CN111168127A

CN111168127A - 一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻

Info

Publication number: CN111168127A
Application number: CN202010128672.6A
Authority: CN
Inventors: 蒋长青; 张红芹; 沈秋波; 周保富; 王梅
Original assignee: Suzhou Ahno Precision Cutting Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Ahno Precision Cutting Technology Co ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，包括同轴设置的柄部和刃部，刃部上沿中轴线设置两条螺旋形的排屑槽，通过两条排屑槽形成背部，刃部上面设有支撑面，支撑面为钻孔导向，支撑面上设有U形冷却槽，刃部左侧设有顶角，为切削刃，切削刃上设有横刃、副刃和主刃，主刃和副刃相交处圆弧过渡形成过渡刃，副刃、过渡刃和主刃顺次相连并形成连续的切削刃，两条连续的切削刃以中心十字线对称分布且二者之间通过横刃连接。本发明提供的超长硬质合金深孔麻花钻，针对性设计了钻头的支撑面、排屑槽的螺旋角、槽形、芯厚、切削刃口的圆弧过渡形状，保证了钻头刚性、排屑性能及刃口强的完美统一，精度提高了100％，刀具寿命提高了8～20倍。

Description

一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻

技术领域

本发明属于刀具技术领域，具体涉及一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻。

背景技术

随着机械行业的快速发展，机械零部件加工的质量和效率越来越高，传统的加工工艺如高速钢钻头、枪钻、扩孔钻等，存在以下不足：加工效率低，孔表面质量差，孔位置度差，钻头寿命短，已经远远满足不了当下要求。

以零部件中深孔加工量多的汽车发动机曲轴、工程机械中的液压阀块为例，这两类零件的主要材料为合金钢，被加工的材料硬度高(HRC26～32)，抗拉强度高(≥900～1100MPa)，孔表面粗糙度要求高(Ra3.2)，相贯孔多，位置度要求Φ0.2mm，这类材料难加工、批量大、精度要求高。由于这两类零件精度高的特点，加工工艺由传统的钻床升级到全自动数控专用机床加工，全自动数控专用机床基本上以进口为主，价格昂贵，在不提高加工效率的情况下，制造成本急剧上升，传统高速钢钻头加工精度和效率都达不到要求，枪钻虽然精度达到要求，但是效率无法达到要求。而且传统高速钢钻头、扩孔钻等制造时，无法实现中心冷却，只能外部冷却，冷却效率低。

因此，为降低加工成本、提高加工效率，设计一种高效的硬质合金内冷深孔麻花钻尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，可应用于航天航空、军工、汽车、工程机械、机床装备等行业的零部件深孔加工领域。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，采用K40材料制成，包括同轴设置的柄部和刃部，所述刃部上沿中轴线设置两条螺旋形的排屑槽，通过两条排屑槽形成背部，刃部上面设有支撑面，支撑面为钻孔导向，支撑面上设有U形冷却槽，U形冷却槽和排屑槽相连，排屑槽内的冷却液流入U形冷却槽内实现支撑面侧面内冷，刃部左侧设有顶角，为切削刃，切削刃上设有横刃、副刃和主刃，主刃和副刃相交处圆弧过渡形成过渡刃，副刃、过渡刃和主刃顺次相连并形成连续的切削刃，两条连续的切削刃以中心十字线对称分布且二者之间通过横刃连接。

进一步的，所述柄部和刃部之间设有避空。

进一步的，所述排屑槽的螺旋角β为25～35°。

进一步的，所述排屑槽上设有两段芯厚，包括由左至右依次设置的第一芯厚部和第二芯厚部，第一芯厚部的芯厚为刃部直径D1的30-34％，第二芯厚部的芯厚为刃部直径D1的25～30％。

进一步的，所述超长硬质合金深孔麻花钻的刃径D1为4～25mm，支撑面刃部长度L1为刃径D1的5～8倍，排屑槽的槽长L2为刃径D1的10～40倍。

进一步的，所述U形冷却槽的宽度B为0.3～1.5mm，深度H为0.2～1mm。

进一步的，所述横刃的长度为0.05～0.15mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、采用网状支撑面设计，增强钻头支撑性能；支撑面上设有U形冷却槽，增强钻头冷却润滑，减小摩擦力；

2、排屑槽的螺旋角为25～35°，可以适合多种被加工材料的加工要求；

3、排屑槽呈U形，增强钻头刚性，排屑顺畅，深孔加工时，不容易断刀；

4、排屑槽前端(左端)采用大芯厚，后端(右端)采用小芯厚，增加排屑能力；钻头加工时，前端芯厚大，卷屑槽小，铁屑受槽的挤压，卷曲圆弧半径小，铁屑的形状就小，不会卡在孔中，后端芯厚小，卷屑槽空间大，铁屑排出顺畅；

5、支撑面长度是刃径的5～8倍直径长，减小支撑面与孔壁的摩擦力，有效防止断刀；

6、切削刃上主刃和副刃相交处圆弧过渡，提高切削刃的切削寿命，圆弧过渡刃口的强度高，切削冲击下不容易崩刃，切削时间长，寿命高；

7、切削刃上的横刃和副刃对称度控制在0.01mm的极高精度范围内，精度高，使钻头加工时，定心精准，两条以中心十字线对称分布的切削刃(副刃、过渡刃、主刃)顺次相连，形成了连续的切削刃，同时参与切除的误差极小，加工的孔位置度精度高。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的顶角的结构示意图；

图3为本发明图1中的A-A剖视图；

图4为本发明的图1中的B-B剖视图；

图5为本发明的支撑面和U形冷却槽的结构示意图；

图6为本发明图6中的M向视图；

图7为本发明的U形冷却槽的结构示意图；

其中，1-柄部1；2-避空；3-排屑槽；4-背部；5-刃部；6-支撑面；7-顶角；8-U形冷却槽；9-横刃；10-副刃；11-过渡刃；12-主刃。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1-7所示，一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，包括同轴设置的柄部1和刃部5，刃部5上沿中轴线设置两条螺旋形的排屑槽3，通过两条排屑槽3形成背部4，刃部5上面设有支撑面6，支撑面6为钻孔导向，支撑面6上设有U形冷却槽8，U形冷却槽8和排屑槽3相连，排屑槽3内的冷却液流入U形冷却槽8内实现支撑面侧面内冷，刃部5左侧设有顶角7，为切削刃，切削刃上设有横刃9、副刃10和主刃12，主刃12和副刃10相交处圆弧过渡形成过渡刃11，副刃10、过渡刃11和主刃12顺次相连并形成连续的切削刃，两条连续的切削刃以中心十字线对称分布且二者之间通过横刃9连接。

柄部1和刃部5之间设有避空2。

排屑槽3的螺旋角为25～35°。

排屑槽3上设有两段芯厚，包括由左至右依次设置的第一芯厚部和第二芯厚部，第一芯厚部的芯厚为刃部直径的30-34％，第二芯厚部的芯厚为刃部直径的25～30％。

超长硬质合金深孔麻花钻的刃径为4～25mm，支撑面6刃部长度L1为刃径的5～8倍，排屑槽3的槽长L2为刃径的10～40倍。

U形冷却槽8的宽度B为0.3～1.5mm，深度H为0.2～1mm。

横刃9的长度为0.05～0.15mm。

实施例1

如图1-7所示，一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，包括柄部1和刃部5，二者的中轴线在同一条直线上，柄部1用于刀具与刀柄安装，柄部1和刃部5之间设有避空2，减小孔壁摩擦，刃部5上沿中轴线设有两条螺旋形的排屑槽3，通过两条排屑槽3形成两个背部4，背部4是钻头结构组成必需部分，背部的形状和大小决定了钻头的钻孔效率和钻头寿命，刃部5上(左端)设有网状支撑面6，支撑面6为钻孔导向，提高孔的加工精度，在支撑面6上设有网状U形冷却槽8，多条U形冷却槽8以“井”字交叉形成网状结构，U形冷却槽8有横向和纵向多条交叉，形成网形，用于圆周冷却润滑，U形冷却槽8和排屑槽3相连，排屑槽3里面的冷却液可流入U形冷却槽8内实现支撑面侧面内冷却，刃部5的左侧设有顶角7，为切削刃，顶角7切削刃使钻头加工轻快，超长硬质合金深孔麻花钻刃径D1为4～25mm，支撑面6刃部长度L1为刃径D1的5-8倍，排屑槽3的槽长L2为刃径D1的10～40倍，排屑槽3的螺旋角β为25～35°。

如图2所示，在顶角7的切削刃上设有副刃10和主刃12，在顶角7的切削刃上同时设有横刃9，为了减小钻孔助力，将横刃9的长度控制为0.05～0.15mm，主刃12和副刃10相交处圆弧过渡形成过渡刃11，副刃10、过渡刃11、主刃12顺次相连，形成了连续的切削刃，两条连续的切削刃以中心十字线对称分布且二者之间通过横刃9连接。

如图3-4所示，在排屑槽3上设有两段芯厚，包括由左至右依次设置的第一芯厚部(A-A前端大芯厚)和第二芯厚部(B-B后端小芯厚)，第一芯厚部的芯厚Φ1为刃部直径D1的30～34％，第二芯厚部的芯厚Φ2为刃部直径D1的25～30％。

如图5-7所示，支撑面6上的U形冷却槽8的宽度B为0.3～1.5mm，深度H为0.2～1mm。

通过对比现有的高速钢麻花钻和枪钻加工工艺与本发明的加工工艺，如表1所示，可以发现，本发明的超长硬质合金深孔麻花钻孔表面质量Ra3.0，一次加工完成，加工效率是现有高速钢麻花钻和枪钻等的15倍，寿命是高速钢麻花钻和枪钻等的12倍多，极大的提高了加工效率，降低了生产成本，充分说明了本发明的麻花钻结构设计合理，针对性设计了钻头的支撑面、排屑槽的螺旋角、槽形、芯厚、切削刃口的圆弧过渡形状，保证了钻头刚性、排屑性能及刃口强的完美统一，精度提高了100％，刀具寿命提高了8-20倍，满足智能制造的加工要求。

表1

本发明的有益效果为：

1、可实现螺旋内冷却，降低切削温度，刀具使用寿命长；

2、选用进口、性能稳定的K40硬质合金材料制作麻花钻，使钻头性能稳定，满足自动化加工要求，实现智能制造；

3、可实现高速高效加工，一钻到底，中途不需要停顿排屑、冷却，加工效率是传统高速钢和枪钻等的10倍左右，大大提高加工效率，降低加工成本；

4、钻孔的位置度控制在0.15mm以内，孔粗糙度Ra3.2以内，可以实现一次加工完成，改善了传统高速钢钻头分钻、扩的两工序才能完成的加工工艺，保证加工精度的同时提高加工效率；

5、采用镜面磨削和抛光工艺，可以减少钻头加工时的摩擦力，提高钻头使用寿命。

本发明未详细说明的部分采用现有技术即可实现，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，包括同轴设置的柄部(1)和刃部(5)，所述刃部(5)上沿中轴线设置两条螺旋形的排屑槽(3)，通过两条排屑槽(3)形成背部(4)，刃部(5)上面设有支撑面(6)，支撑面(6)为钻孔导向，支撑面(6)上设有U形冷却槽(8)，U形冷却槽(8)和排屑槽(3)相连，排屑槽(3)内的冷却液流入U形冷却槽(8)内实现支撑面(6)侧面内冷，刃部(5)左侧设有顶角(7)，为切削刃，切削刃上设有横刃(9)、副刃(10)和主刃(12)，主刃(12)和副刃(10)相交处圆弧过渡形成过渡刃(11)，副刃(10)、过渡刃(11)和主刃(12)顺次相连并形成连续的切削刃，两条连续的切削刃以中心十字线对称分布且二者之间通过横刃(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述柄部(1)和刃部(5)之间设有避空(2)。

3.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述排屑槽(3)的螺旋角为25～35°。

4.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述排屑槽(3)上设有两段芯厚，包括由左至右依次设置的第一芯厚部和第二芯厚部，第一芯厚部的芯厚为刃部直径的30～34％，第二芯厚部的芯厚为刃部直径的25～30％。

5.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述超长硬质合金深孔麻花钻的刃径为4～25mm，支撑面(6)刃部长度L1为刃径的5～8倍，排屑槽(3)的槽长L2为刃径的10～40倍。

6.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述U形冷却槽(8)的宽度为0.3～1.5mm，深度为0.2～1mm。

7.根据权利要求1所述的一种深孔加工用超长硬质合金深孔麻花钻，其特征在于，所述横刃(9)的长度为0.05～0.15mm。