专利名称：套筒嵌槽式卡簧组件及其对厚板型硬质合金钻孔的方法
技术领域：
本发明涉及模具在钳床加工中，针对厚度为5 IOmm硬质合金材料进行钻孔工艺及套筒嵌槽式卡簧组件，特别涉及一种套筒嵌槽式卡簧组件及其对厚板型硬质合金钻孔的方法。
背景技术：
在中小型电机模具制造中，时常需要制备专用工装来配合模具零部件制造，一些特殊模具工装需采用硬质合金材料进行钻孔加工，完成后组装成专用工装。模具制造中的特殊工装，常选用废弃的硬质合金材料铣刀片。通常以外形成型和钻孔加工。其外形加工常采用线切割工艺；对于钻孔，若直接采用麻花钻钻孔加工，由于麻 花钻自身硬度远不及硬质合金材料，因此这种工艺显然不适合。目前，针对这种特种工艺，常用有三种联结构造的专用组件螺纹联结、一体结构和焊接连体。然而根据实际使用后的效果来看，以上三种联结结构存在以下缺点
I、螺纹联结
这种联结结构组件，虽然操作简便，且方便装、卸，但对于钻孔需要高硬度、大扭矩的钻孔加工硬质合金材料，仅仅依靠螺纹联结、啮合，其加工和自身强度达不到所需承载的工艺要求。甚至在加工过程中，螺纹就已经崩裂，造成联结体之间脱离。2、一体结构即加工组件为整体结构。这种联结方式，在强度上，比螺纹联结能有显著提高。但对于加工不同规格的通孔时，由于钻取每一种通孔的孔径大小与加工组件(顶端套件和杆身件)都是一一对应(即单配)。因此制作成本高，加工效率低。3、焊接就是分别将顶端套件和杆身件，通过焊接工艺“连”在一起的结构组件。这种工艺能够有效地避免因螺纹联结的所导致强度的不足。但总体加工受力强度仍旧不够高，且顶端套件和杆身件之间的联结仅仅依靠点焊来支撑，很难保证整个加工过程中，始终保持一个平稳的状态。尤其当钻床主轴钻速较高时，加工组件中的零部件在绕度增大的情况下，易发生“折断”现象，甚至“甩”出。对操作人员造成伤害。此外，尽管点焊将顶端套件和杆身件焊接“连”在一起，然而在实际操作中，拆卸时特别不方便。如用力不当，就会使得顶端套件与杆身件之间的碰擦，造成各部件的尺寸档变形，以致部件配合处损伤，形成装配性损耗。所以，以上三种传统工艺较难完成对硬质合金材料加工钻孔工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种套筒嵌槽式卡簧组件及其对厚板型硬质合金钻孔的方法，能有效地钻出通孔，外观完整，又能使整个加工过程状态平稳，有利于加工。为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的
一种套筒嵌槽式卡簧组件，包含钻头;
顶端套件，所述的顶端套件与钻头相连； 杆身件，所述的杆身件与顶端套件通过过盈配合连接；
卡簧定位片，所述的卡簧定位片通过嵌槽设置在顶端套件与杆身件之间；
套筒，所述的套筒套设在杆身件的外部，该套筒被外部的扳手钻夹头夹持，以固定套筒嵌槽式卡簧组件对厚度为5 10mm硬质合金材料进行钻孔。所述的顶端套件的其中一个端面中心开设有钻头固定安装孔，其内径与所述钻头的外径相配，将所述钻头的尾端插入钻头固定安装孔内，并通过焊接对所述钻头和顶端套件进行固定连接；
所述顶端套件的另一个端面上设置有第一连接件，在该第一连接件的端面上沿直径方向设有第一凹槽。所述的钻头插入钻头固定安装孔内的长度至少是该钻头总长的一半；在所述钻头固定安装孔的孔口位置设置有倒锥形台阶结构。所述的卡簧定位片呈工字形，其两端部位的宽度大于中间部位的宽度；该卡簧定位片的四周外角均呈圆角状；该卡簧定位片的一侧中间部位插入所述的的第一凹槽内。所述的杆身件的一端设置有第二连接件，在该第二连接件的端面中心设有过盈连接孔，并且在该第二连接件的端面上沿直径开设有嵌槽；所述开设有过盈连接孔的第二连接件套设在第一连接件外部；所述卡簧定位片的第二侧中间部位插入所述杆身件的嵌槽内；
所述杆身件的另一端设置有第三连接件，在所述第三连接件的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽；
在所述杆身件的中间部位设置有限位台阶。所述的套筒由一对半圆套筒构成，该半圆套筒的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与所述第三连接件柱形外表面上的若干第二凹槽一一对应镶嵌扣合。在所述的半圆套筒的外壁上设置有滚花。包含如下步骤
步骤I :先将需要钻孔的厚度为5 10mm的硬质合金材料平放在外部的钳床工作平台上，通过外部的专用夹具对硬质合金材料进行固定；
步骤2 :扳手钻夹头夹持并夹紧套筒嵌槽式卡簧组件的套筒的外壁；
步骤3 :对硬质合金材料进行钻孔。所述的步骤3包含
步骤3. I :将钻头的转速设定为3000 3500转/分钟对硬质合金材料进行钻孔；步骤3.2 :当被加工的位置经过所述步骤3. I加工后出现凹坑或明显凹陷时，将钻头的转速调节至2500 3000转/分钟，继续钻孔；
步骤3. 3 :当被加工位置经过步骤3. 2加工后即将穿孔时，将钻头转速调节至1800 2000转/分钟，直至完全穿孔形成通孔为止。在所述的步骤3的步骤3. I、步骤3. 2、步骤3. 3实施的过程中，不断地对硬质合金材料的被加工部位及其周围区域补充冷却液，并以手动方式控制套筒嵌槽式卡簧组件的钻头的升降。本发明与现有技术相比，具有以下优点
能有效地钻出通孔，外观完整，又能使整个加工过程状态平稳，有利于加工。
图I为本发明套筒嵌槽式卡簧组件的加工过程示意 图2为本发明套筒嵌槽式卡簧组件的剖面结构示意 图3为本发明中顶端套件的剖面结构示意图； 图4为本发明中卡簧定位片的结构示意 图5为本发明中钻头、顶端套件和卡簧定位片组装后的剖面结构示意 图6为本发明中杆身件的剖面结构示意 图7为图6的俯视图，显示杆身件上的第二连接件的端面结构；
图8为本发明中半圆套筒套设在杆身件上的端面示意图。
具体实施例方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。如图I和图2所示，套筒嵌槽式卡簧组件2包含钻头4，在本实施例中，钻头4采用钨钢材料制成；与钻头4连接的顶端套件5 ;与顶端套件5通过过盈配合相连的杆身件8 ；套设在杆身件8外部的套筒，该套筒的外壁被扳手钻夹头I固定夹持，以固定套筒嵌槽式卡簧组件2，对厚度为5 10_硬质合金材料3进行钻孔；通过嵌槽设置在顶端套件5与杆身件8之间的卡簧定位片6。在本实施例中，顶端套件5、杆身件8以及套筒都选用Crl2钢材料并进行热处理，以获得较高的表面硬度与强度。其中，如图3所示，顶端套件5的其中一个端面中心开设有钻头固定安装孔53，将钻头4的尾端插入钻头固定安装孔53内，并通过焊接对钻头4和顶端套件5进行固定连接，该钻头固定安装孔53的内径与钻头4的外径相配，钻头4插入钻头固定安装孔53内的长度至少是该钻头4总长的一半，用以保证钻头4在焊接前保持稳固的状态，而钻头4露出在钻头固定安装孔53外的长度大于硬质合金材料3的厚度(5 10mm)，用以保证在进行钻孔加工时，能完全钻穿硬质合金材料3从而形成通孔。在本实施例中，在钻头固定安装孔53的孔口位置设置有倒锥形台阶结构54，在焊接过程中，该倒锥形台阶结构54能够使得所述钻头4被最大限度的紧密堆埋在焊锡7 (如图5所示)的四周，形成一个包裹状，保证钻头4能够紧固连接在顶端套件5中，同时保证在利用套筒嵌槽式卡簧组件2对硬质合金材料3进行钻孔时，所钻出的通孔四周和边缘不会产生毛边、棱角边和飞边等不良外观，提高钻孔加工的质量。如图3所示和图4所示，顶端套件5的另一个端面上设置有第一连接件51，在该第一连接件51的端面上沿直径开设有第一凹槽52，卡簧定位片6的一侧中间部位插入顶端套件5的第一凹槽52内(如图5所示)。如图4所示，该卡簧定位片6呈“工”字形，其两端部位的宽度大于中间部位的宽度，其四周外角均呈圆角状，以防止操作人员在安装或拆卸套筒嵌槽式卡簧组件2的过程中受伤。在本实施例中，卡簧定位片6可采用废弃的铣刀片，具有高热硬性，能承受很大的负载也不易发生弯折、断裂，因此能够满足对硬质合金材料的加工工艺。如图6所示，杆身件8的一端设置有第二连接件81，在该第二连接件81的端面中心开设有过盈连接孔82，并且在该第二连接件81的端面上沿直径开设有嵌槽83(如图7所示)。其中，开设有过盈连接孔82的第二连接件81套设在第一连接件51外部，即顶端套件5的第一连接件51被包容在杆身件8的第二连接件81内，从而使得顶端套件5与杆身件8之间形成过盈连接而非紧固连接，因此不会发生因螺纹连接而可能发生的打滑现象；而卡簧定位片6的第二侧中间部位插入杆身件8的嵌槽83内，使得顶端套件5和杆身件8之间还通过嵌槽式设置的卡簧定位片6进行连接，通过这种连接方式，能确保在钻孔过程中，顶端套件5与杆身件8之间贴合连接而成为一个整体，不会发生跟转现象，不晃动、不偏心，有效保证了钻孔加工过程中的平稳性和加工质量。通过套筒嵌槽式结构，套筒嵌槽式卡簧组件2无论在加工前安装还是加工后拆卸都十分方便，不会像现有技术中的焊接方式那样需要花力气将顶端套件5与杆身件8硬性分离，同时，能最大限度地保证顶端套件5和杆身件8各自的尺寸精度不受组装和拆卸的影响而发生尺寸变形。 杆身件8的另一端设置有第三连接件85，在第三连接件85的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽86。在本实施例中，在第三连接件85的柱形外表面上均匀分布设置有4个第二凹槽86。在杆身件8的中间部位设置有限位台阶84，用以防止扳手钻夹头I在钻孔加工过程中向下滑移而影响钻孔质量，保证整个钻孔加工过程中的平稳状态。如图I和图8所示，套筒由一对半圆套筒9构成，每个半圆套筒9的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与第三连接件85柱形外表面上的若干第二凹槽86 —一对应镶嵌扣合，使得一对半圆套筒9套设在杆身件8的第三连接件85外部，在本实施例中，每个半圆套筒9的内壁上设置有两个凸形槽。通过该半圆套筒9，可以避免直接将扳手钻夹头I夹持在杆身件8上，从而使得杆身件8产生磨损，并且半圆套筒9可直接替换，有效降低制造成本。在半圆套筒9的外壁上设置有滚花，以增加扳手钻夹头I与半圆套筒9之间的摩擦阻力，防止在加工过程中发生打滑而影响加工质量。由于在对较厚(厚度为5 10_)的硬质合金材料3钻孔时，如果直接通过杆身件8来进行钻孔，由于被加工材料较厚，钻孔时钻头4与被加工的硬质合金材料3之间会产生巨大的摩擦力，可能会造成钻头4扭矩不足，因此，半圆套筒9通过其内置的凸型槽与杆身件8上的第二凹槽86镶嵌扣合，使得套筒嵌槽式卡簧组件2在同等钻速作用下，能够获得足够的扭矩，以保证钻出的通孔四周和边缘光滑，不会产生毛边、棱角边、飞边等不良外观，有效提高钻孔效率和质量。同时，半圆套筒9还能够增加扳手钻夹头I与套筒被夹持段之间的摩擦阻力，防止扳手钻夹头I与半圆套筒9之间在加工钻孔过程中发生打滑。通过该套筒嵌槽式卡簧组件2，本发明还提供了一种对厚板型硬质合金钻孔的方法，在本实施例中，钻孔的过程需在台式钻床或多功能机床上进行，具体步骤如下
步骤I :先将需要钻孔的厚度为5 10mm的硬质合金材料3平放在外部的钳床工作平台上，通过外部的专用夹具对硬质合金材料3进行固定，以确保加工中，被加工的硬质合金材料3不发生偏移；
步骤2 :如图I所示，扳手钻夹头I夹持套筒嵌槽式卡簧组件2的套筒的外壁，并确认夹紧，以保证钻孔过程中扳手钻夹头I不会与套筒发生跟转现象；
步骤3 :对硬质合金材料3进行钻孔。步骤3包含如下子步骤步骤3. I :将钻头4的转速设定为3000 3500转/分钟对硬质合金材料3进行钻孔；步骤3. 2 :当被加工的位置经过所述步骤3. I加工后出现凹坑或明显凹陷时，将钻头4的转速调节至2500 3000转/分钟，继续钻孔；
步骤3.3 :当被加工位置经过步骤3. 2加工后即将穿孔时，将钻头4转速调节至1800 2000转/分钟，直至完全穿孔形成通孔为止。在方法的钻孔过程中，需要不断地对硬质合金材料3的被加工部位及其周围区域补充冷却液，并以手动方式控制套筒嵌槽式卡簧组件2的钻头4的升降；另外，在钻孔过程中，还需要时不时地上、下来回往复，观察被加工位置出现的变化，以此调整适宜的钻速，直至形成完整的通孔。综上所述，本发明套筒嵌槽式卡簧组件及其对厚板型硬质合金钻孔的方法，能有效地钻出通孔，外观完整，又能使整个加工过程状态平稳，有利于加工。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，包含 钻头(4); 顶端套件(5)，所述的顶端套件(5)与钻头(4)相连； 杆身件(8)，所述的杆身件(8)与顶端套件(5)通过过盈配合连接； 卡簧定位片(6 )，所述的卡簧定位片(6 )通过嵌槽设置在顶端套件(5 )与杆身件(8 )之间； 套筒，所述的套筒套设在杆身件(8)的外部，该套筒被外部的扳手钻夹头(I)夹持，以固定套筒嵌槽式卡簧组件对厚度为5 10_硬质合金材料进行钻孔。
2.如权利要求I所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，所述的顶端套件(5)的其中一个端面中心开设有钻头固定安装孔(53)，其内径与所述钻头(4)的外径相配，将所述钻头(4)的尾端插入钻头固定安装孔(53)内，并通过焊接对所述钻头(4)和顶端套件(5)进行固定连接； 所述顶端套件(5)的另一个端面上设置有第一连接件(51)，在该第一连接件(51)的端面上沿直径方向设有第一凹槽(52)。
3.如权利要求2所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，所述的钻头(4)插入钻头固定安装孔(53)内的长度至少是该钻头(4)总长的一半；在所述钻头固定安装孔(53)的孔口位置设置有倒锥形台阶结构(54)。
4.如权利要求2所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，所述的卡簧定位片(6)呈工字形，其两端部位的宽度大于中间部位的宽度；该卡簧定位片(6)的四周外角均呈圆角状；该卡簧定位片(6)的一侧中间部位插入所述的的第一凹槽(52)内。
5.如权利要求4所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，所述的杆身件(8)的一端设置有第二连接件(81)，在该第二连接件(81)的端面中心设有过盈连接孔(82)，并且在该第二连接件(81)的端面上沿直径开设有嵌槽(83);所述开设有过盈连接孔(82)的第二连接件(81)套设在第一连接件(51)外部；所述卡簧定位片(6)的第二侧中间部位插入所述杆身件(8)的嵌槽(83)内； 所述杆身件(8 )的另一端设置有第三连接件(85 )，在所述第三连接件(85 )的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽(86)； 在所述杆身件(8 )的中间部位设置有限位台阶(84 )。
6.如权利要求5所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，所述的套筒由一对半圆套筒(9)构成，该半圆套筒(9)的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与所述第三连接件(85)柱形外表面上的若干第二凹槽(86) —一对应镶嵌扣合。
7.如权利要求6所述的套筒嵌槽式卡簧组件，其特征在于，在所述的半圆套筒(9)的外壁 上设置有滚花。
8.一种套筒嵌槽式卡簧组件对厚板型硬质合金钻孔的方法，其特征在于，包含如下步骤 步骤I :先将需要钻孔的厚度为5 10mm的硬质合金材料(3)平放在外部的钳床工作平台上，通过外部的专用夹具对硬质合金材料(3)进行固定； 步骤2 :扳手钻夹头(I)夹持并夹紧套筒嵌槽式卡簧组件的套筒的外壁； 步骤3 :对硬质合金材料(3)进行钻孔。
9.如权利要求8所述的套筒嵌槽式卡簧组件对厚板型硬质合金钻孔的方法，其特征在于，所述的步骤3包含 步骤3. I :将钻头(4)的转速设定为3000 3500转/分钟对硬质合金材料(3)进行钻孔； 步骤3. 2 :当被加工的位置经过所述步骤3. I加工后出现凹坑或明显凹陷时，将钻头(4)的转速调节至2500 3000转/分钟，继续钻孔； 步骤3. 3 :当被加工位置经过步骤3. 2加工后即将穿孔时，将钻头(4)转速调节至1800 2000转/分钟，直至完全穿孔形成通孔为止。
10.如权利要求9所述的套筒嵌槽式卡簧组件对厚板型硬质合金钻孔的方法，其特征在于，在所述的步骤3的步骤3. I、步骤3. 2、步骤3. 3实施的过程中，不断地对硬质合金材料(3)的被加工部位及其周围区域补充冷却液，并以手动方式控制套筒嵌槽式卡簧组件的钻头(4)的升降。
全文摘要
本发明公开了一种套筒嵌槽式卡簧组件及其对厚板型硬质合金钻孔的方法，该套筒嵌槽式卡簧组件包含钻头、顶端套件、杆身件、卡簧定位片、套筒，通过该套筒嵌槽式卡簧组件对厚板型硬质合金材料钻孔的方法包含如下步骤步骤1固定硬质合金材料；步骤2通过扳手钻夹头夹持套筒嵌槽式卡簧组件；步骤3对硬质合金材料进行钻孔。本发明能够有效地钻出通孔，外观完整，又能使整个加工过程状态平稳，有利于加工。
文档编号B23B51/00GK102699392SQ20121022125
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者叶善培, 季明浩, 沈剑 申请人:上海海事大学