CN112605718A - 带前角修正的麻花钻及麻花钻的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带前角修正的麻花钻及加工方法，麻花钻包括切削部和柄部，切削部的前端设有钻尖，切削部设有两条从钻尖延伸至柄部的螺旋排屑槽，切削部于两条螺旋排屑槽之间的部分构成刃瓣，刃瓣的前端设有主刃带，螺旋排屑槽通过一前角修正面与主刃带连接，在垂直于切削部的截面内，主刃带的前端点M与刃瓣中心O的连线为线N，前角修正面相对线N内凹，前角修正面的的前角为γ，γ为正锐角。加工方法包括粗磨、毛刷精磨、磨削前角修正面等步骤。本发明有利于提高麻花钻的锋利性，减小麻花钻的切削扭矩，降低钻削过程中产生积屑瘤的风险，大幅度提高钻孔精度和使用寿命，采用毛刷抛光工艺，可以大幅度节省麻花钻的制造成本和生产效率。

Description

带前角修正的麻花钻及麻花钻的加工方法

技术领域

本发明涉及切削加工，尤其涉及一种带前角修正的麻花钻及麻花钻的加工方法。

背景技术

深孔加工一般是指孔径比大于5的孔加工。深孔加工是钻削加工的一个难点，在软材料(如铝合金材料等)钻削过程中，容易产生加工振动，导致被加工孔的直线度、圆度超差，甚至出现积屑瘤，导致切削力急剧增加，扭矩增大，最后导致刀具折断，零件报废现象。因此，深孔钻削中排屑和安全性是重点关注点。

如图1至图4所示，在抛光螺旋槽的过程中，由于抛光毛刷容易抛光到外周上的主刃带6，使得主刃带6和螺旋排屑槽4之间形成R0.08以下的圆角K(圆弧面)，同时会导致主刃带6处的正前角变为负前角β(通过测量达到-25°左右)，圆角K的起点、中点和终点的前角分别为β1、β2、和β3(均属于β)，β1、β2和β3相对主刃带6的前端顶点M与刃瓣5的中心O的连线N是凸出的，也就是说负前角β1、β2、和β3均为负前角，从而导致切削力增加；同时钻削过程中，主刃带6处的锋利刃口变成圆弧刃，刃口变钝，大大增加此处与孔壁的接触面积(图3中的阴影区域S)，导致切削力急剧增加，从而产生积屑瘤，导致被加工孔表面粗糙度变差，降低麻花钻的加工性能。严重时甚至会因为切削力增加产生的大扭矩造成麻花钻折断，导致零件报废。

现有技术中的螺旋排屑槽的表面先用D46成型砂轮磨削到平均粗糙度为Ra≌0.2。接着将相应的表面采用D20砂轮精密磨削到平均粗糙度为Ra≤0.1。通过多次磨削走刀和采用细粒度的砂轮精密磨削螺旋排屑槽，可以使螺旋槽表面达到镜面的精密磨削效果，这样有利于减小切屑排出过程中的摩擦力，使得切屑顺利排出，特别适合铝合金深孔加工。但是，由于用成型砂轮分多次磨削，要达到Ra0.1镜面的精密磨削效果，需要花费磨削的时间特别长，一个规格产品就需要两个不同粒度的砂轮，加工成本太高，不利于不同规格麻花钻的批量生产；同时两个不同粒度的砂轮轮廓差别不能太大，否则会造成钻头槽型发生变化，导致钻尖结构与槽型不匹配，导致麻花钻无法使用。

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，提供一种有利于提高麻花钻的锋利性，减小麻花钻的切削扭矩，降低钻削过程中产生积屑瘤的风险，从而能够大幅度提高钻孔精度和使用寿命的带前角修正的麻花钻以及一种采用毛刷抛光工艺，可以大幅度节省麻花钻的制造成本和生产效率的麻花钻的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带前角修正的麻花钻，包括切削部和柄部，所述切削部的前端设有钻尖，所述切削部设有两条从钻尖延伸至柄部的螺旋排屑槽，所述切削部于两条螺旋排屑槽之间的部分构成刃瓣，所述刃瓣的前端设有主刃带，所述螺旋排屑槽通过一前角修正面与主刃带连接，在垂直于切削部的截面内，所述主刃带的前端点M与刃瓣中心O的连线为线N，所述前角修正面相对线N内凹，所述前角修正面的前角为γ，γ为正锐角。

作为上述技术方案的进一步改进：

γ取值范围为：4°～8°。

所述主刃带的轴向长度为L1，所述主刃带的有效切削刃口长度为L2，L2＜L1。

所述前角修正面的轴向长度为L3，L2＜L3。

所述切削部的直径为d，L2取值范围为：1.2d～2d，L3的取值范围为：1.5d～2.5d。

所述前角修正面在径向上的宽度为B，B取值范围为：0.04d～0.15d，且B≤2mm。

所述前角修正面与螺旋排屑槽平滑连接；所述刃瓣上与主刃带的后端设有副刃带。

一种基于上述的麻花钻的加工方法，包括以下步骤：

S1、用粗粒度的成型砂轮磨制麻花钻的螺旋排屑槽，此时，螺旋排屑槽与主刃带之间具有尖角P；

S2、采用抛光毛刷对螺旋排屑槽进行抛光，直至达到Ra0.1镜面精密磨削效果，此时，抛光刷抛将尖角P磨成圆角K；

S3、采用细粒度的砂轮对圆角K磨削，以使相对线N凸出的圆角K变成内凹的前角修正面。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S2中，抛光两次查看螺旋排屑槽，若是螺旋排屑槽达到R0.1镜面精密磨削效果，就停止抛光，没有达到就继续抛光一次，直至达到R0.1镜面精密磨削效果，每条螺旋排屑槽的抛光次数为2～4次。

所述抛光毛刷为金刚砂毛刷；所述粗粒度的成型砂轮为粗粒度D64成型砂轮，细粒度的砂轮为细粒度D7的砂轮。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的带前角修正的麻花钻，通过对外凸的圆弧K进行磨削，以使其外凸变成内凹的直面，即具有正前角γ的前角修正面，这样，主刃带的前角α2又变成正前角(在线N左侧的负角，在线N右侧为正角)，从而增加了主刃带的锋利性(主刃带7变尖)，减小钻削的摩擦力，延缓了钻削过程中积屑瘤的产生；同时主刃带与工件的接触面积的减少又进一步减小加工中的切削力，减小麻花钻的切削扭矩，因此，钻头的磨损显著减轻并达到长的使用寿命，同时排屑问题的解决，可以适当的提高切削参数，缩短深孔加工的加工时间，即提高生产效率。

(2)本发明的麻花钻的加工方法，螺旋排屑槽先采用粗粒度砂轮开槽，再用抛光刷进行抛光处理，使得螺旋排屑槽表面粗糙度达到镜面精密磨削效果，这样可以大幅度节省麻花钻的制造成本和生产效率。

附图说明

图1是现有技术中麻花钻的横断面视图。

图2是图1中圆角处局部放大示意图。

图3是图2的C处放大图。

图4是图3中圆角处的局部放大图。

图5是本发明实施例1的麻花钻的主视图。

图6是图5中A-A视图。

图7是图6中的圆角处的局部放大图。

图8是图5的B-B视图。

图9是图8中的圆角处的局部放大图。

图10是本发明中的前角修正面与现有技术中的圆角对比示意图。

图中各标号表示：

1、切削部；2、柄部；3、钻尖；4、螺旋排屑槽；5、刃瓣；6、主刃带；7、前角修正面；8、副刃带。

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5至图9所示，本实施例的带前角修正的麻花钻，包括切削部1和柄部2，切削部1的前端设有钻尖3，切削部1设有两条从钻尖3延伸至柄部2的螺旋排屑槽4，切削部1于两条螺旋排屑槽4之间的部分构成刃瓣5，在麻花转的旋转切削方向上(图6中的箭头E)，刃瓣5的前端设有主刃带6，主刃带6为周向切削刃，钻尖3为端面切削刃。在垂直于切削部1的截面内，螺旋排屑槽4通过一前角修正面7与主刃带6连接，主刃带6的前端点M与刃瓣5中心O的连线为线N，前角修正面7相对线N内凹，前角修正面7的的前角为γ，γ为正锐角。

现有技术中在对螺旋排屑槽4进行抛光加工，过程中容易造成主刃带7的与螺旋排屑槽4之间具有一个外凸的圆弧K(圆弧K设在螺旋排屑槽4原有前刀面G上，原有前刀面G、圆弧K、主刃带7的前端点M三者依次相连)，由于圆弧K的存在导致主刃带7的前端切削刃变成圆弧刃(主刃带7变钝)，因此，主刃带7的前角变成圆弧K的前角β。圆弧K与主刃带7连成一体从而使主刃带7的原正前角α1变负前角β(通过测量达到-25°左右)，同时导致主刃带7与孔壁的接触面积(图3中的阴影区域S)增加，由原有的点接触变成了面接触，从而切削状态变为挤压状态，切削力明显增加，扭矩急剧增大。基于该技术问题，本发明通过对外凸的圆弧K进行磨削，以使其外凸变成内凹的直面，即具有正前角γ的前角修正面7，这样，主刃带7的前角α2又变成正前角(在线N左侧的负角，在线N右侧为正角)，从而增加了主刃带7的锋利性(主刃带7变尖)，减小钻削的摩擦力，延缓了钻削过程中积屑瘤的产生；同时主刃带7与工件的接触面积的减少又进一步减小加工中的切削力，减小麻花钻的切削扭矩，因此，钻头的磨损显著减轻并达到长的使用寿命，同时排屑问题的解决，可以适当的提高切削参数，缩短深孔加工的加工时间，即提高生产效率。即该带前角修正的麻花钻有利于提高麻花钻的锋利性，减小麻花钻的切削扭矩，降低钻削过程中产生积屑瘤的风险，从而能够大幅度提高钻孔精度和使用寿命。

为了避免主刃带7的前角α2过小而导致主刃带7过于锋利，本实施例中，γ取值范围为4°～8°，γ优选为5°。

本实施例中，主刃带6的轴向长度为L1，主刃带6的有效切削刃口长度为L2，L2＜L1。也就是说主刃带6的固有长度与螺旋排屑槽4的长度一致，从钻尖3延伸至柄部2，但是由于在实际切削中，切削部1仅前端部分在参与切削，后端主要参与挤压，因此主刃带6的有效切削刃口长度是小于主刃带6的长度，这样当有效切削刃磨损后，可以切断磨损的有效刃口这一段，再重新加工出新的钻尖3和主刃带6新的有效切削刃口，该麻花钻又可以继续使用。在此基础上，前角修正面7的轴向长度L3要大于有效切削刃口长度L2，以保证有效切削刃口整体都具有正前角α2。

本实施例中，切削部1的倒锥为0.15～0.2/100(切削部1从前端到后端是锥形结构)，在倒锥为0.15～0.2/100的情况下，加工铝合金等软材料，切削部1的直径为d，L2取值范围为：1.2d～2d，L3的取值范围为：1.5d～2.5d。这样既可以减少前角修正面7的磨削时间，又保证加工时减少负面效果影响。

本实施例中，前角修正面7在径向上的宽度为B，B取值范围为0.04d～0.15d，且B≤2mm。

本实施例中，前角修正面7与螺旋排屑槽4平滑连接。刃瓣5上与主刃带6的后端设有副刃带8。钻尖3的端面上设有冷却孔。麻花钻为硬质合金内冷麻花钻。

图10为前角修正面7与磨削掉的圆角K的对比图。前角修正面7与螺旋排屑槽4的原有前刀面G的高度差为H，H取值范围为0.09mm～0.15mm。

实施例2

本实施例的麻花钻的加工方法，用于加工出实施例1的麻花钻，该方法包括以下步骤：

S1、用粗粒度的成型砂轮磨制麻花钻的螺旋排屑槽4，此时，螺旋排屑槽4与主刃带6之间具有尖角P；

S2、采用抛光毛刷对螺旋排屑槽4进行抛光，直至达到Ra0.1镜面精密磨削效果，此时，抛光刷抛将尖角P磨成圆角K；

S3、采用细粒度的砂轮对圆角K磨削，以使相对线N凸出的圆角K变成内凹的前角修正面7。

本实施例中，在步骤S2中，抛光毛刷抛光两次查看螺旋排屑槽4，若是螺旋排屑槽4达到R0.1镜面精密磨削效果，就停止抛光，没有达到就继续抛光一次，直至达到R0.1镜面精密磨削效果，每条螺旋排屑槽4的抛光次数为2～4次。

本实施例中，抛光毛刷为金刚砂毛刷；粗粒度的成型砂轮为粗粒度D64成型砂轮，细粒度的砂轮为细粒度D7的砂轮。

该麻花钻的加工方法，抛光后会导致使得主刃带6和螺旋排屑槽4之间形成R0.08以下的圆弧面，同时会导致主刃带6处的正前角变为负前角切削力增加；再转到五轴磨削中心上采用细粒度D7的砂轮磨削修正面，如此就可以保证正前角的主刃带6和去除主刃带6的圆弧。螺旋排屑槽4采用毛刷抛光工艺，使得螺旋排屑槽4表面光滑，可以在钻孔深度至少是钻头直径五倍的情况下，可以无粘着地切削铝合金等软材料。螺旋排屑槽4先采用粗粒度砂轮开槽，再用抛光刷进行抛光处理，使得螺旋排屑槽4表面粗糙度达到镜面精密磨削效果，这样可以大幅度节省麻花钻的制造成本和生产效率。

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)

1.一种带前角修正的麻花钻，其特征在于，包括切削部(1)和柄部(2)，所述切削部(1)的前端设有钻尖(3)，所述切削部(1)设有两条从钻尖(3)延伸至柄部(2)的螺旋排屑槽(4)，所述切削部(1)于两条螺旋排屑槽(4)之间的部分构成刃瓣(5)，所述刃瓣(5)的前端设有主刃带(6)，所述螺旋排屑槽(4)通过一前角修正面(7)与主刃带(6)连接，在垂直于切削部(1)的截面内，所述主刃带(6)的前端点M与刃瓣(5)中心O的连线为线N，所述前角修正面(7)相对线N内凹，所述前角修正面(7)的前角为γ，γ为正锐角。

2.根据权利要求1所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，γ取值范围为：4°～8°。

3.根据权利要求1所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，所述主刃带(6)的轴向长度为L1，所述主刃带(6)的有效切削刃口长度为L2，L2＜L1。

4.根据权利要求2所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，所述前角修正面(7)的轴向长度为L3，L2＜L3。

5.根据权利要求4所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，所述切削部(1)的直径为d，L2取值范围为：1.2d～2d，L3的取值范围为：1.5d～2.5d。

6.根据权利要求5所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，所述前角修正面(7)在径向上的宽度为B，B取值范围为：0.04d～0.15d，且B≤2mm。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的带前角修正的麻花钻，其特征在于，所述前角修正面(7)与螺旋排屑槽(4)平滑连接；所述刃瓣(5)上与主刃带(6)的后端设有副刃带(8)。

8.一种基于权利要求1至7任意一项所述的麻花钻的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、用粗粒度的成型砂轮磨制麻花钻的螺旋排屑槽(4)，此时，螺旋排屑槽(4)与主刃带(6)之间具有尖角P；

S2、采用抛光毛刷对螺旋排屑槽(4)进行抛光，直至达到Ra0.1镜面精密磨削效果，此时，抛光刷抛将尖角P磨成圆角K；

S3、采用细粒度的砂轮对圆角K磨削，以使相对线N凸出的圆角K变成内凹的前角修正面(7)。

9.根据权利要求8所述的麻花钻的加工方法，其特征在于，在步骤S2中，抛光两次查看螺旋排屑槽(4)，若是螺旋排屑槽(4)达到R0.1镜面精密磨削效果，就停止抛光，没有达到就继续抛光一次，直至达到R0.1镜面精密磨削效果，每条螺旋排屑槽(4)的抛光次数为2～4次。

10.根据权利要求8所述的麻花钻的加工方法，其特征在于，所述抛光毛刷为金刚砂毛刷；所述粗粒度的成型砂轮为粗粒度D64成型砂轮，细粒度的砂轮为细粒度D7的砂轮。

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