CN111774587A - 一种自吸套料钻及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及切削工具技术领域，公开了一种自吸套料钻，该自吸套料钻由叶轮和钻头组成；钻头包括筒体以及位于筒体上端面中部设置的连接轴杆，筒体的上部外侧面环绕开设有多个开孔，且筒体的底部端面开设有开槽，筒体的底部外圆面、端面、内圆面上均设置有切削部分，筒体的下部外侧面延开槽一侧阵列分布有多个螺旋导流条，叶轮包括呈上下对应设置的上圆盘和下圆盘，上圆盘和下圆盘之间呈圆周分布有若干个涡扇。本发明采用套料钻与叶轮组装式，将螺旋导流条的螺旋角和叶轮涡扇的角度匹配使用，在钻孔主轴旋转下产生自吸气流，对套料钻工作接触区产生冷却和带走切屑，防止工件和刀具热损伤，且可实现套料钻自动退芯，有效降低工人操作时间。

Description

一种自吸套料钻及使用方法
技术领域
本发明涉及切削工具技术领域，具体是一种自吸套料钻及使用方法。
背景技术
套料加工能留下料芯在被加工零件上形成孔洞，相比麻花钻头加工可以减少切除的材料，减少机床的动力消耗。当需要从材料中心取出试样作性能检验时，套料钻是其他种类刀具所不能代替的，然而在钻孔过程中，刀具与工件之间的切削接触区大体上为环状半封闭沟槽，一方面切屑难以排出、积聚的切屑容易摩擦产生冗余的热量，另一方面切削产生的热量扩散条件差、冷却介质不容易输送带走热量，往往产生过高的加工温度，导致加工质量差、刀具过早磨损，所以，制约套料钻加工质量和应用重要的因素是：排屑和冷却；
目前公开资料显示，套料钻排屑方式主要有两种，外部驱动力外排屑和内部供应冷却介质排屑两种，例如，中国专利公开的一种复合材料锪窝自吸尘工具(公告号CN208600430U)，该专利在套料钻外部设置吸尘装置、靠负压带走切屑；例如中国专利公开的一种横向钻孔取芯机自冷却钻头组件(公告号CN204877344U)，该专利在套料钻柄部设置进水口，套料钻管壁上设置水路，由内至外供应冷却水将切屑排出；
但是现有的套料钻在加工时，外部驱动力外排屑的方式主要有在套料钻外部冲刷冷却介质或负压产生气流带走切屑，外部驱动力外排屑套料钻的主要优点是所需的切削液系统的设备简单，但随着钻孔深度增加，冷却和排屑效果变差，因而应用范围有限，而内排屑套料钻从套料钻靠近柄部位置输入冷却介质，依靠切削液的压力，将切屑从钻杆中冲出，需要配备较为复杂的供液系统和解决密封问题。因此，本领域技术人员提供了一种自吸套料钻及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自吸套料钻及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自吸套料钻，该自吸套料钻由叶轮和钻头组成；
所述钻头包括筒体以及位于筒体上端面中部设置的连接轴杆，所述连接轴杆与筒体的连接处设置有安装卡圈，所述筒体的上部外侧面环绕开设有多个开孔，且筒体的底部端面开设有开槽，所述筒体的底部外圆面、端面、内圆面上均设置有切削部分，所述筒体的下部外侧面延开槽一侧阵列分布有多个螺旋导流条，所述螺旋导流条的底部与切削部分的一端相连接；
所述叶轮包括呈上下对应设置的上圆盘和下圆盘，所述上圆盘和下圆盘之间呈圆周分布有若干个涡扇，且上圆盘和下圆盘的轴向中心处均开设有与连接轴杆相适配的安装圆孔。
作为本发明进一步的方案：所述切削部分由电镀或钎焊固定的金刚石、立方氮化硼制成。
作为本发明再进一步的方案：所述开孔的直径为3-20mm，所述安装卡圈的外径与安装圆孔的内径相适配。
作为本发明再进一步的方案：所述螺旋导流条与筒体底部的螺旋角为30～80°或100～150°。
作为本发明再进一步的方案：所述涡扇为曲面叶片结构，且涡扇的偏转角度为10～80°或100～170°，每相邻的两个所述涡扇之间存在间隙。
作为本发明再进一步的方案：所述筒体的内部为空心结构，且筒体的内部和叶轮的内部中心处均形成有空腔。
作为本发明再进一步的方案：一种自吸套料钻及使用方法，其使用方法为以下步骤：
S1、使用前，将钻头上端的连接轴杆贯穿上圆盘和下圆盘中心处的安装圆孔，使得连接轴杆下端的安装卡圈刚好与上圆盘上的安装圆孔过盈配合，从而使得开孔位于叶轮的内部中心的空腔内，从而使筒体上端的连接轴杆与叶轮的连接处形成一体密封；
S2，在叶轮与钻头连接完成后，将其与机床主轴进行安装，进而随着机床主轴的旋转，带动叶轮和钻头一起旋转，以钻头的底部端面进行观看，当机床转轴带动叶轮和钻头进行逆时针旋转时，所述叶轮此时为负压状态，且叶轮的高速旋转产生的气压差，使得叶轮内部中心空腔的压力低于大气压，从而使得筒体内部气体会由其内部由下往上流动，再由筒体上部的开孔排出，并延叶轮上的涡扇甩出；
S3，在钻头钻入工件一定深度后，所述钻头底部的螺旋导流条会促进气流流入钻头与工件的接触区域，产生的气流带走热量和切屑后，流入到筒体的内部空间内，并延筒体的内部空间上升，通过筒体上端开设的开孔流出，进入到叶轮的内部中间空腔内，然后，切屑和热量在叶轮内离心力产生的气流作用下，由两个所述涡扇之间的间隙排出；
S4、当钻孔完成后，对工件加工时，大部分的钻芯会滞留在筒体的内部，此时将机床主轴进行顺时针旋转，所述叶轮的内部变为增压状态，且叶轮外侧的空气经过涡扇流入到叶轮的内部中心处，此时，所述叶轮的内部中心空间的压力大于大气压，气流经过筒体上端侧面的开孔进入到筒体内部空腔内，对筒体内部产生一个向下的气压推力，从而可以将筒体内部滞留的钻芯自动排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种自吸套料钻及使用方法，在实际操作是；
1、通过采用套料钻与叶轮组装式，方便多个套料钻共用一个叶轮，以降低使用成本；
2、而且套料钻上设有螺旋导流条，其螺旋角和叶轮涡扇的角度匹配使用，可以在钻孔主轴旋转下产生自吸气流，对套料钻工作接触区产生冷却和带走切屑，有效防止工件和刀具热损伤、延长刀具使用寿命；
3、通过改变钻头主轴旋转方向，可实现套料钻自动退芯，有效降低工人操作时间，更利于自动化机床上应用。
附图说明
图1为一种自吸套料钻的拆解示意图；
图2为一种自吸套料钻中开槽与切削部分的结构示意图；
图3为一种自吸套料钻的结构示意图；
图4为一种自吸套料钻中螺旋导流条与筒体底部的螺旋角α展示图；
图5为一种自吸套料钻中涡扇的偏转角度β展示意图；
图6为一种自吸套料钻的剖面图。
图中：1、叶轮；2、钻头；11、上圆盘；12、涡扇；13、下圆盘；14、安装圆孔；21、连接轴杆；22、安装卡圈；23、开孔；24、螺旋导流条；25、切削部分；26、筒体；27、开槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种自吸套料钻，该自吸套料钻由叶轮1和钻头2组成，筒体26的内部为空心结构，且筒体26的内部和叶轮1的内部中心处均形成有空腔；
钻头2包括筒体26以及位于筒体26上端面中部设置的连接轴杆21，连接轴杆21与筒体26的连接处设置有安装卡圈22，筒体26的上部外侧面环绕开设有多个开孔23，开孔23的直径为3-20mm，开孔23与筒体26上部的轴向距离是根据开孔23的直径取值而定，以确保开孔23最上沿与筒体26的上端面相切，安装卡圈22的外径与安装圆孔14的内径相适配，筒体26的底部端面开设有开槽27，筒体26的底部外圆面、端面、内圆面上均设置有切削部分25，切削部分25由电镀或钎焊固定的金刚石、立方氮化硼制成，筒体26的下部外侧面延开槽27一侧阵列分布有多个螺旋导流条24，螺旋导流条24在筒体26上的分布数量根据筒体26的直径进行变化，优选1-8条，叶轮1包括呈上下对应设置的上圆盘11和下圆盘13，上圆盘11和下圆盘13之间呈圆周分布有若干个涡扇12，涡扇12为曲面叶片结构，且涡扇12的偏转角度β为10～80°或100～170°(如图5所示)，每相邻的两个涡扇12之间存在间隙，上圆盘11和下圆盘13的轴向中心处均开设有与连接轴杆21相适配的安装圆孔14，螺旋导流条24与筒体26底部的螺旋角α为30～80°或100～150°(如图4所示)，螺旋导流条24的底部与切削部分25的一端相连接，当螺旋导流条24与筒体26的底部螺旋角α为30～80°时，β取值为10～80°，为逆时针旋转，即从钻头2底部观察时，机床主轴逆时针旋转，叶轮1旋转产生由中心向周边的气流，此时，钻头2底部的螺旋导流条24会促进气流流入钻头2与工件的接触区域，产生的气流带走热量和切屑后，流入到筒体26的内部空间内，并延筒体26的内部空间上升，通过筒体26上端开设的开孔23流出，进入到叶轮1的内部中间空腔内，然后，切屑和热量在叶轮1内离心力产生的气流作用下，由两个涡扇12之间的间隙排出，当螺旋导流条24与筒体26的底部螺旋角α为100～150°时，β取值为100～170°，此时为顺时针旋转，叶轮1旋转产生由周边向中心的气流，方便对筒体26内部空腔产生气流推力，方便排出钻芯；
一种自吸套料钻及使用方法，其使用方法为以下步骤：
S1、使用前，将钻头2上端的连接轴杆21贯穿上圆盘11和下圆盘13中心处的安装圆孔14，使得连接轴杆21下端的安装卡圈22刚好与上圆盘11上的安装圆孔14过盈配合，从而使得开孔23位于叶轮1的内部中心的空腔内，从而使筒体26上端的连接轴杆21与叶轮1的连接处形成一体密封；
S2，在叶轮1与钻头2连接完成后，将其与机床主轴进行安装，进而随着机床主轴的旋转，带动叶轮1和钻头2一起旋转，以钻头2的底部端面进行观看，当机床转轴带动叶轮1和钻头2进行逆时针旋转时，叶轮1此时为负压状态，且叶轮1的高速旋转产生的气压差，使得叶轮1内部中心空腔的压力低于大气压，从而使得筒体26内部气体会由其内部由下往上流动，再由筒体26上部的开孔23排出，并延叶轮1上的涡扇12甩出；
S3，在钻头2钻入工件一定深度后，钻头2底部的螺旋导流条24会促进气流流入钻头2与工件的接触区域，产生的气流带走热量和切屑后，流入到筒体26的内部空间内，并延筒体26的内部空间上升，通过筒体26上端开设的开孔23流出，进入到叶轮1的内部中间空腔内，然后，切屑和热量在叶轮1内离心力产生的气流作用下，由两个涡扇12之间的间隙排出，有效防止热损伤和防止套料钻切削部分25的磨损；
S4、当钻孔完成后，对工件加工时，大部分的钻芯会滞留在筒体26的内部，此时将机床主轴进行顺时针旋转，叶轮1的内部变为增压状态，且叶轮1外侧的空气经过涡扇12流入到叶轮1的内部中心处，此时，叶轮1的内部中心空间的压力大于大气压，气流经过筒体26上端侧面的开孔23进入到筒体26内部空腔内，对筒体26内部产生一个向下的气压推力，从而可以将筒体26内部滞留的钻芯自动排出，避免人工操作取出套孔加工的钻芯，更利于自动化机床上应用。
综上所述，本发明通过主轴钻孔带动钻头2和叶轮1转动，使得套料钻和工件形成的空腔内产生负压，一方面方便冷却液或空气经切削形成的空隙流入，对切削区产生冷却作用；另一方面，将切削产生的切屑，特别是干式磨削钻孔中产生的粉尘吸走，防止积累在刀具与工件接触区因摩擦产生过余热量，有效降低切削加工温度，提高加工质量，防止刀具因温度过高过早磨损失效、从而延长刀具使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种自吸套料钻，其特征在于，该自吸套料钻由叶轮(1)和钻头(2)组成；
所述钻头(2)包括筒体(26)以及位于筒体(26)上端面中部设置的连接轴杆(21)，所述连接轴杆(21)与筒体(26)的连接处设置有安装卡圈(22)，所述筒体(26)的上部外侧面环绕开设有多个开孔(23)，且筒体(26)的底部端面开设有开槽(27)，所述筒体(26)的底部外圆面、端面、内圆面上均设置有切削部分(25)，所述筒体(26)的下部外侧面延开槽(27)一侧阵列分布有多个螺旋导流条(24)，所述螺旋导流条(24)的底部与切削部分(25)的一端相连接；
所述叶轮(1)包括呈上下对应设置的上圆盘(11)和下圆盘(13)，所述上圆盘(11)和下圆盘(13)之间呈圆周分布有若干个涡扇(12)，且上圆盘(11)和下圆盘(13)的轴向中心处均开设有与连接轴杆(21)相适配的安装圆孔(14)。
2.根据权利要求1所述的一种自吸套料钻，其特征在于，所述切削部分(25)由电镀、烧结或钎焊固定的金刚石、立方氮化硼制成。
3.根据权利要求1所述的一种自吸套料钻，其特征在于，所述开孔(23)的直径为3-20mm，所述安装卡圈(22)的外径与安装圆孔(14)的内径相适配。
4.根据权利要求1所述的一种自吸套料钻，其特征在于，所述螺旋导流条(24)为切削部分(25)的延伸，由电镀、烧结或钎焊固定的金刚石、立方氮化硼制成，且与筒体(26)底部的螺旋角为30～80°或100～150°。
5.根据权利要求1所述的一种自吸套料钻，其特征在于，所述涡扇(12)为曲面叶片结构，且涡扇(12)的偏转角度为10～80°或100～170°，每相邻的两个所述涡扇(12)之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的一种自吸套料钻，其特征在于，所述筒体(26)的内部为空心结构，且筒体(26)的内部和叶轮(1)的内部中心处均形成有空腔。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种自吸套料钻及使用方法，其特征在于，其使用方法为以下步骤：
S1、使用前，将钻头(2)上端的连接轴杆(21)贯穿上圆盘(11)和下圆盘(13)中心处的安装圆孔(14)，使得连接轴杆(21)下端的安装卡圈(22)刚好与上圆盘(11)上的安装圆孔(14)过盈配合，从而使得开孔(23)位于叶轮(1)的内部中心的空腔内，从而使筒体(26)上端的连接轴杆(21)与叶轮(1)的连接处形成一体密封；
S2，在叶轮(1)与钻头(2)连接完成后，将其与机床主轴进行安装，进而随着机床主轴的旋转，带动叶轮(1)和钻头(2)一起旋转，以钻头(2)的底部端面进行观看，当机床转轴带动叶轮(1)和钻头(2)进行逆时针旋转时，所述叶轮(1)此时为负压状态，且叶轮(1)的高速旋转产生的气压差，使得叶轮(1)内部中心空腔的压力低于大气压，从而使得筒体(26)内部气体会由其内部由下往上流动，再由筒体(26)上部的开孔(23)排出，并延叶轮(1)上的涡扇(12)甩出；
S3，在钻头(2)钻入工件一定深度后，所述钻头(2)底部的螺旋导流条(24)会促进气流流入钻头(2)与工件的接触区域，产生的气流带走热量和切屑后，流入到筒体(26)的内部空间内，并延筒体(26)的内部空间上升，通过筒体(26)上端开设的开孔(23)流出，进入到叶轮(1)的内部中间空腔内，然后，切屑和热量在叶轮(1)内离心力产生的气流作用下，由两个所述涡扇(12)之间的间隙排出；
S4、当钻孔完成后，对工件加工时，大部分的钻芯会滞留在筒体(26)的内部，此时将机床主轴进行顺时针旋转，所述叶轮(1)的内部变为增压状态，且叶轮(1)外侧的空气经过涡扇(12)流入到叶轮(1)的内部中心处，此时，所述叶轮(1)的内部中心空间的压力大于大气压，气流经过筒体(26)上端侧面的开孔(23)进入到筒体(26)内部空腔内，对筒体(26)内部产生一个向下的气压推力，从而可以将筒体(26)内部滞留的钻芯自动排出。
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