[发明专利]钻铰型强力钻

说明书

技术领域

本发明涉及高速、高精刀具，尤其涉及一种用于高硬高强钢材孔加工的强力钻。

背景技术

传统钻头如图1a、1b所示，包括头部和柄部，钻头是以中心轴线A的圆柱体上开槽，开槽螺旋角通常为25～30°，槽1用于在持续加工过程中排出切屑，背2用于形成槽的实体部分，槽1或背2沿中心轴线A呈中心对称；钻头芯厚正锥为0，槽背宽度比通常为1∶1；槽与背在轴线方向上的交线称为主切削刃3，在钻头做轴向送进时切削工件，两条主切削刃3形成钻头的顶角B，在设计及制造过程中，通过选择不同的开槽砂轮形状与不同的顶角配合，获得近似平直的主切削刃3；槽与背在径向方向上的螺旋交线称为副切削刃4，在钻头做轴向送进时，通过支撑已加工出的孔表面，保证钻孔方向不改变，副切削刃4在制造过程中并不是真正的一条螺旋线，而是具有一定的宽度，也称为棱边；主切削刃3和副切削刃4的交点，称为刀尖5，刀尖5在钻削过程中，切削速度最大，承受的温度最高，同时刀尖在钻头结构中由于处于主、副切削刃的交点，是最为失效的部分。

目前，钻孔加工的极限硬度为HRC43，即硬度超过HRC43的材料很难由传统钻头直接加工，必须采用机械加工和热处理交替进行的方式。比如，先将工件调质到硬度25＜HRC＜30，钻孔，扩孔，再对工件淬火至53＜HRC＜56，时效后回火至43＜HRC＜48，再采用精铰或铣铰加工。工艺编排复杂，时间延续很长，成本高昂。

因此，设计一种钻头，可以实现＞HRC43的材料加工，尤其是能实现淬火后的钻削加工，将极大优化加工工艺，并能提高工艺安全性和稳定性，具有重大的技术意义和经济意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于高硬高强钢材孔加工的钻铰型强力钻。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

钻铰型强力钻，包括头部和柄部，特点是：所述头部是以中心轴线的圆柱体上开抛物线形槽，开槽螺旋角为10～15°，用于形成抛物线形槽的实体部分为背，芯厚为正锥，所述抛物线形槽与背在轴线方向上的交线形成主切削刃，所述抛物线形槽与背在径向方向上的螺旋交线形成副切削刃，副切削刃的宽度由窄变宽呈非线性变化，副切削刃与主切削刃通过刀尖圆弧相过渡。

进一步地，上述的钻铰型强力钻，其中，所述抛物线形槽的宽度与背的宽度比为1.6∶1。

更进一步地，上述的钻铰型强力钻，其中，所述芯厚正锥的锥度为1∶10。

再进一步地，上述的钻铰型强力钻，其中，所述刀尖圆弧的半径为0.1倍的钻头头部直径。

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本发明钻铰型强力钻的螺旋角较小，适合恶劣的钻孔加工条件；钻头芯厚采用超大正锥，适应钻铰型强力钻削的特点；采用优化的抛物线槽形槽宽与背宽比为1.6∶1，增强在大芯厚条件下的排削能力；

②超大芯厚条件下的抛物线槽形，副切削刃的宽度由窄变宽，且呈非线性变化，非线性增加至加工深度处，保证了在大阻力下的抗振效果，大大提高了钻铰型强力钻在恶劣工作条件下的使用寿命；

③取消易磨损并产生孔壁划伤的刀尖，由刀尖圆弧对主切削刃和副切削刃进行圆弧过渡，保证刀尖强度与加工表面质量；通过刀尖圆弧的几何参数优化，控制副切削刃进入工件的顺序，降低切削阻力而提高孔壁表面质量，实现以钻代铰，加工效率获得极大提高；

④钻铰型强力钻可用于高硬钢材的加工，并且通过几何结构的优化，“以钻代铰”实现粗精加工同步完成，极大提高加工效率；广泛适合于高速高效切削，应用前景看好。

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：传统钻头的主视示意图；

图1b：传统钻头的左视示意图；

图2a：本发明钻头的主视示意图；

图2b：本发明钻头的左视示意图；

图3：钻铰型强力钻芯厚设计示意图。

图中各附图标记的含义见下表：