[发明专利]主动型断屑钻头

说明书

技术领域

本发明涉及高速、超硬精密刀具，尤其涉及一种用于高韧性高强度材 料(如不锈钢，钛合金，镍基钴基等难加工材料)孔加工的自断屑钻头。

背景技术

目前难加工材料在航空制造、军工及兵器、及燃气轮机等诸多行业得 到广泛应用。

难加工材料切削与一般钢材相比，难加工材料切削加工难点主要表现 在以下几个方面：1)加工硬化倾向大，比如GH4169未强化处理的基体硬 度约HRC37，切削后表面产生0.03毫米左右的硬化层，硬度增加到HRC47 左右，硬化程度高达27％；加工硬化现象对刀具寿命有很大影响，通常会 产生严重的边界磨损；2)切削力大，难加工材料强度比汽轮机常用合金 钢材料高30％以上，在600℃以上的切削温度下，镍基难加工材料的强度 仍高于普通合金钢材料；未强化处理的难加工材料单位切削力在 4000N/mm2以上，而普通合金钢仅2500N/mm2；3)材料导热性差，切削 难加工材料时产生的大量切削热由刀具承受，刀尖承受了高达800～ 1000℃的切削温度，在高温和大切削力作用下，将导致切削刃产生塑性变 形、粘结与扩散磨损；4)镍基合金主要成份为镍和铬，另外还添加有少 量其它元素，如钼、钽、铌、钨等，值得注意的是，钽、铌、钨等也是用 来制造硬质合金或高速钢刀具的主要成分，用这些刀具加工难加工材料会 产生扩散磨损和磨料磨损。

孔加工是切削加工中难度较大的加工方式，属半封闭式加工。特别是 实心钻孔时，切削热极易滞留在切削刃附近，切削热和切屑的及时排出很 困难，这是影响刀具寿命的关键所在。

相对于一般钢材切削加工，切削难加工材料的刀具寿命要低50％以上， 加工效率很低，加工成本也高得多。难加工材料孔加工主要难点是：1) 切削力大，消耗机床功率大；2)孔加工是半封闭的切削，产生的高切削 热和断屑困难的切屑难以及时排出远离刀尖，刀具磨损更为剧烈；3)难 加工材料孔加工中，刀具磨损比加工普通钢材快得多，且需要切削性能更 好的刀具材料。

传统钻头的断屑主要是采用切削刃弯曲，为切削提供附加变形的方式 而获得，但由于上述难加工材料的物理性及切削特点，该方法能并适合难 加工材料。

可见，难加工材料钻孔钻头存在的寿命低、成本高等问题，是急需解 决的技术难题。其解决方法应侧重于断屑原理的改进，使得切屑能主动断 裂继而顺畅排出，保证钻孔的顺利进行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种主动型断屑钻 头，解决排屑散热问题，更好地保护钻头刃口以维持切削能力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

主动型断屑钻头，包括头部和柄部，所述头部是以中心轴线的圆柱体 上开排屑槽，用于形成排屑槽的实体部分为背，所述排屑槽与背在轴线方 向上的交线形成主切削刃，所述排屑槽与背在径向方向上的交线形成副切 削刃，副切削刃与主切削刃相交形成刀尖，特点是：所述排屑槽中设置有 断屑槽，所述断屑槽与主切削刃相平行。

进一步地，上述的主动型断屑钻头，其中，所述主切削刃上设置有分 屑槽，所述分屑槽与主切削刃相垂直。

更进一步地，上述的主动型断屑钻头，其中，所述断屑槽的轮廓呈直 线段与圆弧段衔接形成的线段。

再进一步地，上述的主动型断屑钻头，其中，所述直线段与切削平面 的夹角为45°，所述圆弧段的半径不小于0.3mm。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①本发明钻头设计独特，通过在排屑槽中设置有与主切削刃相平行的 断屑槽，断屑槽对切屑产生附加变形，使切屑扭曲后发生断裂，呈“6” 字形，而不是螺旋或带状，确保切屑顺畅排出；

②主动型断屑钻头设置有分屑槽，用于将切屑沿直径方向分成二至三 段，更有力于切屑的顺利排出；

③主动型断屑钻头在加工难加工材料时其使用寿命较长，加工效率提 高了约1.5倍；广泛适用于航空航天、军工兵器及其它民用领域的难加工 材料钻削。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1a：设置有断屑槽的主动型断屑钻头的示意图；

图1b：图1a的A向放大示意图；

图2a：设置有分屑槽的主动型断屑钻头的主视示意图；

图2b：图2a的左视示意图。