鑽削深孔的麻花鑽頭的製作方法

2023-08-06 16:19:16

專利名稱：鑽削深孔的麻花鑽頭的製作方法
本項發明屬於金屬和其它材料的切削加工範圍，更具體說，屬於鑽削深孔的麻花鑽頭。
在金屬加工中，最廣泛的工序之一是鑽削。通常，這種工序的特點是低生產率和刀具消耗量大。大約所生產的刃型刀具的30%的鑽頭。加工深度大於孔徑10倍的孔(即深孔)的生產率特別低。因此，目前存在著提高加工這種深孔生產率的問題。
已知有一種用來加工深孔的麻花鑽頭，該鑽頭由切削部分，導向刃帶和用來輸送出切屑的螺旋槽組成(SU，A，701743)。每一螺旋槽由最接近鑽頭切削部分的刃前面形成，刃前面與麻花鑽頭的軸線成一角度，且與槽底相連接，而槽底平行於麻花鑽頭的軸線，並與刃背面相連接。
已知的這種麻花鑽頭，可以在鑽頭不需要周期退出的情況下，鑽削深度達50倍直徑的深孔，這是利用增大螺旋槽的傾角(ω＝45～60°)，以及螺旋槽的刃前面相對於麻花鑽頭軸線的傾角δ大於90°來實現的，並且這樣的刃前面由直線形成。用這種麻花鑽頭加工深孔的生產率，要高於利用眾所周知的麻花鑽頭鑽削深孔的生產率。正確選取所有三個構造參數，即螺旋槽的合理尺寸，形狀和傾角，不僅可以消除周期性的退出鑽頭，而且還可以顯著提高麻花鑽頭在扭轉時的剛度，這種情況可以這樣解釋，在保證切屑從被加工的孔內可靠地輸送出的情況下，有可能顯著減少螺旋槽尺寸和加大鑽頭心部直徑，因為用來積存切屑的螺旋槽不需要有大的容積。已知的這種麻花鑽頭具有比較大的剛度，並且能夠可靠地輸送出切屑。這一點是藉助於在刃前面上引入傾角δ，以減小螺旋槽的傾角ω而達到的。出現將切屑的條狀卷擠至孔壁的力可以改善排屑條件。
但是，由於螺旋槽在整個高度上的刃前面相對於麻花鑽頭的軸線具有相同的傾角，所以沿螺旋槽整個長度的排屑條件是不相同的。這樣，在螺旋槽的中央部分，在與切屑的大顆粒和條狀卷相接觸的區段上，製作成傾斜狀是有利的，因為可以改善輸送出切屑的條件。在螺旋槽周邊，在與切屑的塵狀粒和微小碎屑相接觸的地方，製作成的這種傾斜狀是有害的，因為將惡化這種鑽頭的工作條件，導致鑽頭耐久性的降低。造成這種情況是因為在麻花鑽頭的橫向截面內，這樣的螺旋槽在周邊附近的刃前面由外凸曲線-泛漸開線所形成，並且與導向刃帶的交點處組成鈍角。這樣將導致切屑的塵狀粒和微小碎屑在鑽頭和圓孔之間的縫隙內卡住，粘附在導向刃帶上，並且會降低麻花鑽頭的耐久性，增大扭轉力矩。
本項發明的基本任務是研製一種鑽削深孔的麻花鑽頭，其螺旋槽在結構上要製作得可以保證可靠地輸送出切屑，螺旋鑽頭在扭轉時可能有最大剛度，並且可以消除被加工的材料粘附在導向刃帶上。
所提出的任務是這樣解決的，鑽削深孔的麻花鑽頭，由切削部分，導向刃帶和用於輸送出切屑的螺旋槽組成，每一螺旋槽內由與麻花鑽頭軸線成一角度的和最接近切削部分的刃前面形成，刃前面與槽底相連接，而槽底平行於麻花鑽頭的軸線，且與刃背面相連接，麻花鑽頭的刃前面由兩個相連接的區段形成，第一段與導向刃帶相交，並與麻花鑽頭外圓柱面面的母線組成小於90的夾角，而在刃前面第二段任一點處的切線，相對於麻花鑽頭外圓柱面母線的傾角，要根據下列條件進行選擇125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°式中ω-在所考慮的一點處，螺旋槽相對於麻花鑽頭軸線的傾角，K＝1.4～2.1。
使第一區段在垂直於麻花鑽頭軸線平面內投影的長度為螺旋槽深度的0.05～0.3是適當的。
這樣可以防止微小的切屑顆粒在麻花鑽頭和孔壁之間的縫隙內卡住，同時也不會惡化螺旋槽的輸送出切屑的特性。
需要按下列公式選取螺旋槽的導程P＝(2～2.6)d，式中d-麻花鑽頭的直徑。
這樣，在保持麻花鑽頭具有比較高的剛度的情況下，可以保證可靠地從被加工的孔內輸送出切屑。
根據本項發明所製作的用於鑽削深孔的麻花鑽頭，可以保證連續不斷地從被加工的孔內輸送出所形成的切屑，這樣可以在鑽深孔時不需要周期退出鑽頭的情況下，即在一個進刀行程內完成鑽削深孔這種鑽頭具有提高扭轉剛度，允許採用提高切削規範。所推薦的麻花鑽頭可以在任意的工具機上加工圓孔，而且不必對工具機進行改裝。除此以外，根據本項發明所製作的麻花鑽頭的製造工藝，實際上與製造眾所周知的麻花鑽頭的製造工藝是沒有區別的。
下面對具體實施本項發明的實例和對附圖的引證加以說明，在這些附圖上根據本項發明，

圖1表示鑽削深孔的麻花鑽頭的外觀圖;
圖2表示圖1上的Ⅱ-Ⅱ剖面，並附有切屑顆粒上的力作用圖;
鑽削深孔的麻花鑽頭由切削部分1(圖1)，導向刃帶2和用於輸送切屑的螺旋槽3組成。
每一螺旋槽由與麻花鑽頭的軸線成一角度δ(圖2)的刃前面4組成，該刃前面與槽底5相連接，而槽底5平行於麻花鑽頭的軸線，並且與刃背面6相連接。
刃前面4由兩個相連接的區段7，8組成，第一段與導向刃帶2相交，並且與麻花鑽頭外圓柱面的母線9組成角度ψ＜90°。刃前面4的第一段7在垂直於麻花鑽頭軸線平面內的投影的長度為螺旋槽3深度h的0.05～0.3。由於第一段7在鑽頭的周邊具有這樣的幾何參數，所以在橫截面內形成尖端，並且法向壓力N的作用方向，使得該力能夠將微小切屑顆粒10從孔壁11處脫開，並且可以防止這些顆粒在麻花鑽頭和孔壁之間的縫隙內卡住。由螺旋槽3的刃前面4至導向刃帶2過渡點處的尖端，可以提高麻花鑽頭的耐久性，與在此點具有角度ψ＞90°的麻花鑽頭相比，耐久性可以提高好幾倍。如果第一段7(在此段上設置尖端)的尺寸過小，即該尺寸與切屑的粉塵型和微型顆粒10的尺寸相差不多，則由於這些顆粒10粘附在導向刃帶2上，而使麻花鑽頭的耐久性降低。將這一段7的尺寸製作得小於螺旋槽3深度h的0.05是不合理的。如果第一段7的尺寸超過螺旋槽3深度h的0.3，則中型和大型切屑的條狀塊12將與刃前面4在這樣的一些點相接觸，而法向壓力N在這些點處的徑向分力R非常小，或者法向壓力指向鑽頭的軸線，從而引起螺旋槽3輸送特性的降低。
與螺旋槽3的槽底5相連接的第二段8可以這樣製作，使得在第二段任意點處的切線相對於麻花鑽頭外圓柱面母線9的傾角，按照下列條件進行選取125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°式中ω(圖1)-在所考慮的一點處，螺旋槽3相對於麻花鑽頭軸線的傾角，K＝1.4～2.1。
由於角δ(圖2)的存在，可以產生法向壓力N的徑向分力，麻花鑽頭以此力作用到切屑條狀塊12上。徑向分力矢向R與離心力矢量W相加，並且將切屑條狀塊12擠壓至孔壁11上，這樣將引起切屑對被加工孔側壁表面摩擦力的增大，從而惡化切屑的輸送條件。當δ角從90°增大到120°時，切屑的輸送條件可得到改善。當δ＞125°時，將出現副作用，即切屑對孔壁11的壓力R將增大到這樣的值，在這種情況下，當鑽削孔壁11的鋼、鑄鐵和其它結構材料時，由於切屑的作用將形成環形溝，從而破壞切屑的輸送問題。
試驗結果肯定，在刃前面4不存在傾斜時，為了保證可靠地排出切屑，必須使螺旋槽3相對於鑽頭軸線的傾角ω(圖1)為57°～62°。在角ω減小到52°～54°時，刃前面4(圖2)的傾斜可以保證可緊地輸送出切屑。這樣可以增加麻花鑽頭的剛度，因為剛度與ω有關。
因為切屑不堆集在鑽頭的螺旋槽3內，所以可以減小這些螺旋槽3的尺寸，從而可以進一步增加麻花鑽頭的剛度。螺旋槽3在麻花鑽頭周邊的寬度B可以減小為(0.2～0.3)×P，這裡的P(圖1)是螺旋槽3的導程。要根據連續輸送出切屑的條件來選取螺線的導程P。當鑽削深度超過50倍的孔徑，並且角度δ＝95°～125°時，要根據條件P＝(2～2.6)d來選取螺線的導程，這裡的d是鑽頭的直徑。在螺線導程較小(角ω較大)的情況下，將減小麻花鑽頭的剛度，而當P＞2.6d時，會破壞切屑的輸送。
權利要求
1.鑽削深孔的麻花鑽頭由切削部分(1)，導向刃帶(2)和用於輸送出切屑的螺旋槽(3)組成，而每一螺旋槽由按照切屑流動方向來說為最接近鑽頭切削部分的刃前面(4)形成，刃前面(4)與麻花鑽頭的軸線成一夾角，且與槽底(5)相連接，而槽底平行於麻花鑽頭的軸線，並與刃背面(6)相連接，這種麻花鑽頭的特點是，刃前面(4)由兩個相連接的區段(7，8)組成，其中第一段(7)與導向刃帶(2)相交，並與麻花鑽頭外圓柱面的母線(9)組成小於90°的角(φ)，在刃前面(4)第二段(8)任一點處的切線，相對於麻花鑽頭外圓柱面母線(9)的斜角(δ)，要根據下列條件進行選取125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°，式中ω--在所考慮的一點處，螺旋槽(3)相對於麻花鑽頭軸線的傾角，K=1.4～2.1。
2.根據權利要求1，麻花鑽頭的特點是，第一段(7)在垂直於麻花鑽頭軸線平面內的投影的長度為螺旋槽(3)深度(h)的0.05～0.3。
3.根據權利要求1，麻花鑽頭的特點是，螺旋槽(3)的導程按下式選取P＝(2～2.6)d，式中d-麻花鑽頭的直徑。
全文摘要
本項發明的實質內容是，螺旋槽(3)的刃前面(4)由兩個相連接的區段(7，8)構成。第一段(7)與導向刃帶(2)相交，並與麻花鑽頭外圓柱面的母線(9)組成小於90°的角。在刃前面(4)第二段(8)上任一點處的切線，相對於麻花鑽頭外圓柱面母線(9)的傾角(δ)，要根據下列條件進行選取；
文檔編號B23B51/02GK1048516SQ8910447
公開日1991年1月16日 申請日期1989年7月1日 優先權日1989年7月1日
發明者維克多·戈裡高利耶維奇·列森克 申請人:白俄羅斯工學院