本发明涉及一种微织构内冷麻花钻及其制造方法。
背景技术：
在钻削过程中有多个摩擦副，既有前刀面、螺旋槽和切屑组成的摩擦副，又有后刀面、棱带、横刃和工件组成的摩擦副。钻削时麻花钻前刀面、后刀面分别与切屑、工件产生的摩擦尤其剧烈，造成钻头急剧磨损。
现有技术中，如中国专利公开号为cn102189287a，名称为“一种微织构自润滑钻头及其制备方法”的专利申请，其公开了通过在钻头的前刀面的刀屑接触区设置多个用来存储固体润滑剂的微织构，干钻削时,在高温的作用下,微织构中的固体润滑剂快速软化并拖敷于钻头前刀面，在钻头前刀面刀一屑接触区形成连续的固态润滑层，从而可达到阻止粘结、减小摩擦、降低磨损，提高钻头的使用寿命。该微织构自润滑钻头可广泛应用于干式钻削和难加工材料的钻削加工，可克服切削液造成的环境污染、实现清洁化生产、降低成本。然而，该种钻头只适用于干式钻削加工，而不能用于湿式钻削加工，且该种钻头中还需要预先填放固态润滑剂，在使用的过程中无法对润滑剂进行填补，严重影响钻头的润滑效果及降低生产质量与效率。
对于目前湿式钻削加工采用的内冷却钻头，其在加工过程中冷却润滑性能方面的效果良好，但是仅依靠内冷却孔给钻头后刀面注入切削液，难以有效调控刀-工、刀-屑界面的冷却润滑效果，无法把内冷却方式的冷却润滑效果发挥到最佳，因此在刀-工、刀-屑界面的冷却润滑效果不佳，主切削刃和副切削刃部位的磨损尤为严重。
鉴于高速钻削加工在我国制造业中的突出地位以及高速钻削加工中钻头的巨大损耗率，亟需开发出新型钻头技术，以提高钻头耐用度和工件加工质量，从而降低生产成本并提高生产效率。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种微织构内冷麻花钻，能够减轻刀具磨损，提高刀具使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种微织构内冷麻花钻，包括钻柄部和钻削部，以及贯穿所述钻削部的冷却孔，所述麻花钻前刀面的刀—屑接触区、所述麻花钻后刀面的刀—工接触区，以及所述麻花钻副后刀面的刀—工接触区这三者中的至少一者上设置有用于储存润滑液的微织构。
优选地，所述内冷却孔的孔口位于所述麻花钻后刀面的刀—工接触区，且所述麻花钻后刀面的刀—工接触区设置有所述的微织构。
优选地，所述微织构为微型凹槽，或者微孔，或者微型凹槽与微孔的复合织构。
优选地，所述微织构包括多个间隔排布的长条状微型凹槽，其中，位于所述麻花钻同一刀面上的所有所述微型凹槽的尺寸相同且延伸方向相互平行，相邻两个所述微型凹槽之间间距相同。
优选地，所述微织构包括多个相互交织排布的长条状微型凹槽。
进一步优选地，所述微型凹槽的数量为3-15个，所述微型凹槽的槽宽为10-100μm，槽深为5-30μm。
进一步优选地，所述微型凹槽的槽长为所述麻花钻直径的0.3-0.5倍，和/或，所述微织构与所述麻花钻的刀刃之间的间距为0.1mm-0.3mm。
进一步优选地，所述前刀面和/或所述后刀面上设置有所述的微型凹槽，所述前刀面和/或所述后刀面上所述微型凹槽的延伸方向与所述麻花钻的主切削刃延伸方向平行；和/或，所述副后刀面上设置有所述的微型凹槽，所述副后刀面上所述微型凹槽的延伸方向与所述麻花钻的副切削刃的延伸方向相互平行。
优选地，所述微织构为密布排布的多个微孔，所述麻花钻的同一刀面上所述微孔的数量为3-20个，所述微孔的直径为5-100μm，所述微孔的深度为5-30μm。
优选地，采用激光加工、光刻加工、电火花加工、表面喷丸处理、机械微刻及磨料射流方法中的任意一种方法在所述麻花钻上加工形成所述的微织构。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明利用激光加工技术在内冷麻花钻的前刀面、后刀面、副后刀面加工表面微织构，使麻花钻和切屑、工件表面之间的接触面积减小，降低摩擦力，同时使得切削液通过表面微织构渗入刀-工、刀-屑界面，增强冷却润滑效果，降低温度，减小磨损，有效地延长了内冷麻花钻的使用寿命。
附图说明
附图1为本发明的微织构内冷麻花钻的结构示意图；
附图2为图1在a处的放大视图；
附图3为形状为间隔排布微型凹槽状的微织构的结构示意图；
附图4为形状为阵列排布的微孔的微织构的结构示意图；
附图5为位于麻花钻前刀面的微织构结构示意图；
附图6为位于麻花钻后刀面的微织构结构示意图；
附图7为位于麻花钻副后刀面的微织构结构示意图；
附图8为本发明的微织构内冷麻花钻在进行切削时的示意图；
附图9为本发明的微织构内冷麻花钻在进行切削时，切削液进入刀—屑接触区的示意图；
附图10为不同结构的麻花钻平均钻削力与切削速度的关系图；
附图11为不同结构的麻花钻后刀面磨损量与钻孔数量的关系图；
其中：100、钻柄部；200、钻削部；1、前刀面；2、后刀面；3、副后刀面；4、内冷却孔；5、主切削刃；6、副切削刃；7、切屑；8、切削液；9、微织构；10、工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1至图7所示的微织构内冷麻花钻，包括钻柄部100和钻削部200，麻花钻在其前刀面1的刀—屑接触区、后刀面2的刀—工接触区、副后刀面3的刀—工接触区这三者中的至少一者上设置有用于储存润滑液的微织构9。该麻花钻上开设有贯穿其钻柄部100与钻削部200的内冷却孔6，切削液能沿内冷却孔6喷出。
作为优选的实施方式，内冷却孔6的孔口位于后刀面2的刀—工接触区，且所述麻花钻后刀面2的刀—工接触区设置有所述的微织构9。
通过在前刀面1、后刀面2、副后刀面3这三者中的至少一者上设置微织构9，参见图8和图9所示，在麻花钻对工件10进行钻削加工的过程中，各刀面上的微织构9不仅能够减少麻花钻与切屑7、麻花钻与工件10实际接触面积，降低摩擦磨损，提高钻削加工过程中钻头的使用寿命；同时，由于钻削部200设置有内冷却孔6，在钻削加工的过程中，切削液能够流经内冷却孔6到达刀尖和工件的被切削位置处，并经麻花钻表面微织构9渗入刀—屑接触区或刀—工接触区，改善钻削过程中麻花钻的表面润滑状态，对麻花钻起到更好的冷却润滑作用，降低温度、减小摩擦，增加内冷麻花钻的使用寿命。
具体地，微织构9可设置为微型凹槽（如图3），或者微孔（如图4），或者微型凹槽与微孔的复合织构。
当微织构9采用微型凹槽时，如图1至图3、图5至图7所示，其可以为多个间隔排布的长条状微型凹槽，也可以为多个相互交织排布的长条状微型凹槽。当微织构9为多个间隔排布的长条状微型凹槽时，位于麻花钻同一刀面上的所有微型凹槽可设置为尺寸相同且延伸方向相互平行，相邻两个微型凹槽之间间距也可以设置为相同。
参见图5至图7所示，每个设有微型凹槽的面上，微型凹槽的数量优选设置为3-15个，微型凹槽的槽宽优选为10-100μm，槽深为5-30μm，槽长（图中b的长度）为麻花钻直径的0.3-0.5倍，微织构9与麻花钻的刀刃之间的间距（图中a、c的长度）最好设置为0.1mm-0.3mm。
作为优选的，前刀面1和后刀面2上均设置有微型凹槽，前刀面1和后刀面2上微型凹槽的延伸方向与麻花钻的主切削刃5的延伸方向平行；同时，副后刀面3上也设置有微型凹槽，副后刀面3上微型凹槽的延伸方向与麻花钻的副切削刃6的延伸方向相互平行。
当微织构9的形状为密布排布的微孔时，麻花钻的同一刀面上微孔的数量为3-20个，微孔的直径在5-100μm之间，如图4所示。
上述几种结构的微织构，可以采用激光加工、光刻加工、电火花加工、表面喷丸处理、机械微刻及磨料射流方法中的任意一种方法在麻花钻上加工形成。
以下根据设置不同微织构的内冷麻花钻与未设置微织构的内冷麻花钻进行试验效果的对比，其中：
nt为无织构内冷麻花钻，
tf为前刀面有微织构的内冷麻花钻，
tb为后刀面有微织构的内冷麻花钻，
tfb为前、后刀面均有微织构的内冷麻花钻。
由图10至图11所示，几种微织构内冷麻花钻（tf、tb、tfb）较无织构内冷麻花钻（nt）的钻削力均有所下降，其中tfb型微织构内冷麻花钻的钻削力下降最多。与无织构内冷麻花钻相比，在切削速度为31.4m/min时，微织构内冷麻花钻tf、tb和tfb的钻削力分别降低了4.09%、8.34%和13.10%；在切削速度为62.8m/min时，微织构内冷麻花钻tf、tb和tfb的钻削力分别降低了2.47%、8.98%和11.60%。
同时，几种微织构刀具（tf、tb、tfb）的后刀面磨损量对比无织构（nt）刀具明显降低，钻削完30个孔后的磨损量分别下降了4.45%、28.87%、32.30%。可以看出，在内冷麻花钻上设置微织构可以有效提高麻花钻的寿命，降低切削力，提高加工质量。
综上，本发明中，通过将表面微织构技术和钻头内冷却方法结合起来，从刀-屑、刀-工接触区减摩降温的角度出发，在内冷却钻头前刀面、后刀面及副后刀面设计制备合理微织构，通过微织构技术与内冷却润滑技术结合，显著地提高了麻花钻的钻削性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。