[發明專利]一種鉆頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201610390674.6
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105921793B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 馮平法;張建富;王健健;吳志軍;郁鼎文
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23B51/00
• 分類號: B23B51/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 陳舒維,宋志強

1.一種鉆頭，其特征在于，所述鉆頭(1)包括本體(10)和形成于所述本體(10)前端的刀頭(20)，其中，所述刀頭(20)包括：

刃部(21)，所述刃部(21)形成于所述刀頭(20)的前端，且所述刃部(21)的半徑小于所述本體(10)的半徑，所述刃部(21)的端面形成第一切削面(211)；和

過渡部(22)，所述過渡部(22)形成于所述刃部(21)與所述本體(10)之間，所述過渡部(22)具有適配所述刃部(21)與所述本體(10)間半徑差的躍階過渡面，所述躍階過渡面形成第二切削面(221)；

所述刀頭(20)的關鍵尺寸滿足如下要求：

kp^α(a+b)^2α-kp^αb^2α≤h+atanθ

θ≥θ₀

式中，a為所述刃部(21)與所述本體(10)的半徑之差，b為所述第一切削面(211)的徑向尺寸，h為所述刃部(21)的軸向長度，θ為所述第二切削面(221)相比于所述第一切削面(211)的傾斜角度，θ₀為不產生崩邊的臨界特征角，k和α為預定系數，p為樣本鉆頭(2)的軸向切削力，θ≠0。

2.根據權利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述臨界特征角滿足：

θ₀＝atan(kp^αa^2α-1)

式中，k和α為預定系數，p為樣本鉆頭(2)的軸向切削力。

3.根據權利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述刀頭(20)為與所述本體(10)同軸設置的截錐，所述截錐的前端面形成所述第一切削面(211)，所述截錐的錐面形成所述第二切削面(221)。

4.根據權利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述刃部(21)為圓柱體，所述圓柱體的前端面形成所述第一切削面(211)；所述過渡部(22)為截錐，所述截錐的錐面形成所述第二切削面(221)。

5.根據權利要求1-4任一項所述的鉆頭，其特征在于，所述刀頭(20)的表面、所述本體(10)前部的表面鑲嵌磨粒。

6.根據權利要求1-4任一項所述的鉆頭，其特征在于，所述刀頭(20)和所述本體(10)為同軸設置的空心體。

7.一種鉆頭的制造方法，其特征在于，該鉆頭(1)包括本體(10)和形成于所述本體(10)前端的刀頭(20)，其中，所述刀頭(20)包括：

刃部(21)，所述刃部(21)形成于所述刀頭(20)的前端，且所述刃部(21)的半徑小于所述本體(10)的半徑，所述刃部(21)的端面形成第一切削面(211)；和

過渡部(22)，所述過渡部(22)形成于所述刃部(21)與所述本體(10)之間，所述過渡部(22)具有適配所述刃部(21)與所述本體(10)間半徑差的躍階過渡面，所述躍階過渡面形成第二切削面(221)，該制造方法包括以下步驟：

S1、確定樣本鉆頭(2)的軸向切削力：

式中，p為樣本鉆頭(2)的軸向切削力，c_i(i＝0,1,2,3)為預設系數，f_r為樣本鉆頭(2)的進給速度，S為樣本鉆頭(2)的主軸轉速，A為樣本鉆頭(2)的振幅；

S2、確定樣本鉆頭(2)的崩邊厚度：

d_t＝kp^αt^2α

式中，d_t為樣本鉆頭(2)的崩邊厚度，p為樣本鉆頭(2)的軸向切削力，t為樣本鉆頭(2)的壁厚，k和α為預定系數；

S3、確定鉆頭(1)的刀頭(20)關鍵尺寸：

kp^α(a+b)^2α-kp^αb^2α≤h+atanθ

θ≥θ₀

式中，a為所述刃部(21)與所述本體(10)的半徑之差，b為所述第一切削面(211)的徑向尺寸，h為所述刃部(21)的軸向長度，θ為所述第二切削面(221)相比于所述第一切削面(211)的傾斜角度，θ₀為不產生崩邊的臨界特征角，θ≠0；

S4、制造滿足步驟S3中刀頭(20)關鍵尺寸要求的鉆頭(1)。