CN117182155A - 一种可转位浅孔钻 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转位浅孔钻，第一螺旋容屑槽顶端设有第一引导避让结构，该第一引导避让结构包括沿着中心刀片安装槽外周面向下延伸的第一导面以及沿着部分第一扩角面向下延伸的第二导面，第一导面为平直面且其宽度自上而下渐变小，第二导面包括导直面和导曲面，第一导面内端与第二导面内端相连接，第一导面外端和第二导面外端均与第一螺旋容屑槽内部相连通，以形成凹槽空间。本申请提高了浅孔钻的切削性能，提高切削过程的稳定性、实现切削过程中受力方向的控制、解决钻头体处的堵屑卡屑问题、引导切屑的形成及排出、控制切屑的运动轨迹和方向、提高钻体的刚度，增大排屑空间等，以实现钻孔质量的大幅提高，从而满足用户的高质量加工要求。

Description

一种可转位浅孔钻

技术领域

本发明涉及一种可转位浅孔钻。

背景技术

可转位浅孔钻也称U钻，根据切削直径的不同在钻头头部镶嵌有不同数量的硬质合金切削刀片，常见规格的可转位浅孔钻镶嵌两块硬质合金切削刀片，两块刀片分工不同，中心刀片负责切除中间工件材料，周边刀片负责切除外围工件材料。中心刀片切削时线速度低，卷屑较慢，主要存在挤压力，对刀片抗崩性能要求较高；周边刀片切削时线速度较高，卷屑顺畅，对刀片的磨损性能要求较高。可转位浅孔钻的刀片具有四条相同的切削刃，磨损后可旋转切削刃继续使用。浅孔钻的钻体通常由高速钢制成，在降低成本的同时保证了性能。其具有保证切削稳定性，排出切屑，流通冷却液等功能。可转位浅孔钻具有较强的适用性和较高的经济性，得到广泛的使用。

可转位浅孔钻切削时由于内外刀片位置不同，切削时的受力也不同，会导致产生使切削震动的径向力，因此需要钻体良好的刚性来满足稳定的切削加工；浅孔钻切削后的孔壁质量不仅由两块刀片控制，还由钻体影响，合适的刀片安装参数将控制径向合力的方向，使切削时径向合力的方向始终朝向一侧；不缠屑堵屑是保证孔壁质量不被刮擦和顺利切削的重要前提。目前可转位浅孔钻主要存在问题是切削加工时堵屑缠屑，加工时震动，加工后孔壁质量不高等。

如中国发明授权公告号为CN113414436B、名称为一种可转位浅孔钻的专利，其包括第一刀片组合、第二刀片组合和钻体，第一、第二刀片组合分别包括第一、第二中心刀片和第一、第二周边刀片，第二中心刀片在钻体的轴向相对于第一中心刀片具有突出的切削刃部分；第二周边刀片在钻体的径向相对于第一周边刀片具有使浅孔钻的加工直径增加的切削刃部分；钻体的中心刀槽和周边刀槽可选择地与第一刀片组合的第一中心刀片和第一周边刀片或第二刀片组合的第二中心刀片和第二周边刀片对应相配合。本发明虽然可以通过提供多种相邻规格的刀具直径尺寸，从而满足用户不同尺寸需求，达到降低用户的采购成本和缩短交货周期的目的，但是，该发明的结构无法解决切削加工时堵屑缠屑的问题。

发明内容

本发明提供了一种可转位浅孔钻，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可转位浅孔钻，它包括钻体、中心刀片和周边刀片，所述钻体包括依次连接的钻头体、钻本体和钻柄体，所述钻头体设有用于安装中心刀片的中心刀片安装槽和用于安装周边刀片的周边刀片安装槽，所述钻本体设有与中心刀片安装槽相对应的第一螺旋容屑槽以及与周边刀片安装槽相对应的第二螺旋容屑槽，所述中心刀片安装槽之靠近中心轴的一侧设有相连接的第一扩角面和第二扩角面，所述第二扩角面在刀片坐标系中的扩角大于或等于第一扩角面在刀片坐标系中的扩角；所述周边刀片安装槽之靠近中心轴的一侧设有相连接的第三扩角面和第四扩角面，所述第四扩角面在刀片坐标系中的扩角大于或等于第三扩角面在刀片坐标系中的扩角；

所述第一螺旋容屑槽顶端设有第一引导避让结构，该第一引导避让结构包括沿着中心刀片安装槽外周面向下延伸的第一导面以及沿着部分第一扩角面向下延伸的第二导面，所述第一导面为平直面且其宽度自上而下渐变小，所述第二导面包括导直面和导曲面，所述第一导面内端与第二导面内端相连接，所述第一导面外端和第二导面外端均与第一螺旋容屑槽内部相连通，以形成凹槽空间。

一较佳实施例之中：所述第一螺旋容屑槽和第二螺旋容屑槽的螺旋角均为渐变式，且自钻头体处向钻柄体处延伸方向呈渐变小状态。

一较佳实施例之中：所述第一螺旋容屑槽之横截面包括第一直段和第一圆弧段，且所述第一螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第一直段长度均相同，所述第一螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第一圆弧段直径均相同；所述第二螺旋容屑槽之横截面包括第二直段和第二圆弧段，且所述第二螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第二直段长度均相同，所述第二螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第二圆弧段直径均相同。

一较佳实施例之中：所述导曲面之起点位置为第一圆弧段之中点。

一较佳实施例之中：所述导直面长度为1.0毫米-1.4毫米；所述导曲面为圆弧面，其直径为30-50毫米；所述第一引导避让结构之轴向距离为中心刀片宽度的1.3-1.7倍。

一较佳实施例之中：所述第一扩角面在刀片坐标系中的扩角为8-15度，所述第二扩角面在刀片坐标系中的扩角为10-20度；所述第三扩角面在刀片坐标系中的扩角为10-15度，所述第四扩角面在刀片坐标系中的扩角为13-23度。

一较佳实施例之中：所述中心刀片与周边刀片的径向夹角β为2-10度。

一较佳实施例之中：所述中心刀片与钻体轴线的夹角α1为2-10度；所述周边刀片与钻体轴线的夹角α2范围为0.35α1-0.5α1。

一较佳实施例之中：所述中心刀片和周边刀片均突出钻头体顶端面，且所述中心刀片之突出部与周边刀片之突出部的高度差为每转进给的1.2-1.5倍。

一较佳实施例之中：所述第一螺旋容屑槽之头部的螺旋角与第一螺旋容屑槽之尾部的螺旋角之差值在35％以内。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.中心的切屑从中心刀片流向第一螺旋容屑槽时，可先通过第一扩角面和第二扩角面进行引导和转向，同时，第一扩角面和第二扩角面使中心刀片周围具有更大的容屑空间，切屑更容易向后排出，对中心刀片的挤压更小。同理，周边的切屑从周边刀片流向第二螺旋容屑槽时，可先通过第三扩角面和第四扩角面进行引导和转向，同时，第三扩角面和第四扩角面使周边刀片周围具有更大的容屑空间，切屑更易向后排除。

第一引导避让结构的设计，对第一螺旋容屑槽具有较强的包容性，可使中心刀片切屑更快、更顺畅的流向第一螺旋容屑槽，并获得螺旋升力向后排屑，防止堵屑情况发生。

也即，第一扩角面、第二扩角面与第一引导避让结构具有强关联性，中心刀片切削产生的切屑不断卷曲，第一扩角面增大了容屑空间，切屑从中心刀片表面流动，接触到第一扩角面后产生卷曲，切屑积累到一定量后向第一引导避让结构处流动，进入凹槽空间后再顺利进入第一螺旋容屑槽内，不会产生堵屑、卡屑的现象，避免切屑回流挤压产生震动和切削力异常的情况。

由此，本申请显著提高了浅孔钻的切削性能，包括提高切削过程的稳定性、实现切削过程中受力方向的控制、解决钻头体处的堵屑卡屑问题、引导切屑的形成及排出、控制切屑的运动轨迹和方向、提高钻体的刚度，增大排屑空间等，以实现钻孔质量的大幅提高，从而满足用户的高质量加工要求，达到降低用户后续工序，提高加工效率的目的。

2.第一螺旋容屑槽和第二螺旋容屑槽的螺旋角均为渐变式，且自钻头体处向钻柄体处延伸方向呈渐变小状态，由此，第一螺旋容屑槽头部的螺旋角大于第一螺旋容屑槽尾部的螺旋角，第一螺旋容屑槽头部可以给切屑提供更大的升力，第一螺旋容屑槽尾部可以提高钻体的刚性。

3.第一螺旋容屑槽之横截面包括第一直段和第一圆弧段，第二螺旋容屑槽之横截面包括第二直段和第二圆弧段，可以在轴向和径向上完整的容纳两个刀片的切屑。

4.导直面之起点位置为第一圆弧段之中点，使得第一引导避让结构具有更大的包容性。

5.第一螺旋容屑槽之头部的螺旋角与第一螺旋容屑槽之尾部的螺旋角之差值在35％以内，可避免钻体中部出现褶皱、产生应力集中的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的一种可转位浅孔钻的整体示意图之一。

图2绘示了图1的局部放大示意图。

图3绘示了一较佳实施例的一种可转位浅孔钻的整体示意图之二。

图4绘示了图3的局部放大示意图。

图5绘示了一较佳实施例的一种可转位浅孔钻的整体示意图之三。

图6绘示了图5的局部放大示意图。

图7绘示了一较佳实施例的一种可转位浅孔钻的整体示意图之四。

图8绘示了图7的V-V剖视示意图。

图9绘示了图7的A-A剖视示意图。

图10绘示了中心刀片与周边刀片的径向夹角β的示意图。

图11绘示了中心刀片与钻体轴线的夹角α1的示意图。

图12绘示了周边刀片与钻体轴线的夹角α2的示意图。

具体实施方式

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

请查阅图1至图12，一种可转位浅孔钻的一较佳实施例，所述的一种可转位浅孔钻，它包括钻体100、中心刀片200和周边刀片300。

所述钻体100包括依次连接的钻头体110、钻本体120和钻柄体130。

所述钻头体110设有用于安装中心刀片200的中心刀片安装槽111和用于安装周边刀片300的周边刀片安装槽112，所述钻本体120设有与中心刀片200安装槽相对应的第一螺旋容屑槽121以及与周边刀片300安装槽相对应的第二螺旋容屑槽122。

本实施例中，所述第一螺旋容屑槽121和第二螺旋容屑槽122的螺旋角均为渐变式，且自钻头体110处向钻柄体130处延伸方向呈渐变小状态。由此，第一螺旋容屑槽121头部的螺旋角大于第一螺旋容屑槽121尾部的螺旋角，第一螺旋容屑槽121头部可以给切屑提供更大的升力，第一螺旋容屑槽121尾部可以提高钻体的刚性。

本实施例中，所述第一螺旋容屑槽121之头部的螺旋角与第一螺旋容屑槽121之尾部的螺旋角之差值在35％以内。同理，所述第二螺旋容屑槽122之头部的螺旋角与第二螺旋容屑槽122之尾部的螺旋角之差值在35％以内。

所述中心刀片安装槽111之靠近中心轴的一侧设有相连接的第一扩角面113和第二扩角面114，所述第二扩角面114在刀片坐标系中的扩角大于或等于第一扩角面113在刀片坐标系中的扩角。

本实施例中，所述第一扩角面113在刀片坐标系中的扩角为8-15度，所述第二扩角面114在刀片坐标系中的扩角为10-20度。以图1为例，刀片坐标系的Z轴为钻体100之中心轴线方向，X轴为垂直于中心刀片200外侧面的方向，Y轴为与X轴位于同一水平面且与X轴相垂直的方向。具体的，如图2所示，所述第一扩角面113的径向长度为1.1倍的中心刀片的切削刃长度，所述第一扩角面113的轴向方向长度为中心刀片200切削刃的长度，这样，切屑可以完整的接触到第一扩角面113上，通过反弹可以让切屑顺利卷曲并向下流动到第一引导避让结构。

所述第一螺旋容屑槽121顶端设有第一引导避让结构400，该第一引导避让结构400包括沿着中心刀片安装槽111外周面向下延伸的第一导面410以及沿着部分第一扩角面113向下延伸的第二导面，所述第一导面410为平直面且其宽度自上而下渐变小，所述第二导面包括导直面420和导曲面430，所述第一导面410内端与第二导面内端相连接，所述第一导面410外端和第二导面外端均与第一螺旋容屑槽121内部相连通，以形成凹槽空间440。

本实施例中，所述导曲面430之起点位置为第一圆弧段之中点，使得第一引导避让结构具有更大的包容性。

本实施例中，所述导直面420长度为1.0毫米-1.4毫米；所述导曲面430为圆弧面，其直径为30-50毫米；所述第一引导避让结构400之轴向距离为中心刀片200宽度的1.3-1.7倍。具体的，如图2所示，所述导直面420长度为1.2毫米，所述导曲面430之圆弧直径为40毫米，该第一引导避让结构之轴向距离为中心刀片200宽度的1.5倍。

本实施例中，所述第一螺旋容屑槽121之横截面包括第一直段1211和第一圆弧段1212，且所述第一螺旋容屑槽121之任意位置的横截面处的第一直段1211长度均相同，所述第一螺旋容屑槽121之任意位置的横截面处的第一圆弧段1212直径均相同。

所述第二螺旋容屑槽122之横截面包括第二直段1221和第二圆弧段1222，且所述第二螺旋容屑槽122之任意位置的横截面处的第二直段1221长度均相同，所述第二螺旋容屑槽122之任意位置的横截面处的第二圆弧段1222直径均相同。

具体的，如图8和图9，本实施例中，第一直段1211长度为5.8毫米，第一圆弧段1212直径为5.5毫米。且，所述中心刀片200与周边刀片300的径向夹角β为2-10度。本实施例中，如图10所示，所述中心刀片200与周边刀片300的径向夹角β为8度。由于中心刀片200对应切屑是挤压产生的，切屑容易出现异常，所以，该第一螺旋容屑槽121具有长的第一直段1211和较大的第一圆弧段1212直径，可以在轴向或径向上完整的容纳切屑。同时，结合β角的设计，使中心刀片200的第一螺旋容屑槽121与周边刀片300的第二螺旋容屑槽122在径向上错开，使得在保证钻体芯径也即钻体刚性的前提下，显著提高容屑面积。

本实施例中，第二直段1221长度为2.9毫米，第二圆弧段1222直径为5.5毫米，第二螺旋容屑槽122的第二圆弧段1222直径与第一螺旋容屑槽121的第一圆弧段1212直径相同，不仅可完全容纳周边刀片300的切屑，也有利于机床加工的便利。

所述周边刀片安装槽112之靠近中心轴的一侧设有相连接的第三扩角面115和第四扩角面116，所述第四扩角面116在刀片坐标系中的扩角大于或等于第三扩角面115在刀片坐标系中的扩角。

本实施例中，所述第三扩角面115在刀片坐标系中的扩角为10-15度，所述第四扩角面116在刀片坐标系中的扩角为13-23度。具体的，如图6所示，第三扩角面115的扩角为12度，第四扩角面116的扩角为18度。

为了使周边刀片300的切屑更易排出，如图6所示，所述第二螺旋容屑槽122顶端设有第二引导避让结构500，该第二引导避让结构500包括沿着周边刀片安装槽112外周面向下延伸的第三导面510以及沿着部分第三扩角面115向下延伸的第四导面520。本实施例中，第三导面510和第四导面520均为倾斜的直面，且第三导面510长度小于第四导面520长度，二者形成一个类似V形的导槽530。

本实施例中，所述中心刀片与钻体轴线的夹角α1为2-10度；所述周边刀片与钻体轴线的夹角α2范围为0.35α1-0.5α1。具体的，如图11所示，所述中心刀片与钻体轴线的夹角α1取值为8度。如图12所示，所述周边刀片与钻体轴线的夹角α2取值为4度。

本实施例中，所述中心刀片200和周边刀片300均突出钻头体110顶端面，且所述中心刀片200之突出部与周边刀片300之突出部的高度差为每转进给的1.2-1.5倍。具体的，所述中心刀片200之突出部与周边刀片300之突出部的高度差为0.17毫米。

中心的切屑从中心刀片200流向第一螺旋容屑槽121时，可先通过第一扩角面113和第二扩角面114进行引导和转向，同时，第一扩角面113和第二扩角面114使中心刀片200周围具有更大的容屑空间，切屑更容易向后排出，对中心刀片200的挤压更小。同理，周边的切屑从周边刀片300流向第二螺旋容屑槽122时，可先通过第三扩角面115和第四扩角面116进行引导和转向，同时，第三扩角面115和第四扩角面116使周边刀片300周围具有更大的容屑空间，切屑更易向后排除。

第一引导避让结构400的设计，对第一螺旋容屑槽121具有较强的包容性，可使中心刀片200切屑更快、更顺畅的流向第一螺旋容屑槽121，并获得螺旋升力向后排屑，防止堵屑情况发生。

也即，第一扩角面113、第二扩角面114与第一引导避让结构400具有强关联性，中心刀片200切削产生的切屑不断卷曲，第一扩角面113增大了容屑空间，切屑从中心刀片200表面流动，接触到第一扩角面113后产生卷曲，切屑积累到一定量后向第一引导避让结构400处流动，进入凹槽空间440后再顺利进入第一螺旋容屑槽121内，不会产生堵屑、卡屑的现象，避免切屑回流挤压产生震动和切削力异常的情况。

同理，第二引导避让结构500大体具有与第一引导避让结构400类似的效果。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种可转位浅孔钻，它包括钻体、中心刀片和周边刀片，所述钻体包括依次连接的钻头体、钻本体和钻柄体，所述钻头体设有用于安装中心刀片的中心刀片安装槽和用于安装周边刀片的周边刀片安装槽，所述钻本体设有与中心刀片安装槽相对应的第一螺旋容屑槽以及与周边刀片安装槽相对应的第二螺旋容屑槽，其特征在于：

所述中心刀片安装槽之靠近中心轴的一侧设有相连接的第一扩角面和第二扩角面，所述第二扩角面在刀片坐标系中的扩角大于或等于第一扩角面在刀片坐标系中的扩角；所述周边刀片安装槽之靠近中心轴的一侧设有相连接的第三扩角面和第四扩角面，所述第四扩角面在刀片坐标系中的扩角大于或等于第三扩角面在刀片坐标系中的扩角；

所述第一螺旋容屑槽顶端设有第一引导避让结构，该第一引导避让结构包括沿着中心刀片安装槽外周面向下延伸的第一导面以及沿着部分第一扩角面向下延伸的第二导面，所述第一导面为平直面且其宽度自上而下渐变小，所述第二导面包括导直面和导曲面，所述第一导面内端与第二导面内端相连接，所述第一导面外端和第二导面外端均与第一螺旋容屑槽内部相连通，以形成凹槽空间。

2.根据权利要求1所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述第一螺旋容屑槽和第二螺旋容屑槽的螺旋角均为渐变式，且自钻头体处向钻柄体处延伸方向呈渐变小状态。

3.根据权利要求2所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述第一螺旋容屑槽之横截面包括第一直段和第一圆弧段，且所述第一螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第一直段长度均相同，所述第一螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第一圆弧段直径均相同；所述第二螺旋容屑槽之横截面包括第二直段和第二圆弧段，且所述第二螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第二直段长度均相同，所述第二螺旋容屑槽之任意位置的横截面处的第二圆弧段直径均相同。

4.根据权利要求3所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述导曲面之起点位置为第一圆弧段之中点。

5.根据权利要求4所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述导直面长度为1.0毫米-1.4毫米；所述导曲面为圆弧面，其直径为30-50毫米；所述第一引导避让结构之轴向距离为中心刀片宽度的1.3-1.7倍。

6.根据权利要求1所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述第一扩角面在刀片坐标系中的扩角为8-15度，所述第二扩角面在刀片坐标系中的扩角为10-20度；所述第三扩角面在刀片坐标系中的扩角为10-15度，所述第四扩角面在刀片坐标系中的扩角为13-23度。

7.根据权利要求1所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述中心刀片与周边刀片的径向夹角β为2-10度。

8.根据权利要求1所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述中心刀片与钻体轴线的夹角α1为2-10度；所述周边刀片与钻体轴线的夹角α2范围为0.35α1-0.5α1。

9.根据权利要求1所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述中心刀片和周边刀片均突出钻头体顶端面，且所述中心刀片之突出部与周边刀片之突出部的高度差为每转进给的1.2-1.5倍。

10.根据权利要求2所述的一种可转位浅孔钻，其特征在于：所述第一螺旋容屑槽之头部的螺旋角与第一螺旋容屑槽之尾部的螺旋角之差值在35％以内。