專利名稱：主動型斷屑鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高速、超硬精密刀具，尤其涉及一種用于高韌性高強度材料(如 不銹鋼，鈦合金，鎳基鈷基等難加工材料)孔加工的自斷屑鉆頭。
背景技術(shù)：
目前難加工材料在航空制造、軍工 及兵器、及燃氣輪機等諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。難加工材料切削與一般鋼材相比，難加工材料切削加工難點主要表現(xiàn)在以下幾個 方面1)加工硬化傾向大，比如GH4169未強化處理的基體硬度約HRC37，切削后表面產(chǎn)生 0. 03毫米左右的硬化層，硬度增加到HRC47左右，硬化程度高達27% ；加工硬化現(xiàn)象對刀 具壽命有很大影響，通常會產(chǎn)生嚴重的邊界磨損；2)切削力大，難加工材料強度比汽輪機 常用合金鋼材料高30%以上，在600°C以上的切削溫度下，鎳基難加工材料的強度仍高于 普通合金鋼材料；未強化處理的難加工材料單位切削力在4000N/mm2以上，而普通合金鋼 僅2500N/mm2 ；3)材料導(dǎo)熱性差，切削難加工材料時產(chǎn)生的大量切削熱由刀具承受，刀尖承 受了高達800 IOOiTC的切削溫度，在高溫和大切削力作用下，將導(dǎo)致切削刃產(chǎn)生塑性變 形、粘結(jié)與擴散磨損；4)鎳基合金主要成份為鎳和鉻，另外還添加有少量其它元素，如鉬、 鉭、鈮、鎢等，值得注意的是，鉭、鈮、鎢等也是用來制造硬質(zhì)合金或高速鋼刀具的主要成分， 用這些刀具加工難加工材料會產(chǎn)生擴散磨損和磨料磨損?？准庸な乔邢骷庸ぶ须y度較大的加工方式，屬半封閉式加工。特別是實心鉆孔時， 切削熱極易滯留在切削刃附近，切削熱和切屑的及時排出很困難，這是影響刀具壽命的關(guān) 鍵所在。相對于一般鋼材切削加工，切削難加工材料的刀具壽命要低50%以上，加工效率 很低，加工成本也高得多。難加工材料孔加工主要難點是1)切削力大，消耗機床功率大； 2)孔加工是半封閉的切削，產(chǎn)生的高切削熱和斷屑困難的切屑難以及時排出遠離刀尖，刀 具磨損更為劇烈；3)難加工材料孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削 性能更好的刀具材料。傳統(tǒng)鉆頭的斷屑主要是采用切削刃彎曲，為切削提供附加變形的方式而獲得，但 由于上述難加工材料的物理性及切削特點，該方法能并適合難加工材料。可見，難加工材料鉆孔鉆頭存在的壽命低、成本高等問題，是急需解決的技術(shù)難 題。其解決方法應(yīng)側(cè)重于斷屑原理的改進，使得切屑能主動斷裂繼而順暢排出，保證鉆孔的 順利進行。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種主動型斷屑鉆頭，解決 排屑散熱問題，更好地保護鉆頭刃口以維持切削能力。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)主動型斷屑鉆頭，包括頭部和柄部，所述頭部是以中心軸線的圓柱體上開排屑槽，用于形成排屑槽的實體部分為背，所述排屑槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，所 述排屑槽與背在徑向方向上的交線形成副切削刃，副切削刃與主切削刃相交形成刀尖，特 點是所述排屑槽中設(shè)置有斷屑槽，所述斷屑槽與主切削刃相平行。進一步地，上述的主動型斷屑鉆頭，其中，所述主切削刃上設(shè)置有分屑槽，所述分 屑槽與主切削刃相垂直。更進一步地，上述的主動型斷屑鉆頭，其中，所述斷屑槽的輪廓呈直線段與圓弧段 銜接形成的線段。再進一步地，上述的主動型斷屑鉆頭，其中，所述直線段與切削平面的夾角為 45°，所述圓弧段的半徑不小于0.3mm。本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)性特點和進步主要體現(xiàn)在 ①本實用新型鉆頭設(shè)計獨特，通過在排屑槽中設(shè)置有與主切削刃相平行的斷屑 槽，斷屑槽對切屑產(chǎn)生附加變形，使切屑扭曲后發(fā)生斷裂，呈“6”字形，而不是螺旋或帶狀， 確保切屑順暢排出；②主動型斷屑鉆頭設(shè)置有分屑槽，用于將切屑沿直徑方向分成二至三段，更有力 于切屑的順利排出；③主動型斷屑鉆頭在加工難加工材料時其使用壽命較長，加工效率提高了約1. 5 倍；廣泛適用于航空航天、軍工兵器及其它民用領(lǐng)域的難加工材料鉆削。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明圖Ia 設(shè)置有斷屑槽的主動型斷屑鉆頭的示意圖；圖Ib 圖Ia的A向放大示意圖；圖2a 設(shè)置有分屑槽的主動型斷屑鉆頭的主視示意圖；圖2b 圖2a的左視示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表 如圖Ia所示，主動型斷屑鉆頭，包括頭部和柄部，頭部是以中心軸線的圓柱體上 開排屑槽1，用于形成排屑槽的實體部分為背2，排屑槽1與背2在軸線方向上的交線形成 主切削刃3，排屑槽1與背2在徑向方向上的交線形成副切削刃4，副切削刃4與主切削刃3相交形成刀尖5，排屑槽1中設(shè)置有斷屑槽6，斷屑槽6與主切削刃3相平行，如圖lb，斷 屑槽6的輪廓呈直線段與圓弧段銜接形成的線段，直線段與切削平面的夾角為45°，圓弧 段的半徑不小于0. 3mm。如圖2a、2b所示，在上述的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，主切削刃3上設(shè)置有分屑槽7，分屑槽7 與主切削刃3相垂直。主動型斷屑鉆頭采用整體硬質(zhì)合金材料制造，根據(jù)加工深度不同選擇不同牌號， 深孔加工采用IS030-40，而淺孔加工可選用IS005-10。選擇原則是1)硬度和強度，滿足 硬度> HRV1720，抗拉強度3200N/mm2 ；2)晶粒度，晶粒度直接決定硬質(zhì)合金的韌性，在深孔 加工中尤為重要，強力鉆的棒料晶粒度不大于0. 4 0. 5 μ m。主動型斷屑鉆頭制造時槽形選擇IAl普通開槽砂輪，芯厚保證點R約為0. 3min ； 斷屑槽砂輪采用11V9，砂輪尖點圓弧R0. 3max0本實用新型通過在排屑槽1中設(shè)置有與主切削刃3相平行的斷屑槽6，斷屑槽6 對切屑產(chǎn)生附加變形，使切屑扭曲后發(fā)生斷裂，呈“6”字形，而不是螺旋或帶狀，繼而確保切 屑能順暢地排出。為保證斷屑槽的順利加工，不影響其它結(jié)構(gòu)，須對排屑槽進行優(yōu)化設(shè)計， 需要足夠的正芯高。斷屑槽采用直線與圓弧相結(jié)合的方式，直線前角約45°，圓弧不小于 R0. 3。 根據(jù)鉆頭直徑，主動型斷屑鉆頭設(shè)置有分屑槽7，用于將切屑沿直徑方向分成二至 三段，更有力于切屑的順利排出。主動型斷屑鉆頭用于加工中心等剛性較好的機床，被加工材料0Crl7Nil7Mo2，硬 度HB280，抗拉強度1200N/mm2，具體切削參數(shù)及對比見表1。表 1
切削情況主動型斷屑鉆頭12匪 普通鉆頭12mm 切削速度 48M/min40M/min 綜上所述，本實用新型主動型斷屑鉆頭在加工難加工材料時其使用壽命較長，力口 工效率提高了約1. 5倍。可廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工兵器及其它民用領(lǐng)域的難加工材料 鉆削。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和 潤飾，這些 改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求主動型斷屑鉆頭，包括頭部和柄部，所述頭部是以中心軸線的圓柱體上開排屑槽，用于形成排屑槽的實體部分為背，所述排屑槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，所述排屑槽與背在徑向方向上的交線形成副切削刃，副切削刃與主切削刃相交形成刀尖，其特征在于所述排屑槽中設(shè)置有斷屑槽，所述斷屑槽與主切削刃相平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動型斷屑鉆頭，其特征在于所述主切削刃上設(shè)置有分屑 槽，所述分屑槽與主切削刃相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動型斷屑鉆頭，其特征在于所述斷屑槽的輪廓呈直線段 與圓弧段銜接形成的線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動型斷屑鉆頭，其特征在于所述直線段與切削平面的夾 角為45°，所述圓弧段的半徑不小于0.3 mm。
專利摘要本實用新型提供一種主動型斷屑鉆頭，包括頭部和柄部，頭部是以中心軸線的圓柱體上開排屑槽，用于形成排屑槽的實體部分為背，排屑槽與背在軸線方向上的交線形成主切削刃，排屑槽與背在徑向方向上的交線形成副切削刃，副切削刃與主切削刃相交形成刀尖，排屑槽中設(shè)置有斷屑槽，斷屑槽與主切削刃相平行；主切削刃上設(shè)置有分屑槽，分屑槽與主切削刃相垂直。通過在排屑槽中設(shè)置有與主切削刃相平行的斷屑槽，斷屑槽對切屑產(chǎn)生附加變形，使切屑扭曲后發(fā)生斷裂，確保切屑順暢排出；設(shè)置分屑槽用于將切屑沿直徑方向分成二至三段，更有利于切屑的順利排出；該主動型斷屑鉆頭廣泛適用于航空航天、軍工兵器及其它民用領(lǐng)域的難加工材料鉆削。
文檔編號B23B51/02GK201609780SQ20102000330
公開日2010年10月20日 申請日期2010年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月3日
發(fā)明者劉偉 申請人:阿諾(蘇州)刀具有限公司