副切削部上设有两个排屑槽和两个第一刃带，所述第一刃带与与排屑槽相交形成副切削刃，所述主切削刃设有珩磨面，且珩磨面不经过主切削刃与横刃的交点，所述横刃长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。

本发明的创新在于：本申请针对的是加工叠层焊接钢材，这一特定的切削对象。通常采用负倒棱的方式使切削刃强化处理来加工钢件，虽然能够延长刀具的寿命，但是同时会使得切削刃口变钝，若是在横刃上加工负倒棱，降低了横刃的锋利性(横刃刃尖顶角变大，由尖变为不尖，定心能力越差，也就是越尖定心能力越强)，对钻头的定心能力产生不良影响，从而导致加工叠层焊接钢材出现不良品，所以本发明麻花钻在所述的主切削刃上有负倒棱(负倒棱使得切削刃变钝，定心能力差)，且满足在横刃上无负倒棱处理，这种处理方式的麻花钻适合钻削叠层焊接钢材的通孔加工，具有自定心能力好，能够大幅度延长麻花钻的使用寿命，同时减少横刃的长度，将横刃缩短大约为常规横刃的三分之一，进一步提高横刃的定心能力，缩短横刃、在横刃上不加工负倒棱、在钻尖的主切削刃上加工负倒棱，三者结合实现钻尖定心好，强化主切削刃，提高刀具的寿命。

其次，本申请中，在主切削刃和副切削刃之间增加了倒角刃，倒角刃上靠近副切削刃的部分不做负倒棱，以提高倒角刃靠近副切削刃一端的锋利性，降低孔口毛刺的发生几率，即孔口毛刺少，在倒角刃与主切削刃相交的部分加工负倒棱强化该交接处的强度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻：相比于现有技术中常规钢件加工横刃的长0.08D来说，本发明的横刃仅是常规横刃的三分之一，钻尖横刃长度较小，确保钻入前、上层钢材钻入焊剂层、焊剂层钻入下层钢材的时候能够起到很好的定心作用，减少钻削不同材料间的硬度变化而发生定心不稳现象，增加了钻削双层焊接钢材时的定心能力，同时钻入工件较为容易，特别适合不同材料间的硬度变化的钢材钻孔加工，减少了钻孔过程中钻偏问题，于此同时，在主切削刃上设有负倒棱，整个横刃上无负倒棱，在增加主切削刃强度的同时，没有改变横刃的锋利度，使得横刃(钻头)定心性更好。

(2)本发明的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻：主切削与副切削刃之间通过倒角刃连接，将负倒棱延伸至倒角刃上，且不经过倒角刃与副切削刃的交点，目的为：倒角刃上靠近副切削刃的部分不做负倒棱，以提高倒角刃靠近副切削刃一端的锋利性，降低孔口毛刺的发生几率，即孔口毛刺少，在倒角刃与主切削刃相交的部分加工负倒棱强化该交接处的强度(交接处冲击大，应力集中)，此外，倒角刃的设置，增加了总的切削刃的长度，在总的切削力不变下，单位面积内切削力变小，切削更轻快，散热也越快，即倒角刃极大的改善钻尖外周刃处的受力状态和切削热不易散发的问题，大大增加钻头的加工寿命，特别适合双层焊接钢材的通孔加工，且倒角刃靠近外周刃处没有负倒棱强化工艺，锋利性得到充分保证，有效地抑制了孔口毛刺的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视结构示意图。

图2是本发明实施例1的钻尖结构示意图。

图3是本发明实施例1中横刃的结构示意图。

图4是本发明实施例1中负倒棱的结构示意图。

图5是图2中的E-E视图。

图6是本发明实施例1中两层钢材的结构示意图。

图7是本发明实施例2中第一后刀面、第二后刀面与负倒棱的位置关系示意图。

图中各标号表示：

1、柄部；2、钻尖；21、主切削刃；211、直线内刃；212、曲线外刃；22、横刃；23、钻尖前刀面；24、钻尖后刀面；241、第一后刀面；242、第二后刀面；3、副切削部；30、刃瓣；31、排屑槽；32、第一刃带；321、外周刃；33、副切削刃；34、第二刃带；4、负倒棱；5、珩磨面；6、倒角刃；7、钢材；71、紧固孔；8、焊剂层。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部1，切削部包括钻尖2和副切削部3，钻尖2上设有两个主切削刃21和连接两个主切削刃21的横刃22，副切削部3上设有两个排屑槽31和两个第一刃带32，第一刃带32与排屑槽31相交形成副切削刃33，副切削部3由两个刃瓣30组成，第一刃带32设在刃瓣30上，第一刃带32上设有外周刃321，外周刃321与副切削刃33相交。主切削刃21设有负倒棱4，且负倒棱4不经过主切削刃21与横刃22的交点，横刃22长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。

本实施例以两层钢材7为例，两层钢材7之间用焊接的方式固定，两层钢材7具有焊剂层8，但是仅通过焊接的方式固定两层钢材7稳定性不够，因此需要在两层钢材7上打孔，采用螺栓进行紧固，该麻花钻用于两层钢材7上紧固孔71的加工。

相比于现有技术中常规钢件加工横刃的长0.08D来说，本实施例的横刃22仅是常规横刃的三分之一，钻尖横刃22长度较小，确保钻入前、上层钢材7钻入焊剂层8、焊剂层8钻入下层钢材7的时候能够起到很好的定心作用，减少钻削不同材料间的硬度变化而发生定心不稳现象，增加了钻削双层焊接钢材7时的定心能力，同时钻入工件较为容易，特别适合不同材料间的硬度变化的钢材7钻孔加工，减少了钻孔过程中钻偏问题，于此同时，在主切削刃22上设有负倒棱4，整个横刃22上无负倒棱4，在增加主切削刃21强度的同时，没有改变横刃22的锋利度，使得横刃22(钻头)定心性更好。

本实施例中，主切削刃21与副切削刃33之间通过倒角刃6连接，倒角刃6、副切削刃33、外周刃321三者相交。主切削刃21的夹角为2φ，倒角刃6的夹角为2δ，2δ＜2φ。倒角刃6主要用于对紧固孔71的孔口进行倒角。

将负倒棱4延伸至倒角刃6上，且不经过倒角刃6与副切削刃33的交点，目的为：倒角刃6上靠近副切削刃33的部分不做负倒棱4，以提高倒角刃6靠近副切削刃33一端的锋利性，降低孔口毛刺的发生几率，即孔口毛刺少，在倒角刃6与主切削刃21相交的部分加工负倒棱4强化该交接处的强度(交接处冲击大，应力集中)。此外，倒角刃6的设置，增加了总的切削刃的长度(倒角刃6的长度加上主切削刃21的长度，比主切削刃21直接延伸至副切削刃33的长度要长)，在总的切削力不变下，单位面积内切削力变小，切削更轻快，散热也越快，即倒角刃6极大的改善钻尖外周刃321处的受力状态和切削热不易散发的问题，大大增加钻头的加工寿命，特别适合双层焊接钢材7的通孔加工，且倒角刃6靠近外周刃321处没有负倒棱4强化工艺，锋利性得到充分保证，有效地抑制了孔口毛刺的问题。

本实施例中，主切削刃21包括直线内刃211和曲线外刃212，直线内刃211与横刃22相交，曲线外刃212与倒角刃6相交，负倒棱4从曲线外刃212延伸至直线内刃211上，且不经过直线内刃211与横刃22的交点。设定主切削刃21(直线内刃211)上负倒棱4的起始位置Q距横刃22靠近主切削刃21端点F的距离为L3，设定主切削刃21(曲线外刃212)上负倒棱4的终点位置P距倒角刃6靠近副切削刃33的端点G的距离为L4，L3满足：0.05mm≤L3≤0.3mm，L4满足：0.2mm≤L4≤0.4mm。

本实施例中，倒角刃6的长度为L：0.5mm≤L≤0.9mm，80°≤2δ≤100°，130°≤2φ≤150°，且满足20°≤φ-δ≤35°。L优选取值为0.55mm，倒角角度2δ为90°，大倒角刃有利于改善钻尖外周刃321处的受力状态和切削热不易散发的问题，主切削刃21的夹角2φ取值为135°，且满足φ-δ＝22.5°，有利于倒角刃6上只有前端有负倒棱4强化结构，确保与外周刃321连接处的倒角刃6无倒棱，不仅有利于增强倒角转折处的强度，而且有利于外周刃321连接处的倒角刃6的锋利性，保证被加工孔的孔口毛刺减少，有利于延长钻头的使用寿命。

本实施例中，主切削刃21设有钻尖前刀面23和钻尖后刀面24，钻尖后刀面24包括第一后刀面241和第二后刀面242，第一后刀面241与负倒棱4相交形成主切削刃21，第一后刀面241的后角为α，第二后刀面242的后角为β，2°≤α≤4°，22°≤β≤30°。第一后刀面241的后角α取值为3°，通过减小第一后刀面241的后角来保证钻尖(指主切削刃21，不包括横刃22)强度，有利于增强了主切削刃21的强度；第二后刀面242的后角β为25°,有利于增大钻尖的滞后量，减少钻尖对已加工表面的挤压作用，减少了已加工表面的硬化等。

本实施例中，负倒棱4的宽度为h，0.02mm≤h≤0.14mm，负倒棱4的角度为γ，12°≤γ≤35°。优选的，h＝0.1mm，γ＝20°，通过切削试验验证，这种负倒棱结构不仅能够增加主切削刃21强度，又能保证钻头能够很好的断屑，大幅度提高钻头加工双层焊接钢件的寿命。

本实施例中，副切削部3上还设有两个第二刃带34，各第二刃带34位于对应的刃瓣30上，每个刃瓣30上设有一个第一刃带32和一个第二刃带34，采用四条圆柱刃带，加强刃带对麻花钻加工过程的导向作用，能够显著提高孔尺寸精度和表面质量，特别是钻削双层焊接钢件时，有利于提高钻削加工的稳定性，四条圆柱刃带能够增加双层钢材7加工时的导向性，更好地保证钻孔的精度要求。

实施例2

如图7所示，本实施例的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，将主切削刃21上的负倒棱4替换为珩磨面5，珩磨面5为外凸的弧面。珩磨面5同样能够强化钻头刀尖，珩磨面5前角γ1取值是圆弧两起点的连线与轴线的夹角。

其余之处与实施例1相同，此处不再赘述。

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 (10)

1.一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部(1)，所述切削部包括钻尖(2)和副切削部(3)，所述钻尖(2)上设有两个主切削刃(21)和连接两个主切削刃(21)的横刃(22)，所述副切削部(3)上设有两个排屑槽(31)和两个第一刃带(32)，所述第一刃带(32)与排屑槽(31)相交形成副切削刃(33)，其特征在于：所述主切削刃(21)设有负倒棱(4)，且负倒棱(4)不经过主切削刃(21)与横刃(22)的交点，所述横刃(22)长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。

2.根据权利要求1所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述主切削刃(21)与副切削刃(33)之间通过倒角刃(6)连接，所述主切削刃(21)的夹角为2φ，所述倒角刃(6)的夹角为2δ，2δ＜2φ。

3.根据权利要求2所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述负倒棱(4)延伸至倒角刃(6)上，且不经过倒角刃(6)与副切削刃(33)的交点。

4.根据权利要求3所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：设定主切削刃(21)上负倒棱(4)的起始位置Q距横刃(22)靠近主切削刃(21)端点F的距离为L3，0.05mm≤L3≤0.3mm；设定主切削刃(21)上负倒棱(4)的终点位置P距倒角刃(6)靠近副切削刃(33)的端点G的距离为L4，0.2mm≤L4≤0.4mm。

5.根据权利要求2或3所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述倒角刃(6)的长度为L：0.5mm≤L≤0.9mm，80°≤2δ≤100°，130°≤2φ≤150°，且满足20°≤φ-δ≤35°。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述主切削刃(21)包括直线内刃(211)和曲线外刃(212)，所述直线内刃(211)与横刃(22)相交，所述曲线外刃(212)与倒角刃(6)相交，所述负倒棱(4)从曲线外刃(212)延伸至直线内刃(211)上，且不经过直线内刃(211)与横刃(22)的交点。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述主切削刃(21)设有钻尖前刀面(23)和钻尖后刀面(24)，所述钻尖后刀面(24)包括第一后刀面(241)和第二后刀面(242)，所述第一后刀面(241)与负倒棱(4)相交形成所述主切削刃(21)，所述第一后刀面(241)的后角为α，所述第二后刀面(242)的后角为β，2°≤α≤4°，22°≤β≤30°。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述负倒棱(4)的宽度为h，0.02mm≤h≤0.14mm，所述负倒棱(4)的角度为γ，12°≤γ≤35°。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，其特征在于：所述副切削部(3)上还设有两个第二刃带(34)。

10.一种用于叠层焊接钢材孔加工的麻花钻，包括切削部和柄部(1)，所述切削部包括钻尖(2)和副切削部(3)，所述钻尖(2)上设有两个主切削刃(21)和连接两个主切削刃(21)的横刃(22)，所述副切削部(3)上设有两个排屑槽(31)和两个第一刃带(32)，所述第一刃带(32)与与排屑槽(31)相交形成副切削刃(33)，其特征在于：所述主切削刃(21)设有珩磨面(5)，且珩磨面(5)不经过主切削刃(21)与横刃(22)的交点，所述横刃(22)长为L5，0.017D≤L5≤0.03D，D为切削部的直径。

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