CN108161081A - 用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头 - Google Patents

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王梅
沈斌
范羽
孙丽霞
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Abstract

本发明提供了用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其能解决常规加工方法存在的加工效率低、加工成本高的问题，并能解决采用现有单把钻头一次性钻孔无法满足加工工艺要求的问题。其包括同心一体连接的刀体和刀柄，刀体外周上开设有两条螺旋延伸的排屑槽从而在刀体形成两个刃瓣，两个所述刃瓣上设有棱边；刀体包括刀体前段与刀体后段，刀体前段的轴向长度l为5mm，排屑槽贯通所述刀体前段、刀体后段且排屑槽在刀体前段与刀体后段的接合处光滑顺接，刀体前段的螺旋角为固定角度β1且β1的取值范围在0°～10°，刀体后段的螺旋角自刀体前段的末端至所述排屑槽尾端逐渐由固定角度β1变至固定角度β2，固定角度β2的取值范围为25°～35°。

Description

用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头
技术领域
本发明涉及金属切削加工的刀具领域，尤其是涉及用于在表面具有热处理硬化层的金属材料切削加工的刀具，具体为用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头。
背景技术
在机电领域中常用的齿轮、轴承、离合器等重载零件多要求表面具有良好的耐磨性能而芯部具有优良的抗冲击性能，故通常会对此类零件进行热处理以在零部件的表面获得一层硬度在HRC52-62的硬化层。而对具有表面硬化层的金属材料进行钻孔加工时，通常是先用铣刀去除表面硬化层，再用钻头对工件进行钻孔加工；其不仅占用刀库的库位较多，且在加工过程中需要频繁换刀，因而生产节拍低，加工效率低、成本高。为了节省刀具成本并提高生产节拍，本领域内尝试采用一把钻头即能完成对工件的表面硬化层、芯部进行一次性的钻孔加工，但是常规的钻头在钻入表面硬化层时会发生崩刀甚至断刀的现象；而通过在钻头的钻尖上设计平台能够改变切削刃前角或者将钻头的切削刃设计为直刃口的形式从而能够起到保护钻尖的作用，同时通过减小钻尖的轴向前角来降低棱边刃口的锋利程度，有效避免钻头钻入表面硬化层时发生崩刀，使得在对表面硬化层进行钻孔时钻头的切削性能得到极大发挥，但是这种形式的钻头在切削硬度不高的工件内芯时，由于切削刃不够锋利，会存在加工负载大的问题，且轴向前角较小又会造成排屑性能差、易发生缠屑现象从而会刮伤孔壁，无法满足工件的加工工艺要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其能解决常规加工方法存在的加工效率低、加工成本高的问题，并能解决采用现有单把钻头一次性钻孔无法满足加工工艺要求的问题。
其技术方案为，用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其包括同心一体连接的刀体和刀柄，所述刀体与刀柄均为圆柱体，其中刀体的圆柱直径为D1、刀柄的圆柱直径为D2，所述刀体外周上开设有两条螺旋延伸的排屑槽从而在刀体形成两个刃瓣，两个所述刃瓣上设有棱边，其特征在于：所述刀体包括刀体前段与刀体后段，所述刀体前段的轴向长度l为5mm，所述排屑槽贯通所述刀体前段、刀体后段且所述排屑槽在所述刀体前段与刀体后段的接合处光滑顺接，所述刀体前段的螺旋角β1的角度大小固定且β1的取值范围在0°～10°，所述刀体后段的螺旋角β2自刀体前段的末端至所述排屑槽尾端由固定角度β1逐渐增大至β2，β2的取值范围在25°～35°。
进一步的，所述刀体前段的径向前角γ1＝0°～5，所述刀体后段的径向前角γ2＝10°～18°。
进一步的，所述刀体前端的刀尖设置外缘转角R，且所述外缘转角R为0.3mm～1mm。
本发明的有益效果在于：
(1)其刀体由刀体前段与刀体后段构成，刀体上的排屑槽贯通刀体前段与刀体后段，且排屑槽在刀体前段与刀体后段的接合处中顺滑连接，而刀体前段的螺旋角采用角度范围在0°～10°的小螺旋角设计，从而刀体前段能够实现较小的轴向前角，既而能够降低棱边刃口的强度，有效防止在刀体前段在加工硬化层时棱边刃口崩缺；而刀体后段采用取值范围在25°～35°的大螺旋角设计，从而刀体后段能够实现较大的轴向前角，以有效提高刀体后段的棱边刃口的锋利度、满足工件内芯层的切削要求；故本发明钻头其一次进给既能满足对工件表面硬化层的钻削处理又能满足对工件内芯金属材料的钻削处理，因而能大大提高加工效率、节省刀具成本、降低生产成本；
(2)其刀体前段采用0°～5°的小径向前角设计，故刀尖的强度高、推挤作用明显；而刀体后段同时采用10°～18°的大径向前角设计，故刀体后段的剪切作用强、切削轻快；从而能够进一步提高加工效率、保证加工精度；
(3)通过在刀体前端的刀尖设置外缘转角R，进一步增加钻头刀尖强度，提高刀具寿命。
附图说明
图1为本发明用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头的结构示意图；
图2为本发明中刀体前段螺旋角、刀体后段螺旋角示意图；
图3为图1中的A-A向放大结构示意图；
图4为图1中的B-B向放大结构示意图；
图5为本发明中刀体前端刀尖位置处的局部放大示意图。
附图标记：10-刀体，11-刀体前段，12-刀体后段，20-刀柄，30-排屑槽，40-棱边。
具体实施方式
见图1，本发明用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其包括同心一体连接的刀体10和刀柄20，刀体10与刀柄20均为圆柱体，其中刀体10的圆柱直径为D1、刀柄20的圆柱直径为D2，刀体10外周上开设有螺旋延伸的排屑槽30从而在刀体形成两个刃瓣，两个刃瓣上设有棱边40；刀体10包括刀体前段11与刀体后段12，刀体前段11的轴向长度l为5mm，排屑槽30贯通刀体前段11、刀体后段12且排屑槽30在刀体前段11与刀体后段12的接合处光滑顺接，刀体前段11的螺旋角β1的角度大小固定且β1的取值范围在0°～10°，刀体后段12的螺旋角β2自刀体前段11的末端至排屑槽30尾端由固定角度β1逐渐增大至β2，β2的取值范围在25°～35°。
见图3和图4，刀体前段11的径向前角γ1＝0°～5，刀体后段12的径向前角γ2＝10°～18°。
见图5，刀体前端11的刀尖设置外缘转角R，且外缘转角R为0.3mm～1mm。
本发明钻头实现了在同一条排屑槽上实现螺旋角的变化，使得排屑槽内无接痕、排屑顺滑，从而打破了螺旋角变化时需要分段开槽的传统方法，制造加工效率高、成本低。
以上对本发明的具体实施进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施方案，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其包括同心一体连接的刀体(10)和刀柄(20)，所述刀体(10)与刀柄(20)均为圆柱体，其中刀体(10)的圆柱直径为D1、刀柄(20)的圆柱直径为D2，所述刀体(10)外周上开设有两条螺旋延伸的排屑槽(30)从而在刀体形成两个刃瓣，两个所述刃瓣上设有棱边(40)，其特征在于：所述刀体(10)包括刀体前段(11)与刀体后段(12)，所述刀体前段(11)的轴向长度l为5mm，所述排屑槽(30)贯通所述刀体前段(11)、刀体后段(12)且所述排屑槽(30)在所述刀体前段(11)与刀体后段(12)的接合处光滑顺接，所述刀体前段(11)的螺旋角β1的角度大小固定且β1的取值范围在0°～10°，所述刀体后段(12)的螺旋角β2自刀体前段(11)的末端至所述排屑槽(30)尾端由固定角度β1逐渐增大至β2，β2的取值范围在25°～35°。。
2.根据权利要求1所述的用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，其特征在于：所述刀体前段(11)的径向前角γ1＝0°～5，所述刀体后段(12)的径向前角γ2＝10°～18°。
3.根据权利要求1或2所述的用于对具有表面硬化层的金属工件钻孔加工的钻头，所述刀体前端的刀尖设置外缘转角R，且所述外缘转角R为0.3mm～1mm。
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