一种麻花钻的制作方法

本发明涉及金属切削刀具，尤其涉及一种麻花钻。

背景技术：

公知的麻花钻采用对称设计，理论上，其径向切削力是平衡的。然而，在实际生产中，由于各种原因，比如麻花钻的制作误差、工件材料的不均匀性、机床的振动等，在麻花钻钻孔过程中会存在一个随机的附加切削力f’，从而导致麻花钻受力不平衡，出现钻出的孔径偏大，孔壁粗糙等问题。

为了增强钻孔的稳定性，往往会采用双刃带、甚至多刃带麻花钻。在专利文献88205377.9中公开了一种四刃带麻花钻，它具有四条刃带导向；在专利文献cn102389991a中，公布了双刃带麻花钻，也具有四条刃带，只是刃带分布位置有所差异；在专利文献cn205764069u中，公开了一种高精度双刃带麻花钻，其特点是所述第二条刃带的宽度不小于第一条刃带的宽度；在专利文献cn205129020u中公开了一种用于深孔加工的内冷却硬质合金钻头，该钻头在刃瓣上甚至设置了n条圆柱导棱用于导向。目前，所有多刃带麻花钻存在一个共性问题，理论上，该4个导向刃为直径相同，即4点共圆，然而在麻花钻制作过程中难免存在偏差，4条刃带并非严格共圆，并且，两条前导向刃作为主切削刃，始终与孔壁保持接触；而两条后导向刃则不断的与孔壁发生接触、脱离，使得加工过程中振动加剧，加工出的孔呈现多棱型。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能自动平衡、抗振动和稳定性好、加工出的孔径无偏差的麻花钻。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种麻花钻，包括切削部和柄部，所述切削部包括钻尖和螺旋切削刃，所述切削部具有中心轴，所述螺旋切削刃包括第一切削刃和第二切削刃，所述第一切削刃包括第一柱刃、第二柱刃和设于第一柱刃与第二柱刃之间的第一刃瓣，所述第二切削刃包括第三柱刃和第二刃瓣，所述第一柱刃与第二刃瓣之间形成第一容屑槽，所述第二柱刃与第三柱刃之间形成第二容屑槽，在垂直于中心轴并与螺旋切削刃相交的任一平面内，中心轴与该平面的交点为o，所述第一柱刃与第一容屑槽的交点为a，第二柱刃与第二容屑槽的交点为b，第三柱刃与第二容屑槽的交点为c，a、b、c与o之间的距离相等，设角aoc为β，满足：150°＜β＜180°。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一柱刃的弧长为b1，第二柱刃的弧长为b2，第三柱刃的弧长为b3，满足：b1≠b2≠b3。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，b1＜b2，b3＜b2。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一容屑槽的槽宽小于第二容屑槽的槽宽。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一切削刃的总弧长大于第二切削刃的总弧长。

为解决上述技术问题，本发明采用以下另一种技术方案：

一种麻花钻，包括切削部和柄部，所述切削部包括钻尖和螺旋切削刃，所述切削部具有中心轴，所述螺旋切削刃包括第一切削刃和第二切削刃，所述第一切削刃包括第一柱刃和第一刃瓣，所述第二切削刃包括第四柱刃、第三柱刃和设于第四柱刃与第三柱刃之间的第二刃瓣，所述第一柱刃与第四柱刃之间形成第一容屑槽，所述第一刃瓣与第三柱刃之间形成第二容屑槽，在垂直于中心轴并与螺旋切削刃相交的任一平面内，中心轴与该平面的交点为o，所述第一柱刃与第一容屑槽的交点为a，第四柱刃与第一容屑槽的交点为d，第三柱刃与第二容屑槽的交点为c，a、d、c与o之间的距离相等，设角aoc为β，满足：150°＜β＜180°。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一柱刃的弧长为b1，第四柱刃的弧长为b4，第三柱刃的弧长为b3，满足：b1≠b4≠b3。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，b1＜b4，b3＜b4。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一容屑槽的槽宽小于第二容屑槽的槽宽。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一切削刃的总弧长大于第二切削刃的总弧长。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的麻花钻，其导向刃(第一柱刃、第二柱刃和第三柱刃)有且仅有三条，并且至中心轴的距离相等，在钻孔过程中，a、b、c三点容易做到严格共圆，保证了被加工孔的尺寸精度和形状精度，又由于β角满足150°＜β＜180°，意味着第一刃瓣和第二刃瓣关于麻花钻中心轴是不对称的，因此三条柱刃也是不对称分布，两两不在一条直线上，可以保证在互相垂直的两个方向上实现预平衡。如此，在钻孔过程中，即便还是会存在附加切削力f’，但可以将f’进行分解、自动平衡。本发明的麻花钻能自动平衡，解决加工中易振动，稳定性差，加工出的孔径偏大，刀具磨损严重，孔壁粗糙等问题。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是图1中k向视图。

图3是本发明实施例1中切削部的横向截面示意图。

图4是现有技术中普通麻花钻钻孔过程中受力示意图。

图5是现有技术中双刃带麻花钻钻孔过程中受力示意图。

图6是本发明实施例1的麻花钻钻孔过程中受力示意图。

图7是本发明实施例1的麻花钻钻孔过程中受附加切削力f’时受力示意图。

图8是本发明实施例2中麻花钻的轴向示意图。

图9是本发明实施例2中切削部的横向截面示意图。

图中各标号表示：

100、切削部；101、中心轴；200、柄部；300、钻尖；400、螺旋切削刃；410、第一切削刃；411、第一柱刃；412、第一刃瓣；413、第二柱刃；420、第二切削刃；421、第三柱刃；422、第二刃瓣；423、第四柱刃；510、第一容屑槽；520、第二容屑槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例的麻花钻，包括切削部100和柄部200，切削部100包括钻尖300和螺旋切削刃400，切削部100具有中心轴101，螺旋切削刃400包括第一切削刃410和第二切削刃420，第一切削刃410包括第一柱刃411、第二柱刃413和设于第一柱刃411与第二柱刃413之间的第一刃瓣412，第二切削刃420包括第三柱刃421和第二刃瓣422，第一柱刃411与第二刃瓣422之间形成第一容屑槽510，第二柱刃413与第三柱刃421之间形成第二容屑槽520，在垂直于中心轴101并与螺旋切削刃400相交的任一平面内，中心轴101与该平面的交点为o，第一柱刃411与第一容屑槽510的交点为a，第二柱刃413与第二容屑槽520的交点为b，第三柱刃421与第二容屑槽520的交点为c，a、b、c与o之间的距离相等，设角aoc为β，满足：150°＜β＜180°。

该麻花钻导向刃(第一柱刃411、第二柱刃413和第三柱刃421)有且仅有三条，并且至中心轴101的距离相等，在钻孔过程中，a、b、c三点容易做到严格共圆，保证了被加工孔的尺寸精度和形状精度，又由于β角满足150°＜β＜180°，意味着第一刃瓣412和第二刃瓣422关于麻花钻中心轴101是不对称的，因此三条柱刃也是不对称分布，两两不在一条直线上，可以保证在互相垂直的两个方向上实现预平衡。如此，在钻孔过程中，即便还是会存在附加切削力f’，但可以将f’进行分解、自动平衡。本发明的麻花钻能自动平衡，解决加工中易振动，稳定性差，加工出的孔径偏大，刀具磨损严重，孔壁粗糙等问题。

本实施例中，第一柱刃411的弧长为b1，第二柱刃413的弧长为b2，第三柱刃421的弧长为b3，各柱刃的弧长反应的是切削时与孔壁产生摩擦力的大小。由于第一柱刃411与第三柱刃421是主起主要切削功能，因此第一柱刃411的弧长b1和第三柱刃421的弧长b3都要小于第二柱刃413的弧长b2，并且三个柱刃的弧长都是不相等的，这样才能保证每个柱刃产生的力大小不一样，最终能够实现平衡。

本实施例中，第一容屑槽510的槽宽小于第二容屑槽520的槽宽。第一切削刃410的总弧长大于第二切削刃420的总弧长，进一步保证了第一切削刃410和第二切削刃420的不对称的设计。

如图4所示为现有技术中普通麻花钻钻孔过程中受力示意图，其中，a部分为麻花钻各柱刃的受力图，b部分为各柱刃受力分解图。理论上，公知麻花钻β＝180°，刃瓣和柱刃都是对称的，fa和fc大小相等、方向相反，也即麻花钻在y轴方向上受力平衡。但是由于麻花钻制作过程中存在各种误差、工件材料均匀性以及加工设备的振动等问题，在实际钻孔过程中会麻花钻会受到附加切削力f’，受到f’作用后，在y轴方向，fa和fc会自动调整，平衡掉f’的分力。但是在x轴方向上，f’的分力f’*cosα无法平衡，导致麻花钻受力不平衡，并且，附加切削力f’方向是随机的，因此实际钻孔过程中，麻花钻会出现随机摆动，导致孔壁粗糙、直径变大、圆度、粗糙度超差，刀具寿命短问题。

如图5所示为现有技术中双刃带麻花钻钻孔过程中受力示意图，c部分为麻花钻各柱刃的受力图，d部分为各柱刃受力分解图。由于受制作误差影响，4个柱刃无法共圆，在加工过程中实际受到3个力，fa、fb、fc。同样由于β＝180°，fa、fc在x轴方向上没有分力，无法平衡掉fb*cosα，即双刃带麻花钻天生不平衡，有较大的摆动倾向。在实际钻孔中，在附加切削力f’作用下，尽管在x轴方向会平衡掉一部分fb的分力，但因为附加切削力远小于切削力，不能完全平衡掉，因此也会导致麻花钻出现摆动等问题。

如图6为本发明的麻花钻钻孔过程中受力示意图，其中，e部分为麻花钻各柱刃的受力图，f部分为各柱刃受力分解图。由于150°＜β＜180°，第一刃瓣412和第二刃瓣422不对称，因此此时切削力fa、fc不在同一直线上，fb、fc在x、y轴上均会产生分力，最终达到fa、fb、fc三者预平衡。此后，如图7所示为本发明的麻花钻钻孔过程中受力示意图(增加附加切削力f’)，h部分为麻花钻各柱刃的受力图，j部分为各柱刃受力分解图。钻孔过程中，无论附加切削力f’大小和方向如何变化，fa’、fb’、fc’均会随之调整，消除f’的影响，自动保证钻孔过程中麻花钻受力平衡，从而减少摆动，提高钻孔精度，延长刀具寿命。具体实现上，通过调整各柱刃弧长(或宽度)b1、b2和b3值实现fa、fb、fc三者预平衡。

实施例2

如图8和图9所示，本实施例的麻花钻，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，第一切削刃410包括第一柱刃411和第一刃瓣412，第二切削刃420包括第四柱刃423、第三柱刃421和设于第四柱刃423与第三柱刃421之间的第二刃瓣422，第一柱刃411与第四柱刃423之间形成第一容屑槽510，第一刃瓣412与第三柱刃421之间形成第二容屑槽520，第四柱刃423与第一容屑槽510的交点为d。也就是说本实施例的第四柱刃423与实施例1的第二柱刃413等同，相当于将第二柱刃413移动第二切削刃420上，并且还是保证第一切削刃410的总弧长大于第二切削刃420的总弧长。其原理与实施例1基本相同，此处不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。