CN201427201Y - 一种螺旋槽形扩孔钻 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺旋槽形扩孔钻。该扩孔钻包括钻芯和螺旋槽，螺旋槽形为由切削圆弧、与切削圆弧相切的卷屑圆弧和与卷屑圆弧相切的容屑圆弧三段圆弧构成的平滑弧线。本实用新型可以保证扩孔钻切削刃的强度，又有足够的容屑空间，切屑容易卷曲并折断，避免了切屑碰伤已加工表面，且排屑流畅，切削圆弧可实现连续切削，切削振动小，比直线前刃面切削稳定，且弧线前角不受外径变化的影响，能有效增加一种螺旋槽形扩孔钻的耐用度；加工精度高，为一种螺旋槽形扩孔钻的设计、检验、制造和加工带来方便。

Description

一种螺旋槽形扩孔钻

技术领域

本实用新型涉及一种涉及金属切削刀具，具体涉及一种螺旋槽形扩孔钻。

背景技术

刀具能否发挥应有的效用与刀具是否具有合理的几何形状和结构密切相关，同时对于保证加工质量、提高生产效率、降低加工成本都具有十分重要的意义。刀具的几何参数对切削时金属的变形、切削力、切削温度和刀具磨损有着显著的影响，从而进一步影响到加工质量、生产效率和加工成本。刀具只有具备合理的几何参数才能具有最佳的切削性能。目前，标准一种螺旋槽形扩孔钻的槽形由两弧一线组成，弧与弧及弧与直线间不能光滑相切，不同硬度材料的加工都使用同一种槽形，容屑槽空间与前角的大小不能依据不同的加工外径和加工材料而改变。在一定的切削条件下，前角和容屑空间的选择既要考虑减小切削变形以提高加工质量的要求，还要考虑增强刀刃强度、改善散热条件以提高刀具耐用度及容屑、排屑的需要，如果设计出一个合理的前角、卷屑圆弧和容屑圆弧将会大大改善扩孔钻的切削性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、便于设计制造、适合不同扩孔规格和加工材料的螺旋槽形扩孔钻。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种螺旋槽形扩孔钻，包括钻芯和螺旋槽，其特征在于螺旋槽形为由切削圆弧、与切削圆弧相切的卷屑圆弧和与卷屑圆弧相切的容屑圆弧三段圆弧构成的平滑弧线。

所述扩孔钻的齿背角为90°。

所述螺旋槽的槽数≥3。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1)槽形结构简单；槽形三个圆弧两两相切，加工和热处理时无应力集中现象，方便设计、检验和制造。

2)一种螺旋槽形扩孔钻前角、芯径和刃背宽可依据被加工材料的不同任意选取而不会破坏槽形的切削圆弧、卷屑圆弧和容屑圆弧两两相切的结构。

3)适用范围广泛；适用于任何大于等于3槽的一种螺旋槽形扩孔钻。

4)切削圆弧构成前角，由于切削刃面是弧线，切削振动小，比直线前角切削稳定，增加螺旋槽形扩孔钻的耐用度。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型螺旋槽形扩孔钻的螺旋槽形示意图。

附图标记说明：

1-螺旋槽；2-钻芯；

具体实施方式

如图1所示的一种螺旋槽形扩孔钻包括螺旋槽1和钻芯2，螺旋槽形为由切削圆弧、与切削圆弧相切的卷屑圆弧和与卷屑圆弧相切的容屑圆弧三段圆弧构成的平滑弧线。

所述扩孔钻的齿背角为90°。

所述螺旋槽1的槽数为3。

螺旋槽形包括：螺旋槽形扩孔钻外径(D)，钻芯径(d)，扩孔钻刃背宽(B)，扩孔钻螺旋槽数(Z)，扩孔钻刃带(F)，切削圆弧(P)，切削圆弧(P)的圆心坐标(j，k)，容屑圆弧半径(R)，容屑圆弧半径(R)的圆心坐标(a，b)，卷屑圆弧半径(r)，卷屑圆弧半径(r)的圆心坐标(c，d)，切削圆弧(ρ)的偏移量(e)，扩孔钻前角(q)，槽形偏角(Q)，齿背角(W)。

根据扩孔钻外径(D)和被加工材料选取扩孔钻螺旋槽数(Z)，依据刀具刃瓣强度和容屑空间要求选取扩孔钻刃背宽(B)，齿背角W为90°，则槽形偏角(Q)为：

依据容屑空间和钻心扭转强度选取一种螺旋槽形扩孔钻芯径(d)，容屑圆弧半径(R)为：

$R=\frac{D^2-d^2}{4d}$

则容屑圆弧半径(R)的圆心坐标(a，b)为：

$\left\{\begin{array}{c}a=R\sin Q-\frac{D}{2}\cos Q\\ b=R\cos Q+\frac{D}{2}\sin Q\end{array}\right.$

切削圆弧半径(P)为D/2；切削圆弧半径(P)的圆心坐标(j，k)为：

$\left\{\begin{array}{c}j=e-\frac{D}{2}\\ k=\sqrt{\frac{D^2}{4}-e^2}\end{array}\right.$

卷屑圆弧半径(r)为：

$r=\frac{D^2-d^2}{4d}-\frac{\mathrm{De}}{d}$

卷屑圆弧(r)分别与切削圆弧(P)和容屑圆弧(R)相切，且切削圆弧(P)的偏移量为(e)，则卷屑圆弧半径(r)的圆心坐标(c，d)为：

$\left\{\begin{array}{c}c=-(r+\frac{d}{2})\cos (\arcsin \frac{2R}{2R+d}+Q)\\ d=(r+\frac{d}{2})\sin (\arcsin \frac{2R}{2R+d}+Q)\end{array}\right.$

切削圆弧半径(P)的偏移量(e)构成了一种螺旋槽形扩孔钻前角(q)，前角(q)由下式确定：

$q=\arctan \left(\frac{e}{\sqrt{\frac{D^2}{4}-e^2}}\right)$

如果一种螺旋槽形扩孔钻外圆的磨损量为δ，则前角变为：

$q=\arctan \left[\frac{e-(\frac{D}{2}-\sqrt{\frac{D^2}{4}-{\mathrm{\δ}}^2})}{\sqrt{\frac{D^2}{4}-e^2}-\mathrm{\δ}}\right]$

卷屑圆弧(r)与容屑圆弧(R)的切点坐标(f，g)，则(f，g)可由下列方程求出：

$\left\{\begin{array}{c}{(x-a)}^2+{(y-b)}^2=R^2\\ {(x-c)}^2+{(y-d)}^2=r^2\end{array}\right.$

卷屑圆弧(r)与容屑圆弧(P)的切点坐标(h，i)，则(h，i)可由下列方程求出：

$\left\{\begin{array}{c}{(x-j)}^2+{(y-k)}^2=P^2\\ {(x-c)}^2+{(y-d)}^2=r^2\end{array}\right.$

一种螺旋槽形扩孔钻横截面容屑面积S为：

$S={\∫}_{\left(D\cos Q\right)/2}^f[\sqrt{\frac{D^2}{4}-x^2}-(\sqrt{R^2-{(x-a)}^2}+b)]\mathrm{dx}$

$+{\∫}_f^h[\sqrt{\frac{D^2}{4}-x^2}-(\sqrt{r^2-{(x-c)}^2}+d)]\mathrm{dx}$

$+{\∫}_h^e[\sqrt{\frac{D^2}{4}-x^2}-(\sqrt{P^2-{(x-j)}^2}+k)]\mathrm{dx}$

一种螺旋槽形扩孔钻螺旋角为λ时，其在一个导程内的容屑空间为：

$V=\frac{\mathrm{\πDS}}{\tan \mathrm{\λ}}$

V是一种螺旋槽形扩孔钻芯径d和螺旋槽形扩孔钻刃背宽B的函数，如果确定了螺旋槽形扩孔钻芯径d或确定了螺旋槽形扩孔钻刃背宽B，则可求出在此条件下的最大容屑空间。

$V_{\max }=V(B,d){|}_{\frac{\mathrm{dV}(B,d)}{\mathrm{dd}}=0}$ $V_{\max }=V(B,d){|}_{\frac{\mathrm{dV}(B,d)}{\mathrm{dB}}=0}$

此槽形不仅适合低碳钢、铸铁等硬材料的小前角甚至负前角设计，而且适合铝合金等软材料的大前角设计，当加工低碳钢、铸铁时，偏移量(e)宜取0～0.05D，一种螺旋槽形扩孔钻芯径d宜取0.48D，螺旋槽形扩孔钻刃背宽B宜取0.45D；当加工中碳钢时，偏移量(e)宜取0.07D～0.10D，螺旋槽形扩孔钻芯径d宜取0.42D，螺旋槽形扩孔钻刃背宽B宜取0.40D；当加工铝合金等软材料时，偏移量(e)宜取0.015D～0.20D，螺旋槽形扩孔钻芯径d宜取0.36D，螺旋槽形扩孔钻刃背宽B宜取0.32D。

一种螺旋槽形扩孔钻芯径的大小不但可以依据不同的加工材料而改变，而且可以满足刃瓣强度的情况下，容屑槽空间尽可能取得最大。此槽形满足了前角和容屑空间的选择既要考虑减小切削变形以提高加工质量的要求，而且还考虑了增强刀刃强度、改善散热条件以提高刀具耐用度及容屑、排屑的需要。

Claims (3)

1、一种螺旋槽形扩孔钻，包括钻芯和螺旋槽，其特征在于螺旋槽形为由切削圆弧、与切削圆弧相切的卷屑圆弧和与卷屑圆弧相切的容屑圆弧三段圆弧构成的平滑弧线。

2、根据权利要求1所述的一种螺旋槽形扩孔钻，其特征在于所述扩孔钻的齿背角为90°。

3、根据权利要求1或2所述的一种螺旋槽形扩孔钻，其特征在于所述螺旋槽的槽数≥3。

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