台阶式深孔钻和钻孔刀具的制作方法

本实用新型涉及一种机械加工刀具，尤其是一种可自动排屑的台阶式深孔钻。

背景技术：

现有较多的深孔加工中，出现的质量问题大部分为孔壁表面有花纹或称刀花，该花纹呈螺旋形状，产生该花纹的因素主要为钻孔时与孔壁磨擦大，刀尖处形成不规则的积屑瘤参与切削时形成的拉伤。

一个名为一种深孔钻刀具、公开号为CN203509146U的实用新型专利，包括刀体和钻头，刀体为横截面呈“C”型的圆柱体，钻头设置在所述刀体的一个底面上，钻头包括顺次连接的第一前刀面、第一切削刃、第二前刀面、第二切削刃、第二后刀面、碾压刃、第三前刀面、第三切削刃、第三后刀面。钻头刃部分成三段切削，而且各段角度分布合理，切削工件时断屑成C型，方便钻头钻取深孔时更好的排削，加工时断屑效果良好。但是该刀具在切削过程中容易出现积屑瘤，积屑瘤过高的硬度容易拉伤钻孔的孔壁表面。

另一个名为深孔钻刀具、公开号为CN104511624A的发明专利申请，包括：基体；切削刀片，该切削刀片具有被形成在切屑表面和间隙表面之间的切削刃。所述切屑表面包括与所述切削刃和间隙表面相邻的斜切表面，该斜切表面具有限定在两条边界线之间的至少0.1mm的宽度，且在沿切削刃的每一个无限小的部分中，该斜切表面与垂直于所述刀具的中心轴线或旋转轴线延伸的参考平面 (RP)形成至少25°和至多50°的角(γ)。该刀具有较好的切削能力，但在排屑能力方面有所欠缺，在刀具表面较易留屑，积留在刀具表面的铁屑对刀具施加较大挤压力，造成加工精度下降，同时刀具上未及时排走的留屑又容易拉伤钻孔的孔壁表面。

技术实现要素：

本实用新型主要针对现有技术所存在的结构复杂，使用效果较差，使用寿命较短，排屑不畅，切屑易拉伤等技术问题，提供一种结构合理简单，使用效果好，使用寿命长，排屑较为畅通，切屑不易拉伤的台阶式深孔钻。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种台阶式深孔钻包括钻刀的前刀面、副后面和主后面，主后面与前刀面的交线形成主刀刃，副后面与前刀面的交线形成副刀刃，主刀刃与副刀刃相交形成刀尖，主后面上设有至少一个台阶面，台阶面靠近副后面一侧的端部设有一个外圆台阶，且所述外圆台阶位于主刀刃和副刀刃的相交处，外圆台阶包括垂面和底面，垂面和底面相交构成一个切削凹部，垂面和底面的相交处为该切削凹部的底部，该切削凹部的底部的截面成钝角状或弧形状，台阶面和外圆台阶的交界处形成第一刀刃，外圆台阶与副后面交界处形成第二刀刃。垂面与主后面所在平面之间的夹角在75°～85°，底面与主后面所在平面之间的夹角在 5°～15°。

钻刀的主后面上设置有台阶面，可以对钻刀的切屑进行分屑，保证铁屑的宽度，能更有利于排出铁屑；刀尖处设置有外圆台阶，改变钻刀的切削方式，第一刀刃与第二刀刃构成一个虚拟切削面，带有倾角的虚拟切削面使得第一刀刃与第二刀刃与加工工件先后接触，可以使产品在加工时形成先钻后铰的功能，外圆台阶稳定了钻刀刀刃的切屑变形，切削凹部消除普通钻刀工作时所带来的积屑瘤，且通过外圆台阶形成钻铰方式加工，能提高钻孔表面的粗糙度。在切削过程中，外圆台阶的尺寸形状对于能否更加顺畅的排出铁屑起较大作用，外圆台阶的垂面和底面夹角成钝角时，更有利于排出铁屑，其中较为优选的方案，垂面与主后面之间的夹角为80°，底面与主后面之间的夹角为10°。

作为优选，外圆台阶的深度在0.1mm～0.3mm，高度在0.4mm～0.8mm。

作为优选，台阶面的宽度在1mm～4mm，深度在0.15mm～1mm。台阶面与外圆台阶尺寸可以在以上要求下形成不同尺寸的不同组合，不同组合可产生不同的优化效果，尤其是切削转速调整不同转速值后，不同的尺寸组合适合相应的切削转速。

作为优选，台阶面与主后面之间的夹角在5°～15°。在切削过程中，钻刀的切屑进行分屑，主后面在铁屑的挤压下受有一定的挤压力，端面台阶与主后面形成一定的角度差，可有效的分解主后面所受的挤压力，在不同的切削转速下，最优的端面台阶与主后面之间的夹角在5°～15°之间变化。

作为优选，台阶面的数量在二至四个。台阶面起分屑作用，在数量上越多越好，但是为了保证前刀面在切削过程中的坚韧程度，端面台阶的数量一般选取四个为最佳。

为了配合使用该台阶式深孔钻，还专门发明了一种钻孔刀具，该钻孔刀具包括刀体，刀体上设置有不同形状的钻刀，分别为中心刀片，中间刀片以及外刀片，外刀片采用上述的台阶式深孔钻。

作为优选，刀体上设置有第一内排屑通道和第二内排屑通道。在刀具高速切削过程中，多把刀具同时切削使铁屑不规则挤压刀具，双排屑通道可迅速排屑，防止铁屑积留。

作为优选，第一内排屑通道分布在中心刀片与外刀片之下，第二内排屑通道分布在中间刀片之下，第一内排屑通道具有大于第二内排屑通道的流动剖面。在刀具的转动切屑中，外刀片的回旋空间大，切屑加工量较大，在中心刀片与外刀片之下设置较大的第一内排屑通道，可更快的排屑，中间刀片的回旋空间小，在中间刀片之下设置较小的第二内排屑通道。

作为优选，中心刀片的端面处设置有台阶。中心刀片的端面处设置有台阶，可以对中心刀片的切屑进行分屑，保证铁屑的宽度，降低铁屑对刀片的挤压力，减小磨损。

作为优选，中心刀片的端面处设置有至少一个台阶。台阶可切断铁屑，台阶数量多就可把铁屑分的越细，铁屑越细就越容易排屑。

因此，本实用新型具有结构合理简单，使用效果好，使用寿命长，排屑较为畅通，切屑不易拉伤等特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为图1中区域A的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型实施例的钻孔刀具整体结构示意图。

附图标记说明：1-主后面，2-副后面，3-前刀面，4-刀体，6-中心刀片，7- 中间刀片，8-外刀片，11-台阶面，12-外圆台阶，31-主刀刃，32-副刀刃，41-第一内排屑通道，42-第二内排屑通道，121-垂面，122-底面，131-第一刀刃，132- 第二刀刃。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

本实施例提供了一种台阶式深孔钻，如附图1和2所示，台阶式深孔钻包括钻刀的前刀面3、副后面2和主后面1，主后面1与前刀面3的交线形成主刀刃31，副后面2与前刀面3的交线形成副刀刃32，主刀刃31与副刀刃32相交形成刀尖，在主后面1上设有高低两层平面，低层平面为台阶面11，高层平面为主后面1，低层平面靠近刀尖部。

台阶面11相邻连接有一个外圆台阶12，且外圆台阶12同时位于主刀刃31 和副刀刃32的相交处，外圆台阶12代替了原有的刀尖，外圆台阶12包括矩形状的垂面121和梯形状的底面122，垂面121和底面122相交构成一个切削凹部，垂面121和底面122的相交处为该切削凹部的底部，该切削凹部的底部的截面成钝角状或弧形状。

台阶面11的数量越多铁屑被分的越细，排屑越容易，当台阶面11有多个时，台阶面11逐级向下设置，最低一层的台阶面11最靠近外圆台阶12。

台阶面11和外圆台阶12的交界处形成第一刀刃131，外圆台阶12与副后面2交界处形成第二刀刃132。在钻削加工时，第一刀刃131与第二刀刃132先后接触钻削壁面，形成二次加工，提高加工精度。

台阶面11和外圆台阶12可以由多种尺寸自由组合，通常情况下有三种尺寸组合分别适用于低、中、高三钟速度的切削。

第一种尺寸形状组合：垂面121与主后面1之间的夹角为80°，底面122 与主后面1之间的夹角为10°。外圆台阶12的深度为0.2mm，高度为0.6mm。台阶面11的宽度为2.5mm，深度为0.5mm。台阶面11与主后面1之间的夹角为 10°。这种尺寸组合适用于中速切削。

第二种尺寸形状组合：垂面121与主后面1之间的夹角为75°，底面122 与主后面1之间的夹角为5°。外圆台阶12的深度为0.1mm，高度为0.4mm。台阶面11的宽度为1mm，深度为0.15mm。台阶面11与主后面1之间的夹角为5°。这种尺寸组合适用于低速切削。

第三种尺寸形状组合：垂面121与主后面1之间的夹角为85°，底面122 与主后面1之间的夹角为15°。外圆台阶12的深度为0.3mm，高度为0.8mm。台阶面11的宽度为4mm，深度为1mm。台阶面11与主后面1之间的夹角为15°。这种尺寸组合适用于高速切削。

本实施例又提供了一种台阶式深孔钻的钻孔刀具，如附图3所示，钻孔刀具包括刀体4，刀体4上设置有三种不同形状的钻刀，分别为中心刀片6，中间刀片7以及外刀片8，外刀片8使用以上的其中一种台阶式深孔钻。刀体4成圆柱状，中心刀片6安装在圆柱中心部位，外刀片8安装在圆柱外边缘处，中间刀片7安装在圆柱中心与圆柱外边缘中间的部位。在加工过程，外刀片8作为主要钻削刀片负责钻削工件孔壁，中心刀片6和中间刀片7在刀体进给过程中负责钻削工件孔的底面。

刀体4上设置有第一内排屑通道41和第二内排屑通道42，第一内排屑通道 41分布在中心刀片6与外刀片8之下，在钻削过程中负责排除较大的铁屑，第二内排屑通道42分布在中间刀片7之下，在钻削过程中负责排除较小的铁屑，在设计上，第一内排屑通道41的流动剖面较大，第二内排屑通道42的流动剖面较小，在钻削回旋时，两个排屑通道互相辅助排除铁屑。

本实施例中，中心刀片6端面处上的台阶的数量可设置为一至四个，增加钻削过程中钻刀的断屑能力。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。