專利名稱：用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及硬質(zhì)合金刀具，尤其涉及用于進(jìn)行高進(jìn)給加工鑄鐵材料、特別是
高強(qiáng)度鑄鐵等高強(qiáng)度短切屑材料的鉆頭。
背景技術(shù)：
鑄鐵材料逐步向更高強(qiáng)度和更高韌性發(fā)展。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)，經(jīng)典的球墨鑄鐵 (GGG)正在逐漸被蠕墨鑄鐵(CGI)所取代。更新的材料例如等溫淬火球鐵(ADI)，具有更高 的強(qiáng)度和韌性。在加工鑄鐵類材料時(shí)，需考慮刀具參數(shù)、強(qiáng)度、韌性和各自的材料匹配度。由 于鑄鐵結(jié)構(gòu)由粒狀不規(guī)則的硬質(zhì)相和柔軟的石墨軟質(zhì)相組成，加工鑄鐵的刀具必然要承受 強(qiáng)烈的研磨磨損。而且，不同的組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)致很大的撓度，振動(dòng)在所難免。刀具采用內(nèi)冷卻 方式可減小摩擦和改進(jìn)排屑。在切削過程中，作為主切削刃的一部分的切削刃轉(zhuǎn)角處(又 稱"刀尖")，不僅承受的機(jī)械載荷最大，而且承受的熱載荷也最大，所以在轉(zhuǎn)角處做成特殊 倒角、圓角或者采用所謂的雙主偏角結(jié)構(gòu)可有效增加刀具承受載荷的能力。 為了避免主切削刃轉(zhuǎn)角處的機(jī)械應(yīng)力和熱載荷，提高刀具的強(qiáng)度和耐用度，國外 對加工鑄鐵的鉆頭進(jìn)行了許多改進(jìn)。其中屬于主切削刃形狀改進(jìn)的主要有高速鋼鉆頭的 鉆尖通常采用的是凸起的曲線覆蓋整個(gè)主切削刃長度，即所謂的"Racon Point (連續(xù)凸起 曲線)"。例如專利號為US 3443459的美國專利公開了一種鉆頭，其主切削刃形狀是從橫刃 到副切削刃沿鉆頭軸向是一條連續(xù)凸起的曲線，并且，主切削刃凸起的曲線與副切削刃完 全相切，從而避免主切削刃轉(zhuǎn)角處的機(jī)械應(yīng)力和熱載荷。但是這種結(jié)構(gòu)鉆頭不利于在生產(chǎn) 過程中檢測主切削刃長度以及鉆削深度，而且刀具在使用過程中定心效果不理想，軸向力 也很大，刀具的使用壽命也較短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種定心性好、可減 少主切削刃單位長度上的載荷、耐磨損的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 —種用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體包括 鉆尖部、排屑部和柄部，所述排屑部設(shè)有自鉆尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述鉆 尖部具有前刀面、后刀面和橫刃，所述前刀面與后刀面相交形成兩條主切削刃，所述主切削 刃由一段直線內(nèi)刃和一段曲線外刃連接而成，直線內(nèi)刃與橫刃連接，曲線外刃與副切削刃 連接。 所述主切削刃的軸向長度L為鉆頭直徑D的0.3 0.4倍，所述曲線外刃與直線內(nèi) 刃相切，所述曲線外刃在與副切削刃接點(diǎn)處的切線與鉆頭中心軸的夾角a為20° 60° 。 所述橫刃的長度M為鉆頭直徑D的0. 03 0. 08倍。 所述鉆頭芯厚d為鉆頭直徑D的0. 25 0. 3倍。 所述直線內(nèi)刃的主偏角P為45° ° 。[0011] 所述后刀面由后角依次增大的第一后刀面、第二后刀面和第三后刀面組成。 所述鉆頭本體具有沿軸向慣穿鉆頭本體的兩個(gè)內(nèi)冷孔，所述內(nèi)冷孔于鉆尖部的出 口位于第二后刀面和第三后刀面的交接處。 所述排屑槽為直線槽或螺旋槽。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于主切削刃由一段直線內(nèi)刃和一段凸起 的曲線外刃連接而成，直線內(nèi)刃可保證鉆頭具有良好的定心性，曲線外刃則可保證鉆頭具 有良好的耐磨損性能，這種由直線和曲線復(fù)合而成的主切削刃可避免切削時(shí)在凸起的曲線 上出現(xiàn)高應(yīng)力集中點(diǎn)，同時(shí)主切削刃長度增長，可減少主切削刃特別是曲線外刃單位長度 上的載荷，使刀具耐用度和切削性能提高，從而用本實(shí)用新型的鉆頭加工耐磨鑄鐵、灰口鑄 鐵，特別是蠕墨鑄鐵和等溫淬火球鐵等高耐磨而又具備高韌性的高強(qiáng)度短切屑材料時(shí)，可 減少磨損，提高鉆頭的最大切削用量。主切削刃的軸向長度L為鉆頭直徑D的0. 3 0. 4 倍，這使得本實(shí)用新型鉆頭的主切削刃長度比傳統(tǒng)鉆頭的主切削刃長度加長了許多，同時(shí) 曲線外刃與副切削刃接點(diǎn)處的切線與鉆頭中心軸的夾角a為20° 60° ，這使得主切削 刃與副切削刃的連接處是不相切的結(jié)構(gòu)，這樣可以在主切削刃與副切削刃的連接處形成一 個(gè)定義明確的測量點(diǎn)，使主切削刃長度以及最大鉆削深度可以容易測量，有利于加工生產(chǎn)； 同時(shí)，相比于傳統(tǒng)鉆頭，主切削刃與副切削刃的連接處得到了一定的鈍化，具有更好的散熱 條件，可以避免熱載荷集中，減少此處的機(jī)械應(yīng)力，提高刀具的耐磨性能。橫刃的長度M為 鉆頭直徑D的O. 03 0. 08倍，相比于傳統(tǒng)鉆頭，橫刃的長度縮短，可減少軸向抗力，提高鉆 頭的定心性和耐磨損性能。鉆頭芯厚d為鉆頭直徑D的0. 25 0. 3倍，相比于傳統(tǒng)鉆頭， 鉆頭芯厚增大，提高了鉆頭的整體剛性，滿足大進(jìn)給深孔鉆削時(shí)對鉆頭強(qiáng)度的要求。內(nèi)冷孔 于鉆尖部的出口位于第二后刀面和第三后刀面的交接處，在第二后刀面和第三后刀面上形 成橢圓狀的出口，使得內(nèi)冷孔的出口面積增大，冷卻液流量增大，降溫效果更好，使鉆頭的 耐磨損性能提高，同時(shí)，冷卻液流量增大后增大了對切屑的沖力，有利在大進(jìn)給深孔鉆削時(shí) 流暢排出切屑，減少切屑對鉆頭造成的磨損，對鉆頭起到保護(hù)作用。本實(shí)用新型的用于高強(qiáng) 度短切屑材料加工的整體鉆頭改進(jìn)了鉆頭主切削刃的結(jié)構(gòu)，刀具的定心效果更好，有效抑 制了刀尖的磨損，與傳統(tǒng)鉆頭的對比實(shí)現(xiàn)證明，本實(shí)用新型的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工 的整體鉆頭耐用度至少提高35%。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2是本實(shí)用新型鉆尖部的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖3是圖1的A向視圖；圖4是本實(shí)用新型主切削刃的外形示意圖。[0019]圖中各標(biāo)號表示1、鉆頭本體2、鉆尖部3、排屑部4、柄部5、主切削刃11、鉆頭中心軸12、內(nèi)冷孔21、前刀面22、后刀面23、橫刃[0025] 24、小容屑槽 32、副切削刃 52、曲線外刃
31、排屑槽 51、直線內(nèi)刃 221、第一后刀面 223、第三后刀面 222、第二后刀面
具體實(shí)施方式如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，包括可 繞鉆頭中心軸11旋轉(zhuǎn)的鉆頭本體l，鉆頭本體1包括鉆尖部2、排屑部3和柄部4。排屑部 3設(shè)有自鉆尖部2向柄部4延伸的排屑槽31和副切削刃32，排屑槽31為直線槽或螺旋槽， 本實(shí)施例中選用直線槽。鉆尖部2具有前刀面21、后刀面22和橫刃23，前刀面21與后刀 面22相交形成兩條主切削刃5，各條主切削刃5由一段直線內(nèi)刃51和一段曲線外刃52連 接而成，其中的曲線外刃52與直線內(nèi)刃51相切，直線內(nèi)刃51與橫刃23連接，曲線外刃52 與副切削刃32連接。直線內(nèi)刃51可保證鉆頭具有良好的定心性，曲線外刃52則可保證鉆 頭具有良好的耐磨損性能，這種由直線和曲線復(fù)合而成的主切削刃5可避免切削時(shí)在凸起 的曲線上出現(xiàn)高應(yīng)力集中點(diǎn)，同時(shí)主切削刃5長度增長，可減少主切削刃5特別是曲線外刃 52單位長度上的載荷，使刀具耐用度和切削性能提高，從而用本實(shí)用新型的鉆頭加工耐磨 鑄鐵、灰口鑄鐵，特別是蠕墨鑄鐵和等溫淬火球鐵等高耐磨而又具備高韌性的高強(qiáng)度短切 屑材料時(shí)，可減少磨損，提高鉆頭的最大切削用量。主切削刃5的軸向長度L為鉆頭直徑D 的0. 3 0. 4倍，本實(shí)施例中取0. 4倍，在前刀面21上設(shè)有一小容屑槽24，該小容屑槽24 用于直線內(nèi)刃51的成形，并在鉆頭工作時(shí)的初始階段對切屑導(dǎo)向，直線內(nèi)刃51沿刀具徑向 的高度h為鉆頭直徑D的0. 15 0. 25倍，本實(shí)施例中取0. 157倍，曲線外刃52的曲率半徑 R是鉆頭直徑D的0. 65 0. 75倍，本實(shí)施例中取0. 705倍，曲線外刃52在與副切削刃32 接點(diǎn)處的切線與鉆頭中心軸11的夾角a為20° 60° ，本實(shí)施例中取20。，這使得本實(shí) 用新型的主切削刃5的長度比傳統(tǒng)鉆頭的主切削刃長度加長了許多，主切削刃5與副切削 刃32的連接處是不相切的結(jié)構(gòu)，這樣可以在主切削刃5與副切削刃32的連接處形成一個(gè) 定義明確的測量點(diǎn)，使主切削刃5的長度以及最大鉆削深度均可以方便的測量，有利于加 工生產(chǎn)；同時(shí)，相比于傳統(tǒng)鉆頭，主切削刃5與副切削刃32的連接處得到了一定的鈍化，具 有更好的散熱條件，可以避免熱載荷集中，減少此處的機(jī)械應(yīng)力，提高刀具的耐磨性能。橫 刃23的長度M為鉆頭直徑D的O. 03 0. 08倍，本實(shí)施例中取0. 06倍，相比于傳統(tǒng)鉆頭， 橫刃23的長度縮短，可減少軸向抗力，提高鉆頭的定心性和耐磨損性能。鉆頭芯厚d為鉆 頭直徑D的0. 25 0. 3倍，本實(shí)施例中取0. 25倍，相比于傳統(tǒng)鉆頭，鉆頭芯厚增大，提高了 鉆頭的整體剛性，滿足大進(jìn)給深孔鉆削時(shí)對鉆頭強(qiáng)度的要求。直線內(nèi)刃51的主偏角13為 45° 80° ，本實(shí)施例中取7(T ，曲線外刃52的主偏角自圖2中A點(diǎn)處向B點(diǎn)處逐漸變 大，本實(shí)施例中，A點(diǎn)處主偏角y為45° ，B點(diǎn)處主偏角a為20° 。后刀面22由后角依 次增大的第一后刀面221、第二后刀面222和第三后刀面223組成，鉆頭本體1具有沿軸向 慣穿鉆頭本體1的兩個(gè)內(nèi)冷孔12，內(nèi)冷孔12的圓心和鉆頭圓心的連線與平行于主切削刃5 所在平面的徑向中心線的夾角q)為45。 55° ，本實(shí)施例中取5(T 。內(nèi)冷孔12于鉆尖部 2的出口位于第二后刀面222和第三后刀面223的交接處。在第二后刀面222和第三后刀 面223上形成橢圓狀的出口 ，使得內(nèi)冷孔12的出口面積增大，冷卻液流量增大，降溫效果更好，使鉆頭的耐磨損性能提高，同時(shí)，冷卻液流量增大后增大了對切屑的沖力，有利在大進(jìn) 給深孔鉆削時(shí)流暢排出切屑，減少切屑對鉆頭造成的磨損，對鉆頭起到保護(hù)作用。本實(shí)用新 型的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭改進(jìn)了鉆頭主切削刃的結(jié)構(gòu)，刀具的定心效果 更好，有效抑制了刀尖的磨損，與傳統(tǒng)鉆頭的對比實(shí)現(xiàn)證明，本實(shí)用新型的用于高強(qiáng)度短切 屑材料加工的整體鉆頭耐用度至少提高35%。 上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下，還可以作出若干等同變換，這些等同變換 均應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，包括鉆頭本體(1)，所述鉆頭本體(1)包括鉆尖部(2)、排屑部(3)和柄部(4)，所述排屑部(3)設(shè)有自鉆尖部(2)向柄部(4)延伸的排屑槽(31)和副切削刃(32)，所述鉆尖部(2)具有前刀面(21)、后刀面(22)和橫刃(23)，所述前刀面(21)與后刀面(22)相交形成兩條主切削刃(5)，其特征在于所述主切削刃(5)由一段直線內(nèi)刃(51)和一段曲線外刃(52)連接而成，直線內(nèi)刃(51)與橫刃(23)連接，曲線外刃(52)與副切削刃(32)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 主切削刃(5)的軸向長度L為鉆頭直徑D的0.3 0.4倍，所述曲線外刃(52)與直線內(nèi)刃 (51)相切，所述曲線外刃(52)在與副切削刃(32)接點(diǎn)處的切線與鉆頭中心軸(11)的夾角 a為20° 60° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于 所述橫刃(23)的長度M為鉆頭直徑D的0. 03 0. 08倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于 所述鉆頭芯厚d為鉆頭直徑D的0. 25 0. 3倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 鉆頭芯厚d為鉆頭直徑D的0. 25 0. 3倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于 所述直線內(nèi)刃(51)的主偏角13為45° 80° 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 直線內(nèi)刃(51)的主偏角P為45° 80° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 后刀面(22)由后角依次增大的第一后刀面(221)、第二后刀面(222)和第三后刀面(223) 組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 鉆頭本體(1)具有沿軸向慣穿鉆頭本體(1)的兩個(gè)內(nèi)冷孔(12)，所述內(nèi)冷孔(12)于鉆尖部 (2)的出口位于第二后刀面(222)和第三后刀面(223)的交接處。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，其特征在于所述 排屑槽(31)為直線槽或螺旋槽。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體包括鉆尖部、排屑部和柄部，所述排屑部設(shè)有自鉆尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述鉆尖部具有前刀面、后刀面和橫刃，所述前刀面與后刀面相交形成兩條主切削刃，所述主切削刃由一段直線內(nèi)刃和一段曲線外刃連接而成，直線內(nèi)刃與橫刃連接，曲線外刃與副切削刃連接。該用于高強(qiáng)度短切屑材料加工的整體鉆頭具有定心性好、可減少主切削刃單位長度上的載荷、耐磨損的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23B51/00GK201500802SQ20092006637
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者張于波, 方曙璋, 王社權(quán), 許晉 申請人:株洲鉆石切削刀具股份有限公司