[实用新型]一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种加工金属孔的螺旋刀具，特别是一种变导程螺旋刀具及其加工时配合使用的螺杆。

背景技术

现有技术中的刀具，以麻花钻为例，通常包括一个圆柱形的柄和至少一个沟槽和相连的刃背组成。沟槽和刃背按照螺旋角度延伸至前端切削刃。刃背具有与之相连的刃带和在刃带后面的清背区域。沟槽与刃背上刃带的相交处定义为侧切削刃。在许多钻头中，典型的是沟槽沿刀具轴线按恒定导程作螺旋运动形成的，即螺旋运动中直线运动的线速度与圆周运动的角速度均为恒定值。然而钻头在钻削过程中真正起到切削和切削成形的部位仅为钻头端部及端部后面一小段沟槽。如果选用较大导程小螺旋角制作，会使钻头具有较小的径向前角，主切削刃切削力增大；并且使实现切屑成形的沟槽截面弧度较大，不利于切屑的弯曲变形和折断，在加工韧性金属时导致最终切屑形状为丝带状或长螺旋状，而此类切屑极易阻塞沟槽或缠绕在刀具背部，导致刀具折断，因此只能通过啄钻或步进钻削方式使切屑折断，这将大大增加钻削时间。相反，如果选用较小导程大螺旋角制作，会使钻头具有较大的径向后角，主切削刃切削力减小；并且使实现切屑成形的沟槽截面弧度较小，有利于切屑的弯曲变形和折断，但由于导程的减小，螺旋角的增大，使切屑排出路径大大增长，由于切屑与沟槽和被加工孔壁的摩擦力，会导致切屑流动速度降低，在加工较深孔或大进给切削时，也容易出现切屑阻塞的现象。此外，切屑排出路径增大，使切屑不能快速将切削区域的热量带走，相反，由摩擦力产生的热量，还会提高刀体温度。另一方面，选用较小导程大螺旋角制作钻头，会大大增加加工时间，制造成本将提高。

一些刀具也选择变导程螺旋，但基本应用于使用副切削刃或周刃进行侧面加工，如铣削。其目的是通过改变刀具刃部切削受力，降低刀具变形，使被加工表面具有较高的垂直度。

并且现有技术中，制造变导程螺旋刀具必须使用至少3轴联动的数控磨削中心完成，由于数控磨削中心的价格非常昂贵，导致加工成本比使用通用设备的加工成本高出数倍，尤其是高速钢产品，会高出数十倍。高昂的加工费限制了先进的变导程螺旋刀具的推广，因此一种可以使用通用设备加工而成的变导程螺旋刀具及其配合使用的螺杆的要求被提出。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本实用新型要设计一种可以通用设备加工的变导程螺旋刀具，该刀具可以综合恒定导程小螺旋角和大螺旋角刀具在切削力、切屑成形以及流动性、工艺性和加工成本方面的优点，在保证合理的主切削力及断屑情况的前提下，使切屑连同切削热量更快的排出，从而降低切削区域热量、提高刀具耐磨性和减小被加工孔的热变形情况，使其可以应用于更高精度和更深的孔加工。本实用新型还要设计一种用于在通用设备上加工变导程螺旋刀具时配合使用的螺杆，使用此螺杆，适用于变导程螺旋刀具大批量加工，可以大大降低变导程螺旋刀具的制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种变导程螺旋刀具，包括具有纵向轴线的圆柱体，所述的圆柱体包括一个端头和一个外表面，所述的外表面包括如下结构：

A、包括至少一条沿着圆柱体的纵向轴线螺旋延伸的沟槽，沟槽从端头沿纵向轴线方向导程是变化的，整条螺旋展开线各点相切；

B、沟槽具有：从外圆半径向内延伸的沟形前端、以及与沟形前端相毗邻的沟形底部，沟形前端从前端看，其投影是一条直线或内凹曲线；

C、毗邻沟槽的刃背沿圆柱体的纵向轴线按沟槽的导程螺旋延伸，其中刃背包括毗邻沟形前端的刃带，刃带具有与外圆半径相等的半径；刃背还包括毗邻刃带的清背区域，并且是外圆半径的内包圆周；

D、刀具的纵向轴线的最小宽度是钻芯的厚度，它比清背弧长要小。

本实用新型所述的沟槽具有以下四种形状中的一种形状：

A1、所述的沟槽从前端面沿纵向轴线包括切削端部螺旋区域、过渡螺旋区域和沟槽尾部螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域与沟槽尾部螺旋区域由过渡螺旋区域圆滑过渡，即整条螺旋展开线各点相切；

所述的切削端部螺旋区域具有恒定小导程大螺旋角，所述的大螺旋角为30°～50°，该区域长度沿纵向轴线为1.7～2.5倍刀具直径；所述的过渡螺旋区域的导程及螺旋角沿长度方向变化，该区域长度沿纵向轴线为至少3倍刀具直径；所述的沟槽尾部螺旋区域具有恒定大导程小螺旋角，所述的小螺旋角为0°～20°；

A2、所述的沟槽从前端沿纵向轴线包括切削端部螺旋区域和过渡螺旋区域，所述的切削端部螺旋区域螺旋展开线终点与过渡螺旋区域螺旋展开线起点相连并相切；