CN202070800U - 一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆，所述的刀具包括具有纵向轴线的圆柱体，所述的圆柱体包括一个端头和一个外表面，所述的外表面包括如下结构：至少一条沿圆柱轴的纵向轴线按不同的导程延伸的沟槽，沟槽从前端向柄部方向由3个区域组成：切削端部螺旋区域，过渡螺旋区域，沟槽尾部螺旋区域。所述的螺杆，包括一个具有内孔的螺杆圆柱体，内孔上沿长度方向开有键槽，在螺杆圆柱体外表面上沿中心轴线具有变化导程的变导程沟槽。由于本实用新型提出了各区域合理的螺旋角度及长度范围，并设计了加工时配合使用的螺杆，使变导程螺旋刀具可以在通用设备上进行加工。

Description

一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆

技术领域

本实用新型涉及一种加工金属孔的螺旋刀具，特别是一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆。

背景技术

现有技术中的刀具，以麻花钻为例，通常包括一个圆柱形的柄和至少一个沟槽和相连的刃背组成。沟槽和刃背按照螺旋角度延伸至前端切削刃。刃背具有与之相连的刃带和在刃带后面的清背区域。沟槽与刃背上刃带的相交处定义为侧切削刃。在许多钻头中，典型的是沟槽沿刀具轴线按恒定导程作螺旋运动形成的，即螺旋运动中直线运动的线速度与圆周运动的角速度均为恒定值。然而钻头在钻削过程中真正起到切削和切削成形的部位仅为钻头端部及端部后面一小段沟槽。如果选用较大导程小螺旋角制作，会使钻头具有较小的径向前角，主切削刃切削力增大；并且使实现切屑成形的沟槽截面弧度较大，不利于切屑的弯曲变形和折断，在加工韧性金属时导致最终切屑形状为丝带状或长螺旋状，而此类切屑极易阻塞沟槽或缠绕在刀具背部，导致刀具折断，因此只能通过啄钻或步进钻削方式使切屑折断，这将大大增加钻削时间。相反，如果选用较小导程大螺旋角制作，会使钻头具有较大的径向后角，主切削刃切削力减小；并且使实现切屑成形的沟槽截面弧度较小，有利于切屑的弯曲变形和折断，但由于导程的减小，螺旋角的增大，使切屑排出路径大大增长，由于切屑与沟槽和被加工孔壁的摩擦力，会导致切屑流动速度降低，在加工较深孔或大进给切削时，也容易出现切屑阻塞的现象。此外，切屑排出路径增大，使切屑不能快速将切削区域的热量带走，相反，由摩擦力产生的热量，还会提高刀体温度。另一方面，选用较小导程大螺旋角制作钻头，会大大增加加工时间，制造成本将提高。

一些刀具也选择变导程螺旋，但基本应用于使用副切削刃或周刃进行侧面加工，如铣削。其目的是通过改变刀具刃部切削受力，降低刀具变形，使被加工表面具有较高的垂直度。

并且现有技术中，制造变导程螺旋刀具必须使用至少3轴联动的数控磨削中心完成，由于数控磨削中心的价格非常昂贵，导致加工成本比使用通用设备的加工成本高出数倍，尤其是高速钢产品，会高出数十倍。高昂的加工费限制了先进的变导程螺旋刀具的推广，因此一种可以使用通用设备加工而成的变导程螺旋刀具及其配合使用的螺杆的要求被提出。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本实用新型要设计一种可以通用设备加工的变导程螺旋刀具，该刀具可以综合恒定导程小螺旋角和大螺旋角刀具在切削力、切屑成形以及流动性、工艺性和加工成本方面的优点，在保证合理的主切削力及断屑情况的前提下，使切屑连同切削热量更快的排出，从而降低切削区域热量、提高刀具耐磨性和减小被加工孔的热变形情况，使其可以应用于更高精度和更深的孔加工。本实用新型还要设计一种用于在通用设备上加工变导程螺旋刀具时配合使用的螺杆，使用此螺杆，适用于变导程螺旋刀具大批量加工，可以大大降低变导程螺旋刀具的制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种变导程螺旋刀具，包括具有纵向轴线的圆柱体，所述的圆柱体包括一个端头和一个外表面，所述的外表面包括如下结构：

A、包括至少一条沿着圆柱体的纵向轴线螺旋延伸的沟槽，沟槽从端头沿纵向轴线方向导程是变化的，整条螺旋展开线各点相切；

B、沟槽具有：从外圆半径向内延伸的沟形前端、以及与沟形前端相毗邻的沟形底部，沟形前端从前端看，其投影是一条直线或内凹曲线；

C、毗邻沟槽的刃背沿圆柱体的纵向轴线按沟槽的导程螺旋延伸，其中刃背包括毗邻沟形前端的刃带，刃带具有与外圆半径相等的半径；刃背还包括毗邻刃带的清背区域，并且是外圆半径的内包圆周；

D、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯的厚度，它比清背弧长要小。

本实用新型所述的沟槽具有以下四种形状中的一种形状：

A1、所述的沟槽从前端面沿纵向轴线包括切削端部螺旋区域、过渡螺旋区域和沟槽尾部螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域与沟槽尾部螺旋区域由过渡螺旋区域圆滑过渡，即整条螺旋展开线各点相切；

所述的切削端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，所述的大螺旋角为30°～50°，该区域长度沿纵向轴线为1.7～2.5倍刀具直径；所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向变化，该区域长度沿纵向轴线为至少3倍刀具直径；所述的沟槽尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，所述的小螺旋角为0°～20°；

A2、所述的沟槽从前端沿纵向轴线包括切削端部螺旋区域和过渡螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域螺旋展开线终点与过渡螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；

所述的切削端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，所述的大螺旋角为30°～50°，该区域长度沿纵向轴线为1.7～2.5倍刀具直径；所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，该区域长度沿纵向轴线为至少3倍刀具直径；

A3、所述的沟槽从前端沿纵向轴线包括过渡螺旋区域和沟槽尾部螺旋区域，所述的过渡螺旋区域螺旋展开线终点与沟槽尾部螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；

所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，该区域长度沿纵向轴线为至少3倍刀具直径；所述的沟槽尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，所述的小螺旋角为0°～20°；

A4、所述的沟槽从前端沿纵向轴线包括过渡螺旋区域，所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化。

本实用新型所述的沟槽的过渡螺旋区域的螺旋展开线为抛物线、圆弧、渐开线、螺旋线或样条曲线。

本实用新型所述的刀具包括钻头、丝锥、铰刀、立铣刀或滚刀。

一种变导程螺旋刀具加工时配合使用的螺杆，包括一个具有内孔的螺杆圆柱体，内孔上沿长度方向开有键槽，在螺杆圆柱体外表面上沿中心轴线具有变化导程的变导程沟槽；

本实用新型所述的沟槽具有以下四种形状中的一种形状：

B1、所述的变导程沟槽从前端面沿螺杆纵向轴线包括螺杆端部螺旋区域、螺杆过渡螺旋区域和螺杆尾部螺旋区域，所述的螺杆端部螺旋区域与沟槽尾部螺旋区域由过渡螺旋区域圆滑过渡，即整条螺旋展开线各点相切；所述的螺杆端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，其导程大小与被加工刀具切削端部螺旋区域相同；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；所述的螺杆尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，其导程大小与被加工刀具沟槽尾部螺旋区域相同；

B2、所述的变导程沟槽从前端沿螺杆纵向轴线包括螺杆端部螺旋区域和螺杆过渡螺旋区域，所述的螺杆端部螺旋区域螺旋展开线终点与螺杆过渡螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；所述的螺杆端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，其导程大小与被加工刀具切削端部螺旋区域相同；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；

B3、所述的变导程沟槽从前端沿螺杆纵向轴线包括螺杆过渡螺旋区域和螺杆尾部螺旋区域，所述的螺杆过渡螺旋区域螺旋展开线终点与螺杆尾部螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；所述的螺杆尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，其导程大小与被加工刀具沟槽尾部螺旋区域相；

B4、所述的变导程沟槽从前端沿螺杆纵向轴线包括螺杆过渡螺旋区域，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同。

本实用新型所述的变导程沟槽过渡螺旋区域螺旋展开线为抛物线、圆弧、渐开线、螺旋线或样条曲线。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型公开了一种适用于通用设备加工的变导程螺旋刀具的沟槽结构及组合形式，将此类刀具沟槽分为三个部分：切削端部螺旋区域、过渡螺旋区域和沟槽尾部螺旋区域，并提出了各区域合理的螺旋角度及长度范围。提出了四种此类刀具的沟槽组合形式，使其可以在通用设备上进行加工。

2、本实用新型公开了适用于此类刀具的过渡螺旋区域螺旋展开线的选择范围：抛物线、圆弧、渐开线、螺旋线、或样条曲线，丰富了现有技术的选择范围。

3、本实用新型公开了此类刀具加工时配合使用的螺杆的结构及螺杆沟槽的组合形式，使此类刀具在无需对现有通用设备进行改造的前提下，即可安装此类螺杆并实现变导程螺旋刀具加工，打破了变导程螺旋刀具只能在数控磨削中心加工的现状，使其适于大批量生产并大大降低了制造成本。

附图说明

本实用新型共有附图9幅，其中：

图1是变导程螺旋钻头的正视图；

图2是变导程螺旋钻头的侧视图；

图3是变导程螺旋钻头的沟槽的螺旋展开图；

图4是现有技术25°螺旋角钻头形状示意图；

图5是图4的I-I剖面图；

图6是本实用新型的变导程螺旋钻头形状示意图；

图7是图6的II-II剖面图；

图8是变导程螺旋钻头加工时配合使用的螺杆的正视图；

图9是变导程螺旋钻头加工时配合使用的螺杆的应用示意图。

图中，10-刀具，15-圆柱体，20-纵向轴线，24-主切削刃，25-端头，27-沟形前端，28-沟形底部，29-刀具柄部，35-沟槽，36-恒定小导程大螺旋角沟槽，37-变导程变螺旋角沟槽，38-恒定大导程小螺旋角沟槽，40-刃背，41-刃带，42-清背区域，50-螺杆，51-内孔，52-键槽，53-螺杆圆柱体，55-螺杆纵向轴线，56-变导程沟槽，57-螺杆恒定小导程大螺旋角沟槽，58-螺杆变导程变螺旋角沟槽，59-螺杆恒定大导程小螺旋角沟槽，60-砂轮，72-刀夹，75-键，80-支座，85-销，95-提供回转运动的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。

本实用新型是针对一种变导程螺旋刀具。为了便于说明，将以麻花钻为例进行讨论，本实用新型也可以用于其他的具有螺旋沟槽的刀具，例如铣刀、丝锥、铰刀、滚刀。这些刀具可以有或者没有切削工件的端刃。

图1所示的是一种刀具，为了便于讨论，这种刀具是具有纵向轴线20和圆柱体15的麻花钻。圆柱体15的前端具有一个接触并切削工件(未显示)能力的端头25，在圆柱体15的横截面上显示了至少一个沟槽35和刃背40。

在圆柱体15的后端是通常为圆柱状或与夹套(未显示)配合的非圆柱状的刀具柄部29。尽管刀具柄部29在图途中被描述成圆柱形的，但是应该明确的是刀具柄部29可能是正方形、六边形、圆锥形或者其它适合与夹套配合的非圆柱的形状。

另外，当刀具柄部29是圆柱形时，它的半径可能大于或小于圆柱体15的半径。

如图2所示，刃背40与沟槽35相毗邻，刃背40有一个刃带41，并且刃带41的半径RM与圆柱体15的外圆半径RO相等。刃背40上还有一个与刃带41相毗邻的清背区域42，清背区域42在以圆柱体15的外圆半径RO为界限的外表面内部。清背区域42有比圆柱体15的外圆半径RO小的清背半径RC。但是，清背区域42也可以是一个以半径RC沿径向变化的锥体，。

沟槽35有从外圆半径向内延伸的沟形前端27和与沟形前端相毗邻的沟形底部28，沟形前端27从前端看，其投影是一条直线或内凹曲线；刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯厚度w，它比清背弧长要小。

刀具具有两个沿径向延伸的沟槽。需要注意的是，本实用新型可以适用于具有单一沟槽或者多个沟槽(比如2个、3个、4个或者更多的沟槽)的刀具上。沟槽长度L由切削端部螺旋区域L1、过渡螺旋区域L2、沟槽尾部螺旋区域L3三个部分组成。在刀具端部沿纵向轴线20延伸一条恒定小导程大螺旋角沟槽36，在刀具柄部29沿纵向轴线20延伸一条恒定大导程小螺旋角沟槽38，恒定小导程大螺旋角沟槽36与恒定大导程小螺旋角沟槽38由沿纵向轴线20延伸的导程及螺旋角瞬时变化的变导程变螺旋角沟槽37圆滑连接，这三个沟槽共同组成了沟槽35。

众所周知，螺旋运动是通过直线运动和圆周运动合成形成的。其螺旋角与导程之间的计算公式为：

LD＝π×D/tanω

式中LD为导程，即当圆周运动回转一周时，直线运动所移动的距离。式中D为作螺旋运动的圆柱面的直径，这里指圆柱体15的直径。式中ω为螺旋角，即螺旋运动的螺旋升角，在螺旋线展开图中表示任意一点的切线与水平线的夹角。恒定导程螺旋线，其直线运动和圆周运动的速度均为常量，在螺旋线展开图中为一条直线，其各点的切线与水平线的夹角相同，即螺旋角为常量。变导程螺旋线，其直线运动和圆周运动中的一种或全部两种速度为变量，因此在螺旋线展开图中为一条曲线，其各点的切线与水平线的夹角各不相同，即螺旋角为变量。

以直径为6.35mm的钻头进行描述，其具体尺寸如下：

外圆半径(RO)＝3.175mm

清背半径(RC)＝3.02mm

刃带半径(RM)＝3.175mm

钻芯厚度(W)＝1.5mm

切削端部螺旋区域L1＝12mm

过渡螺旋区域L2＝20mm

沟槽尾部螺旋区域L3＝40mm

切削端部螺旋区域导程LD1＝28.49mm

沟槽尾部螺旋区域导程LD2＝74.45mm

切削端部螺旋区域螺旋角ω1＝35°

沟槽尾部螺旋区域螺旋角ω2＝15°

图3表示变导程螺旋刀具沟槽35从刀具端部沿纵向轴20延伸的螺旋展开图，在切削端部螺旋区域L1中，恒定小导程大螺旋角沟槽36的螺旋展开图为一段直线OA，A点为恒定小导程大螺旋角沟槽36螺旋结束点，它表示当刀具10从刀具前端面沿纵向轴线20直线运动至L1时，圆周运动了弧度θ1。在直线OA上任意一点的切线与水平线的夹角为常量，即螺旋角为ω1。恒定小导程大螺旋角沟槽36与刀具端头25相交形成主切削刃24，它是与工件接触并起到主要切削作用的部分。螺旋角ω1为主切削刃24的轴向前角，轴向前角越大，主切削刃24越锋利，切削越轻快。此外，恒定小导程大螺旋角沟槽36控制切屑形状，切屑从工件上脱离之后，通过垂直于主切削刃的法向截面中的沟槽弯曲变形，由于切屑弯曲变形越大，越容易折断，因此截面中恒定小导程大螺旋角沟槽36的内凹曲线的最小曲率半径决定了断屑的难易程度。图4-5所示，使用以上基本尺寸的直径为6.35mm的现有技术标准25°螺旋角钻头，在垂直于主切削刃24的法向截面I-I中，沟槽35内凹曲线S1的最小曲率半径为rp1；图6-7所示，本专利变导程螺旋钻头中切削端部螺旋区域的截面II-II，切削端部螺旋区域螺旋角ω1为35°，其沟槽35内凹曲线S2的最小曲率半径为rp2。rp2＜rp1，即大螺旋角区域更容易使切屑变形及折断。针对本专利的切削端部螺旋区域L1的选取范围是1.7～2.5倍的刀具直径D。切削端部螺旋区域螺旋角ω1的选取范围是30°～50°。

在过渡螺旋区域L2中，变导程变螺旋角沟槽37的螺旋展开图为一段曲线，其任意一点的切线与水平线的夹角为变量，并且曲线的起始点A’及结束点B’，与直线OA、BC均相切，即通过曲线A’B’直线使OA与BC圆滑连接。图中曲线为抛物线，根据抛物线的函数方程：

f(x)＝ax²+b

可知，函数的二阶导数为常量2a，也就是说圆周运动的加速度为常量，即当刀具10沿纵向轴线20直线运动了L2的距离，圆周运动从θ1至θ2时，螺旋角由ω1匀速变化至ω2。未知常量a、b可由已知点A’与B’求得。针对本专利的过渡螺旋区域L2的选取是不小于3倍的刀具直径D。曲线A’B’根据需要也可以是一段圆弧、渐开线、螺旋线、样条曲线中的一种。变导程变螺旋角沟槽37为切屑提供了圆滑的通道，使其可以顺畅的排出。

在沟槽尾部螺旋区域L3中，恒定大导程小螺旋角沟槽38的螺旋展开图为一段直线BC，它表示刀具10沿纵向轴线20直线运动了L3的距离后，圆周运动从弧度θ2旋转至θ3。在直线BC上任意一点的切线与水平线的夹角为常量，即螺旋角为ω2，本示例中ω2为15°，比现有技术大螺旋角标准钻头小很多。根据螺旋线的特性，螺旋线合成运动中圆周运动缩小，由此可知，螺旋展开线的长度缩短。由恒定小导程大螺旋角沟槽36中产生的高温高速切屑可以以更短的速度排出，即可以快速的将切削区域的热量带出。另一方面，切屑排出时，与恒定大导程小螺旋角沟槽38接触并摩擦，摩擦力将转化为热量，较短的排出路径将降低由此带给刀具的热量。

另外应该指出的是变导程螺旋刀具沟槽35的组成还有另外几种表现形式：

1、变导程螺旋刀具沟槽35由切削端部螺旋区域L1中，恒定小导程大螺旋角沟槽36与过渡螺旋区域L2中，变导程变螺旋角沟槽37组成；

2、变导程螺旋刀具沟槽35由过渡螺旋区域L2中，变导程变螺旋角沟槽37与沟槽尾部螺旋区域L3中，恒定大导程小螺旋角沟槽38组成；

3、变导程螺旋刀具沟槽35由过渡螺旋区域L2中，变导程变螺旋角沟槽37单独组成。

正如发明内容所提到的，本实用新型的另一独特之处在于这种变导程螺旋刀具的加工可以在通用设备上实现。目前技术中，如变螺旋刀具之类磨削轨迹复杂的刀具，均由数控设备加工完成，加工成本非常高。为此，本专利提出了可以在通用设备上加工变螺旋刀具时配合使用的螺杆，大大降低了加工成本，适用于大批量变导程螺旋刀具的制造，有利于变导程螺旋刀具的推广。

通用设备在沟槽加工时，螺旋运动的导程通过螺杆进行传递。标准刀具加工所使用螺杆的导程是恒定的，刀具的螺旋角也是恒定的。因此，如果通用设备如果使用与变导程螺旋刀具相配合的变导程螺杆，就可以实现变导程螺旋刀具的加工。

如图8所示，变导程螺杆50具有螺杆纵向轴线55和螺杆圆柱体53。螺杆圆柱体53内具有与之同轴的内孔51，内孔51上具有一条沿螺杆纵向轴线55延伸的键槽52。螺杆圆柱体53外表面上具有一条沿螺杆纵向轴线55螺旋延伸的变导程沟槽56。

螺杆圆柱体53长度l由螺杆端部螺旋区域l1，螺杆过渡螺旋区域l2，螺杆尾部螺旋区域l3组成。螺杆端部螺旋区域l1内具有一条螺杆沿纵向轴55延伸的螺杆恒定小导程大螺旋角沟槽57，其导程ld1与被加工刀具切削端部螺旋区域导程LD1相等，为了便于安装与调整，l1的取值范围在2～2.5倍LD1；螺杆尾部螺旋区域l3内具有一条沿螺杆纵向轴线55延伸的螺杆恒定大导程小螺旋角沟槽59，其导程ld2与被加工刀具沟槽尾部螺旋区域导程LD2相等，一直延伸至螺杆末端；螺杆过渡螺旋区域l2内的螺杆变导程变螺旋角沟槽58将螺杆恒定小导程大螺旋角沟槽57与螺杆恒定大导程小螺旋角沟槽59圆滑连接，其螺旋展成曲线的选取与被加工刀具过渡螺旋展成曲线相同，l2与被加工刀具过渡螺旋区域L2相等，其展开原理之前已做过介绍，这里不再描述。这三个沟槽共同组成了沟槽共同组成了变导程沟槽56。

另外应该指出的是螺杆根据变导程螺旋刀具沟槽35的组成还有另外几种表现形式：

1、变导程沟槽56由螺杆端部螺旋区域l1中，螺杆恒定小导程大螺旋角沟槽57与螺杆过渡螺旋区域l2中，变导程变螺旋角沟槽58组成。

2、变导程沟槽56由螺杆过渡螺旋区域l2中，螺杆变导程变螺旋角沟槽58与螺杆尾部螺旋区域l3中，恒定大导程小螺旋角沟槽59组成。

3、变导程沟槽56由螺杆过渡螺旋区域l2中，螺杆变导程变螺旋角沟槽58单独组成。

4、变导程沟槽56的法向截面为梯形，梯形两条斜边的夹角为α，α的取值范围在25°～35°之间。

用于加工之前所描述的直径为6.35mm的变导程螺旋钻头所使用的螺杆50的基本参数为：

外圆直径(Ds)＝47.625mm

内孔直径(ds)＝25.4mm

螺杆端部螺旋区域l1＝57mm

螺杆过渡螺旋区域l2＝20mm

螺杆尾部螺旋区域l3＝73mm

切削端部螺旋区域导程ld1＝28.49mm

沟槽尾部螺旋区域导程ld2＝74.45mm

沟槽夹角α＝29°

本实用新型的加工原理如下：如图9所示，支座80固定在设备工作台(未显示)上，支座80侧面安装有用于提供回转运动的部件95，螺杆50与支座80的内孔配合，通过部件95实现在支座80内孔中旋转。销85从支座80的内孔穿出，与螺杆50的沟槽56配合，销85在其轴向位置固定，并可以自由旋转，用于适应螺杆50上不同位置的不同螺旋角沟槽56。

轴70的末端与螺杆50的内孔配合，键75与轴70末端和螺杆50内孔51上的键槽52配合，将轴70与螺杆50连接成一个整体，使其具有相同的运动。轴70的前端装有一个刀夹72，刀夹72内装有被加工刀具10。

砂轮60的轴线根据刀具沟槽35形状要求与轴70呈一定的夹角。在加工过程中砂轮沿其自身轴线旋转，其空间位置保持不变。

实际操作中，提供回转运动的部件95将圆周运动通过支座80传递给螺杆50，销85固定在支座80上，并与螺杆变导程沟槽56配合，由于螺杆变导程沟槽56具有导程，因此使螺杆50在进行旋转运动的同时，还沿其轴线进行直线运动，即进行螺旋运动。键72将轴70与螺杆50连接在一起，使固定在轴70前端刀夹72内的刀具10进行相同的螺旋运动。经过砂轮60的磨削，在刀具10上加工出与螺杆50具有相同变化导程的螺旋沟槽35。

本实用新型参考优选的例子进行描述，读者通过阅读之前详细的描述可以领会并进行明显的修改和选择。包括权利要求或与此同等的范围内的所有修改和选择，都意味着是本实用新型的创造。

Claims (7)

1.一种变导程螺旋刀具，包括具有纵向轴线(20)的圆柱体(15)，所述的圆柱体(15)包括一个端头(25)和一个外表面，其特征在于：所述的外表面包括如下结构：

A、包括至少一条沿着圆柱体(15)的纵向轴线(20)螺旋延伸的沟槽(35)，沟槽(35)从端头(25)沿纵向轴线(20)方向导程是变化的，整条螺旋展开线各点相切；

B、沟槽(35)具有：从外圆半径向内延伸的沟形前端(27)、以及与沟形前端(27)相毗邻的沟形底部(28)，沟形前端(27)从前端看，其投影是一条直线或内凹曲线；

C、毗邻沟槽(35)的刃背沿圆柱体(15)的纵向轴线(20)按沟槽(35)的导程螺旋延伸，其中刃背包括毗邻沟形前端(27)的刃带，刃带具有与外圆半径相等的半径；刃背还包括毗邻刃带的清背区域，并且是外圆半径的内包圆周；

D、刀具的纵向轴线(20)的最小宽度是钻芯的厚度，它比清背弧长要小。

2.根据权利要求1所述的一种变导程螺旋刀具，其特征在于：所述的沟槽(35)具有以下四种形状中的一种形状：

A1、所述的沟槽(35)从前端面沿纵向轴线(20)包括切削端部螺旋区域、过渡螺旋区域和沟槽尾部螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域与沟槽尾部螺旋区域由过渡螺旋区域圆滑过渡，即整条螺旋展开线各点相切；

所述的切削端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，所述的大螺旋角为30°～50°，该区域长度沿纵向轴线(20)为1.7～2.5倍刀具直径；所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向变化，该区域长度沿纵向轴线(20)为至少3倍刀具直径；所述的沟槽(35)尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，所述的小螺旋角为0°～20°；

A2、所述的沟槽(35)从前端沿纵向轴线(20)包括切削端部螺旋区域和过渡螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域螺旋展开线终点与过渡螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；

所述的切削端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，所述的大螺旋角为30 °～50°，该区域长度沿纵向轴线(20)为1.7～2.5倍刀具直径；所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，该区域长度沿纵向轴线(20)为至少3倍刀具直径；

A3、所述的沟槽(35)从前端沿纵向轴线(20)包括过渡螺旋区域和沟槽(35)尾部螺旋区域，所述的过渡螺旋区域螺旋展开线终点与沟槽尾部螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；

所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，该区域长度沿纵向轴线(20)为至少3倍刀具直径；所述的沟槽尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，所述的小螺旋角为0°～20°；

A4、所述的沟槽(35)从前端沿纵向轴线(20)包括过渡螺旋区域，所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化。

3.根据权利要求1所述的一种变导程螺旋刀具，其特征在于：所述的沟槽(35)的过渡螺旋区域的螺旋展开线为抛物线、圆弧、渐开线、螺旋线或样条曲线。

4.根据权利要求1所述的一种变导程螺旋刀具，其特征在于：所述的刀具包括钻头、丝锥、铰刀、立铣刀或滚刀。

5.一种变导程螺旋刀具加工时配合使用的螺杆，其特征在于：包括一个具有内孔(51)的螺杆圆柱体(53)，内孔(51)上沿长度方向开有键槽(52)，在螺杆圆柱体(53)外表面上沿中心轴线具有变化导程的变导程沟槽(56)。

6.根据权利要求5所述的一种变导程螺旋刀具加工时配合使用的螺杆，其特征在于：所述的变导程沟槽(56)具有以下四种形状中的一种形状：

B1、所述的变导程沟槽(56)从前端面沿螺杆纵向轴线(55)包括螺杆端部螺旋区域、螺杆过渡螺旋区域和螺杆尾部螺旋区域，所述的螺杆端部螺旋区域与沟槽(35)尾部螺旋区域由过渡螺旋区域圆滑过渡，即整条螺旋展开线各点相切；所述的螺杆端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，其导程大小与被加工刀具切削端部螺旋区域相同；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；所述的螺杆尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，其导程大小与被加工刀具沟槽(35)尾部螺旋区域相同；

B2、所述的变导程沟槽(56)从前端沿螺杆纵向轴线(55)包括螺杆端部 螺旋区域和螺杆过渡螺旋区域，所述的螺杆端部螺旋区域螺旋展开线终点与螺杆过渡螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；所述的螺杆端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，其导程大小与被加工刀具切削端部螺旋区域相同；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；

B3、所述的变导程沟槽(56)从前端沿螺杆纵向轴线(55)包括螺杆过渡螺旋区域和螺杆尾部螺旋区域，所述的螺杆过渡螺旋区域螺旋展开线终点与螺杆尾部螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；所述的螺杆过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向瞬时变化，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同；所述的螺杆尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，其导程大小与被加工刀具沟槽(35)尾部螺旋区域相；

B4、所述的变导程沟槽(56)从前端沿螺杆纵向轴线(55)包括螺杆过渡螺旋区域，其导程大小及变化量与被加工刀具过渡螺旋区域相同。

7.根据权利要求5所述的一种变导程螺旋刀具加工时配合使用的螺杆，其特征在于：所述的变导程沟槽(56)过渡螺旋区域螺旋展开线为抛物线、圆弧、渐开线、螺旋线或样条曲线。 

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