CN218476054U - 一种带微齿结构的麻花钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带微齿结构的麻花钻头，包括切削本体，所述切削本体包括主切削刃、主排屑槽、副切削刃、微齿结构，所述主切削刃与所述副切削刃相连，所述副切削刃上设置有所述微齿结构。本实用新型的有益效果是：本实用新型优化了麻花钻头各参数结构，提升了麻花钻头性能，更有效地解决了复合材料在制孔中容易产生分层、毛刺、撕裂等损伤问题，同时麻花钻头结构的优化也简化了生产工艺，提升了麻花钻头可制造性。

Description

一种带微齿结构的麻花钻头

技术领域

本实用新型涉及钻削工具技术领域，尤其涉及一种带微齿结构的麻花钻头。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上的材料复合而成，材料的整体性能可设计，加上其整体成型工艺的逐渐成熟，复合材料在航空航天、轨道交通等领域已有广泛应用，如空客A350-XWB飞机复合材料的用量已经超过了金属材料。但复合材料的加工一直是难题，如碳纤维复合材料，在制孔过程中由于材料的各向异性以及低层间强度，极易在孔出、入口处产生加工损伤，如分层、撕裂、毛刺等。使用普通的硬质合金麻花钻很难保证制孔质量，目前常使用的加工工艺为钻-扩-铰，分工序进行制孔，虽然在一定程度上可以保证成孔质量，但加工效率和成本都较高。

刀具的几何结构直接影响刀具的性能与加工效果，针对复合材料制孔，国内外研究人员开发了多种不同几何结构的制孔刀具，这些刀具有各自的优缺点。如元韬(常州)精密切削技术有限公司公开了一种“碳纤维复合材料专用多尖强断屑钻头”，专利申请号202121448161.9，同普通钻头相比，在外周刃部每间隔一定距离设有垂直于螺旋方向的断屑槽，一定程度上能够强制断屑，保证成品表面质量，但由于断屑槽排布与旋向的原因，刀具的刚性会受到一定影响，在大进给制孔中存在损坏风险，而且刀具发生磨损后断屑槽的强制断屑能力将明显下降，反而容易加剧撕裂和毛刺的产生。湖南科技大学苏飞等人公开了一种“具有直刃型刀片的碳纤维增强复合材料专用钻头”，专利申请号201711042733.1，该钻头为聚晶金刚石片焊接钻头，整体为三尖双顶角结构，钻扩一体，这样的结构设计兼顾定心的同时保证扩孔中毛刺、分层不恶化，一定程度降低制孔缺陷，提高加工效率、加工质量和刀具寿命，但是聚晶金刚石片制造工艺难度、成本均较高，且在加工高强度纤维时，由于外侧两刀尖的切削线速度较快，易磨损或崩缺，一旦磨损则制孔质量将开始明显下降。大连理工大学公开了“一种碳纤维增强复合材料制孔的多阶梯多微刃钻头”，专利申请号201610412512.8，该钻头包含多阶梯多微刃结构，通过分段钻削减小切削力，降低损伤，但刀具结构复杂致使磨削工艺繁琐，生产难度大，刀具制作成本高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带微齿结构的麻花钻头，包括切削本体，所述切削本体上设有主切削刃、主排屑槽、副切削刃，所述副切削刃上设置有微齿结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述副切削刃为右螺旋，所述副切削刃的螺旋角为20°～40°，所述切削本体的直径为d，所述副切削刃的刃带宽为0.1～0.5mm，所述副切削刃前角为10°～20°。

作为本实用新型的进一步改进，所述主切削刃为两个，所述主排屑槽为两个，所述副切削刃为两个。

作为本实用新型的进一步改进，切削本体的钻尖形成双顶角结构，一个顶角由两个主切削刃组成，另一个顶角由内刃形成，内刃形成的顶角大于两个主切削刃组成的顶角。

作为本实用新型的进一步改进，两个主切削刃组成顶角为80°～100°，内刃形成100°～120°顶角。

作为本实用新型的进一步改进，所述微齿结构由微齿和微齿槽组成，所这微齿结构距离钻尖双顶角末端0.2d，每个微齿的齿宽为0.04d+(0.1～1)mm，微齿槽宽为0.06d+(0.1～1)mm，微齿槽深度为0.12d。

作为本实用新型的进一步改进，所述微齿结构由微齿和微齿槽组成，微齿和微齿槽沿麻花钻头轴线呈螺旋分布，微齿的上齿边为切削刃。

作为本实用新型的进一步改进，微齿的螺旋角为30～90°，微齿槽同麻花钻头轴线呈60～90°。

作为本实用新型的进一步改进，所述微齿槽与所述主排屑槽连通。

作为本实用新型的进一步改进，该麻花钻头还包括刀柄，所述刀柄与所述切削本体相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型优化了麻花钻头各参数结构，提升了麻花钻头性能，更有效地解决了复合材料在制孔中容易产生分层、毛刺、撕裂等损伤问题，同时麻花钻头结构的优化也简化了生产工艺，提升了麻花钻头可制造性。

附图说明

图1是本实用新型麻花钻头结构示意图；

图2是图1的剖面示意图；

图3是本实用新型的切削本体结构示意图；

图4是钻削前示意图；

图5是钻孔后示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开了一种带微齿结构的麻花钻头,适合于复合材料的高质量、高效率加工。本实用新型优化了麻花钻头各参数结构，提升了麻花钻头性能，更有效地解决了复合材料在制孔中容易产生分层、毛刺、撕裂等损伤问题，同时麻花钻头结构的优化也简化了生产工艺，提升了麻花钻头可制造性。

本实用新型带微齿结构的麻花钻头包括切削本体10，所述切削本体10上主切削刃11、主排屑槽、副切削刃12，所述副切削刃12上设置有微齿结构13。

该麻花钻头还包括刀柄20，所述刀柄20与所述切削本体10相连。

作为本实用新型的优选实施例，麻花钻头为两刃微齿麻花钻头，具体结构为两个主切削刃11、两个主排屑槽，两副切削刃12，副切削刃12为右螺旋，螺旋角A1为20°～40°，切削本体10直径d，副切削刃12的刃带宽L1为0.1～0.5mm，副切削刃12前角为10°～20°，以上参数设置可以保证切削本体10锋利性，减弱麻花钻头与孔壁的摩擦，进而减少切削热的产生，减少出、入口初始毛刺、分层、撕裂损伤的发生。

在图1中，副切削刃12前角用B表示，主切削刃11前角用C表示。

在图1中，两个主切削刃11组成顶角用D表示，内刃形成的顶角用E表示。主切削刃11靠钻尖部分(即修磨位置)称之为内刃。

对钻尖进行结构优化，修磨钻尖内刃，使得钻尖形成双顶角结构，两个主切削刃11组成顶角为80°～100°，内刃形成100°～120°顶角，减小钻尖钻入过程中轴向力，减少入口撕裂的发生；同时钻尖修磨缩短了横刃长度，增加钻尖位置容屑空间，进一步减小了轴向力，也改善了横刃区域钻削动态，削弱了钻出时麻花钻头的顶出作用，减少出口分层的发生。

所述微齿结构13由若干个分布于副切削刃12上的微齿和微齿槽组成，所述微齿结构13距离钻尖双顶角末端0.2d，每个微齿的齿宽为0.04d+(0.1～1)mm，微齿槽宽为0.06d+(0.1～1)mm，微齿槽深度H为0.12d，使得在制孔过程中产生的毛刺可以回弹入微齿结构并被微齿的切削刃剪断，可有效去除出、入口毛刺，降低复材制孔损伤。

在图2中，横刃长度用L2表示，横刃为两后刀面在钻尖的交线。

如图3所示，微齿和微齿槽沿麻花钻头轴线呈螺旋分布，微齿的螺旋角A2为30～90°，微齿槽同麻花钻头轴线呈60～90°，微齿的上齿边为切削刃。微齿的螺旋角的设置使得微齿的切削刃更长，即微齿的上齿边更长，对毛刺的切削时间更长，切削能力、毛刺去除率均有提升。同时，在麻花钻头制作过程中，微齿槽是由砂轮磨削形成的，该角度的设置更有利于砂轮磨削实现，可以提高可制造性。微齿槽同主排屑槽连通，微齿槽螺旋角的设置可以提升了微齿槽排屑性能，即促进切屑顺着微齿槽流向主排屑从而排出。

在图3中，微齿槽同麻花钻头轴线的角度用F表示。

副切削刃12的螺旋角A1、副切削刃12的刃带宽L1的设计决定了微齿的切削刃的长度，螺旋角设计不合理会影响主排屑槽排屑能力，同时增大入口损伤。副切削刃12的刃带宽L1设计过宽会导致钻孔过程中刃带与孔壁摩擦发热严重，影响孔壁质量，设计过窄会导致钻削不稳定以及微齿的切削刃过短，毛刺去除能力下降，因此本实用新型该参数设计平衡了主排屑槽排屑能力、入口质量、钻削发热程度、制孔稳定性、微齿切削刃毛刺去除能力。

本实用新型的麻花钻头在钻出过程中形成的初始毛刺，即未切断纤维，随着切削的继续进行回弹至副切削刃12的微齿结构13中，通过微齿结构13的切削刃进行二次剪切，从而去除毛刺，可实现低损伤一刀制孔。根据被加工复合材料的发生损伤难易程度以及纤维切削难易程度进行微齿结构13的数量的设计，使之可以满足不同材料的加工，如易产生损伤或者纤维较难切除的复合材料我们可以设计多个微齿结构13排布与副切削刃12进行多次剪切来去除毛刺，满足孔质量要求。

作为本实用新型的实施例，微齿数量设置为1～2个，1～2个微齿数量可以将出口撕裂与毛刺去除，即满足制孔质量要求。功能段长度L3包含钻尖和微齿部分，微齿数量设置在1～2个，可以缩短微齿部分长度，即缩短了功能段长度L3。图4为钻削前示意图，图5为钻孔后示意图。整个钻孔过程，麻花钻头需要下钻的距离为下刀深度H1，功能段要完全钻出复合材料100才能保证切削效果，因此，下刀深度H1＝板厚H2+功能段长度L3。减少微齿数量可以减少功能段长度L3，即下刀深度缩短，说明麻花钻头完成钻孔所需的下钻的距离缩短，即钻孔所需时间更短，所以减小微齿数量可以提高加工效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种带微齿结构的麻花钻头，其特征在于：包括切削本体(10)，所述切削本体(10)上设有主切削刃(11)、主排屑槽、副切削刃(12)，所述副切削刃(12)上设置有微齿结构(13)；

所述切削本体(10)的直径为d；

所述副切削刃(12)为右螺旋，所述副切削刃(12)的螺旋角(A1)为20°～40°，所述副切削刃(12)的刃带宽(L1)为0.1～0.5mm，所述副切削刃(12)前角为10°～20°；

所述微齿结构(13)由微齿和微齿槽组成，所这微齿结构(13)距离钻尖双顶角末端0.2d，每个微齿的齿宽为0.04d+(0.1～1)mm，微齿槽宽为0.06d+(0.1～1)mm，微齿槽深度(H)为0.12d；

微齿的螺旋角(A2)为30～90°，微齿槽同麻花钻头轴线呈60～90°。

2.根据权利要求1所述的麻花钻头，其特征在于：所述主切削刃(11)为两个，所述主排屑槽为两个，所述副切削刃(12)为两个。

3.根据权利要求1或2所述的麻花钻头，其特征在于：切削本体(10)的钻尖形成双顶角结构，一个顶角由两个主切削刃(11)组成，另一个顶角由内刃形成，内刃形成的顶角大于两个主切削刃组成的顶角。

4.根据权利要求3所述的麻花钻头，其特征在于：两个主切削刃(11)组成顶角为80°～100°，内刃形成100°～120°顶角。

5.根据权利要求1所述的麻花钻头，其特征在于：所述微齿结构(13)由微齿和微齿槽组成，微齿和微齿槽沿麻花钻头轴线呈螺旋分布，微齿的上齿边为切削刃。

6.根据权利要求5所述的麻花钻头，其特征在于：所述微齿槽与所述主排屑槽连通。

7.根据权利要求1所述的麻花钻头，其特征在于：该麻花钻头还包括刀柄(20)，所述刀柄(20)与所述切削本体(10)相连。

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