CN109926627A

CN109926627A - 一种切削刀具

Info

Publication number: CN109926627A
Application number: CN201711343762.1A
Authority: CN
Inventors: 张云亮; 张可欣
Original assignee: Shenzhen Cornerstone General Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Cornerstone General Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种切削刀具，用于钻孔及孔两端面倒角在一个工序完成，加工过程无需换刀，工件无需翻面，从而缩短生产辅助时间，减轻生产劳动强度。本发明形状特征前端为麻花钻，麻花钻螺旋槽后端刀杆上有一个侧向通孔，刀杆后端柄部中心有一个阶梯形圆孔与长槽型通孔联通，柄部圆孔有内螺纹；侧向通孔内安装有转轴和倒角刀片，阶梯形圆孔内顺序安装有顶杆、弹簧和紧定螺丝。本发明麻花钻用于钻孔，倒角刀片用于孔两端面倒角。本发明柄部形状可以根据裝夹需要做成圆柱型直柄和莫氏锥柄等工具柄形状。本发明前端麻花钻与刀杆也可以做成组合式刀具，二者机夹式连接。

Description

一种切削刀具

技术领域

本发明涉及机械加工领域，涉及一种用于钻孔及孔两端面倒角的切削刀具。

背景技术

麻花钻是人类历史上最伟大的发明之一，以钻孔加工高效、钻孔范围广泛、使用成本低廉和高性价比等优势，成为机械加工行业必不可少的钻孔加工刀具，被长期广泛采用。

钻孔有一个缺点就是孔两端面会产生毛刺，毛刺被视为加工缺陷；因此，一个完整的钻孔加工包括两部分内容：钻孔及孔两端面的倒角；倒角的功能在于去除毛刺、保护孔的质量和孔攻丝需要等。

也就是说，钻孔后必须倒角。

在机械设计及制造领域，倒角通常被设计成45°斜角，倒角大小即斜角直端部分大小根据孔的功能决定。

麻花钻通常被用来钻孔，也可以被用来倒角，但必须更换更大直径的麻花钻完成。由于麻花钻的顶角（point angle）是118°，相应倒角斜度为59°，因此麻花钻倒角用于倒角要求不规范的场合。

一个完整的钻孔及孔两端面倒角通常由三个工序完成，即“工序一/钻孔+工序二/孔上端面倒角+工序三/孔下端面倒角”，前两个工序间需要更换刀具，后两个工序间需要工件翻面。

孔下端面倒角是一个繁琐的工作，需要将工件翻面重新定位和夹紧进行倒角加工。在遇到加工大型工件和多孔需要倒角时，孔的下端面倒角费力、费时且加工效率低，工件翻面和移动时还会导致工件表面刮花，损伤表面质量。如果遇到型腔类工件时，孔的下端面倒角则无法采用切削加工完成，只能采用其它工艺完成或留下加工缺陷。

为了改善这种传统的钻孔加工工艺，提高加工效率，近年来出现了一种阶梯型麻花钻，其结构特征是麻花钻后端部分直径增大，加工成阶梯型麻花钻，阶梯部分刃磨成45°切削刃用来倒角，前端用来钻孔。这种改进将钻孔加工的三个工序变成了两个，即“工序一/钻孔及孔上端面倒角+工序二/孔下端面倒角”。

本发明旨在提供一种切削刀具，将钻孔及孔两端面倒角的三个工序合并成一个工序完成，加工过程无需换刀，工件无需翻面，从而缩短生产辅助时间，减轻生产劳动强度。

发明内容

本发明的目的是研发一种切削刀具，要解决的技术问题是将钻孔及孔两端面倒角的三个工序，即“工序一/钻孔+工序二/孔上端面倒角+工序三/孔下端面倒角”，合并成一个工序完成，加工过程无需更换刀具，工件无需翻面。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明前端加工成麻花钻，完成钻孔功能；在麻花钻螺旋槽后端圆柱形钻杆上开一个长槽型侧向通孔，通孔沿轴线方向，以轴线为对称线；通孔前端近距螺旋槽后端；通孔内置一横向圆轴，与通孔呈垂直方向，起倒角刀片转轴作用；麻花钻后端圆柱形钻杆中心沿轴向加工一个阶梯形圆孔与长槽型通孔联通，阶梯形圆孔直径前小后大，旨在提高钻杆的强度；后端圆孔加工成一定深度的内螺纹，用于安装内六角凹端紧定螺丝（GB/T 80-2007 或ISO4029: 2003，MOD）。通孔内安装具有互换性的倒角刀片，倒角刀片上有一与圆轴配合的斜向安装槽，安装槽底部半圆弧相切过渡，刀片可以通过安装槽底部半圆弧绕圆轴转动；刀片前端设计有用于孔上、下端面倒角的前刀刃和后刀刃，前、后刀刃间由横刀刃和过渡圆弧刀刃连接；刀片后端设计成V形结构；整个刀片可以绕圆轴转动缩进钻杆中。在阶梯形圆孔内顺序安装圆柱形顶杆、圆柱形钢丝压缩弹簧和内六角凹端紧定螺丝，弹簧的弹性力使圆柱形顶杆的前端顶压住倒角刀片的后端V形结构，使倒角刀片处于稳定状态。

本发明在钻孔加工进给过程中，前端的麻花钻负责钻孔功能。当进给到倒角刀片的前刀刃接触已加工孔的上端面时，前刀刃开始孔的上端面倒角加工；随着倒角的增大，切削力逐步增大，当切削力形成的力矩大于顶杆的弹性力矩时，倒角刀片绕圆轴旋转缩进钻杆中，孔的上端面倒角完成。本发明继续进给，倒角刀片受孔壁约束随钻杆进入孔中；当倒角刀片随钻杆通过孔的下端面时，孔壁的约束解除，顶杆的弹性力矩使刀片绕圆轴旋转复位伸出。本发明在回退过程中，当回退到倒角刀片的后刀刃接触已加工孔的下端面时，后刀刃开始孔的下端面倒角加工，随着倒角的增大，切削力逐步增大，当切削力形成的力矩大于顶杆的弹性力矩时，倒角刀片绕圆轴旋转缩进钻杆中，孔的下端面倒角完成。本发明继续回退，倒角刀片受孔壁约束随钻杆进入孔中；当倒角刀片随钻杆回退出孔的上端面时，孔壁的约束解除，顶杆的弹性力矩使刀片旋转复位伸出。至此，整个钻孔和孔上、下两端面倒角过程在一个工序一次性完成。

倒角刀片的横刀刃和过渡圆弧刀刃没有切削功能，缩进钻杆并随其通过已加工孔时，不会影响孔的加工质量。

倒角刀片具有互换性，可刃磨可更换，与麻花钻的使用寿命相匹配。

本发明与现有技术相比，将钻孔及孔两端面倒角的三个工序或两个工序，减少为一个工序，从而提高加工效率、节省加工时间以及降低工人劳动强度等。

本发明的柄部可以制作成圆柱形直柄或莫氏锥柄等多种形状对应不同的工具夹头。

为了降低本发明的使用成本，本发明的本体可以分成前端钻头部分和后端刀杆部分，二者采用机械式组合连接。前端钻头属于消耗品可以互换，后端刀杆可以长期使用。

附图说明

图1-1至图1-4为本发明的示意图。

图2为本发明本体的示意图。

图3-1至图3-5为本发明倒角刀片的示意图。

图4至图10为本发明应用示例的示意图。

图11为本发明实施例1的示意图。

图12为本发明实施例1本体的示意图。

图13-1、图13-2为本发明实施例2的示意图。

图14-1、图14-2为本发明实施例2钻头的示意图。

图15-1、图15-2为本发明实施例2刀杆的示意图。

图16-1、图16-2为本发明实施例3的示意图。

图17-1、图17-2为本发明实施例3刀杆的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施示例对本发明作进一步的描述。

为了便于说明，设定图形的右端为前端，左端为后端。

图1-1至图1-4为本发明的示意图，其中图1-2是图1-1的俯视图，图1-3和图1-4是图1-2的剖视图。本发明由本体1、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6等零件构成。

图2为本发明本体的示意图。所述本体1柄部为圆柱形106，前端为麻花钻100，中后端圆柱上加工有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104。刀片槽101位于本体1的轴心，是长槽型的侧向通孔，长度方向与轴线一致，以轴线为对称线，前端近距麻花钻螺旋槽后端，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端联通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端，用来安装紧定螺丝6。本体1前端的麻花钻100、材料及热处理符合与麻花钻相关的国家标准（GB）或国际标准（ISO）。

图3-1至图3-5所示，其中图3-2至图3-5是图3-1的剖视图。所述倒角刀片2上有前刀刃21、后刀刃22、横刀刃23、前刀刃21与横刀刃23的过渡圆弧刀刃24、后刀刃22与横刀刃23的过渡圆弧刀刃25、斜向安装槽26、V型槽27及横刀刃23的前刀面28或圆弧前刀面29等，前刀面28为负前角。本发明应用场景中的横刀刃23和过渡圆弧刀刃24、25没有切削功能。倒角刀片2的材料可选用高速钢或硬质合金等用于制造切削刀具的材料。倒角刀片2具有互换性，在使用过程中，磨损后可以多次刃磨和更换，与麻花钻的使用寿命相匹配。

所述转轴3和顶杆4均为圆柱型，材料为淬火处理的工具钢。

所述弹簧5为圆柱螺旋压缩弹簧（GB/T 1973.3-2005或GB/T 2089-2009）。

所述紧定螺丝6为内六角凹端紧定螺丝（GB/T 80-2007 或ISO 4029: 2003，MOD）。

转轴3安装在偏心转轴孔102中，两端焊接、铆接或过盈配合固定在本体1上，转轴两端及焊接部分低于本体1钻杆的外圆表面。

本发明装配顺序为，将倒角刀片2斜向***本体1的刀片槽101中，倒角刀片2的斜向卡槽26到位顶住转轴3，倒角刀片2绕转轴3旋转使其长度方向与本体1轴线方向一致；从本体1的后端顺序装入顶杆4、弹簧5和紧定螺丝6，装配完成。其拆卸顺序与装配顺序相反。

紧定螺丝6的初始位置凹入本体1后端螺纹孔0.5毫米，通过用内六角扳手调节其位置来调节弹簧5的弹力大小。弹簧5的弹力大小影响倒角刀片2的倒角大小，通常情况下，弹力大小与倒角大小成正比。

图4至图10所示，为本发明应用示例。本发明工作时，前端麻花钻开始钻孔，当进给到倒角刀片2接触钻孔上端面时前刀刃21开始倒角（图5）；随着倒角的增大，前刀刃21所受的切削力增大，当倒角完成时，横刀刃23的负前角使切削力骤然大幅升高，切削力形成的力矩大于弹簧5的弹力通过顶杆4作用于倒角刀片2形成的力矩，推动倒角刀片2绕转轴3旋转缩进本体1的刀片槽101中，同时顶杆4后移压缩弹簧5；该切削刀具继续进给，倒角刀片2随着本体1进入孔中，并被孔壁包裹和约束（图6）；当倒角刀片2穿过孔时，孔壁包裹和约束解除，弹簧5的弹力通过顶杆4作用于倒角刀片2形成力矩，推动倒角刀片2绕转轴3旋转复位伸出本体1外（图7）；该切削刀具回退，当回退到倒角刀片2接触钻孔下端面时后刀刃22开始倒角（图8）；随着倒角的增大，后刀刃22所受的切削力增大，当倒角完成时，横刀刃23的负前角使切削力骤然大幅升高，切削力形成的力矩大于弹簧5的弹力通过顶杆4作用于倒角刀片2形成的力矩，推动倒角刀片2绕转轴3旋转并缩进本体1的刀片槽101中，同时顶杆4后移压缩弹簧5；该切削刀具继续回退，倒角刀片2随着本体1进入孔中，并被孔壁包裹和约束（图9）；当倒角刀片2回退穿过孔时，孔壁包裹和约束解除，弹簧5的弹力通过顶杆4作用于倒角刀片2形成力矩，推动倒角刀片2绕转轴3旋转复位伸出本体1外，整个加工过程完成，获得完美的钻孔及倒角效果（图10）。

图11为本发明实施例1的示意图，包括本体1、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6等零件构成。

图12为本发明实施例1本体1的示意图。所述本体1柄部为莫氏锥柄106，前端为麻花钻100，中后端圆柱上加工有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104。刀片槽101位于本体1的轴线上，是长槽型的侧向通孔，以轴线为对称线，前端近距麻花钻螺旋槽后端，刀片槽排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端，用来安装紧定螺丝6。本体1的材料及热处理符合与麻花钻相关的国家标准（GB）或国际标准（ISO）。本发明实施例1的倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6等零件结构和装配关系与前面本发明所述相同。

图13-1、图13-2为本发明实施例2的示意图，其中图13-2是图13-1放大后的剖视图。本发明实施例2包括钻头11、刀杆12、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6和锥端紧定螺丝7等零件构成。

图14-1、图14-2为本发明实施例2钻头11的示意图，图14-2是图14-1放大后的侧视图。所述钻头11前端为麻花钻110，后端为阶梯型异形轴111，异形轴111上有圆孔112；二者轴线垂直相交。钻头11的材料及热处理符合与麻花钻相关的国家标准（GB）或国际标准（ISO）。

图15-1、图15-2为本发明实施例2刀杆12的示意图，其中图15-2是图15-1放大后的剖视图。所述刀杆12前端有异形孔121和螺纹孔122，中后端圆柱上有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104。异形孔121位于刀杆12的中心并与其同轴；螺纹孔122位于刀杆12的圆周上，与异形孔121垂直相通，用来安装锥端紧定螺丝7；刀片槽101位于刀杆12的轴线上，是长槽型的侧向通孔，以轴线为对称线，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端，用来安装紧定螺丝6。刀杆12的材料可选用工具钢，热处理状态为淬火处理。

本发明实施例2所述的倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6等零件结构和装配关系与前面本发明所述相同。

所述锥端紧定螺丝7为内六角锥端紧定螺丝（GB/T 78-2007 或ISO 4027: 2003，MOD）或开槽锥端紧定螺丝（GB/T 71-1985 或ISO 7434-1983）。

本发明实施例2钻头11的异形轴111与刀杆12的异形孔121是配合关系，二者装配后用锥端紧定螺丝7通过螺纹孔122与圆孔112紧固连接。

图16-1、图16-2为本发明实施例3的示意图，其中图16-2是图16-1放大后的剖视图。本发明实施例3包括钻头11、刀杆12、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6和锥端紧定螺丝7等零件构成。

图17-1、图17-2为本发明实施例3刀杆12的示意图，其中图17-2是图17-1放大后的剖视图。所述刀杆12柄部为莫氏锥柄106，前端有异形孔121和螺纹孔122，中后端圆柱上有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104。异形孔121位于刀杆12的中心并与其同轴；螺纹孔122位于刀杆12的圆周上，与异形孔121垂直相通，用来安装锥端紧定螺丝7；刀片槽101位于刀杆12的轴线上，是长槽型的侧向通孔，以轴线为对称线，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端，用来安装紧定螺丝6。刀杆12的材料可选用工具钢，热处理状态为淬火处理。

本发明实施例3所述的钻头11、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5、紧定螺丝6、锥端紧定螺丝7等零件结构和装配关系与本发明实施例2相同，钻头11和刀杆12的装配关系与本发明实施例2所述相同。

Claims

1.一种切削刀具，包括本体1、倒角刀片2、转轴3、顶杆4、弹簧5和紧定螺丝6，其特征在于：本体1前端为麻花钻100，中后端圆柱上加工有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104；转轴3安装在偏心转轴孔102中，两端焊接、铆接或过盈配合固定在本体1上，转轴两端及焊接部分低于本体1的外圆表面；倒角刀片2安装在本体1的刀片槽101中，倒角刀片2可以绕转轴3转动缩进钻杆中；在阶梯形圆孔103内顺序安装顶杆4和弹簧5；紧定螺丝6安装在内螺纹104中。

2.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：本体1柄部为圆柱形106，前端为麻花钻100，中后端圆柱上加工有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104；刀片槽101位于本体1的轴心，是长方型的通孔槽，长度方向与轴线一致，以轴线为对称线，前端近距麻花钻螺旋槽后端，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线垂直；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相惯通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端。

3.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：倒角刀片2上有前刀刃21、后刀刃22、横刀刃23、前刀刃21与横刀刃23的过渡圆弧刀刃24、后刀刃22与横刀刃23的过渡圆弧刀刃25、斜向安装槽26、V型槽27及横刀刃23的前刀面28或圆弧前刀面29等，前刀面28为负前角。

4.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：本体1柄部为莫氏锥柄106，前端为麻花钻100，中后端圆柱上加工有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104；刀片槽101位于本体1的轴心，是长方型的通孔槽，长度方向与轴线一致，以轴线为对称线，前端近距麻花钻螺旋槽后端，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线垂直；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相惯通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端。

5.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于：本体1分为钻头11和刀杆12两部分，钻头11后端的阶梯型异形轴111与刀杆12前端的异形孔121是配合关系，二者装配后用锥端紧定螺丝7通过其上的螺纹孔122与圆孔112紧固连接。

6.根据权利要求5所述的切削刀具，其特征在于：钻头11前端为麻花钻110，后端为阶梯型异形轴111；异形轴111上有圆孔112，二者轴线垂直相交；刀杆12前端有异形孔121和螺纹孔122，中后端圆柱上有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104；异形孔121位于刀杆12的中心并与其同轴；螺纹孔122位于刀杆12的圆周上，与异形孔121垂直相通；刀片槽101位于刀杆12的轴线上，是长槽型的侧向通孔，以轴线为对称线，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端。

7.根据权利要求5所述的切削刀具，其特征在于：刀杆12柄部为莫氏锥柄106，前端有异形孔121和螺纹孔122，中后端圆柱上有刀片槽101、偏心转轴孔102、阶梯型圆孔103和内螺纹104；异形孔121位于刀杆12的中心并与其同轴；螺纹孔122位于刀杆12的圆周上，与异形孔121垂直相通；刀片槽101位于刀杆12的轴线上，是长槽型的侧向通孔，以轴线为对称线，排屑方向一侧加工有排屑槽105；偏心转轴孔102与本体1轴心线的偏心值为S并且与轴心线垂直，S与本体1和转轴孔的直径有关；阶梯型圆孔103沿本体1轴线方向与刀片槽101后端相通；内螺纹104位于阶梯型圆孔后端。