CN112045228B - 一种中心钻削刀片及其钻削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中心钻削刀片及其钻削刀具，中心钻削刀片包括刀片本体；刀片本体具有上表面、底面和侧面；上表面和侧面相交构成与四边形对应的四条切削刃；每条切削刃分别包括依次相接的角圆弧刃、倾斜刃、小斜角钻尖刃和大直刃，且角圆弧刃对应在所述刀片本体的角部位置，小斜角钻尖刃位于中心钻削刀片装上钻体的轴向进给方向的最前侧。本发明通过设置能先接触工件的小斜角钻尖结构，降低了切入时的切削力，从而达到了良好的定心效果，并且，还能实现同周边钻削刀片逐步切入工件，提高钻削切入时的稳定性。

Description

一种中心钻削刀片及其钻削刀具
技术领域
本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种中心钻削刀片及其钻削刀具。
背景技术
随着机械制造加工设备的日益更新换代，所配套的加工刀具也逐步从传统高速钢刀具转变成硬质合金数控刀具，硬质合金数控刀具拥有更高的加工效率，加工寿命和加工质量。
硬质合金数控刀具可分为整体式及刀片式，整体式通常由棒材磨削成型，而刀片式则通常使用压制成型，其结构及用途多种多样。硬质合金数控刀片需借助高速钢刀杆装夹，实现与刀柄或数控机床连接，可转位浅孔钻刀具就是其中的一种。
可转位浅孔钻也称U钻，钻头头部镶嵌有多块硬质合金钻削刀片，通常是镶嵌两块硬质合金钻削刀片，一块是负责里部材料去除的钻削刀片也称为中心钻削刀片，一块是负责周边材料去除的钻削刀片也称为周边钻削刀片，柄部及杆部则使用高速钢制作。无论是中心钻削刀片还是周边钻削刀片通常都设有多条切削刃，当前使用的切削刃磨损后，可以转换到另一条切削刃继续使用，因此，可转位浅孔钻具有使用方便，加工效率高和经济性好等特点。同时可转位浅孔钻可以在加工中心使用，即刀具旋转加工，也可以在车床上使用，即工件旋转加工，并且还可以进行镗孔或扩孔加工，通用性能广泛，在机械加工中应用越来越普遍。
可转位浅孔钻的中心钻削刀片和周边钻削刀片通常采用非对称设置，刀具切入时往往不是从中心处开始，因此，容易导致钻头切入时产生偏移。钻头加工偏移，容易导致钻削不稳定，影响孔壁粗糙度，另一方面，容易导致加工孔尺寸小于实际钻头尺寸，从而在刀具退刀时产生退刀划痕。现有技术的中心钻削刀片接触工件时，大多是采用直线或大圆弧曲线方式，这种方式接触面积较大，带来的刀具瞬间冲击力也较大，从而容易导致刀具切入后产生偏移，即刀具的定心性能较差，最终影响刀具的整体加工质量及寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种中心钻削刀片及其钻削刀具，是通过设置能先接触工件的小斜角钻尖结构，降低了切入时的切削力，从而达到了良好的定心效果，并且，还能实现同周边钻削刀片逐步切入工件，提高钻削切入时的稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中心钻削刀片，包括大致为四边形形状的刀片本体；该刀片本体具有上表面、底面和侧面；所述上表面和侧面相交构成与四边形对应的四条切削刃；每条切削刃分别包括依次相接的角圆弧刃、倾斜刃、小斜角钻尖刃和大直刃，且角圆弧刃对应在所述刀片本体的角部位置，小斜角钻尖刃位于中心钻削刀片装上钻体的轴向进给方向的最前侧；所述刀片本体的侧面中，对应于每条切削刃，设有刀片定位面、小斜角钻尖后刀面、避让面和过渡面，其中，刀片定位面、小斜角钻尖后刀面分别与大直刃和小斜角钻尖刃相对应，过渡面与倾斜刃及角圆弧刃相对应，避让面设在刀片定位面和小斜角钻尖后刀面的下侧。
所述刀片本体为正方形。
所述小斜角钻尖刃由向下倾斜刃、过渡小圆弧和向上倾斜刃构成；所述向下倾斜刃与所述大直刃相连接，并同大直刃形成夹角α，夹角α的范围为：5°-15°。
所述过渡小圆弧刃连接在向下倾斜刃和向上倾斜刃之间，过渡圆弧刃的半径为r，半径r的范围为：0.3-1.5mm。
所述向上倾斜刃与所述倾斜刃相连接；所述向上倾斜刃与所述大直刃的延长线形成夹角β，夹角β比夹角α大。
所述倾斜刃与所述角圆弧刃相连接，所述倾斜刃与所述大直刃形成夹角γ，夹角γ的范围为：3°-10°；所述角圆弧刃还连接相邻的另一条切削刃的大直刃。
所述刀片定位面和小斜角钻尖后刀面与刀片水平面形成第一后角θ；所述避让面与刀片水平面形成第二后角λ；其中，第二后角λ大于第一后角θ。
所述刀片本体的中间设有贯穿刀片本体的上表面和底面的螺钉孔；所述刀片本体的上表面中，由切削刃向螺钉孔方向顺次设有第一上表面、倾斜面和第二上表面；所述第一上表面为平面或斜面，所述第二上表面为平面；所述第一上表面和倾斜面构成刀片的断屑槽。
一种钻削刀具，包括高速钢钻杆、周边钻削刀片和上述中心钻削刀片；所述高速钢钻杆设有靠近高速钢钻杆的中心轴线的中心刀槽和远离所述中心轴线的中心刀槽；所述中心钻削刀片和所述周边钻削刀片分别通过锁紧螺钉固定在所述中心刀槽和所述周边刀槽中，所述中心钻削刀片与高速钢钻杆的中心轴线形成倾斜角δ，倾斜角δ的范围为3-10°，以使所述中心钻削刀片的小斜角钻尖刃位于钻体的轴向进给方向的最前侧。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明由于采用了每条切削刃分别包括依次相接的角圆弧刃、倾斜刃、小斜角钻尖刃和大直刃，且角圆弧刃对应在所述刀片本体的角部位置，小斜角钻尖刃位于中心钻削刀片装上钻体的轴向进给方向的最前侧；所述刀片本体的侧面中，对应于每条切削刃，设有刀片定位面、小斜角钻尖后刀面、避让面和过渡面，其中，刀片定位面、小斜角钻尖后刀面分别与大直刃和小斜角钻尖刃相对应，过渡面与倾斜刃及角圆弧刃相对应，避让面设在刀片定位面和小斜角钻尖后刀面的下侧。本发明通过设置能先接触工件的小斜角钻尖结构，降低了切入时的切削力，从而达到了良好的定心效果，并且，还能实现同周边钻削刀片逐步切入工件，提高钻削切入时的稳定性。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种中心钻削刀片及其钻削刀具不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实施例的中心钻削刀片的轴测示意图；
图2是本发明的实施例的中心钻削刀片的俯视图；
图3是本发明的实施例的中心钻削刀片的切削刃的局部放大示意图；
图4是本发明的实施例的中心钻削刀片的前视图；
图5是本发明的实施例的钻削刀具的轴测示意图；
图6是本发明的实施例的钻削刀具的高速钢钻杆的轴测示意图；
图7是本发明的实施例的钻削刀具的中心钻削刀片和周边钻削刀片的搭接示意图。
图中，3、中心钻削刀片的刀片本体；10、切削刃；20、刀片本体的侧面；30、刀片本体的上表面；40、刀片本体的螺钉孔；50、刀片本体的底面；201、刀片本体的定位面；202、小斜角钻尖后刀面；203、刀片本体的避让面；204、刀片本体的过渡面；101、角圆弧刃；102、倾斜刃；103、小斜角钻尖刃；104、大直刃；103a、小斜角钻尖刃的向下倾斜刃；103b、小斜角钻尖刃的过渡小圆弧刃；103c、小斜角钻尖刃的向上倾斜刃；301、第一上表面；302、倾斜面；303、第二上表面；401、螺钉孔倾斜面；402、螺钉孔圆弧面；403、螺钉孔垂直面；1、高速钢钻杆；2、周边钻削刀片；4、锁紧螺钉；12、高速钢钻杆的周边刀槽；13、高速钢钻杆的中心刀槽；14、高速钢钻杆的周边排屑槽；15、高速钢钻杆的中心排屑槽；131、高速钢钻杆的中心刀槽的侧边定位面一；132、高速钢钻杆的中心刀槽的侧边定位面二；133、高速钢钻杆的中心刀槽的底面。
具体实施方式
实施例
参见图1至图4所示，本发明的一种中心钻削刀片，包括大致为四边形形状的刀片本体3；本实施例中，所述刀片本体3为正方形；该刀片本体3具有上表面30、底面50和侧面20(也是中心钻削刀片的后刀面)；所述上表面30和侧面20相交构成与四边形对应的四条切削刃10；每条切削刃10分别包括依次相接的角圆弧刃101、倾斜刃102、小斜角钻尖刃103和大直刃104，且角圆弧刃101对应在所述刀片本体3的角部位置，小斜角钻尖刃103位于中心钻削刀片装上钻体(本实施例为可转位浅孔钻)的轴向进给方向的最前侧；所述刀片本体3的侧面20中，对应于每条切削刃10，设有刀片定位面201、小斜角钻尖后刀面202、避让面203和过渡面204，其中，刀片定位面201、小斜角钻尖后刀面202分别与大直刃104和小斜角钻尖刃103相对应，过渡面204与倾斜刃102及角圆弧刃101相对应，避让面203设在刀片定位面201和小斜角钻尖后刀面202的下侧。
小斜角钻尖刃103由向下倾斜刃103a、过渡小圆弧103b和向上倾斜刃103c构成；向下倾斜刃103a与大直刃104相连接，向下倾斜刃103a与大直刃104形成夹角α，夹角α的范围为：5°-15°；过渡小圆弧刃103b连接在向下倾斜刃103a和向上倾斜刃103c之间，过渡小圆弧刃103b的过渡圆弧刃半径为r，半径r的范围为：0.3-1.5mm；向上倾斜刃103c与倾斜刃102相连接。其中，向上倾斜刃103c与大直刃104的延长线形成夹角β，夹角β比夹角α大。
倾斜刃102与所述角圆弧刃101相连接，所述倾斜刃102与所述大直刃104形成夹角γ，夹角γ的范围为：3°-10°；所述角圆弧刃101还连接相邻的另一条切削刃的大直刃。
侧面即后刀面20包括刀片定位面201、小斜角钻尖后刀面202、避让面203及过渡面204，刀片定位面201及小斜角钻尖后刀面202与刀片水平面P形成第一后角θ；避让面203与刀片水平面P形成第二后角λ；其中，第二后角λ大于第一后角θ。
刀片上表面30位于4条切削刃10的里部，包括第一上表面301、倾斜面302和第二上表面303；第一上表面304与四条切削刃10连接，第一上表面301可以为水平面，也可以同水平面形成一定夹角；第二上表面303与螺钉孔40的上边相连接，第二上表面303基本为水平面。倾斜面302连接在第一上表面301和第二上表面303之间。由第一上表面301和倾斜面302共同组成刀片的断屑槽，加工时使切屑卷曲、分断，从而使切屑形成卷而碎的形状，更好的排出钻杆。
刀片螺钉孔40包括螺钉孔垂直面403、螺钉孔圆弧面402和螺钉孔倾斜面401，中心钻削刀片装上钻杆时，通过螺钉头部倾斜面压住螺钉孔圆弧面402，使中心钻削刀片固定在钻杆上。
刀片底面50位于刀片底部，刀片底面50限制了刀片在钻杆上的切向位置，与刀片后刀面中的定位面201共同限制中心钻削刀片3在钻杆上的位置。
参见图1至图7所示，本发明的一种钻削刀具，包括高速钢钻杆1、周边钻削刀片2和上述中心钻削刀片3；所述高速钢钻杆1设有靠近高速钢钻杆的中心轴线的中心刀槽13和远离所述中心轴线的周边刀槽12；所述周边钻削刀片2和所述中心钻削刀片3分别通过锁紧螺钉4固定在所述周边刀槽12和所述中心刀槽13中；所述中心钻削刀片3与高速钢钻杆1的中心轴线O形成倾斜角δ，倾斜角δ的范围为3-10°，以使所述中心钻削刀片3的小斜角钻尖刃103位于钻体的轴向进给方向的最前侧。
中心钻削刀片3装上钻杆1后，中心钻削刀片3后刀面的刀片定位面201与钻杆1的周边刀槽侧边定位面131、132贴合，限定周边钻削刀片3在钻杆1的径向及轴向位置，周边钻削刀片底面50与钻杆周边刀槽的底面133贴合，限定周边钻削刀片3在钻杆1的切向位置。
加工时，周边钻削刀片2负责周边区域材料的去除，并且通过周边排屑槽14把切屑排出钻杆1；中心钻削刀片3负责中心区域材料的去除，并且通过中心排屑槽15把切屑排出钻杆1；中心钻削刀片3相较于周边钻削刀片2安装在沿钻体轴向进给方向的更前端，因此中心钻削刀片3比周边钻削刀片2更早接触工件。更确切的说，是中心钻削刀片3在钻体轴向进给方向的最前端先接触工件，即小斜角钻尖刃103最先接触工件；
小斜角钻尖刃103由向下倾斜刃103a、过渡小圆弧103b、向上倾斜刃103c构成。向下倾斜刃103a同大直刃104连接，并同大直刃104形成夹角α，夹角α的范围为：5°-15°。向上倾斜刃103c同倾斜刃102连接。其中，向上倾斜刃103c同大直刃104形成夹角β。夹角α同夹角β共同形成小斜角切削刃103的刀尖角，由于中心钻削刀片往远离钻头轴线方向倾斜，使得中心钻削刀片向下倾斜刃103a同钻体径向平面的夹角比夹角α更大。为平衡向下倾斜刃103a，向上倾斜刃103c的倾角β设计值比夹角α大。
过渡小圆弧刃103b连接在向下倾斜刃103a和向上倾斜刃103c之间，过渡圆弧刃半径r，半径r的范围为：0.3-1.5mm。半径r过小，切入更为轻松，但刀尖强度变得脆弱，在不稳定工况以及加工较硬材料时，容易产生破损，从而导致刀具过快的失效。半径r过大，容易产生类似大圆弧刃时切入冲击力，增加钻头切入时的不稳定性。
倾斜刃102与所述角圆弧刃101相连接，所述倾斜刃102与所述大直刃104形成夹角γ，夹角γ的范围为：3°-10°；所述角圆弧刃101还连接相邻的另一条切削刃的大直刃。
周边钻削刀片2为避让已加工表面，周边钻削刀片2安装在钻体上时以一定倾角Q往靠近中心轴心方向倾斜，使得周边钻削刀片2底部切削刃往钻头轴向进给的反方向倾斜。中心钻削刀片3的夹角γ也使得倾斜刃102往钻头轴向进给方向的反方向倾斜，这将得到中心刀片3及周边刀片2切削刃重叠部分实现近似平行。当中心钻削刀片切削刃搭接部分提前接触工件，可以起到保护周边钻削刀片未切削部分，使得周边钻削刀片搭接部分可转位到另一条切削刃继续使用。从而提高周边钻削刀片的切削刃的使用率，减低刀具成本。与此同时，中心刀片及周边刀片切削刃重叠部分实现近似平行，将有利于中心钻削刀片多条切削刃同周边钻削刀片切削刃实现逐步切入工件，提高钻头的切入稳定性。
本发明的这种结构，能够提供具有良好定心效果，即中心钻削刀片先接触工件位置采用小斜角钻尖的方式，降低切入时的切削力，从而达到良好的定心效果，另一方面，中心钻削刀片同周边钻削刀片重叠部分实现近似平行搭接，可以起到保护周边钻削刀片未切削部分。与此同时，实现中心钻削刀片同周边钻削刀片逐步切入工件，提高钻削切入时的稳定性。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (4)

1.一种中心钻削刀片，包括大致为四边形形状的刀片本体；该刀片本体具有上表面、底面和侧面；所述上表面和侧面相交构成与四边形对应的四条切削刃；其特征在于：每条切削刃分别包括依次相接的角圆弧刃、倾斜刃、小斜角钻尖刃和大直刃，且角圆弧刃对应在所述刀片本体的角部位置，小斜角钻尖刃位于中心钻削刀片装上钻体的轴向进给方向的最前侧；所述刀片本体的侧面中，对应于每条切削刃，设有刀片定位面、小斜角钻尖后刀面、避让面和过渡面，其中，刀片定位面、小斜角钻尖后刀面分别与大直刃和小斜角钻尖刃相对应，过渡面与倾斜刃及角圆弧刃相对应，避让面设在刀片定位面和小斜角钻尖后刀面的下侧；所述小斜角钻尖刃由向下倾斜刃、过渡小圆弧和向上倾斜刃构成；所述向下倾斜刃与所述大直刃相连接，并同大直刃形成夹角α，夹角α的范围为：5°-15°；所述过渡小圆弧刃连接在向下倾斜刃和向上倾斜刃之间，过渡圆弧刃的半径为r，半径r的范围为：0.3-1.5mm；所述向上倾斜刃与所述倾斜刃相连接；所述向上倾斜刃与所述大直刃的延长线形成夹角β，夹角β比夹角α大；所述倾斜刃与所述角圆弧刃相连接，所述倾斜刃与所述大直刃形成夹角γ，夹角γ的范围为：3°-10°；所述角圆弧刃还连接相邻的另一条切削刃的大直刃。
2.根据权利要求1所述的中心钻削刀片，其特征在于：所述刀片定位面和小斜角钻尖后刀面与刀片水平面形成第一后角θ；所述避让面与刀片水平面形成第二后角λ；其中，第二后角λ大于第一后角θ。
3.根据权利要求1所述的中心钻削刀片，其特征在于：所述刀片本体的中间设有贯穿刀片本体的上表面和底面的螺钉孔；所述刀片本体的上表面中，由切削刃向螺钉孔方向顺次设有第一上表面、倾斜面和第二上表面；所述第一上表面为平面或斜面，所述第二上表面为平面；所述第一上表面和倾斜面构成刀片的断屑槽。
4.一种钻削刀具，其特征在于：包括高速钢钻杆、周边钻削刀片和如权利要求1至3中任一权利要求所述的中心钻削刀片；所述高速钢钻杆设有靠近高速钢钻杆的中心轴线的中心刀槽和远离所述中心轴线的中心刀槽；所述中心钻削刀片和所述中心钻削刀片分别通过锁紧螺钉固定在所述中心刀槽和所述中心刀槽中，所述中心钻削刀片与高速钢钻杆的中心轴线形成倾斜角δ，倾斜角δ的范围为3-10°，以使所述中心钻削刀片的小斜角钻尖刃位于钻体的轴向进给方向的最前侧。
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