CN110480066A - 一种变径阶梯钻 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种变径阶梯钻，包括柄部和切削部。其中，切削部包括至少二条外圆刃，均围绕该切削部的外侧壁进行螺旋延伸。沿左右方向，外圆刃由具有不同切削直径的第一切削段和第二切削段构成。在外圆刃的切削刃口上开设有工艺凹槽，用来平滑过渡第一切削段和第二切削段。这样一来，从而使得处于首先进行入钻削进程的第一切削段具有相对较小的周刃前角，进而使得其具有优良的切入性。另外，在一定程度上放松了对第二切削段切削直径的要求，即增大了第二切削段的芯厚值，从而使得阶梯钻具有更为优良的钻削刚性，确保工件孔径的成型质量。

Description

一种变径阶梯钻

技术领域

本发明涉及切削刀具制造技术领域，尤其是一种变径阶梯钻。

背景技术

在实际钻削加工过程中，部分工件的孔径经常存在小变径台阶面，例如汽车喷油嘴，其台阶面高度值仅有几十丝，且具有10～15°的倾斜角度。另外，工件材料大多为不锈钢、高温镍基合金等材料，从而导致在初加工阶段需要严格控制钻头的螺旋角度。当螺旋角度值偏大时，用来成型台阶面的刃口极易受到磨损；而当螺旋角度值偏小时，孔径的成型粗糙度值较低，满足不了使用要求。

在现有技术中，均采用添加阶梯修正或添加保护刀棱作为上述问题的应对手段，均取得了较好的效果。然而，亦均存在着严重的缺点。针对于第一种改善方式，由于其成型阶梯径向高度极小，且具有倾斜角度，不便于钻头的修正、成型。针对于第二种改善方式，在实际磨削钻头时，很难保证保护刀棱只是修在阶梯变径处，结果妥协的代价就是，此保护刀棱需要同时修在第一阶梯上，导致第一阶梯径向前角变小，甚至变负，从而影响工件的成型质量。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种专门用于小变径台阶面加工成型，且便于制造的变径阶梯钻。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种变径阶梯钻，包括柄部和切削部。其中，切削部包括至少二条外圆刃，均围绕该切削部的外侧壁进行螺旋延伸。沿左右方向，外圆刃由具有不同切削直径的第一切削段和第二切削段构成。在外圆刃的切削刃口上开设有工艺凹槽，用来平滑过渡第一切削段和第二切削段。

作为本发明技术方案的进一步改进，第一切削段的周刃前角α控制在12～16°；第二切削段的周刃前角β控制在6～10°。

作为本发明技术方案的进一步改进，外圆刃的螺旋角γ控制在25～42°。

作为本发明技术方案的更进一步改进，工艺凹槽的总长度控制在1～1.5mm。工艺凹槽为变径弧线凹槽，且其各组成弧线的半径控制在20～50mm。

作为本发明技术方案的更进一步改进，外圆刃直至延伸至切削部的端面以形成端刃，且其后角δ为10～18°。

作为本发明技术方案的更进一步改进，外圆刃包括有假刃带，其由其切削刃口向后延伸而成。

作为本发明技术方案的更进一步改进，假刃带的宽度w控制在0.2～0.5mm，且假刃带后角ε控制在2～5°。

作为本发明技术方案的更进一步改进，切削部的外径为D，切削部的长度为L，则L＝3～5D。

作为本发明技术方案的更进一步改进，切削部的径向全跳动和轴向全跳动均控制在0.005以内。

作为本发明技术方案的更进一步改进，外圆刃的切削刃口经过倒圆处理，且其圆半径R控制在0.3～0.5mm。

相较于传统设计结构的钻削刀具，在本发明所公开的技术方案中，外圆刃由第一切削段和第二切削段平滑过渡而成，从而使得处于首先进行入钻削进程的第一切削段具有相对较小的周刃前角，进而使得其具有优良的切入性。另外，在一定程度上放松了对第二切削段切削直径的要求，即增大了第二切削段的芯厚值，从而使得阶梯钻具有更为优良的钻削刚性，确保工件孔径的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中变径阶梯钻的结构示意图。

图2是图1的I局部放大图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的A-A剖视图。

图5是图4的II局部放大图。

图6是本发明变径阶梯钻中外圆刃的局部剖面图。

图7是本发明变径阶梯钻中端刃的局部剖面图

1-柄部；2-切削部；21-外圆刃；211-第一切削段；212-第二切削段；213-工艺凹槽；214-假刃带；22-端刃。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明，图1示出了本发明中变径阶梯钻的结构示意图，包括柄部1和切削部2。其中，切削部2包括二条外圆刃21，均围绕该切削部2的外侧壁进行螺旋延伸。沿左右方向，外圆刃21由具有不同切削直径的第一切削段211和第二切削段212构成。在外圆刃21的切削刃口上开设有工艺凹槽213，用来平滑过渡第一切削段211和第二切削段212(如图2中所示)。如此一来，从而使得处于首先进行入钻削进程的第一切削段211具有相对较小的周刃前角，进而使得其具有优良的切入性。另外，在一定程度上放松了对第二切削段212切削直径的要求，即增大了第二切削段212的芯厚值，从而使得变径阶梯钻具有更为优良的钻削刚性，确保工件孔径的成型质量。

在此需要说明的是，外圆刃21的数量除了可以设定为如上所述的二条，还可以根据实际情况选定了三条、四条以及五条等。一般来说，随着外圆刃21数量的增多，工件孔径的成型过程愈加平稳。

作为上述变径阶梯钻结构的进一步优化，第一切削段211的周刃前角α宜控制在12～16°；第二切削段212的周刃前角β宜控制在6～10°(如图4、5中所示)。这样一来，可以在保证外圆刃21切削刚性的前提下，尽可能确保其平缓过渡，且还可在一定程度上减小实际切削力，从而降低切削能耗以及切削过程中的变径阶梯钻的自身变形量，提高成型精度。另一方面，还可以减小加工硬化，抑制积屑瘤的产生，提高加工表面的质量。

出于提高第一切削段211相对于第二切削段212的平滑过渡性以及降低加工、成型困难度方面考虑，上述工艺凹槽213的总长度控制在1～1.5mm即可。另外，还需将工艺凹槽213设置为变径弧线凹槽，且其各组成弧线的半径控制在20～50mm。

已知，螺旋角是变径阶梯钻最外圆的螺旋线展开成直线后与其轴线的夹角。一般来说，随着螺旋角的增大，外圆刃21的前角亦相应地增大，从而会在一定程度上增加排屑的流畅性，然而，变径阶梯钻的刚度亦随之降低。因此，综合排屑性能和切削刚度两方面考虑，上述变径阶梯钻螺旋角γ一般宜控制在25～42°(如图1中所示)。

再者，为了进一步提高变径阶梯钻的轴向切入性能，还可以在切削部2的端部设置有端刃22(如图1、3中所示)，其由外圆刃21沿着切削部2向左延伸而成且其后角δ为10～18°(如图7中所示)。

再者，还可以在外圆刃21上开设假刃带214，其由切削刃口向后延伸而成(如图6中所示)，从而便于实现外圆刃21和端刃22的连磨，避免空刀槽的形成，大大的提高了成型尺寸的精度，另外，通过采用上述技术方案进行设置，还有助于降低零件的粗糙度，提高加工精度。经过大量实验数据验证，一般来说，假刃带214的宽度w宜控制在0.2～0.5mm，且假刃带214后角ε控制在2～5°(如图6中所示)。

再者，为了进一步提高变径阶梯钻的加工精度，提高工件成型表面的粗糙度，还可以将切削部2的径向全跳动和轴向全跳动均控制在0.005以内，优选以电火花方式进行加工成型。

再者，出于提高变径阶梯钻在高速切削加工工件时的强度，提高其使用寿命方面考虑，作为其结构的进一步优化，还可以对切削部2的轴径比进行限定，具体推荐如下：切削部2的长度假定为L，则L＝3～5D，此处，D代表切削部2的外径。

再者，还可以对外圆刃21的刃口进行倒圆处理，且圆半径R控制在0.3～0.5mm(如图6中所示)，从而可以有效地优化外圆刃21在切削过程的受力状态，防止其发生崩刃现象。

出于排屑的顺利性方面考虑，需要对芯厚相对于切削部2的占比进行控制，设定切削部2的外径为D，其芯厚直径设定为d，一般来说，d＝50～55％D。

最后，出于提高变径阶梯钻的抗磨性，延长其刃磨周期等方面考虑，还可以在切削部2上设置有耐磨涂层(图中未示出)，且根据预加工工件的材质优选TiC、TiN、Al₂O₃或复合涂层。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变径阶梯钻，包括柄部和切削部；其中，所述切削部包括至少二条外圆刃，均围绕所述切削部的外侧壁进行螺旋延伸；沿左右方向，所述外圆刃由具有不同切削直径的第一切削段和第二切削段构成；在所述外圆刃的切削刃口上开设有工艺凹槽，用来平滑过渡所述第一切削段和所述第二切削段。

2.根据权利要求1所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述第一切削段的周刃前角α控制在12～16°；所述第二切削段的周刃前角β控制在6～10°。

3.根据权利要求1所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述外圆刃的螺旋角γ控制在25～42°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述工艺凹槽的总长度控制在1～1.5mm；所述工艺凹槽为变径弧线凹槽，且其各组成弧线的半径控制在20～50mm。

5.根据权利要求4所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述外圆刃直至延伸至所述切削部的端面以形成端刃，且其后角δ为10～18°。

6.根据权利要求4所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述外圆刃包括有假刃带，其由其切削刃口向后延伸而成。

7.根据权利要求6所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述假刃带的宽度w控制在0.2～0.5mm，且假刃带后角ε控制在2～5°。

8.根据权利要求4所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述切削部的外径为D，所述切削部的长度为L，则L＝3～5D。

9.根据权利要求4所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述切削部的径向全跳动和轴向全跳动均控制在0.005以内。

10.根据权利要求4所述的变径阶梯钻，其特征在于，所述外圆刃的切削刃口经过倒圆处理，且其圆半径R控制在0.3～0.5mm。