CN110076375A - 一种整体式麻花钻 - Google Patents

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曾腾辉
李凌祥
邹伶俐
骆少龙
吴建萍
杨东风
张冰冰
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Abstract

本发明公开了一种整体式麻花钻，包括圆棒形主体；在圆棒形主体设有对称的两条螺旋凹槽以构成排屑槽，以及设有第一侧面和第二侧面；第一侧面与所述螺旋凹槽的相交处的一段形成主切削刃，且主切削刃为内凹曲线，第一侧面与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段，螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃以圆弧交接段过渡，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段过渡，钻尖中间有形成一楔角的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃、扩角边界及中间过渡连接内凹曲线段构成。本发明可同时实现较高的刃口强度、良好的断屑能力，具备良好的通用性和经济型。

Description

一种整体式麻花钻
技术领域
本发明涉及金属刀具技术领域，特别是涉及一种即使是低转速和冷却条件差等工况条件下也能实现稳定钻削的整体式麻花钻。
背景技术
在通用材料的钻削加工中，麻花钻主切削刃采用内凹型刃口。内凹型刃口能够有效降低切削负载、增加切屑变形，对钻削过程的稳定切削及排屑控制有重要作用。
在中国专利02119816.0中公开了一种内凹型刃口麻花钻，该刀具包括：一个可绕旋转轴线旋转的钻头主体，该主体包括带有钻侧尖的钻尖和一个柄部；一个形成在钻头主体的周边上的排屑槽，该排屑槽从钻尖向钻头主体的柄部延伸；以及沿着排屑槽中的面向钻头旋转方向的壁表面和钻头主体的钻侧尖相交脊部形成的切削刃，其中，该切削刃还包括一个朝着周边方向凸起的切削刃以及该凸起切削刃平滑延伸的一条内凹切削刃。该钻头由于排屑槽尾端曲率半径大且尾端向反方向延伸，尾部靠近圆周最大直径处明显低于排屑槽底部，容易造成刀具刚性较差、容屑空间小、切屑划伤孔壁等缺点。
在现有技术中，还有一种麻花钻，该刀具包括：一个可绕旋转轴线旋转的钻头主体，该主体包括带有钻侧尖的钻尖和一个柄部；一个形成在钻头主体的周边上的排屑槽，该排屑槽从钻尖向钻头主体的柄部延伸，以及沿着排屑槽面向钻头旋转方向的壁表面和钻头主体的钻侧尖相交呈倒角型切削刃。该钻头制造简单成本低，但由于圆周直径最大处线速度最大，该处刃口强度不够，容易造成钻侧尖磨损快。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种整体式麻花钻，通过结构改进，可同时实现较高的刃口强度、良好的断屑能力，具备良好的通用性和经济型。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种整体式麻花钻，包括圆棒形主体；在圆棒形主体的一端端面沿着周面向另一端方向延伸预置的一段距离设有对称的两条螺旋凹槽以构成排屑槽，圆棒形主体的一端端面的中间设为凸出的钻尖，在圆棒形主体的一端端面的对应于螺旋凹槽的一边具有相对于圆棒形主体的横截面呈倾斜设置的第一侧面和第二侧面；所述第一侧面与所述螺旋凹槽的相交处的一段形成主切削刃，且主切削刃为内凹曲线，所述第一侧面与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段，且外凸圆弧与所述主切削刃形成一钝角，螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃以圆弧交接段过渡，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段过渡，该圆弧过渡段与圆周交接点在该圆棒形主体截面中高于螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃过渡圆弧交接段的最低点，钻尖中间有形成一楔角的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃、扩角边界及中间过渡连接内凹曲线段构成。
所述的主切削刃与圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段为切削刃，该处切削刃在该截面上的径向前角α1≤0，外凸圆弧最高点与圆周最大直径处距离设定在3％D到15％D之间，外凸圆弧交接段的曲率半径设定在5％D到25％D之间，其中D为钻头直径。
更进一步，α1值设定在0°到﹣35°之间。
所述主切削刃和外凸圆弧交接段形成过渡夹角，过渡夹角设定在135°到180°之间。
所述主切削刃的内凹曲线的曲率半径设定在25％D到50％D之间，螺旋凹槽的另一边的圆弧交接段的圆弧曲率半径设定在15％D到35％D之间；其中D为钻头直径。
更进一步，所述主切削刃的内凹曲线的曲率半径≤螺旋凹槽的另一边的圆弧交接段的圆弧曲率半径。
所述圆弧段的曲率半径设定在10％D到40％D之间，圆弧段与圆弧交接段直接的过渡点到圆周最大直径处距离设定在0.1mm到3mm之间；圆弧段的切线与水平线的夹角α2值设定在-60°到30°之间，其中D为钻头直径。
所述钻尖齿隙中楔角为β，β设定值在70°到100°之间。
所述钻尖齿隙中内切削刃与所述主切削刃的交接为一直线过渡段，该直线过渡段与纵向线呈一夹角δ，且夹角δ设定在-45°到30°之间，直线过渡段的长度设定在0.02m到3mm之间。
所述圆棒形主体中，两条螺旋凹槽之间的中间所形成的一段最小实心部分为钻芯，钻芯的直径d设定在20％D到35％D之间，其中D为钻头直径。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明由于采用了在圆棒形主体的一端端面沿着周面向另一端方向延伸预置的一段距离设有对称的两条螺旋凹槽以构成排屑槽，圆棒形主体的一端端面的中间设为凸出的钻尖，在圆棒形主体的一端端面的对应于螺旋凹槽的一边具有相对于圆棒形主体的横截面呈倾斜设置的第一侧面和第二侧面；所述第一侧面与所述螺旋凹槽的相交处的一段形成主切削刃，且主切削刃为内凹曲线，所述第一侧面与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段，螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃以圆弧交接段过渡，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段过渡，钻尖中间有形成一楔角的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃、扩角边界及中间过渡连接内凹曲线段构成。本发明的这种结构，通过采用多段式圆弧交接过渡螺旋槽，采用较小的齿隙楔角，解决了钻头主切削刃圆周直径最大处由于线速度最大，导致磨损快的问题，解决了排屑槽中主切削刃处与排屑槽尾部弯曲程度不合适，导致加工软钢材料切屑卷曲程度不足、容屑空间差的问题，以及解决了排屑槽尾部往主切削刃相反方向延伸，导致切屑容易剐蹭孔壁，孔壁质量较差的问题，可同时实现较高的刃口强度、良好的断屑能力，具备良好的通用性和经济型。
2、本发明的主切削刃与圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段，外凸圆弧最高点与圆周最大直径处距离设定在3％D到15％D之间，主切削刃的内凹圆弧曲线与外凸圆弧交接段采用过渡夹角交接，与现有的圆弧过渡设计相比，外凸圆弧交接段的切削刃在该截面上的径向前角α1和曲率半径R1设置更为灵活，外凸圆弧强度和断屑效果更好。
3、本发明的主切削刃的内凹曲线曲率半径和圆弧交接段的曲率半径，采用曲率半径递减的设置，即R3≤R2，区别于现有技术采用高度圆弧交接曲率半径递增的设置，保证容屑空间及断屑性能，同时能够增强主切削刃强度，通用性广。
4、排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段过渡与圆弧交接段形成凸起，与现有的排屑槽尾下凹技术相比，能够提升产品刚性及降低切屑划伤孔壁概率。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种整体式麻花钻不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实施例的俯视图；
图2是本发明的实施例的截面示意图；
图3是本发明的实施例的正视图。
图中，1：圆棒形主体；2：螺旋凹槽(排屑槽)；3a：第一侧面；3b：第二侧面；4：外凸圆弧交接段；5：主切削刃；6：圆弧交接段；7：圆弧段；8：齿隙直线过渡段；9：内凹曲线段；10：内切削刃；11：齿隙扩角边界；12：冷却通道；β：齿隙楔角；δ：齿隙直线过渡夹角；θ：主切削刃与外凸圆弧交接段夹角O：圆棒形主体轴线(旋转中心)；O1：刀具主体旋转中心；D：钻头直径(刀具主体最大直径)；d：钻芯直径；α1：径向前角；α2：径向前角；R1：外外凸圆弧交接段的曲率半径；R2：主切削刃的曲率半径；R3：圆弧交接段过渡的曲率半径；R4：圆弧段过渡的曲率半径；H1：交接点；H2：交接点。
具体实施方式
实施例
参见图1至图3所示，本发明的一种整体式麻花钻，包括圆棒形主体1；在圆棒形主体1的一端端面沿着周面向另一端方向延伸预置的一段距离设有对称的两条螺旋凹槽2以构成排屑槽，圆棒形主体的一端端面的中间设为凸出的钻尖，在圆棒形主体的一端端面的对应于螺旋凹槽的一边具有相对于圆棒形主体的横截面呈倾斜设置的第一侧面3a和第二侧面3b；所述第一侧面3a与所述螺旋凹槽2的相交处的一段形成主切削刃5，且主切削刃5为内凹曲线，所述第一侧面3a与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃5与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段4，且外凸圆弧与所述主切削刃形成一钝角，螺旋凹槽2的另一边沿远离主切削刃5以圆弧交接段6过渡，排屑槽2尾部与圆周交接处为圆弧段7过渡，该圆弧过渡段与圆周交接点在该圆棒形主体截面中高于螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃过渡圆弧交接段的最低点，钻尖中间有形成一楔角β的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃10、扩角边界11及中间过渡连接内凹曲线段9构成。
本实施例中，所述的主切削刃5与圆周刃交接处形成的外凸圆弧交接段4为切削刃，该处切削刃在该截面上的径向前角α1≤0，外凸圆弧最高点H1与圆周最大直径处距离设定在3％D到15％D之间，外凸圆弧交接段4的曲率半径R1设定在5％D到25％D之间，其中D为钻头直径。
更进一步，α1值设定在0°到﹣35°之间。
本实施例中，所述主切削刃5和外凸圆弧交接段4形成过渡夹角θ，过渡夹角θ设定在135°到180°之间。
本实施例中，所述主切削刃5的内凹曲线的曲率半径R2设定在25％D到50％D之间，螺旋凹槽2的另一边的圆弧交接段6的圆弧曲率半径R3设定在15％D到35％D之间；其中D为钻头直径。
更进一步，所述主切削刃的内凹曲线的曲率半径R2≤螺旋凹槽的另一边的圆弧交接段的圆弧曲率R3半径，即R2≤R3。
本实施例中，所述圆弧段7的曲率半径R4设定在10％D到40％D之间，圆弧段7与圆弧交接段6直接的过渡点H2到圆周最大直径处距离设定在0.1mm到3mm之间；圆弧段7的切线与水平线的夹角α2值设定在-60°到30°之间，其中D为钻头直径。
本实施例中，所述钻尖齿隙中楔角为β，β设定值在70°到100°之间。
本实施例中，所述钻尖齿隙中内切削刃10与所述主切削刃5的交接为一直线过渡段8，该直线过渡段8与纵向线呈一夹角δ，且夹角δ设定在-45°到30°之间，直线过渡段8的长度设定在0.02m到3mm之间。
本实施例中，所述圆棒形主体1中，两条螺旋凹槽2之间的中间所形成的一段最小实心部分为钻芯，钻芯的直径d设定在20％D到35％D之间，其中D为钻头直径。
本发明的一种整体式麻花钻，采用了在圆棒形主体1的一端端面沿着周面向另一端方向延伸预置的一段距离设有对称的两条螺旋凹槽2以构成排屑槽，圆棒形主体1的一端端面的中间设为凸出的钻尖，在圆棒形主体1的一端端面的对应于螺旋凹槽2的一边具有相对于圆棒形主体的横截面呈倾斜设置的第一侧面3a和第二侧面3b；所述第一侧面3a与所述螺旋凹槽的相交处的一段形成主切削刃5，且主切削刃5为内凹曲线，所述第一侧面3a与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃5与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段4，螺旋凹槽2的另一边沿远离主切削刃以圆弧交接段6过渡，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段7过渡，钻尖中间有形成一楔角β的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃10、扩角边界11及中间过渡连接内凹曲线段9构成。本发明的这种结构，通过采用多段式圆弧交接过渡螺旋槽，采用较小的齿隙楔角，解决了钻头主切削刃圆周直径最大处由于线速度最大，导致磨损快的问题，解决了排屑槽中主切削刃处与排屑槽尾部弯曲程度不合适，导致加工软钢材料切屑卷曲程度不足、容屑空间差的问题，以及解决了排屑槽尾部往主切削刃相反方向延伸，导致切屑容易剐蹭孔壁，孔壁质量较差的问题，可同时实现较高的刃口强度、良好的断屑能力，具备良好的通用性和经济型。
本发明的一种整体式麻花钻，主切削刃5与圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段4，外凸圆弧最高点H1与圆周最大直径处距离设定在3％D到15％D之间，主切削刃5的内凹圆弧曲线与外凸圆弧交接段4采用过渡夹角交接，与现有的圆弧过渡设计相比，外凸圆弧交接段4的切削刃在该截面上的径向前角α1和曲率半径R1设置更为灵活，外凸圆弧强度和断屑效果更好。
本发明的一种整体式麻花钻，主切削刃5的内凹曲线曲率半径R2和圆弧交接段6的曲率半径R3，采用曲率半径递减的设置，即R3≤R2，区别于现有技术采用高度圆弧交接曲率半径递增的设置，保证容屑空间及断屑性能，同时能够增强主切削刃强度，通用性广。
本发明的一种整体式麻花钻，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段7过渡与圆弧交接段6形成凸起，与现有的排屑槽尾下凹技术相比，能够提升产品刚性及降低切屑划伤孔壁概率。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种整体式麻花钻，包括圆棒形主体；在圆棒形主体的一端端面沿着周面向另一端方向延伸预置的一段距离设有对称的两条螺旋凹槽以构成排屑槽，圆棒形主体的一端端面的中间设为凸出的钻尖，在圆棒形主体的一端端面的对应于螺旋凹槽的一边具有相对于圆棒形主体的横截面呈倾斜设置的第一侧面和第二侧面；其特征在于：所述第一侧面与所述螺旋凹槽的相交处的一段形成主切削刃，且主切削刃为内凹曲线，所述第一侧面与所述周面的相交处形成圆周刃，所述主切削刃与所述圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段，且外凸圆弧与所述主切削刃形成一钝角，螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃以圆弧交接段过渡，排屑槽尾部与圆周交接处为圆弧段过渡，该圆弧过渡段与圆周交接点在该圆棒形主体截面中高于螺旋凹槽的另一边沿远离主切削刃过渡圆弧交接段的最低点，钻尖中间有形成一楔角的钻尖齿隙，该齿隙由内切削刃、扩角边界及中间过渡连接内凹曲线段构成。
2.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述的主切削刃与圆周刃交接处形成外凸圆弧交接段为切削刃，该处切削刃在该截面上的径向前角α1≤0，外凸圆弧最高点与圆周最大直径处距离设定在3％D到15％D之间，外凸圆弧交接段的曲率半径设定在5％D到25％D之间，其中D为钻头直径。
3.根据权利要求2所述的整体式麻花钻，其特征在于：更进一步，α1值设定在0°到﹣35°之间。
4.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述主切削刃和外凸圆弧交接段的过渡夹角设定在135°到180°之间。
5.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述主切削刃的内凹曲线的曲率半径设定在25％D到50％D之间，螺旋凹槽的另一边的圆弧交接段的圆弧曲率半径设定在15％D到35％D之间；其中D为钻头直径。
6.根据权利要求5所述的整体式麻花钻，其特征在于：更进一步，所述主切削刃的内凹曲线的曲率半径≤螺旋凹槽的另一边的圆弧交接段的圆弧曲率半径。
7.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述圆弧段的曲率半径设定在10％D到40％D之间，圆弧段与圆弧交接段直接的过渡点到圆周最大直径处距离设定在0.1mm到3mm之间；圆弧段的切线与水平线的夹角α2值设定在-60°到30°之间，其中D为钻头直径。
8.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述钻尖齿隙中楔角为β，β设定值在70°到100°之间。
9.根据权利要求8所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述钻尖齿隙中内切削刃与所述主切削刃的交接为一直线过渡段，该直线过渡段与纵向线呈一夹角δ，且夹角δ设定在-45°到30°之间，直线过渡段的长度设定在0.02m到3mm之间。
10.根据权利要求1所述的整体式麻花钻，其特征在于：所述圆棒形主体中，两条螺旋凹槽之间的中间所形成的一段最小实心部分为钻芯，钻芯的直径d设定在20％D到35％D之间，其中D为钻头直径。
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