本发明公开了一种用于大长径比深孔加工的钻头，包括钻头本体，所述钻头本体包括钻尖部、排屑部和柄部，所述排屑部设有自钻尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述钻尖部设有前刀面、后隙面和横刃，所述前刀面与后隙面相交形成主切削刃，所述主切削刃由直线内刃和曲线外刃连接而成，直线内刃与横刃连接，所述曲线外刃包括自外向内依次连接的圆弧切削刃、直线切削刃和圆弧过渡刃，所述圆弧切削刃和圆弧过渡刃朝着排屑槽内凸起，所述圆弧切削刃与副切削刃连接，所述圆弧过渡刃与直线内刃连接。该用于大长径比深孔加工的钻头具有结构简单、耐用性好、断屑排屑能力强、切削效率高的优点。
1.一种用于大长径比深孔加工的钻头，包括钻头本体（1），所述钻头本体（1）包括钻尖部（2）、排屑部（3）和柄部（4），所述排屑部（3）设有自钻尖部（2）向柄部（4）延伸的排屑槽（31）和副切削刃（32），所述钻尖部（2）设有前刀面（21）、后隙面（22）和横刃（23），所述前刀面（21）与后隙面（22）相交形成主切削刃（5），所述主切削刃（5）由直线内刃（51）和曲线外刃（52）连接而成，直线内刃（51）与所述横刃（23）连接，其特征在于：所述曲线外刃（52）包括自外向内依次连接的圆弧切削刃（523）、直线切削刃（522）和圆弧过渡刃（521），所述圆弧切削刃（523）和所述圆弧过渡刃（521）均朝着排屑槽（31）内凸起，所述圆弧切削刃（523）与副切削刃（32）连接，所述圆弧过渡刃（521）与直线内刃（51）连接。
2.根据权利要求1所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述直线内刃（51）和圆弧过渡刃（521）的前角为零或者负值，所述圆弧切削刃（523）的径向前角为负值，所述直线切削刃（522）的前角为正值。
3.根据权利要求1或2所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述直线内刃（51）和直线切削刃（522）均与圆弧过渡刃（521）相切，所述直线内刃（51）与直线切削刃（522）的夹角θ为18°～38°，所述圆弧过渡刃（521）的半径r为0.5mm～3.5mm。
4.根据权利要求1或2所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述主切削刃（5）设有两条，两条主切削刃（5）呈中心对称布置，两条主切削刃（5）中的直线切削刃（522）相互平行，两条直线切削刃（522）之间的距离S为钻头芯厚值K的0.55～0.75倍，所述钻头芯厚值K为钻尖部（2）直径D的0.2～0.4倍。
5.根据权利要求3所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述主切削刃（5）设有两条，两条主切削刃（5）呈中心对称布置，两条主切削刃（5）中的直线切削刃（522）相互平行，两条直线切削刃（522）之间的距离S为钻头芯厚值K的0.55～0.75倍，所述钻头芯厚值K为钻尖部（2）直径D的0.2～0.4倍。
6.根据权利要求1或2所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述圆弧切削刃（523）的弦长L为钻尖部（2）半径R的0.08～0.28倍。
7.根据权利要求5所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述圆弧切削刃（523）的弦长L为钻尖部（2）半径R的0.08～0.28倍。
8.根据权利要求1或2所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述后隙面（22）由角度依次增大的第一后面（221）、第二后面（222）和第三后面（223）组成。
9.根据权利要求7所述的用于大长径比深孔加工的钻头，其特征在于：所述后隙面（22）由角度依次增大的第一后面（221）、第二后面（222）和第三后面（223）组成。
用于大长径比深孔加工的钻头
技术领域
[0001] 本发明涉及金属切削加工技术，尤其涉及用于大长径比深孔加工的钻头。
背景技术
[0002] 用于深孔加工的刀具种类很多，目前常用的有特长麻花钻、枪钻、BTA钻头和自导式喷射钻等，它们在制造和使用中有一定的缺点，如特长麻花钻排屑困难，在钻削过程中钻进2～3倍孔径深后便需要频繁提刀排屑，切削刃的润滑与冷却条件差，切削温度高，钻头使用寿命低，钻头刚性差，容易引起自激振动。枪钻、BTA深孔钻和自导式喷射钻，在制造上需要硬质合金作为刃部，刀刃与刀体焊接较困难，并且使用时需要一套专用液压密封供压系统，制作成本太高。
[0003] 公告号为CN2036077U的专利文献公开了一种深孔麻花钻，该钻头的螺旋槽型由抛物线型和圆弧线型旋转而成，无刃背，容屑槽宽，采用较大螺旋角和无锥度的厚钻芯，钻尖采用十字修磨法修正。使用时不需要特殊的机床和工装，可在普通的台钻、立钻、车床、镗床上使用，形成的切屑呈缎带状。但该深孔钻头在工作时，因加工孔较深，加工状况恶劣，钻头若是无刃背，刀具将存在导向性不好的问题，刀具钻削时很容易钻偏，并且，该种螺旋槽型决定了刀具在切削延展性较好的金属材料时，缎带切屑将会较长且难以断裂，使得排屑槽容易被切屑堵塞，切削液难以流入，从而影响到切削处的冷却，会降低钻削效率和钻头的使用寿命。
[0004] 公告号为CN2806004Y的专利文献公开了一种麻花钻头，其包括刀体、刀头，所述刀体上有螺旋沟，在所述螺旋沟的端部，所述刀头的切削部分包括两个对称的切削刃，两个对称的副切削刃，所述两个对称的切削刃由钻芯连接，相连接的两个切削刃的中心部位成S形、两边分别为直线形，所述切削刃的刃口为倒棱刃。该发明钻头虽定心性较标准钻头好，但其钻尖不便于修磨，制作难度大、制作成本高。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、耐用性好、断屑排屑能力强、切削效率高的用于大长径比深孔加工的钻头。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种用于大长径比深孔加工的钻头，包括钻头本体，所述钻头本体包括钻尖部、排屑部和柄部，所述排屑部设有自钻尖部向柄部延伸的排屑槽和副切削刃，所述钻尖部设有前刀面、后隙面和横刃，所述前刀面与后隙面相交形成主切削刃，所述主切削刃由直线内刃和曲线外刃连接而成，直线内刃与横刃连接，所述曲线外刃包括自外向内依次连接的圆弧切削刃、直线切削刃和圆弧过渡刃，所述圆弧切削刃和所述圆弧过渡刃朝着排屑槽内凸起，所述圆弧切削刃与副切削刃连接，所述圆弧过渡刃与直线内刃连接。
[0008] 所述直线内刃和圆弧过渡刃的前角为零或者负值，所述圆弧切削刃的径向前角为负值，所述直线切削刃的前角为正值。
[0009] 所述直线内刃和直线切削刃均与圆弧过渡刃相切，所述直线内刃与直线切削刃的夹角θ为18°～38°，所述圆弧过渡刃的半径r为0.5mm～3.5mm。
[0010] 所述主切削刃设有两条，两条主切削刃呈中心对称布置，两条主切削刃中的直线切削刃相互平行，两条直线切削刃之间的距离S为钻头芯厚值K的0.55～0.75倍，所述钻头芯厚值K为钻尖部直径D的0.2～0.4倍。
[0011] 所述圆弧切削刃的弦长L为钻尖部半径R的0.08～0.28倍。
[0012] 所述后隙面由角度依次增大的第一后面、第二后面和第三后面组成。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0014] 本发明的用于大长径比深孔加工的钻头，其曲线外刃包括自外向内依次连接的圆弧切削刃、直线切削刃和圆弧过渡刃，圆弧切削刃和圆弧过渡刃朝着排屑槽内凸起，提高了刀尖强度，并增强了散热效果，在保证刀具良好定心性的同时可避免切削时在凸起的曲线上出现高应力集中点，减少主切削刃特别是曲线外刃单位长度上的载荷，使刀具耐用度和切削性能提高。圆弧切削刃的径向前角为负值，在圆弧切削刃处切屑卷曲着流向孔壁；直线切削刃前角为正值，在直线切削刃处切屑卷曲着流向排屑槽内；从圆弧过渡刃到直线内刃前角又变化为零或者负值，切屑将卷曲着流向刀具的进给方向，从整个主切削刃上切屑的流向来看，切屑中部（直线切削刃处）的受力与两端（圆弧切削刃处和直线内刃处）的受力方向相反，使圆弧过渡刃处成为切屑相反流向的交界，切屑在此扭转折断形成切屑单元，该圆弧过渡刃的存在既增强了此处的强度，又解决了此处不易断屑的弊端，使得切屑单元形成类似蝌蚪的圆锥状，切屑的形状为类圆锥蝌蚪型，切屑单元阔口端具有外翻型边沿，窄口端为切屑折断部分，在窄口端之后切屑带有细长尾型延伸部分，这种切屑单元的结构是目前大长径比深孔加工中最为理想的切屑结构，其极易排出，不会在孔内形成堵塞，不需要提刀排屑，大大提高了大长径比深孔加工的工作效率，使本发明的用于大长径比深孔加工的钻头一次进刀长径比可达15以上。合理设置两条相互平行的直线切削刃之间的距离，可在深孔钻削时降低钻头的切削力和扭矩，减小钻头折断的几率。圆弧切削刃必须设置在一定的范围内，如果该凸起圆弧切削刃宽度过大，则使切屑流向孔壁，并很可能划伤孔壁，降低了孔的表面质量；若该凸起圆弧切削刃过小，则实现不了提高刀具强度及散热效果的目的，实验证明圆弧切削刃的弦长L为钻尖部半径R的0.08～0.28倍时，具有最佳综合效果。本发明的用于大长径比深孔加工的钻头基于上述各个结构特征，使切屑沿主切削刃的厚度分布比较均匀，断屑效果好、切屑变形小，使切屑可顺利地通过排屑槽排出，因此，本发明特别适用于硬度在48HRC以下的钢材类、不锈钢类、铸铁类以及铝合金类材料的钻削。
附图说明
[0015] 图1是本发明的主视结构示意图；
[0016] 图2是本发明的钻尖部的端视放大结构示意图；
[0017] 图3是图2中主切削刃部分的放大结构示意图；
[0018] 图4是本发明中钻尖部的立体结构示意图；
[0019] 图5是本发明中圆弧切削刃的径向前角示意图；
[0020] 图6是本发明中直线切削刃的前角示意图；
[0021] 图7是本发明中圆弧过渡刃的前角示意图；
[0022] 图8是本发明中直线内刃的前角示意图。
[0023] 图中各标号表示：
[0024] 1、钻头本体；2、钻尖部；3、排屑部；4、柄部；5、主切削刃；31、排屑槽；32、副切削刃；21、前刀面；22、后隙面；23、横刃；51、直线内刃；52、曲线外刃；221、第一后面；222、第二后面；223、第三后面；521、圆弧过渡刃；522、直线切削刃；523、圆弧切削刃。
具体实施方式
[0025] 图1至图8示出了本发明的一种用于大长径比深孔加工的钻头实施例，该钻头包括钻头本体1，钻头本体1包括钻尖部2、排屑部3和柄部4，排屑部3设有自钻尖部2向柄部4延伸的排屑槽31和副切削刃32，钻尖部2设有前刀面21、后隙面22和横刃23，后隙面22由角度依次增大的第一后面221、第二后面222和第三后面223组成，前刀面21与第一后面221相交形成主切削刃5，主切削刃5由直线内刃51和曲线外刃52连接而成，直线内刃51与横刃23连接，曲线外刃52包括自外向内依次连接的圆弧切削刃523、直线切削刃522和圆弧过渡刃521，圆弧切削刃523和圆弧过渡刃521朝着排屑槽31内凸起，圆弧切削刃523与副切削刃32连接，圆弧过渡刃521与直线内刃51连接，这种刃形提高了刀尖强度，并增强了散热效果，在保证刀具良好定心性的同时可避免切削时在凸起的曲线上出现高应力集中点，减少主切削刃5特别是曲线外刃52单位长度上的载荷，使刀具耐用度和切削性能提高。本发明的用于大长径比深孔加工的钻头基于上述各个结构特征，使切屑沿主切削刃5的厚度分布比较均匀，断屑效果好、切屑变形小，使切屑可顺利地通过排屑槽31排出，因此，本发明特别适用于硬度在48HRC以下的钢材类、不锈钢类、铸铁类以及铝合金类材料的钻削。
[0026] 本实施例中，圆弧切削刃523的径向前角为α，圆弧过渡刃521的前角为β，直线切削刃522的前角为γ，直线内刃51的前角为δ，其中直线内刃51和圆弧过渡刃521的前角为零或者负值，圆弧切削刃523的径向前角为负值，直线切削刃522的前角为正值，由于圆弧切削刃523的径向前角为负值，在圆弧切削刃523处切屑卷曲着流向孔壁；由于直线切削刃522前角为正值，在直线切削刃522处切屑卷曲着流向排屑槽31内；从圆弧过渡刃521到直线内刃51前角又变化为零或者负值，切屑将卷曲着流向刀具的进给方向，从整个主切削刃5上切屑的流向来看，切屑中部（直线切削刃522处）的受力与两端（圆弧切削刃523处和直线内刃51处）的受力方向相反，使圆弧过渡刃521处成为切屑相反流向的交界，切屑在此扭转折断形成切屑单元，该圆弧过渡刃521的存在既增强了此处的强度，又解决了此处不易断屑的弊端，使得切屑单元形成类似蝌蚪的圆锥状，切屑的形状为类圆锥蝌蚪型，切屑单元阔口端具有外翻型边沿，窄口端为切屑折断部分，在窄口端之后切屑带有细长尾型延伸部分，这种切屑单元的结构是目前大长径比深孔加工中最为理想的切屑结构，其极易排出，不会在孔内形成堵塞，不需要提刀排屑，大大提高了大长径比深孔加工的工作效率。本实施例中，直线内刃51和直线切削刃522均与圆弧过渡刃521相切，直线内刃51与直线切削刃522的夹角θ为18°～38°，圆弧过渡刃521的半径r为0.5mm～3.5mm。切削刃5设有两条，两条切削刃5呈中心对称布置，两条切削刃5中的直线切削刃522相互平行，两条直线切削刃522之间的距离S为钻头芯厚值K的0.55～0.75倍，钻头芯厚值K为钻尖部2直径D的0.2～0.4倍。合理设置两条相互平行的直线切削刃522之间的距离，可在深孔钻削时降低钻头的切削力和扭矩，减小钻头折断的机率。圆弧切削刃523必须设置在一定的范围内，如果该凸起圆弧切削刃523宽度过大，则使切屑流向孔壁，并很可能划伤孔壁，降低孔的表面质量；若该凸起圆弧切削刃523过小，则提高刀具强度及散热效果不明显，实验证明圆弧切削刃523的弦长L为钻尖部半径R的0.08～0.28倍时，具有最佳综合效果。
[0027] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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。
