CN110877115B - 一种钻削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻削刀具，包括连接部分、切削部分以及设于切削部分与连接部分之间的台阶面，所述切削部分包括至少两个钻削单元，所述钻削单元包前表面、底面、侧表面和背面，所述前表面、侧表面和背面均与所述台阶面相交，所述前表面与底面相交形成主钻削刃，所述前表面与侧表面相交形成副钻削刃，各钻削单元的底面相交形成中心钻刃，所述前表面靠近主钻削刃和副钻削刃处设有连续光顺的、且用于控制切屑卷曲半径和切屑流向的半封闭凹槽。本发明能精准控制切屑的卷曲半径以及切屑流向，大幅提升孔的加工质量和刀具使用寿命。

Description

一种钻削刀具

技术领域

本发明涉及金属切削加工，尤其涉及一种钻削刀具。

背景技术

在钻削加工领域中，断屑和控屑主要通过前刀面螺旋槽、Gash槽以及孔壁实现。一方面，由于加工工艺限制，很难精准控制切屑形状和卷曲方向，切屑流向已加工表面破坏已加工孔壁，影响孔的加工精度、表面质量，导致刀具寿命缩短；另一方面，现有的钻削刀具切屑和前表面的接触面较大，冷却液无法到达刃口位置，切削过程中会产生大量的切削热，严重影响刀具的使用寿命。

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，提供一种能精准控制切屑的卷曲半径以及切屑流向，大幅提升孔的加工质量和刀具使用寿命的钻削刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钻削刀具，包括连接部分、切削部分以及设于切削部分与连接部分之间的台阶面，所述切削部分包括至少两个钻削单元，所述钻削单元包前表面、底面、侧表面和背面，所述前表面、侧表面和背面均与所述台阶面相交，所述前表面与底面相交形成主钻削刃，所述前表面与侧表面相交形成副钻削刃，各钻削单元的底面相交形成中心钻刃，所述前表面靠近主钻削刃和副钻削刃处设有连续光顺的、且用于控制切屑卷曲半径和切屑流向的半封闭凹槽。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述主钻削刃与副钻削刃之间通过外周钻尖连接，所述半封闭凹槽的槽宽从主钻削刃向外周钻尖逐渐变大，半封闭凹槽的槽宽从副钻削刃向外周钻尖逐渐变大，所述半封闭凹槽在外周钻尖处的槽宽最大，最大值设为B1，所述半封闭凹槽的起始端的槽宽设为B2，终止端的槽宽设为B3，最小值设为B2，满足：1≤B1/B2≤2.5，1≤B1/B3≤2.5。

所述前表面包括包括外前表面和内前表面，所述内前表面相对切削部分的轴线C向内凹，所述外前表面与底面相交形成外主钻削刃，所述内前表面与底面相交形成内主钻削刃，所述外主钻削刃与内主钻削刃构成所述主钻削刃，所述半封闭凹槽起始于外前表面与内前表面的交界。

所述半封闭凹槽在副钻削刃方向上的长度为L1，所述副钻削刃的长度为L2，满足：0.4≤L1/L2。

在垂直于外主钻削刃的截面内，所述半封闭凹槽具有凹槽前表面、凹槽底面和凹槽后表面，所述凹槽前表面与切削部分的轴线C之间的夹角为α，所述凹槽后表面与切削部分的轴线C之间的夹角为β，10°≤α≤25°，25°≤β≤60°，所述凹槽底面的最低点低于外主钻削刃，二者差值为H，且满足在0＜H≤0.3mm。

所述半封闭凹槽内沿着外主钻削刃向副钻削刃依次设置多个环状凸筋。

所述环状凸筋的高度为0.1mm～0.3mm，相邻两个环状凸筋之间的间距为1mm～2.5mm。

所述前表面设有从连接部分至主钻削刃方向的导流槽，所述导流槽设置多条且并排布置，所述导流槽延伸至半封闭凹槽内，且位于相邻的两个环状凸筋之间。

所述导流槽的槽宽为0.5mm～1.5mm，槽深为0.2mm～0.8mm。

所述前表面与凹槽后表面的交接处设有圆弧形凸台，所述圆弧形凸台设置多个，沿着外主钻削刃向副钻削刃方向依次设置。

所述半封闭凹槽与外主钻削刃、副钻削刃之间分别设有主棱带面和副棱带面，所述主棱带面的宽度从外主钻削刃向外周钻尖逐渐变大，所述副棱带面的宽度从副钻削刃向外周钻尖逐渐变大，所述主棱带面和副棱带面在外周钻尖处的槽宽最大，最大值设为B4，所述主棱带面的起始端的宽度设为B5，副棱带面的终止端的宽度设为B6，满足：1≤B4/B5≤2.5，1≤B4/B6≤2.5。

在垂直于外主钻削刃的截面内，所述主棱带面与切削部分的轴线C之间的夹角为γ，满足：-15°≤γ≤-5°。

所述副钻削刃与切削部分的轴线C之间具有夹角η，10°≤η≤30°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的钻削刀具，主钻削刃切出的切屑会沿着前表面进行卷曲，在主钻削刃和副钻削刃处设置半封闭凹槽，切屑会沿着半封闭凹槽的曲面进行弯曲卷屑，切屑不会上升至前表面处进行卷屑，即切屑沿着切削部分的轴线C往孔底卷屑，可以通过半封闭凹槽的大小和形状控制切屑卷曲半径，满足不同材料的断屑要求，从而能精准控制切屑的卷曲半径以及切屑流向，大幅提升孔的加工质量和刀具使用寿命。

(2)本发明的钻削刀具，在半封闭凹槽底部设置环状凸筋，目的是：为了配合半封闭凹槽进一步更好的钻削加工的卷屑、控屑要求，引导切削过程中产生的切屑的运动方向，使切屑向远离已加工孔壁的方向运动，避免切屑流向已加工孔壁，可以获得更好的孔加工表面，同时满足钻削加工的排屑要求(简而言之，环状凸筋也能控制切屑卷的方向)。

(3)本发明的钻削刀具，前表面与凹槽后表面的交接处设有圆弧形凸台，圆弧形凸台的设置使得卷屑更易弯曲，半径更小，可以控制加工过程中切屑流向，减少切屑对孔壁的损伤，提高孔的加工质量和加工精度，以及刀具寿命，同时能够增大切削部分的容屑空间。

(4)本发明的钻削刀具，前表面设有从连接部分至主钻削刃方向的导流槽，导流槽与环状凸筋结合，是为了引导切削液流向半封闭凹槽及外切削刃附近区域，冷却液可以通过导流槽在凸筋间流动，带走大部分切削热，提升了刀具使用寿命，同时保证切削液能顺利到达切削刃区域，能够起到冷却效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图(第一视角)。

图2是本发明实施例1的钻尖端面示意图。

图3是本发明实施例1中半封闭凹槽结构示意图。

图4是本发明实施例1的结构示意图(第二视角)。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是本发明实施例3中半封闭凹槽结构示意图。

图7是本发明实施例4的结构示意图。

图8是图7中的A处放大图。

图9是本发明实施例4中半封闭凹槽结构示意图。

图10是本发明实施例5的结构示意图。

图11是本发明实施例6的结构示意图。

图12是图11中的B处放大图。

图中各标号表示：

1、连接部分；10、主钻削刃；100、台阶面；101、外主钻削刃；102、内主钻削刃；11、半封闭凹槽；12、凹槽后表面；13、凹槽底面；14、凹槽前表面；15、环状凸筋；16、副棱带面；17、主棱带面；18、导流槽；19、圆弧形凸台；2、切削部分；20、中心钻刃；3、钻削单元；4、外周钻尖；5、前表面；51、外前表面；52、内前表面；6、底面；7、侧表面；8、背面；9、副钻削刃。

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4所示，本实施例的钻削刀具，包括连接部分1、切削部分2以及设于切削部分2与连接部分1之间的台阶面100，切削部分2包括两个钻削单元3，两个钻削单元3成中心对称分布，两个钻削单元3之间为排屑区域。钻削单元3包前表面5、底面6、侧表面7和背面8，前表面5、侧表面7和背面8均与台阶面100相交，前表面5与底面6相交形成主钻削刃10，前表面5与侧表面7相交形成副钻削刃9，各钻削单元3的底面6相交形成中心钻刃20，前表面5靠近主钻削刃10和副钻削刃9处设有连续光顺的、且用于控制切屑卷曲半径和切屑流向的半封闭凹槽11。半封闭凹槽11的开口朝外

钻削时，中心钻刃20会先接触工件，然后，主钻削刃10进行切削，之后是副钻削刃9进行切削，中心钻刃20与主钻削刃10完成切削底孔，副钻削刃9完成孔壁的扩孔。主钻削刃10切出的切屑会沿着前表面5进行卷曲，在主钻削刃10和副钻削刃9处设置半封闭凹槽11，切屑会沿着半封闭凹槽11的曲面进行弯曲卷屑，切屑不会上升至前表面5处进行卷屑，即切屑沿着切削部分2的轴线C往孔底卷屑，可以通过半封闭凹槽11的大小和形状控制切屑卷曲半径，满足不同材料的断屑要求，从而能精准控制切屑的卷曲半径以及切屑流向，大幅提升孔的加工质量和刀具使用寿命。

本实施例中，主钻削刃10与副钻削刃9之间通过外周钻尖4连接。由于钻削加工过程中，主钻削刃10任意点的切削速度不同，为了满足实现半封闭凹槽11控制切屑卷曲半径和切屑流向的要求，设置变化的槽宽，半封闭凹槽11的槽宽从主钻削刃10向外周钻尖4逐渐变大，半封闭凹槽11的槽宽从副钻削刃9向外周钻尖4逐渐变大，半封闭凹槽11在外周钻尖4处的槽宽最大，最大值设为B1，半封闭凹槽11的起始端的槽宽设为B2，终止端的槽宽设为B3(B1、B2、B3参见图5)，满足：1≤B1/B2≤2.5，1≤B1/B3≤2.5，其中B2与B3相等，更加适应钻削加工要求。需要说明的是，B2与B3也可以不等。

本实施例中，前表面5包括包括外前表面51和内前表面52，内前表面52相对切削部分2的轴线C向内凹，外前表面51与底面6相交形成外主钻削刃101，内前表面52与底面6相交形成内主钻削刃102，外主钻削刃101与内主钻削刃102构成主钻削刃10，半封闭凹槽11起始于外前表面51与内前表面52的交界。半封闭凹槽11在副钻削刃9方向上的长度为L1，副钻削刃9的长度为L2，为了不影响与刀杆配合，满足：0.4≤L1/L2≤1，即半封闭凹槽11不超过台阶面100，本实施例优选的，L1/L2＝0.6，半封闭凹槽11在台阶面100以下的前表面5上，即不会占用台阶面100的空间，即不会占用连接切削部分2主体，不会导致台阶面100区域减小而影响刀具实体部分的强度以及刀具的寿命。

本实施例中，在垂直于外主钻削刃101的截面内，半封闭凹槽11具有凹槽前表面14、凹槽底面13和凹槽后表面12，凹槽前表面14与切削部分2的轴线C之间的夹角为α，凹槽后表面12与切削部分2的轴线C之间的夹角为β，为了满足不同切削速度、切屑进给、刀具直径的卷屑、控屑要求，α和β满足：10°≤α≤25°，25°≤β≤60°，凹槽底面13的最低点低于外主钻削刃101，二者差值为H，为了保证钻削加工过程中外切削刃101的刃口强度和刃口锋利型，H满足：0＜H≤0.3mm。

本实施例中，半封闭凹槽11与外主钻削刃101、副钻削刃9之间分别设有主棱带面17和副棱带面16，主棱带面17的宽度从外主钻削刃101向外周钻尖4逐渐变大，副棱带面16的宽度从副钻削刃9向外周钻尖4逐渐变大，主棱带面17和副棱带面16在外周钻尖4处的槽宽最大，最大值设为B4，主棱带面17的起始端的宽度设为B5，副棱带面16的终止端的宽度设为B6(B4、B5、B6参见图7)，满足：1≤B4/B5≤2.5，1≤B4/B6≤2.5，B5与B6相等，其中B4、B5和B6均不超过进给量，这样设置使得主棱带面17和副棱带面16不会形成前刀面，影响外主钻削刃101和副钻削刃9的切削效果。需要说明的是，B5与B6也可不等。

本实施例中，主棱带面17和副棱带面16的设置，主要是增强外主钻削刃101和副钻削刃9的强度和寿命，在垂直于外主钻削刃101的截面内，主棱带面17与切削部分2的轴线C之间的夹角为γ(即为在图4中主棱带面17与竖直方向的夹角)，为了在不增加切削阻力的前提下，提高外主钻削刃101刃口强度，特别是靠近外周钻尖4位置满足：-15°≤γ≤-5°，同理，副棱带面16的也具有相同功能的负的夹角。

本实施例中，副钻削刃9与切削部分2的轴线C之间具有夹角η，为了在满足加工强度要求的前提下，增加钻削刀具的容屑空间，η满足：10°≤η≤30°。

实施例2

本实施例的钻削刀具与实施例1的区别仅在于：

本实施例中，半封闭凹槽11延伸至与台阶面100相交。这种结构的半封闭凹槽11也能达到实施例1的效果，但是相比于实施例1，台阶面100被占用一部分，略微影响刀体寿命和强度。

其余之处与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例3

如图5和图6所示，本实施例的钻削刀具与实施例1的区别仅在于，

本实施例中，半封闭凹槽11延伸至与台阶面100相交。

本实施例中，半封闭凹槽11内沿着外主钻削刃101向副钻削刃9依次设置多个环状凸筋15。环状凸筋15高度在0.1mm～0.3mm之间，相邻两个环状凸筋15之间的间距为1mm～2.5mm。在半封闭凹槽11底部设置环状凸筋15目的是：为了配合半封闭凹槽11进一步更好的钻削加工的卷屑、控屑要求，引导切削过程中产生的切屑的运动方向，使切屑向远离已加工孔壁的方向运动，避免切屑流向已加工孔壁，可以获得更好的孔加工表面，同时满足钻削加工的排屑要求(简而言之，环状凸筋15也能控制切屑卷的方向)。钻削过程中切屑直接与环状凸筋15接触，减小钻削过程中切屑与刀具(半封闭凹槽11)的接触面积，减小刀具磨损为了减少切屑与凹槽前表面14(前刀面)摩擦。

其余之处与实施例1基本相同，此处不再赘述。

实施例4

如图7至图9所示，本实施例的钻削刀具与实施例3的区别在于：

本实施例中，前表面5与凹槽后表面12的交接处设有圆弧形凸台19，圆弧形凸台19设置多个，沿着外主钻削刃101向副钻削刃9方向依次设置。圆弧形凸台19与环状凸筋15相交，二者一一对应，环状凸筋15主要在半封闭凹槽11的凹槽前表面14上，圆弧形凸台19主要设置在凹槽后表面12上。圆弧形凸台19的设置使得卷屑更易弯曲，半径更小，可以控制加工过程中切屑流向，减少切屑对孔壁的损伤，提高孔的加工质量和加工精度，以及刀具寿命，同时能够增大切削部分2的容屑空间。

需要说明的是，在其他实施例中，圆弧形凸台19与环状凸筋15也可以错位分布。

其余之处与实施例3基本相同，此处不再赘述。

实施例5

如图10所示，本实施例与实施例3的区别在于：

本实施例中，前表面5设有从连接部分1至主钻削刃10方向的导流槽18，导流槽18设置多条且并排布置，导流槽18延伸至半封闭凹槽11内，且位于相邻的两个环状凸筋15之间。导流槽18可以引导冷却液进入前表面15与工件的间隙内。导流槽18与环状凸筋15结合，是为了引导切削液流向半封闭凹槽11及外切削刃101附近区域，冷却液可以通过导流槽18在凸筋间流动，带走大部分切削热，提升了刀具使用寿命，同时保证切削液能顺利到达切削刃区域，能够起到冷却效果。

本实施例中，导流槽18的槽宽为0.5mm～1.5mm，槽深为0.2mm～0.8mm。

其余之处与实施例3基本相同，此处不再赘述。

实施例6

如图11和图12所示，本实施例与实施例4的区别在于：

本实施例中，包括了环状凸筋15、导流槽18和圆弧形凸台19。环状凸筋15与导流槽18结合达到了实施例5的效果，环状凸筋15与圆弧形凸台19的结合达到了实施例4的效果。

其余之处与实施例4基本相同，此处不再赘述。

以上所有实施例均是以具有两个钻削单元3为例，本发明不限于此，在其他实施例中，也可以是三个或者三个以上的钻削单元3。各钻削单元3在沿刀具圆周方向均布。

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)

1.一种钻削刀具，其特征在于：包括连接部分(1)、切削部分(2)以及设于切削部分(2)与连接部分(1)之间的台阶面(100)，所述切削部分(2)包括至少两个钻削单元(3)，所述钻削单元(3)包前表面(5)、底面(6)、侧表面(7)和背面(8)，所述前表面(5)、侧表面(7)和背面(8)均与所述台阶面(100)相交，所述前表面(5)与底面(6)相交形成主钻削刃(10)，所述前表面(5)与侧表面(7)相交形成副钻削刃(9)，各钻削单元(3)的底面(6)相交形成中心钻刃(20)，所述前表面(5)靠近主钻削刃(10)和副钻削刃(9)处设有连续光顺的、且用于控制切屑卷曲半径和切屑流向的半封闭凹槽(11)，所述主钻削刃(10)与副钻削刃(9)之间通过外周钻尖(4)连接，所述半封闭凹槽(11)的槽宽从主钻削刃(10)向外周钻尖(4)逐渐变大，半封闭凹槽(11)的槽宽从副钻削刃(9)向外周钻尖(4)逐渐变大，所述半封闭凹槽(11)在外周钻尖(4)处的槽宽最大，最大值设为B1，所述半封闭凹槽(11)的起始端的槽宽设为B2，终止端的槽宽设为B3，最小值设为B2，满足：1≤B1/B2≤2.5，1≤B1/B3≤2.5，所述前表面(5)包括包括外前表面(51)和内前表面(52)，所述内前表面(52)相对切削部分(2)的轴线C向内凹，所述外前表面(51)与底面(6)相交形成外主钻削刃(101)，所述内前表面(52)与底面(6)相交形成内主钻削刃(102)，所述外主钻削刃(101)与内主钻削刃(102)构成所述主钻削刃(10)，所述半封闭凹槽(11)起始于外前表面(51)与内前表面(52)的交界，在垂直于外主钻削刃(101)的截面内，所述半封闭凹槽(11)具有凹槽前表面(14)、凹槽底面(13)和凹槽后表面(12)，所述凹槽前表面(14)与切削部分(2)的轴线C之间的夹角为α，所述凹槽后表面(12)与切削部分(2)的轴线C之间的夹角为β，满足：10°≤α≤25°，25°≤β≤60°，所述凹槽底面(13)的最低点低于外主钻削刃(101)，二者差值为H，满足：0＜H≤0.3mm。

2.根据权利要求1所述的钻削刀具，其特征在于：所述半封闭凹槽(11)在副钻削刃(9)方向上的长度为L1，所述副钻削刃(9)的长度为L2，满足：0.4≤L1/L2≤1。

3.根据权利要求1或2所述的钻削刀具，其特征在于：所述半封闭凹槽(11)内沿着外主钻削刃(101)向副钻削刃(9)依次设置多个环状凸筋(15)。

4.根据权利要求3所述的钻削刀具，其特征在于：所述环状凸筋(15)的高度为0.1mm～0.3mm，相邻两个环状凸筋(15)之间的间距为1mm～2.5mm。

5.根据权利要求3所述的钻削刀具，其特征在于：所述前表面(5)设有从连接部分(1)至主钻削刃(10)方向的导流槽(18)，所述导流槽(18)设置多条且并排布置，所述导流槽(18)延伸至半封闭凹槽(11)内，且位于相邻的两个环状凸筋(15)之间。

6.根据权利要求5所述的钻削刀具，其特征在于：所述导流槽(18)的槽宽为0.5mm～1.5mm，槽深为0.2mm～0.8mm。

7.根据权利要求5所述的钻削刀具，其特征在于：所述前表面(5)与凹槽后表面(12)的交接处设有圆弧形凸台(19)，所述圆弧形凸台(19)设置多个，沿着外主钻削刃(101)向副钻削刃(9)方向依次设置。

8.根据权利要求1或2所述的钻削刀具，其特征在于：所述半封闭凹槽(11)与外主钻削刃(101)、副钻削刃(9)之间分别设有主棱带面(17)和副棱带面(16)，所述主棱带面(17)的宽度从外主钻削刃(101)向外周钻尖(4)逐渐变大，所述副棱带面(16)的宽度从副钻削刃(9)向外周钻尖(4)逐渐变大，所述主棱带面(17)和副棱带面(16)在外周钻尖(4)处的槽宽最大，最大值设为B4，所述主棱带面(17)的起始端的宽度设为B5，副棱带面(16)的终止端的宽度设为B6，满足：1≤B4/B5≤2.5，1≤B4/B6≤2.5。

9.根据权利要求8所述的钻削刀具，其特征在于：在垂直于外主钻削刃(101)的截面内，所述主棱带面(17)与切削部分(2)的轴线C之间的夹角为γ，满足：-15°≤γ≤-5°。

10.根据权利要求1或2所述的钻削刀具，其特征在于：所述副钻削刃(9)与切削部分(2)的轴线C之间具有夹角η，10°≤η≤30°。

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