专利名称：用于加工螺旋沟槽刀具的砂轮及配合其使用的压辊的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加工刀具的砂轮及修整砂轮用的压辊，尤其涉及一种用于加 工螺旋沟槽刀具的砂轮及配合其使用的压辊。
背景技术：
刀具以麻花钻为例通常圆筒型轴上至少一条沟槽一条背，其中沟槽和背沿着一 定得螺旋角度向前到轴的前端形成切削前端。沟槽由切削刃和相邻的中心刃组成。背由清 边和相邻的刃带组成。切削边缘由切削刃和背上刃带的交叉点定义的。切削刀具背上的刃 带可能是一条，有些情况下是两条，分布在背的左右两边。过去，制作像这样一条沟槽、一条 背、一条刃带的刀具需要两个单独的研磨操作。第一个操作，沟槽在一条砂轮上滚动研磨； 另一个操作，背在另一个砂轮上研磨。这种两条单独的研磨操作需要将刀具分两次安装在 两条不同的研磨机器上。因此，刀具要精确的安装的每一台机器上以确保沟槽和背按照相 同的螺旋轨迹滚动。另外，两台研磨机器要设置相同的引导角度以确保沟槽和背按照相同 的螺旋角度滚动。如果刀具安装不合适，沟槽和背的滚动将不正确，刀具将会有缺陷而被废 弃。而且，安装两次费时又容易造成错误。因此，利用两条研磨操作或者一条单独的研磨生 产刀具，一条将是最好的选择。这需要摒弃利用两条研磨操作生产钻头具有多条刃带，起而 代之使用单独的砂轮和同样的方法。最终，使用单点修整工具或CNC设备生产这种砂轮。然而，这两种方法都费时成本 高。这就导致了人们想要找到更有效的方式生产一种砂轮的方法和设备。
发明内容本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种可以同时制造螺旋沟槽刀具的沟槽 和背的砂轮及配合其使用的压辊。本实用新型采用的技术手段如下一种用于加工螺旋沟槽刀具的砂轮，其特征在于该砂轮是一个圆盘，在圆盘前后 两侧面之间具有一定宽度，并且在圆盘的外缘设有磨制刀具的研磨材料层，所述外缘的轮 廓形状对应刀具的形状由圆盘前侧面至后侧面依次为切削刃仿形段、中心刃仿形段、清边 仿形段和刃带仿形段。所述切削刃仿形段上的斜面和中心刃仿形段上的斜面相交在一点；且切削刃仿形 段靠近圆盘前侧面的部分平行于前侧面；且切削刃仿形段的仿形面呈凸形；且切削刃仿形 段半径是刀具外圆半径的30-60%。所述切削刃仿形段为直线。所述中心刃仿形段呈凸形，且中心刃仿形段半径是刀具外圆半径的20-90%。所述清边仿形段呈曲形，且清边仿形段半径是刀具半径的8-50倍。所述清边仿形段为直线。连接清边仿形段两端点的直线与平行于圆盘中心线的直线成0-15°角。该砂轮在中心刃仿形段和清边仿形段之间有个过渡段，过渡段远离圆盘最外端点
3的距离大于刀具的沟槽深。刃带仿形段含有倒角仿形段并且邻近清边仿形段。一种修整上述砂轮的压辊，其特征在于压辊是一个圆盘，在压辊前后两侧面之间 具有一定宽度，并且在压辊的外缘设有磨制砂轮用的研磨材料层，所述压辊的外缘用于修 整砂轮部分的形状对应砂轮外缘的形状，该压辊用于修整砂轮部分分为切削刃仿形段、中 心刃仿形段、清边仿形段和刃带仿形段。本发明同现有技术相比其优点是显而易见的，通过对砂轮外缘形状的改进，克服 了制作一条螺旋沟槽连接背的切削刀具通常运用两种不同的砂轮涉及两个不同的研磨步 骤，该砂轮能够同时制造刀具的沟槽和背。这个设计不但加快了生产刀具的速度，更进一 步，改善了刀具的精确度，消除了沟槽和背不平行造成的碰撞问题。另外，通过设计相配合 使用的压辊，能够最大程度的提高工作效率。
图1为沿轴向观看发明中双刃带切削刀具图；图2为正视图；图3为从顶端俯视图；图4为沿图。2箭头IV-IV方向的截面图；图5为砂轮和成品麻花钻按研磨角度邻近但保留一定空间研磨示意图；图6为砂轮侧视图；图7为砂轮、刀具按研磨角度但保留一定空间来突出它们的特征图；图8为砂轮、刀具安研磨角度结合在一起图；图9为压辊修整砂轮图；图10为砂轮、压辊保留一定距离来突出它们的特征图。
具体实施方式
这项发明是针对制作切削刀具的方法和设备，制作出的刀具一条螺旋沟槽、一条 背，背上左右两边各一条刃带。为了解释这个发明，以麻花钻为例进行讨论，这种麻花钻在 清边的一端有条刃带。但是，要明确这项发明适用于其他的带有螺旋沟槽的切削刀具，例如 铣刀、丝锥、铰刀等，这样的刀具可能有也可能没有有能力连接、切削工件的前端。作为前 提，图1展示的螺旋麻花钻10，带有典型的圆筒型轴15和纵向轴线20，轴15的前端25用 以连接、切削工件(没显示)。轴外表面30，其中包括互相邻近的沟槽35、背40。轴的后端 27是柄29，柄通常是圆筒状的也有不是圆筒状的用来固定到卡具上(没显示)，图示的柄 29是圆筒状的，但是你要清楚柄可能是方的、六边形的、锥柄或其它非圆筒状适合夹在卡具 上的形状。另外，圆筒状柄29的半径可能会比轴15的半径大点或小点。沟槽35背40按一定的螺旋角度沿轴15的纵向轴线延伸。看图1_4，沟槽35由沿 外圆半径向内延伸的切削刃50及与它相邻的中心刃55组成。背40靠近沟槽35，它按一定螺旋角度沿纵向轴线延伸形成钻头背的刃背宽。这个 距离对应角度在70°到110°之间，首选90°。背40上有清边65，邻近中心刃仿形段55， 它在外圆半径的范围内。图1体现出，清边65的半径比外圆半径小。但是清边65的半径可能是变化的，沿着长度逐渐减小。刃带70邻近清边65。这是对沟槽35背40的描述。越 过刃带70是另一条切削刃50，，它连接另一条沟槽35，和背40，，并定位到钻头10柄29的 不同位置。沟槽35、35’都有径向深度。在这项发明中钻头10只有一条沟槽，所以沟槽35’ 就是沟槽35随钻头旋转一整周。图4中，有两条沟槽35、35，背40、40，，背40邻近切削刃 50’，切削刃50’与邻近的沟槽35’交叉形成切削边缘75。图1-4显示的钻头有两条不同的沟槽连接着背沿钻头长度延伸，切削工具，这种 情况下钻头可能有一条沟槽或多条沟槽连接着背。注意看图4，钻头10最小的芯厚W通过 纵向轴线20，它小于清边65宽度。清边65宽PD指从清边65的边缘80到刃带斜面83的 边缘84，PD与84的切线成角度是60°。图1中的刃带70是故意放大以达到图示目的，更精确地体现图4中提供的细节。 轴15最小的芯厚W约是清边宽的30-70%，同时约是外圆半径的25-70%，首选，芯厚W大 约是外圆半径的50% ；大约是清边宽PD的36%。图4中切削刃50呈凹形半径LR，但是观看图3刀具前端25，切削刃50的投影85 是条直线，在有些情况下，切削刃50的投影85的轮廓可能是曲形，因此，使钻头10的切削 边缘75带有一个正前角。回到图4，清边65和刃带70之间的过渡部分84可能是直线的， 清边65和刃带70之间的斜面，在可选择的情况下是个曲面。图1-4提到的麻花钻10有两条沟槽，它很好的体现了使用这项发明的方法和设备 制作麻花钻不止局限在一条沟槽的钻头，多条沟槽的钻头也可被制造。在这项发明中存在 着额外的沟槽，所以这个麻花钻包括另一对沟槽和背，其中任何一对沟槽背按一定的螺旋 角度沿纵向轴线20延伸，在轴15上形成多条彼此相邻的沟槽背。使用这项发明中的方法 和设备制造典型的麻花钻，1/4英寸钻头具有下面尺寸螺旋角度(HA)=32-35°[0034]外圆半径(OR)=0。125英寸[0035]中心刃半径(NR)=0。240英寸[0036]清边半径(CR)=0。118英寸[0037]刃带半径(MR)=0。125英寸[0038]切削刃半径(LR)=0。158英寸[0039]Web 厚(W)0。048英寸[0040]图5显示的是前面描述的生产螺旋切削刀具10使用的砂轮110，砂轮110包括圆
盘115、中心线117、最大半径GR、以及纵向轴线118，最大半径118也被定义为平均径向尺 寸，圆盘115的侧面一 120、侧面125之间形成一定宽度GW。圆盘的外缘130在120、125之 间延伸。外缘130上有研磨作用的材料用来研磨刀具10。这种研磨材料可能是那些典型 的材料。一种典型的砂轮是用合成树脂制作的，例如硅碳合金。适合于那些涉及打击偏斜。 因此，结构脆弱足以在低速度，低功率时使用平面磨床有效工作。可选择的话金属砂轮也可 以被使用。图6，发明中提到的具有代表性的砂轮侧看图。砂轮110的特定边缘130用来制造切削刀具10的沟槽35背40。外缘130上切削 仿形段150远离一面120横向延伸同时远离圆盘中心线117到最外端点157，形成径向距离 GR用以定义沟槽35的径深36。[0043]中心刃仿形段155邻近切削刃仿形段150，它靠近二面125横向延伸同时靠近中心 线117延伸，点157就是150与155的交叉点。清边仿形段165远离中心刃仿形段155靠近二面155。最后，刃带仿形段170邻近清边仿形段165，靠近二面横向延伸一定距离，同时靠 近中心线117延伸。—种情况，切削刃仿形段150的斜面与中心刃仿形段155的斜面在点157处交叉， 是不对称的。切削刃仿形段150上152这段离一面120最近可能平行与一面120。通常，像110 这样的砂轮，典型的一面120 二面125互相平行且是直的。如图6所示，切削刃仿形段150呈凸形，它的半径LSR大约是钻头10外圆半径OR 的30-60%，可选择的话，切削刃仿形段150可以是直的。另外，图6所示，中心刃仿形段155可能呈凸形，它的半径NSR大约是钻头10外圆 半径的20-90%，可选择的话，中心刃仿形段155也可以是直的。快速回到图1，典型的切削刀具-麻花钻，刃带70的半径比钻头10其他任何部分 半径都大，通常刃带的半径等同于轴15的半径，本质上就是原始光杆料的半径。因此，最好 先制造刃带70，再对靠近刃带的部分进行仿形，最外表面的刃带不要接触。回到图6，过渡段180是中心刃仿形段155延伸到刃带仿形段165，过渡段180到 砂轮最外端点157的距离比钻头沟槽35纵深36要大。这个样子，过渡段180和刀具10的 外表面30有一定距离，不会接触。过渡段180位置靠近外边缘端点157。如图6所示的刃带仿形段170可能是直的。然而可选的话，刃带仿形段170可能 呈凸形，它的半径约是刀具10的外圆半径OR的80-160%。清边仿形段165连接着两点167、169，将点167、169连接成线，它与另一条平行与 中心线117的直线185成一定角度，这个角度被定义为清边角CA最好在0-15°，一种情况， 砂轮半径GR是9英寸，典型清边角CA应该是10°。清边仿形段165可能是直的也可能是曲形的。这个发明中它是曲形的，呈凸形，半 径是钻头10外圆半径OR的8到50倍。图6所示刃带仿形段170与中心线117呈一定角度，特殊的，1700是直线同时与中 心线117的平行线185成角度MA，大小30°到90°。刃带仿形段170为刃带提供斜面，位 置邻近钻头10清边65。另外一点，圆盘外缘130可能还包括一个倒角仿形段在清边仿形段两端点167、 169中间，其中倒角仿形段可能呈凸形在清边仿形段165和刃带仿形段170之间延伸。这项发明中一个体现，砂轮110半径GR 9英寸，厚GW 0。373。切削刃仿形段150 远离面120延伸同时远离纵向轴线118延伸，呈凸形，半径LSR 0。119英寸。切削刃仿形 段150开始部分是砂轮110侧面120的切线。切削刃仿形段150远离一面120横向延伸 0。100英寸。中心刃仿形段155邻近切削刃仿形段150并向二面125延伸。中心刃仿形 段155呈凸形，半径0。165英寸。中心刃仿形段155远离一面120延伸0。157英寸。过 渡段180，呈直线，远离一面120横向延伸0。019英寸，同时靠近中心线117延伸径向距离 0。024英寸。清边仿形段165邻近过渡段180远离一面横向延伸0。116英寸同时远离中 心线117延伸0。003英寸。清边斜面仿形段远离一面120横向延伸0。255英寸，它呈凸
6形，半径0。126英寸。图1钻头远视图，这个钻头就是依据这项发明中的方法和设备制作的。图7展示 砂轮110研磨钻头10的沟槽35背40。这个图展示的砂轮和钻头之间有一定的空间。图上 的钻头是校正好位置的，对着钻头10砂轮移动一定的位移将正好作用在适当的位置。在实 际操作中，砂轮110会沿着箭头A的方向向前推进到钻头10的外表面，如图7所示。然而 你要明白在推进之前图7中的钻头10的沟槽35背40并没有形成，只是在圆筒状轴正确位 置效仿出来的。图8显示砂轮110完全接触并研磨沟槽35背40，在这个操作中，轴15随着箭头R 方向旋转同时伴随着砂轮110的旋转，钻头沿箭头T指示的方向平移。从而通过砂轮研磨 给轴15磨出沟槽35背40。制作刀具的方法不同于先前的技术，利用两个不同的砂轮制造螺旋沟槽和背，这项发明其中一个 体现，利用一块砂轮同时制作沟槽、背、刃带。特别的是，这项发明进一步体现了一种修整方法。再次提到图1以及图9-10，显示 了制作带有纵向轴线20的刀具10。刀具10还是图1中展示的钻头。制作这种刀具的方法 是通过砂轮研磨轴15磨出沟槽35、背40，轴15至少通过砂轮110 —次。操作中，半径8英寸的砂轮用来磨制外圆半径0。25英寸的刀具。在这种情况下， 砂轮转速在1500-4000RPM之间，当砂轮转速2000RPM时，钻头大约每分钟沿轴横向进料4_6 英寸。通常，不同的磨机设置不同的螺旋角度，这取决于进料的速率，同时螺旋角度在研磨 进料的时候有作用旋转速度的功能。然而其它磨机要调整来适应这个角度。依靠磨机的力 量，研磨操作时通过一次砂轮就可得到足够的沟槽深，或者反复通过不断推进使沟槽更深。进行下一步的讨论，压辊410上有砂轮110边缘130的模型，反作用于砂轮110，从 而通过压辊410给砂轮110仿形。这是一个有利的情况，砂轮110是一个树脂结合砂轮，方 便，最好经过反复纠正。回头看图5，沟槽35背40沿着纵向轴线20延伸形成一个螺旋角度HA，大小最好 在22° -38°。图5显示的，砂轮110的半径GR比刀具10外圆半径OR大很多，这样砂轮 与刀具接触在砂轮110与刀具10的切点上，然后进一步作用切点的前后位置。结论，为了 更好的控制研磨过程，砂轮110与刀具纵向轴线118形成一定偏差并延伸到整个砂轮110。 这个偏差角度和刀具的螺旋角度HA比，大3° -4°，图示角度OA。到现在为止一直描述的是使用砂轮制作带有沟槽的切削刀具，以及制造这样刀具 的方法。通常的概念使用单一砂轮制作两条刃带、螺旋状切削刀具被认为是唯一的，因此， 作为这一进程的结果这里我们讨论的双刃带切削刀具也认为是唯一的。压辊在理想的情况下，最好的研磨操作是砂轮自动磨锋利，当有研磨作用的颗粒变钝 了，它们会主动分裂，并且在摩擦压力的作用下从砂轮弹出，从而显露新的锋利的研磨颗 粒。但是使用高精度机器研磨，这种理想状态有时部分实现，几乎从没达到完全实现。通常 砂轮安装到高精度机器主轴上之后需要周期性的修整。一种装置能提供这种功能叫做压 辊。压辊可能是坚硬的钢或合金棒也有可能是注入金刚石。压辊自由转动并且具有获得砂
7轮的方式。压辊慢慢输入慢慢运行的砂轮。压辊在挤压过程中对砂轮造成一个翻转方式。 压辊生产的含有尖锐颗粒的易切削轮面。依照这项发明首选修整砂轮的方法是使用压辊， 如图9-10所示。像我们看到的压辊410的轮廓是砂轮110外边缘130的模具。回过头来看 图9-10、图1关于刀具的细节，压辊410用来修整砂轮110，其中这个砂轮110用来生产螺旋 刀具10就像前面提到的。压辊410包括圆盘415、圆盘中心线417、平均径向尺寸CRR。圆 盘415有两个面，一面420 二面425，厚CW，420,425之间有圆盘外边缘430。外缘430上有 研磨作用的材料用以修整砂轮以及一定轮廓。这个轮廓取决于切削刃仿形段450，450可能 呈凹形，远离一面420横向延伸同时向中心线417延伸一定距离等于刀具沟槽35径深36。 这个轮廓还包括中心刃仿形段455邻近切削刃仿形段450，455靠近二面425横向延伸同时 远离中心线417延伸。清边仿形段465邻近中心刃仿形段455，靠近二面425横向延伸一定 距离同时靠近中心线417延伸。刃带仿形段斜面470邻近清边仿形段465，靠近二面横向延伸一定距离同时远离 中心线417延伸。如图10所示，压辊410的外边缘430轮廓是砂轮110外边缘130的模具。切削刃仿形段450的斜面与中心刃仿形段455的斜面可能不相等，相交在457。切削刃仿形段450上离一面420最近的一段452，452可能平行于一面420。如图 10所示，切削刃仿形段450呈凹形，特别的，切削刃仿形段450半径大约是刀具10外圆半径 OR的30-60%，在可选择的情况下，切削刃仿形段450可能是直的。另外，图10中中心刃仿形段455可能呈凹形，那样的话，中心刃仿形段455半径大 约是刀具10外圆半径OR的20-90%。在可选择的情况下，中心刃仿形段455可能是直的。刃带仿形段斜面470是直的，或者可选择的话，如图10所示的，470呈凹形，在这种 情况下，刃带仿形段斜面470半径是刀具外圆半径OR的80-160%。连接清边斜面仿形段470两端点469，472的直线与平行于圆盘中心线417的直线 485形成一个角度30° -90°。如图10所示，清边仿形段465整个这段是直的。在可选择的情况下，清边仿形段 465可以呈曲形，凸形或是凹形。半径是刀具10外圆半径OR的8到50倍。另外，不论清边 仿形段465是直的还是曲形，一条线连接清边仿形段465两端点467、469，它与平行于圆盘 415中心线417的直线485成清边角CRA，大小0° -15°。如图10所示，压辊410也包含过渡段480在中心刃仿形段455与清边仿形段465 之间。其中，过渡段480与圆盘415最外断点的距离大于刀具10沟槽35的径深36。压辊平均径向尺寸CRR是4英寸，首选清边角CRA是10°。因为砂轮110有一个倒角仿形段，所以压辊410也有一个倒角仿形段，凹点在469， 在清边仿形段465与直线性刃带仿形段470之间延伸。我们一直在描述的是使用单一砂轮 制造切削刀具的方法，刀具有伴随螺旋中心线的沟槽刃带，以及使用这种砂轮的方法。最终 展示的是使用压辊修整砂轮。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用 新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求一种用于加工螺旋沟槽刀具的砂轮，其特征在于该砂轮是一个圆盘，在圆盘前后两侧面之间具有一定宽度，并且在圆盘的外缘设有磨制刀具的研磨材料层，所述外缘的轮廓形状对应刀具的形状由圆盘前侧面至后侧面依次为切削刃仿形段、中心刃仿形段、清边仿形段和刃带仿形段。
2.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于所述切削刃仿形段上的斜面和中心刃仿形 段上的斜面相交在一点；且切削刃仿形段靠近圆盘前侧面的部分平行于前侧面；且切削刃 仿形段的仿形面呈凸形；且切削刃仿形段半径是刀具外圆半径的30-60%。
3.根据权利要求1或2所述的砂轮，其特征在于所述切削刃仿形段为直线。
4.根据权利要求2所述的砂轮，其特征在于所述中心刃仿形段呈凸形，且中心刃仿形 段半径是刀具外圆半径的20-90%。
5.根据权利要求1、2或4所述的砂轮，其特征在于所述清边仿形段呈曲形，且清边仿形 段半径是刀具半径的8-50倍。
6.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于所述清边仿形段为直线。
7.根据权利要求5所述的砂轮，其特征在于连接清边仿形段两端点的直线与平行于圆 盘中心线的直线成0-15°角。
8.根据权利要求7所述的砂轮，其特征在于该砂轮在中心刃仿形段和清边仿形段之间 有个过渡段，过渡段远离圆盘最外端点的距离大于刀具的沟槽深。
9.根据权利要求8所述的砂轮，其特征在于刃带仿形段含有倒角仿形段并且邻近清边 仿形段。
10.一种修整权利要求8所述砂轮的压辊，其特征在于压辊是一个圆盘，在压辊前后两 侧面之间具有一定宽度，并且在压辊的外缘设有磨制砂轮用的研磨材料层，所述压辊的外 缘用于修整砂轮部分的形状对应砂轮外缘的形状，该压辊用于修整砂轮部分分为切削刃仿 形段、中心刃仿形段、清边仿形段和刃带仿形段。专利摘要本实用新型公开了一种用于加工螺旋沟槽刀具的砂轮及配合其使用的压辊，其中砂轮是一个圆盘，在圆盘前后两侧面之间具有一定宽度，并且在圆盘的外缘设有磨制刀具的研磨材料层，外缘的轮廓形状对应刀具的形状由圆盘前侧面至后侧面依次为切削刃仿形段、中心刃仿形段、清边仿形段和刃带仿形段。压辊也是一个圆盘，在压辊的外缘设有磨制砂轮用的研磨材料层，压辊的外缘用于修整砂轮部分的形状对应砂轮外缘的形状。该方案不但加快了生产刀具的速度，更进一步，改善了刀具的精确度，消除了沟槽和背不平行造成的碰撞问题。另外，通过设计相配合使用的压辊，能够最大程度的提高工作效率。
文档编号B24B3/26GK201645336SQ20102014314
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者江延军, 王峰, 王海洲 申请人:大连远东工具有限公司