CN110860722A - 一种加工高温合金阶梯钻 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钻削刀具技术领域，具体涉及一种加工高温合金阶梯钻，包括柄部和刃部，刃部与柄部连接，刃部包括第一部分、过渡部和第二部分，第一部分的一端与柄部连接，第一部分的另一端通过过渡部与第二部分连接，过渡部为圆台型，第二部分的外接圆直径小于第一部分的外接圆直径，刃部设置有刀刃和两个刀槽，刀槽与刀刃相邻设置，刀刃、刀槽均设置于第一部分、过渡部、第二部分。该阶梯钻能够同时完成钻孔和倒角工序，减少了用刀量，减少了刀具换刀的时间，降低重复对刀的精度损失；周刃采用正后角切削刃设计有利于减少周刃摩擦，在不采取内冷结构设计时亦能降低切削温度，延缓刃口磨损；采取负倒棱设计有利于加强刃口强度，增加刀具寿命。
Description
技术领域
本发明属于钻削刀具技术领域，具体涉及一种加工高温合金阶梯钻。
背景技术
加工高温合金材料，刀具容易崩刃、断刀、寿命低，被加工表面硬化严重，重复换刀影响精度和效率，拆分成多支刀具多支刀具增加使用成本。
现有技术中，有麻花钻，例如申请号为CN200580005114.4的钻头，麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件的圆孔的工具。因其容屑槽成螺旋状而形似麻花而得名。螺旋槽有2槽、3槽或更多槽，但以2槽最为常见。麻花钻可被夹持在手动、电动的手持式钻孔工具或钻床、铣床、车床乃至加工中心上使用；举例中的麻花钻，采取平底钻尖角度设计，其余设计与常规麻花钻基本类似。申请号为CN200580005114.4钻头的缺点主要有三个是：1、只能完成钻孔工序，不能同时完成倒角工序，其原因是麻花钻的常规结构为直线刃口，没有阶梯刃口，不能加工成型部位；2、周刃摩擦较大，刃口散热较差，其原因是采用双刃带的设计，周刃与工件的接触面积大，高温合金钻头材料导热率低，切削温度集中在刃口。尤其是没有内冷却结构的情况下，散热更差，举例中专利采用了内冷却结构设计一定程度下能够降低加工温度；3、周刃刃口容易崩，其原因是高温合金材料强度高、弹性模量低，举例中采取锋利的正前角刃口容易崩刃。
综上可知，相关技术亟待完善。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种加工高温合金阶梯钻，能够同时完成钻孔和倒角工序，减少了用刀量，减少了刀具换刀的时间，降低重复对刀的精度损失；周刃采用正后角切削刃设计有利于减少周刃摩擦，在不采取内冷结构设计时亦能降低切削温度，延缓刃口磨损；采取负倒棱设计有利于加强刃口强度，增加刀具寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种加工高温合金阶梯钻，包括柄部和刃部，所述刃部与所述柄部连接，所述刃部包括第一部分、过渡部和第二部分，所述第一部分的一端与所述柄部连接，所述第一部分的另一端通过所述过渡部与所述第二部分连接，所述过渡部为圆台型，所述第二部分的外接圆直径小于所述第一部分的外接圆直径，所述刃部设置有刀刃和两个刀槽，所述刀槽与所述刀刃相邻设置，所述刀刃、所述刀槽均设置于所述第一部分、所述过渡部、所述第二部分。在实际应用中，刀槽包括第一螺旋槽和第二螺旋槽，第一螺旋槽、第二螺旋槽对称分布，第一螺旋槽、第二螺旋槽的槽螺旋角取值范围均为3°～45°，且第一螺旋槽径向前角、第二螺旋槽径向前角的大小为0°～20°，这种设计有利于加工的顺利进行；该阶梯钻能够同时完成钻孔和倒角工序，减少了用刀量，减少了刀具换刀的时间，降低重复对刀的精度损失；周刃采用正后角切削刃设计有利于减少周刃摩擦，在不采取内冷结构设计时亦能降低切削温度，延缓刃口磨损；采取负倒棱设计有利于加强刃口强度，增加刀具寿命。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述第一部分、所述过渡部、所述第二部分形成阶梯状结构。这种结构设计有利于实现减少换刀时间。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述刀刃为阶梯刃，所述刀槽为螺旋槽。这种结构设计有利于实现同时完成钻孔和倒角工序。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述第一部分的外接圆直径与所述柄部的直径相同。这种结构设计有利于增强刃部的结构强度。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述柄部、所述第一部分、所述过渡部、所述第二部分为一体成型结构。这种结构设计有利于增强刃部的结构强度。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述刀刃包括端面切削刃、周刃切削刃和倒角切削刃，所述端面切削刃设置于所述刃部的端部，所述周刃切削刃、所述倒角切削刃均设置于所述刃部的周身，所述端面切削刃、所述周刃切削刃均邻近设置于同一个所述刀槽，所述倒角切削刃邻近设置于另一个所述刀槽。在实际应用中，倒角切削刃的后角的取值范围为5°～20°，周刃切削刃用砂轮磨削出后角大于0°，从而提高后角锋利度，降低后角与被加工表面的摩擦，有利于减少加工硬化的出现，后角锋利度好；周刃切削刃和倒角切削刃分别磨削螺旋槽，周刃切削刃对应第一螺旋槽，倒角切削刃对应第二螺旋槽，对两个切削刃的前角分别控制，整个刀具的切削刃错开分布，获得不等分齿减振的效果提高切削性能；第二螺旋槽的设计有利于刃口的散热，刃口减振、散热效果好；在端刃前刀面、周刃切削刃、倒角前刀面均设计有计算好的负倒棱，增加了切削刃的强度，提高刀具的加工寿命，刃口强度高。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述端面切削刃、所述周刃切削刃、所述倒角切削刃均设置有倒棱结构。在实际应用中，倒棱结构优选为负倒棱角，依据切削参数，所有负倒棱角度为-1～-35°，径向截面宽度大于0.02；这种结构设计有利于加强各切削刃口强度，增加刀具寿命。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述端面切削刃的端齿设置有前角、第一后角和第二后角。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述端面切削刃端齿的前角、第一螺旋槽的径向前角、第二螺旋槽的径向前角的大小为0°～20°。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
作为本发明所述的加工高温合金阶梯钻的一种改进，所述第一后角的大小为3°～20°，所述第二后角的大小为10°～40°。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的主视的结构示意图；
图2为图1中A区的放大图；
图3为图1中B-B面的剖视图；
图4为图1中C-C面的剖视图；
图5为本发明实施例中的侧视的结构示意图；
图6为图5中D-D面的剖视图；
其中：1-柄部；2-刃部；2'-刀刃；2'1-端面切削刃；2'11-前角；2'12-第一后角；2'13-第二后角；2'2-周刃切削刃；2'3-倒角切削刃；2”-刀槽；2”1-第一螺旋槽；2”2-第二螺旋槽；21-第一部分；22-过渡部；23-第二部分。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例
如图1-6所示，一种加工高温合金阶梯钻，包括柄部1和刃部2，刃部2与柄部1连接，刃部2包括第一部分21、过渡部22和第二部分23，第一部分21的一端与柄部1连接，第一部分21的另一端通过过渡部22与第二部分23连接，过渡部22为圆台型，第二部分23的外接圆直径小于第一部分21的外接圆直径，刃部2设置有刀刃2'和两个刀槽2”，刀槽2”与刀刃2'相邻设置，刀刃2'、刀槽2”均设置于第一部分21、过渡部22、第二部分23。在实际应用中，刀槽2”包括第一螺旋槽2”1和第二螺旋槽2”2，第一螺旋槽2”1、第二螺旋槽2”2对称分布，第一螺旋槽2”1、第二螺旋槽2”2的螺旋角取值范围为3°～45°，第一螺旋槽2”1的径向前角、第二螺旋槽2”2的径向前角的大小为0°～20°；该阶梯钻能够同时完成钻孔和倒角工序，减少了用刀量，减少了刀具换刀的时间，降低重复对刀的精度损失；周刃采用正后角切削刃设计有利于减少周刃摩擦，在不采取内冷结构设计时亦能降低切削温度，延缓刃口磨损；采取负倒棱设计有利于加强刃口强度，增加刀具寿命。
优选的，第一部分21、过渡部22、第二部分23形成阶梯状结构。这种结构设计有利于实现减少换刀时间。
优选的，刀刃2'为阶梯刃，刀槽2”为螺旋槽。这种结构设计有利于实现同时完成钻孔和倒角工序。
优选的，第一部分21的外接圆直径与柄部1的直径相同。这种结构设计有利于增强刃部2的结构强度。
优选的，柄部1、第一部分21、过渡部22、第二部分23为一体成型结构。这种结构设计有利于增强刃部2的结构强度。
优选的，刀刃2'包括端面切削刃2'1、周刃切削刃2'2和倒角切削刃2'3，端面切削刃2'1设置于刃部2的端部，周刃切削刃2'2、倒角切削刃2'3均设置于刃部2的周身，端面切削刃2'1、周刃切削刃2'2均邻近设置于同一个刀槽2”，倒角切削刃2'3邻近设置于另一个刀槽2”。在实际应用中，倒角切削刃的后角取值范围为5°～20°；周刃切削刃2'2用砂轮磨削出后角大于0°，从而提高后角锋利度，降低后角与被加工表面的摩擦，有利于减少加工硬化的出现，后角锋利度好；周刃切削刃2'2和倒角切削刃2'3分别磨削螺旋槽，周刃切削刃2'2对应第一螺旋槽2”1，倒角切削刃2'3对应第二螺旋槽2”2，对两个切削刃的前角2'11分别控制，整个刀具的切削刃错开分布，获得不等分齿减振的效果提高切削性能；第二螺旋槽2”2的设计有利于刃口的散热，刃口减振、散热效果好；在端刃前刀面、周刃切削刃2'2、倒角前刀面均设计有计算好的负倒棱，增加了切削刃的强度，提高刀具的加工寿命，刃口强度高。
优选的，端面切削刃2'1、周刃切削刃2'2、倒角切削刃2'3均设置有倒棱结构。在实际应用中，倒棱结构优选为负倒棱角，依据切削参数，所有负倒棱角度为-1～-35°，径向截面宽度大于0.02；这种结构设计有利于加强各切削刃口强度，增加刀具寿命。
优选的，端面切削刃2'1的端齿设置有前角2'11、第一后角2'12和第二后角2'13。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
优选的，前角2'11的大小为0°～20°°。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
优选的，第一后角2'12的大小为3°～20°，第二后角2'13的大小为10°～40°。这种结构设计有利于减小工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
本发明的工作原理是：在实际应用中，刀槽2”包括第一螺旋槽2”1和第二螺旋槽2”2，第一螺旋槽2”1、第二螺旋槽2”2对称分布，有利于加工的顺利进行；该阶梯钻能够同时完成钻孔和倒角工序，减少了用刀量，减少了刀具换刀的时间，降低重复对刀的精度损失；周刃采用正后角切削刃设计有利于减少周刃摩擦，在不采取内冷结构设计时亦能降低切削温度，延缓刃口磨损；采取负倒棱设计有利于加强刃口强度，增加刀具寿命；其中周刃切削刃2'2用砂轮磨削出后角大于0°，从而提高后角锋利度，降低后角与被加工表面的摩擦，有利于减少加工硬化的出现，后角锋利度好；周刃切削刃2'2和倒角切削刃2'3分别磨削螺旋槽，周刃切削刃2'2对应第一螺旋槽2”1，倒角切削刃2'3对应第二螺旋槽2”2，对两个切削刃的前角2'11分别控制，整个刀具的切削刃错开分布，获得不等分齿减振的效果提高切削性能；第二螺旋槽2”2的设计有利于刃口的散热，刃口减振、散热效果好；在端刃前刀面、周刃切削刃2'2、倒角前刀面均设计有计算好的负倒棱，增加了切削刃的强度，提高刀具的加工寿命，刃口强度高。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种加工高温合金阶梯钻，其特征在于：包括柄部(1)和刃部(2)，所述刃部(2)与所述柄部(1)连接，所述刃部(2)包括第一部分(21)、过渡部(22)和第二部分(23)，所述第一部分(21)的一端与所述柄部(1)连接，所述第一部分(21)的另一端通过所述过渡部(22)与所述第二部分(23)连接，所述过渡部(22)为圆台型，所述第二部分(23)的外接圆直径小于所述第一部分(21)的外接圆直径，所述刃部(2)设置有刀刃(2')和两个刀槽(2”)，所述刀槽(2”)与所述刀刃(2')相邻设置，所述刀刃(2')、所述刀槽(2”)均设置于所述第一部分(21)、所述过渡部(22)、所述第二部分(23)。
2.如权利要求1所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述第一部分(21)、所述过渡部(22)、所述第二部分(23)形成阶梯状结构。
3.如权利要求2所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述刀刃(2')为阶梯刃，所述刀槽(2”)为螺旋槽。
4.如权利要求1所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述第一部分(21)的外接圆直径与所述柄部(1)的直径相同。
5.如权利要求1所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述柄部(1)、所述第一部分(21)、所述过渡部(22)、所述第二部分(23)为一体成型结构。
6.如权利要求3所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述刀刃(2')包括端面切削刃(2'1)、周刃切削刃(2'2)和倒角切削刃(2'3)，所述端面切削刃(2'1)设置于所述刃部(2)的端部，所述周刃切削刃(2'2)、所述倒角切削刃(2'3)均设置于所述刃部(2)的周身，所述端面切削刃(2'1)、所述周刃切削刃(2'2)均邻近设置于同一个所述刀槽(2”)，所述倒角切削刃(2'3)邻近设置于另一个所述刀槽(2”)。
7.如权利要求6所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述端面切削刃(2'1)、所述周刃切削刃(2'2)、所述倒角切削刃(2'3)均设置有倒棱结构。
8.如权利要求6所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述端面切削刃(2'1)的端齿设置有前角(2'11)、第一后角(2'12)和第二后角(2'13)。
9.如权利要求8所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述前角(2'11)的大小为0°～20°。
10.如权利要求8所述的加工高温合金阶梯钻，其特征在于：所述第一后角(2'12)的大小为3°～20°，所述第二后角(2'13)的大小为10°～40°。
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