專利名稱：鉆削深孔的麻花鉆頭的制作方法
本項發(fā)明屬于金屬和其它材料的切削加工范圍，更具體說，屬于鉆削深孔的麻花鉆頭。
在金屬加工中，最廣泛的工序之一是鉆削。通常，這種工序的特點(diǎn)是低生產(chǎn)率和刀具消耗量大。大約所生產(chǎn)的刃型刀具的30%的鉆頭。加工深度大于孔徑10倍的孔(即深孔)的生產(chǎn)率特別低。因此，目前存在著提高加工這種深孔生產(chǎn)率的問題。
已知有一種用來加工深孔的麻花鉆頭，該鉆頭由切削部分，導(dǎo)向刃帶和用來輸送出切屑的螺旋槽組成(SU，A，701743)。每一螺旋槽由最接近鉆頭切削部分的刃前面形成，刃前面與麻花鉆頭的軸線成一角度，且與槽底相連接，而槽底平行于麻花鉆頭的軸線，并與刃背面相連接。
已知的這種麻花鉆頭，可以在鉆頭不需要周期退出的情況下，鉆削深度達(dá)50倍直徑的深孔，這是利用增大螺旋槽的傾角(ω＝45～60°)，以及螺旋槽的刃前面相對于麻花鉆頭軸線的傾角δ大于90°來實現(xiàn)的，并且這樣的刃前面由直線形成。用這種麻花鉆頭加工深孔的生產(chǎn)率，要高于利用眾所周知的麻花鉆頭鉆削深孔的生產(chǎn)率。正確選取所有三個構(gòu)造參數(shù)，即螺旋槽的合理尺寸，形狀和傾角，不僅可以消除周期性的退出鉆頭，而且還可以顯著提高麻花鉆頭在扭轉(zhuǎn)時的剛度，這種情況可以這樣解釋，在保證切屑從被加工的孔內(nèi)可靠地輸送出的情況下，有可能顯著減少螺旋槽尺寸和加大鉆頭心部直徑，因為用來積存切屑的螺旋槽不需要有大的容積。已知的這種麻花鉆頭具有比較大的剛度，并且能夠可靠地輸送出切屑。這一點(diǎn)是借助于在刃前面上引入傾角δ，以減小螺旋槽的傾角ω而達(dá)到的。出現(xiàn)將切屑的條狀卷擠至孔壁的力可以改善排屑條件。
但是，由于螺旋槽在整個高度上的刃前面相對于麻花鉆頭的軸線具有相同的傾角，所以沿螺旋槽整個長度的排屑條件是不相同的。這樣，在螺旋槽的中央部分，在與切屑的大顆粒和條狀卷相接觸的區(qū)段上，制作成傾斜狀是有利的，因為可以改善輸送出切屑的條件。在螺旋槽周邊，在與切屑的塵狀粒和微小碎屑相接觸的地方，制作成的這種傾斜狀是有害的，因為將惡化這種鉆頭的工作條件，導(dǎo)致鉆頭耐久性的降低。造成這種情況是因為在麻花鉆頭的橫向截面內(nèi)，這樣的螺旋槽在周邊附近的刃前面由外凸曲線-泛漸開線所形成，并且與導(dǎo)向刃帶的交點(diǎn)處組成鈍角。這樣將導(dǎo)致切屑的塵狀粒和微小碎屑在鉆頭和圓孔之間的縫隙內(nèi)卡住，粘附在導(dǎo)向刃帶上，并且會降低麻花鉆頭的耐久性，增大扭轉(zhuǎn)力矩。
本項發(fā)明的基本任務(wù)是研制一種鉆削深孔的麻花鉆頭，其螺旋槽在結(jié)構(gòu)上要制作得可以保證可靠地輸送出切屑，螺旋鉆頭在扭轉(zhuǎn)時可能有最大剛度，并且可以消除被加工的材料粘附在導(dǎo)向刃帶上。
所提出的任務(wù)是這樣解決的，鉆削深孔的麻花鉆頭，由切削部分，導(dǎo)向刃帶和用于輸送出切屑的螺旋槽組成，每一螺旋槽內(nèi)由與麻花鉆頭軸線成一角度的和最接近切削部分的刃前面形成，刃前面與槽底相連接，而槽底平行于麻花鉆頭的軸線，且與刃背面相連接，麻花鉆頭的刃前面由兩個相連接的區(qū)段形成，第一段與導(dǎo)向刃帶相交，并與麻花鉆頭外圓柱面面的母線組成小于90的夾角，而在刃前面第二段任一點(diǎn)處的切線，相對于麻花鉆頭外圓柱面母線的傾角，要根據(jù)下列條件進(jìn)行選擇125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°式中ω-在所考慮的一點(diǎn)處，螺旋槽相對于麻花鉆頭軸線的傾角，K＝1.4～2.1。
使第一區(qū)段在垂直于麻花鉆頭軸線平面內(nèi)投影的長度為螺旋槽深度的0.05～0.3是適當(dāng)?shù)摹?br> 這樣可以防止微小的切屑顆粒在麻花鉆頭和孔壁之間的縫隙內(nèi)卡住，同時也不會惡化螺旋槽的輸送出切屑的特性。
需要按下列公式選取螺旋槽的導(dǎo)程P＝(2～2.6)d，式中d-麻花鉆頭的直徑。
這樣，在保持麻花鉆頭具有比較高的剛度的情況下，可以保證可靠地從被加工的孔內(nèi)輸送出切屑。
根據(jù)本項發(fā)明所制作的用于鉆削深孔的麻花鉆頭，可以保證連續(xù)不斷地從被加工的孔內(nèi)輸送出所形成的切屑，這樣可以在鉆深孔時不需要周期退出鉆頭的情況下，即在一個進(jìn)刀行程內(nèi)完成鉆削深孔這種鉆頭具有提高扭轉(zhuǎn)剛度，允許采用提高切削規(guī)范。所推薦的麻花鉆頭可以在任意的機(jī)床上加工圓孔，而且不必對機(jī)床進(jìn)行改裝。除此以外，根據(jù)本項發(fā)明所制作的麻花鉆頭的制造工藝，實際上與制造眾所周知的麻花鉆頭的制造工藝是沒有區(qū)別的。
下面對具體實施本項發(fā)明的實例和對附圖的引證加以說明，在這些附圖上根據(jù)本項發(fā)明，

圖1表示鉆削深孔的麻花鉆頭的外觀圖;
圖2表示圖1上的Ⅱ-Ⅱ剖面，并附有切屑顆粒上的力作用圖;
鉆削深孔的麻花鉆頭由切削部分1(圖1)，導(dǎo)向刃帶2和用于輸送切屑的螺旋槽3組成。
每一螺旋槽由與麻花鉆頭的軸線成一角度δ(圖2)的刃前面4組成，該刃前面與槽底5相連接，而槽底5平行于麻花鉆頭的軸線，并且與刃背面6相連接。
刃前面4由兩個相連接的區(qū)段7，8組成，第一段與導(dǎo)向刃帶2相交，并且與麻花鉆頭外圓柱面的母線9組成角度ψ＜90°。刃前面4的第一段7在垂直于麻花鉆頭軸線平面內(nèi)的投影的長度為螺旋槽3深度h的0.05～0.3。由于第一段7在鉆頭的周邊具有這樣的幾何參數(shù)，所以在橫截面內(nèi)形成尖端，并且法向壓力N的作用方向，使得該力能夠?qū)⑽⑿∏行碱w粒10從孔壁11處脫開，并且可以防止這些顆粒在麻花鉆頭和孔壁之間的縫隙內(nèi)卡住。由螺旋槽3的刃前面4至導(dǎo)向刃帶2過渡點(diǎn)處的尖端，可以提高麻花鉆頭的耐久性，與在此點(diǎn)具有角度ψ＞90°的麻花鉆頭相比，耐久性可以提高好幾倍。如果第一段7(在此段上設(shè)置尖端)的尺寸過小，即該尺寸與切屑的粉塵型和微型顆粒10的尺寸相差不多，則由于這些顆粒10粘附在導(dǎo)向刃帶2上，而使麻花鉆頭的耐久性降低。將這一段7的尺寸制作得小于螺旋槽3深度h的0.05是不合理的。如果第一段7的尺寸超過螺旋槽3深度h的0.3，則中型和大型切屑的條狀塊12將與刃前面4在這樣的一些點(diǎn)相接觸，而法向壓力N在這些點(diǎn)處的徑向分力R非常小，或者法向壓力指向鉆頭的軸線，從而引起螺旋槽3輸送特性的降低。
與螺旋槽3的槽底5相連接的第二段8可以這樣制作，使得在第二段任意點(diǎn)處的切線相對于麻花鉆頭外圓柱面母線9的傾角，按照下列條件進(jìn)行選取125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°式中ω(圖1)-在所考慮的一點(diǎn)處，螺旋槽3相對于麻花鉆頭軸線的傾角，K＝1.4～2.1。
由于角δ(圖2)的存在，可以產(chǎn)生法向壓力N的徑向分力，麻花鉆頭以此力作用到切屑條狀塊12上。徑向分力矢向R與離心力矢量W相加，并且將切屑條狀塊12擠壓至孔壁11上，這樣將引起切屑對被加工孔側(cè)壁表面摩擦力的增大，從而惡化切屑的輸送條件。當(dāng)δ角從90°增大到120°時，切屑的輸送條件可得到改善。當(dāng)δ＞125°時，將出現(xiàn)副作用，即切屑對孔壁11的壓力R將增大到這樣的值，在這種情況下，當(dāng)鉆削孔壁11的鋼、鑄鐵和其它結(jié)構(gòu)材料時，由于切屑的作用將形成環(huán)形溝，從而破壞切屑的輸送問題。
試驗結(jié)果肯定，在刃前面4不存在傾斜時，為了保證可靠地排出切屑，必須使螺旋槽3相對于鉆頭軸線的傾角ω(圖1)為57°～62°。在角ω減小到52°～54°時，刃前面4(圖2)的傾斜可以保證可緊地輸送出切屑。這樣可以增加麻花鉆頭的剛度，因為剛度與ω有關(guān)。
因為切屑不堆集在鉆頭的螺旋槽3內(nèi)，所以可以減小這些螺旋槽3的尺寸，從而可以進(jìn)一步增加麻花鉆頭的剛度。螺旋槽3在麻花鉆頭周邊的寬度B可以減小為(0.2～0.3)×P，這里的P(圖1)是螺旋槽3的導(dǎo)程。要根據(jù)連續(xù)輸送出切屑的條件來選取螺線的導(dǎo)程P。當(dāng)鉆削深度超過50倍的孔徑，并且角度δ＝95°～125°時，要根據(jù)條件P＝(2～2.6)d來選取螺線的導(dǎo)程，這里的d是鉆頭的直徑。在螺線導(dǎo)程較小(角ω較大)的情況下，將減小麻花鉆頭的剛度，而當(dāng)P＞2.6d時，會破壞切屑的輸送。
權(quán)利要求
1.鉆削深孔的麻花鉆頭由切削部分(1)，導(dǎo)向刃帶(2)和用于輸送出切屑的螺旋槽(3)組成，而每一螺旋槽由按照切屑流動方向來說為最接近鉆頭切削部分的刃前面(4)形成，刃前面(4)與麻花鉆頭的軸線成一夾角，且與槽底(5)相連接，而槽底平行于麻花鉆頭的軸線，并與刃背面(6)相連接，這種麻花鉆頭的特點(diǎn)是，刃前面(4)由兩個相連接的區(qū)段(7，8)組成，其中第一段(7)與導(dǎo)向刃帶(2)相交，并與麻花鉆頭外圓柱面的母線(9)組成小于90°的角(φ)，在刃前面(4)第二段(8)任一點(diǎn)處的切線，相對于麻花鉆頭外圓柱面母線(9)的斜角(δ)，要根據(jù)下列條件進(jìn)行選取125°＞δ＞(57°-ω)×K+90°，式中ω--在所考慮的一點(diǎn)處，螺旋槽(3)相對于麻花鉆頭軸線的傾角，K=1.4～2.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，麻花鉆頭的特點(diǎn)是，第一段(7)在垂直于麻花鉆頭軸線平面內(nèi)的投影的長度為螺旋槽(3)深度(h)的0.05～0.3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，麻花鉆頭的特點(diǎn)是，螺旋槽(3)的導(dǎo)程按下式選取P＝(2～2.6)d，式中d-麻花鉆頭的直徑。
全文摘要
本項發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容是，螺旋槽(3)的刃前面(4)由兩個相連接的區(qū)段(7，8)構(gòu)成。第一段(7)與導(dǎo)向刃帶(2)相交，并與麻花鉆頭外圓柱面的母線(9)組成小于90°的角。在刃前面(4)第二段(8)上任一點(diǎn)處的切線，相對于麻花鉆頭外圓柱面母線(9)的傾角(δ)，要根據(jù)下列條件進(jìn)行選??；
文檔編號B23B51/02GK1048516SQ8910447
公開日1991年1月16日 申請日期1989年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月1日
發(fā)明者維克多·戈里高利耶維奇·列森克 申請人:白俄羅斯工學(xué)院