CN111421169A - 一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头 - Google Patents

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邹中妃
何林
刘勇
袁森
蒋宏婉
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头。包括横刃(1)、横刃(1)两侧均为横刃前刀面(2)、横刃前刀面(2)与横刃(1)相交的边缘为主切削刃(3)，横刃前刀面(2)上、靠近横刃(1)与主切削刃(3)的相交区域处设有底面(5)为弧面的类扇型微槽(4)。本发明具有降低切削温度、切削力和提高刀具耐用度的特点。

Description

一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头
技术领域
本发明涉及一种切削加工领域用的钻削刀具，特别是一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头。
背景技术
切削加工是机械制造业材料去除的主要手段，而切削刀具的好坏直接影响了切削加工的效率及加工质量。在现有的切削加工中，钻削是一种常见切削加工工艺，其中麻花钻头是钻削加工所用的刀具。目前麻花钻头在钻削加工中普遍存在一个问题，即是：钻削过程中钻削温度高，刀具磨损大，刀头易坏，进而导致其加工的产品质量不稳定，钻削后的孔表面粗糙度较大。刀具磨损的加快不仅使生产成本增加，而且产品的质量也不能保证。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头。本发明具有降低切削温度、切削力和提高刀具耐用度的特点。
本发明的技术方案：一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，包括横刃、横刃两侧均为横刃前刀面、横刃前刀面与横刃相交的边缘为主切削刃，横刃前刀面上、靠近横刃与主切削刃的相交区域处设有底面为弧面的类扇型微槽。
前述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头中,处于两横刃前刀面上的类扇型微槽沿横刃中点呈中心对称分布。
前述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头中,所述的类扇型微槽的底面呈螺旋弧面，类扇型微槽在垂直于深度方向上的截面曲线为非对称的弧线。
前述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头中,所述的类扇型微槽的长度L为0.5mm，最外侧宽度W为0.58mm，最大深度H为0.15mm；
前述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头中,所述的类扇型微槽的靠近横刃一侧的微槽内缘与横刃的夹角β为5°。
前述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头中,所述的类扇型微槽的微槽内缘为直线，微槽外缘为曲线。
有益效果
与现有技术相比，本发明通过对钻削实际工作情况地反复研究发现，在钻头橫刃前刀面近域处设置类扇型微槽，使得钻头在钻削铝合金时，刀-屑实际接触区域的温度降低，从而有效提高刀具的耐用度。钻削温度升高的原因是：钻头在钻削过程中，刀-屑接触区会发生剧烈摩擦和形变，产生局部高温高压，进而产生大量切削热；同时在切削过程中，第一变形区发生剪切滑移，剪切区域的抗剪切变形功几乎全部转化为切削热，经过热量的传递，也会导致刀具切削温度的升高；此外，钻头的槽型对切屑的流出具有重要的导向性。本发明中，申请人通过对切削铝合金的大量实验分析发现：当类扇型微槽的最大深度H为0.15mm，长度L为0.5mm，最外侧宽度W为0.58mm时，切削刃近域的该类扇型微槽结构有较明显降温效果；主要是因为：1)该结构微槽的存在增大了切屑与刀具前刀面接触面积，降低了刀具在刀-屑接触处区的正应力，当该正应力逐渐减小到某一临界值时，有效降低了切屑底层金属内部发生内摩擦的可能，使得原本刀-屑接触区部分内摩擦区域转化为外摩擦区域，即粘结摩擦区转化为滑动摩擦区，由于内摩擦区域是刀具热量的主要来源区域，该区域的减小促使了刀具温度的降低；2)该结构微槽的存在，改变了刀具切削过程的热力耦合作用，改变了第一变形区应力应变状态，改善了第一变形区剪切滑移，继而降低切削热的产生；3)该结构微槽的存在使切屑的流动更加流畅，减少了摩擦热。综合上述因素，使得刀具切削温度得到有效降低，进而有效确保了麻花钻头的耐用度。
为了能更好证明本发明的有益效果，申请人做了如下单因素切削仿真实验：使用各参数硬质合金钻头(以下简称对照钻头)与本发明进行钻削铝合金的仿真对比。
上述的对照钻头与本发明每一组对比实验均在相同切削条件(切削用量、刀具几何结构、刀具和工件材料等)下进行，钻削铝合金的仿真对比实验方案及结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002456434530000031
由表1可知，采用本发明能有效降低刀具的最高温度，降温幅度达21.05％，降温效果明显。上述九组的槽形参数的降温效果存在的差异，主要是因为：本发明的类扇型微槽结构在该组切削参数下与钻头的温度场能够实现很好地匹配，而其他几组的微槽结构匹配度均不理想，因此没能到达明显的降温效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是图2的P处的结构示意图；
图4是图3的A向视图。
附图中的标记为：1-横刃，2-横刃前刀面，3-主切削刃，4-类扇型微槽，5-底面，6-微槽内缘，7-微槽外缘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其构成如图1-4所示，包括横刃1、横刃1两侧均为横刃前刀面2、横刃前刀面2与横刃1相交的边缘为主切削刃3，横刃前刀面2上、靠近横刃1与主切削刃3的相交区域处设有底面5为弧面的类扇型微槽4。
具体地，处于两横刃前刀面2上的类扇型微槽4沿横刃1中点呈中心对称分布。
具体地，前述的类扇型微槽4的底面5呈螺旋弧面，类扇型微槽4在垂直于深度方向上的截面曲线为非对称的弧线。
具体地，前述的类扇型微槽4的长度L为0.5mm，最外侧宽度W为0.58mm，最大深度H为0.15mm；
具体地，前述的类扇型微槽4的靠近横刃1一侧的微槽内缘6与横刃1的夹角β为5°。
具体地，前述的类扇型微槽4的微槽内缘6为直线，微槽外缘7为曲线。

Claims (6)

1.一种切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：包括横刃(1)、横刃(1)两侧均为横刃前刀面(2)、横刃前刀面(2)与横刃(1)相交的边缘为主切削刃(3)，横刃前刀面(2)上、靠近横刃(1)与主切削刃(3)的相交区域处设有底面(5)为弧面的类扇型微槽(4)。
2.根据权利要求1所述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：处于两横刃前刀面(2)上的类扇型微槽(4)沿横刃(1)中点呈中心对称分布。
3.根据权利要求1或2所述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：所述的类扇型微槽(4)的底面(5)呈螺旋弧面，类扇型微槽(4)在垂直于深度方向上的截面曲线为非对称的弧线。
4.根据权利要求1或2所述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：所述的类扇型微槽(4)的长度L为0.5mm，最外侧宽度W为0.58mm，最大深度H为0.15mm。
5.根据权利要求1或2所述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：所述的类扇型微槽(4)的靠近横刃(1)一侧的微槽内缘(6)与横刃(1)的夹角β为5°。
6.根据权利要求5所述的切削铝合金的横刃微槽硬质合金钻头，其特征在于：所述的类扇型微槽(4)的微槽内缘(6)为直线，微槽外缘(7)为曲线。
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