CN115570185B - 一种大直径复合机夹式深孔钻 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径复合机夹式深孔钻，涉及机械加工技术领域，解决了现有深孔钻效率低、易损坏的问题，提高了钻孔质量以及效率，具体方案如下：包括顶部呈锥度状的刀体，刀体内部设有通水孔，刀体上设有与通水孔连接的冷却水孔以用于刀具降温和辅助排屑，所述刀体由接头和固定设置在接头顶部的四个支腿组成，每个支腿的侧部固定设有一个具有弹性的导向块，两个相邻支腿的顶部设有一组刀片，每组刀片由三个机夹刀片组成，两组刀片的高度不同以用于分层切削，刀体的顶部中心处还固定设有一个扁钻片。

Description

一种大直径复合机夹式深孔钻

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种大直径复合机夹式深孔钻。

背景技术

为进行深孔加工，现在较常用的方式为采用硬质合金内排屑深孔钻或是带定心钻的深孔钻进行深孔钻孔加工。其中硬质合金内排屑深孔钻主要用于深孔钻镗床，带定心钻的深孔钻主要为镗铣床使用。

发明人发现，现在较常用的带定心钻的深孔钻多为机夹可转位式结构，中间为定心钻用于定心和导向，刀体上有两个刀夹，安装刀片后所有刀片处于同一个切削平面，但该带定心钻的深孔钻因没有导向块，加工精度差，一般不适用进行特别深的孔加工；＞2m深的孔的钻孔加工现在一般使用深孔钻镗床配以硬质合金内排屑深孔钻进行钻孔加工。

深孔钻在使用过程中其一主要特点为越靠近中心刀具线速度越低，越靠外其刀具线速度越高，现硬质合金内排屑深孔钻刀片均采用硬质合金刀片，硬质合金刀片在使用过程中需在合理的切削参数下(线速度、进给、背吃刀量)才能保证刀片的使用寿命和效率，当切削参数偏差较大时刀片极易崩碎进而影响加工效率和质量，尤其是在大直径的内孔加工过程中，其内外刀具的线速度相差更大，故硬质合金内排屑深孔钻并不适用于大直径深孔加工(直径＞ф150mm)。

无论是内排屑深孔钻还是带定心钻的深孔钻，其结构均已决定其不适合进行大直径深孔的直接钻削加工，且由于其刀体结构以及定心钻和刀片布局的局限，其在钻孔加工过程的效率很难提高，已很难满足大直径深孔加工高速高效高经济性的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种大直径复合机夹式深孔钻，采用四支腿结构，每个支腿的侧部分别安装一个具有弹性的导向块，刀体中间为扁钻片、周侧为机夹刀片并使得机夹刀片分层切割，利用扁钻片可低速大吃刀量以及机夹刀片高速小吃刀量的特点，提高了钻孔效率并延长了刀具寿命，同时，外侧的导向块起到支撑、保护的作用，以保证钻孔的直线度和圆度，解决了现有深孔钻效率低、易损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种大直径复合机夹式深孔钻，包括顶部呈锥度状的刀体，刀体内部设有通水孔，刀体上设有与通水孔连接的冷却水孔以用于刀具降温和辅助排屑，所述刀体由接头和固定设置在接头顶部的四个支腿组成，每个支腿的侧部固定设有一个具有弹性的导向块，两个相邻支腿的顶部设有一组刀片，每组刀片由三个机夹刀片组成，两组刀片的高度不同以用于分层切削，刀体的顶部中心处还固定设有一个扁钻片。

作为进一步的实现方式，所述每组刀片由第一刀片、第二刀片和第三刀片组成，第一刀片单独设置在一个支腿上，第二刀片、第三刀片设置在与设有第一刀片相邻的同一个支腿上，第二刀片、第三刀片沿刀体的径向依次排列设置，两组刀片呈中心对称布置。

作为进一步的实现方式，所述四个支腿不均匀布置，机夹刀片设置多的支腿前侧用于排屑的空间大于机夹刀片设置少的支腿前侧的空间。

作为进一步的实现方式，所述四个支腿的最外侧在转动过程中所形成的圆形轨迹直径大于接头的外径。

作为进一步的实现方式，所述支腿上设有用于安装机夹刀片的第一定位槽和用于安装导向块的第二定位槽，所述导向块与第二定位槽卡接，导向块为弹性非金属结构体。

作为进一步的实现方式，所述机夹刀片由刀夹和可拆卸的刀片组成，刀夹通过螺钉与第一固定槽的侧壁固定连接，所述第一固定槽的底部还设有用于调节机夹刀片高度的调整螺钉。

作为进一步的实现方式，所述刀体的顶部中心位置处开设有用于安装扁钻片的固定槽，扁钻片的两侧分别通过一个固定螺钉与刀体固定连接，两个固定螺钉呈中心对称布置。

作为进一步的实现方式，所述扁钻片为高速钢材质，扁钻片与刀体同轴设置。

作为进一步的实现方式，所述扁钻片的两侧分别设有一个冷却水孔，两个相邻支腿之间设有一个冷却水孔。

作为进一步的实现方式，同一组中的三个机夹刀片的切削刃的投影旋转后处于同一直线位置，且切削刃与水平面之间的夹角与扁钻片与水平面之间的夹角大小相同。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用四支腿结构，每个支腿的侧部分别安装一个具有弹性的导向块，刀体中间为扁钻片、周侧为机夹刀片并使得机夹刀片分层切割，利用扁钻片可低速大吃刀量以及机夹刀片高速小吃刀量的特点，提高了钻孔效率并延长了刀具寿命，同时，外侧的导向块起到支撑、保护的作用，以保证钻孔的直线度和圆度。

(2)本发明导向块弹性非金属结构体，使得切削过程受力更均匀、更稳定，尤其是在大直径钻孔加工过程，在大吃刀量大进给的情况下，导向块的弹性可以起到更好的减震效果，有效避免扁钻片、机夹刀片因震动崩碎。

(3)本发明刀体中间为扁钻片、周侧为机夹刀片的设置，高速钢扁钻片适合大进给量低线速度切削而硬质合金刀片适合小进给量高线速度切削，硬质合金刀片处于刀体外侧在同一转速的情况下其线速度远高于刀体中间扁钻片的线速度，六个机夹刀片分为两组，两组刀片切削刃之间形成设定的高度差，在同一切削参数情况下，每组机夹刀片的进给量均小于扁钻片的进给量，可以有效保障切削过程的稳定性，同时可以更好的发挥扁钻片和机夹刀片的切削性能，使其具有更好的经济性。

(4)本发明刀体上安装有导向块，在钻孔过程中因为扁钻片具有定心作用，同时在钻孔过程中导向块起导向作用，两者结合可以更好保证深孔加工时的孔的直线度以及圆柱度。

(5)本发明扁钻片的两侧分别设有一个冷却水孔，两个相邻支腿之间设有一个冷却水孔，不仅能够对刀具进行冷却，还能通过液体的流动辅助排屑，大大提高了钻孔效率。

(6)本发明使得机夹刀片设置多的支腿前侧用于排屑的空间大于机夹刀片设置少的支腿前侧的空间，大大提高了空间利用率，提高了排屑速度，进而提高了钻孔效率，且相邻两个支腿的三个机夹刀片为一组，同组刀片之间距离更近，切削过程更加稳定。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种大直径复合机夹式深孔钻的整体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种大直径复合机夹式深孔钻的主视结构示意图(局部剖面)；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种大直径复合机夹式深孔钻的左视结构示意图(局部剖面)；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的一种大直径复合机夹式深孔钻的俯视结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的一种大直径复合机夹式深孔钻的仰视结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的大直径复合机夹式深孔钻扁钻片位置处的爆炸结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的大直径复合机夹式深孔钻第一刀片位置处的爆炸结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、支腿；2、第一螺钉；3、刀夹；4、扁钻片；5、固定螺钉；6、第三螺钉；7、接头；8、导向块；9、调整螺钉；10、第一刀片；11、第二刀片；12、第三刀片；13、第四螺钉；14、第五螺钉；15、第一冷却水孔；16、第二冷却水孔；17、第一定位孔；18、第二定位孔；19、螺纹；20、固定槽；21、第一定位槽；22、第二定位槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，现有内排屑深孔钻、带定心钻的深孔钻，其结构均已决定其不适合进行大直径深孔的直接钻削加工，且由于其刀体结构以及定心钻和刀片布局的局限，其在钻孔加工过程的效率很难提高，已很难满足大直径深孔加工高速高效高经济性的要求的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种大直径复合机夹式深孔钻。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图7所示，提出一种大直径复合机夹式深孔钻，包括，刀体，刀体由接头7和固定设置在接头7顶部的四个支腿1组成，刀体顶部呈锥度状，刀体为中空结构，内部设有通水孔。

其中，接头7上设有螺纹19，螺纹19可以是内螺纹，也可以是外螺纹，四个支腿1非均匀分布，相邻支腿1之间的空间用于钻孔过程中的排屑，四个支腿1上总共设有两组刀片，即两个相邻支腿1上设有一组刀片。

具体的，每组刀片由三个机夹刀片组成，分别为第一刀片10、第二刀片11以及第三刀片12，第一刀片10单独设置在一个支腿上，与设有第一刀片10相邻的同一个支腿上设置第二刀片11和第三刀片12，第二刀片11、第三刀片12沿刀体的径向依次排列设置，另外一组刀片设置方式与其相同，两组刀片呈中心对称布置。

四个支腿1非均匀分布，具体的，沿刀体的旋转方向，位于第二刀片11、第三刀片12前侧的两相邻支腿1之间的间距大于位于第一刀片10前侧的两相邻支腿之间的间距。

其中，转动过程中，四个支腿1的最外侧所形成的圆形轨迹直径大于接头7的外径，从而降低了接头7对碎屑排出的影响，大大提高了碎屑排出效率，进而提高了加工效率。

为了更加清楚的描述，本实施例以第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿为例进行说明，其中，第一支腿与第二支腿相对设置，第三支腿与第四支腿相对设置，第一支腿、第二支腿上均设有一个第一刀片10，第三支腿上设有一个第二刀片11、第三刀片12，第四支腿上同样设有一个第二刀片11、第三刀片12。

第一支腿、第二支腿上的第一刀片10呈中心对称布置，第三支腿、第四支腿上的第二刀片11、第三刀片12呈中心对称布置，第三支腿上的第二刀片11、第三刀片12的刀刃靠近于第二支腿，第四支腿上的第二刀片11、第三刀片12的刀刃靠近于第一支腿。

沿旋转方向上，第一支腿与第三支腿之间的间距小于第三支腿与第二支腿之间的间距，第二支腿与第四支腿之间的间距小于第四支腿与第一支腿之间的间距，

上述设置，使得刀片多的支腿前侧用于排屑的空间大于刀片少的支腿前侧的空间，大大提高了空间利用率，提高了排屑速度，进而提高了钻孔效率，且相邻两个支腿1的三个刀片为一组，同组刀片之间距离更近，切削过程更加稳定。

支腿1上开设有用于安装机夹刀片的第一定位槽21和用于安装导向块8的第二定位槽22，其中，第一定位槽21的数量以及位置根据每个支腿上对应的刀片数量以及位置进行确定，例如，第一支腿上设有一个第一定位槽21，第三支腿上设有两个沿刀体径向依次设置的两个第一定位槽21，每个支腿1上均设有一个第二定位槽22，第二定位槽22位于支腿1的侧部，导向块8安装在第二定位槽22内。

导向块8为柞木或胶木等弹性非金属结构体，可直接塞入第二定位槽22内进行卡接固定，可使得刀体切削过程受力更均匀更稳定，尤其是在大直径钻孔加工过程，在大吃刀量、大进给的情况下，导向块8的弹性可以起到更好的减震效果，有效避免了扁钻片4、刀片因震动崩碎。

本实施例中的六个刀片均为硬质合金涂层刀片，选用TPMX六边形机夹刀片，利用刀夹3进行夹持固定，刀夹3与对应刀片之间通过第一螺钉2进行固定，刀夹3通过第三螺钉6与对应的第一定位槽21固定连接。

可以理解的是，在其他实施例中也可以采用其他类型的刀片，相应的选择与其配套的刀夹3即可，具体的可根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。

每个第一定位槽21内设置一个刀夹3，每个第一定位槽21内的底部开设有一个第一定位孔17，用于调整螺钉9的安装，可通过调整螺钉9调整刀片的轴向位置(即高度)，使第一组刀片与第二组刀片在轴向形成设定的高度差，从而实现钻孔过程的分层切削，以提高切削效率。

每个第一定位槽21的侧壁上还开设有一个第二定位孔18，以用于第三螺钉6的安装，其中，第一定位孔17、第二定位孔18均贯穿支腿1，第二定位孔18为竖向设置的腰型孔结构，以用于刀夹3和第三螺钉6整体轴向上的调整。

刀体的顶部中心位置处还开设有固定槽20，以用于扁钻片4的安装，扁钻片4与刀体同轴设置，固定槽20的两侧分别设有一个固定螺钉5，以通过固定螺钉5将扁钻片4与刀体固定连接。

具体的，固定槽20的两侧分别开设有一个贯穿刀体的螺纹孔，以用于固定螺钉5的安装，固定螺钉5分为第四螺钉13和第五螺钉14，第四螺钉13与第五螺钉14呈中心对称布置，以提高扁钻片4的安装稳定性。

刀体中间为扁钻片4(高速钢材质)两侧为机夹刀片，同时刀体上安装有导向块8，在钻孔过程中因为扁钻片4具有定心作用，同时在钻孔过程中导向块8起导向作用，两者结合可以更好保证深孔加工时的孔的直线度以及圆柱度。

每组的三个刀片(即每组中的第一刀片10、第二刀片11、第三刀片12)的切削刃的投影旋转后处于同一直线位置，且切削刃与水平面之间的夹角与扁钻片4与水平面之间的夹角大小相同，可以更好的保证刀片的使用寿命以及切削过程中的稳定性。

刀体上还开设有第一冷却水孔15和第二冷却水孔16，第一冷却水孔15和第二冷却水孔16均与刀体内的通水孔连通，其中，第一冷却水孔15位于固定槽20内，第二冷却水孔16开设在相邻两支腿1之间，以用于钻孔过程中对刀具的冷却以及通过液体流动辅助排屑。

具体的，第一冷却水孔15设有两个，两个第一冷却水孔15相对设置在固定槽20内部的两侧，以用于对扁钻片4的冷却以及辅助扁钻片4处的碎屑的向外输送；

第二冷却水孔16设有四个，每两个相邻支腿1之间的空间内设有一个第二冷却水孔16，以用于对第一刀片10、第二刀片11、第三刀片12的冷却以及辅助排屑。

刀体中间为扁钻片4(高速钢材质)周侧为机夹刀片(硬质合金材质)的设置，高速钢扁钻片适合大进给量低线速度切削而硬质合金刀片适合小进给量高线速度切削，硬质合金刀片处于刀体外侧在同一转速的情况下其线速度远高于刀体中间扁钻片4的线速度，六个机夹刀片分为两组，两组刀片切削刃之间形成设定的高度差，在同一切削参数情况下，每组机夹刀片的进给量均小于扁钻片4的进给量，可以有效保障切削过程的稳定性，同时可以更好的发挥扁钻片4和机夹刀片的切削性能，使其具有更好的经济性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大直径复合机夹式深孔钻，其特征在于，包括顶部呈锥度状的刀体，刀体内部设有通水孔，刀体上设有与通水孔连接的冷却水孔以用于刀具降温和辅助排屑，所述刀体由接头和固定设置在接头顶部的四个支腿组成，每个支腿的侧部固定设有一个具有弹性的导向块，两个相邻支腿的顶部设有一组刀片，每组刀片由三个机夹刀片组成，两组刀片的高度不同以用于分层切削，刀体的顶部中心处还固定设有一个扁钻片;

每组刀片由第一刀片、第二刀片和第三刀片组成，第一刀片单独设置在一个支腿上，第二刀片、第三刀片设置在与设有第一刀片相邻的同一个支腿上，第二刀片、第三刀片沿刀体的径向依次排列设置，两组刀片呈中心对称布置;

四个支腿不均匀布置，机夹刀片设置多的支腿前侧用于排屑的空间大于机夹刀片设置少的支腿前侧的空间;

四个支腿的最外侧在转动过程中所形成的圆形轨迹直径大于接头的外径;

支腿上设有用于安装机夹刀片的第一定位槽和用于安装导向块的第二定位槽，所述导向块与第二定位槽卡接，导向块为弹性非金属结构体;

机夹刀片由刀夹和可拆卸的刀片组成，刀夹通过螺钉与第一固定槽的侧壁固定连接，所述第一固定槽的底部还设有用于调节机夹刀片高度的调整螺钉；

同一组中的三个机夹刀片的切削刃的投影旋转后处于同一直线位置，且切削刃与水平面之间的夹角与扁钻片与水平面之间的夹角大小相同。

2.根据权利要求1所述的一种大直径复合机夹式深孔钻，其特征在于，所述刀体的顶部中心位置处开设有用于安装扁钻片的固定槽，扁钻片的两侧分别通过一个固定螺钉与刀体固定连接，两个固定螺钉呈中心对称布置。

3.根据权利要求1所述的一种大直径复合机夹式深孔钻，其特征在于，所述扁钻片为高速钢材质，扁钻片与刀体同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种大直径复合机夹式深孔钻，其特征在于，所述扁钻片的两侧分别设有一个冷却水孔，两个相邻支腿之间设有一个冷却水孔。