[發明專利]一種變芯厚變槽寬微小深孔鉆削刀具及其刃磨方法

有效

• 申請號: 201710648316.5
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107363301B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 梁志強;張素燕;王西彬;周天豐;郭海新;焦黎;解麗靜;劉志兵;顏培
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23B51/00
• 分類號: B23B51/00;B24B3/24
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

本發明公開一種變芯厚變槽寬微小深孔鉆削刀具及其刃磨方法，屬于機械加工技術領域。刀具的結構特點為從鉆尖部位向螺旋槽尾部，螺旋槽的芯厚和槽寬是同時線性增大的。該鉆削刀具是在螺旋槽刃磨過程中，通過控制砂輪軸線與鉆頭軸線相對距離的線性增大，實現芯厚的線性增大；通過控制砂輪中心與鉆頭中心偏移距離的線性增大，實現螺旋槽槽寬的線性增大。本發明針對難加工材料微小深孔鉆削加工的特點，一方面通過芯厚從鉆尖到螺旋槽尾部線性增大，提高了刀具的剛度和強度，能夠減少刀具彎曲折斷現象；另一方面通過螺旋槽槽寬從鉆尖到螺旋槽尾部線性增大，增大了刀具的容屑空間，提高了微小深孔鉆削時刀具的排屑能力。

技術領域

本發明涉及一種變芯厚變槽寬微小深孔鉆削刀具及其刃磨方法，屬于機械加工技術領域。

背景技術

隨著科學技術和工業生產的迅猛發展，微小深孔的應用日趨廣泛，出現了越來越多帶有微小深孔的零件，如航空航天慣性陀螺的儀表元件、航空/汽車/船舶發動機的噴油嘴、渦輪發動機葉片的氣膜冷卻孔、計算機打印頭、印刷電路板等。這些微小深孔零件多采用不銹鋼、高強度鋼、鈦合金等難加工材料，如高溫高壓部件以及發動機噴油嘴等經常采用1Cr18Ni9Ti 不銹鋼材料。微小深孔加工一般采用微細鉆削、微細電火花、微刻蝕等方法。其中微細鉆削具有可加工材料廣泛、不受材料導電的限制、材料去除率高、加工精度高、批量生產成本低等優點，成為微小深孔的主要加工方法。

在不銹鋼等難加工材料微小深孔鉆削過程中，隨著微小深孔孔徑趨向小型化和大深徑比發展，鉆削刀具發生斷裂失效的概率大幅度提高。微小深孔鉆削刀具的剛度、強度相對較低，入鉆時易滑移偏斜，刀具發生彎曲變形易引起折斷破壞，同時微小深孔鉆削過程中排屑路徑長，切屑易阻塞，扭矩過大容易引起刀具斷裂失效。針對上述難加工材料微小深孔精密鉆削刀具存在的問題和難點，需要綜合考慮刀具的剛度、強度和排屑性能，對刀具整體幾何結構進行設計優化，以提高刀具的使用壽命。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種變芯厚變槽寬微小深孔鉆削刀具及其刃磨方法。該刀具的結構特征針對微小深孔鉆削加工的特點，不僅能夠提高刀具的剛度和強度，并且增加刀具的容屑空間，提高刀具的排屑性能，減少刀具斷裂失效的發生，提高刀具的使用壽命。

本發明的技術方案是：一種變芯厚變槽寬微小深孔鉆削刀具，其特點是從鉆尖部位向螺旋槽尾部，螺旋槽的芯厚和槽寬是同時線性增大的。該鉆削刀具是在螺旋槽刃磨過程中，通過控制砂輪軸線與鉆頭軸線相對距離的線性增大，實現芯厚的線性增大；通過控制砂輪中心與鉆頭中心偏移距離的線性增大，實現螺旋槽槽寬的線性增大。

其中鉆尖部位的螺旋槽芯厚為2t₁，螺旋槽尾部部位的螺旋槽芯厚為2t₂。從鉆尖部位到螺旋槽尾部，螺旋槽芯厚線性增大，2t₂>2t₁。

鉆尖部位的螺旋槽橫截面形狀為傳統截形，螺旋槽尾部的橫截面形狀為拋物線—圓弧截形。從鉆尖部位到螺旋槽尾部，螺旋槽橫截面形狀由傳統截形逐漸過渡為拋物線—圓弧截形，螺旋槽槽寬線性增大。

變芯厚變槽寬螺旋槽刃磨過程中，砂輪軸線與鉆頭軸線的相對距離a_x為砂輪半徑加上芯厚的一半。在鉆尖部位，砂輪軸線與鉆頭軸線的相對距離為a_x1。在螺旋槽尾部，砂輪軸線與鉆頭軸線的相對距離為a_x2，a_x2>a_x1。通過控制砂輪軸線與鉆頭軸線相對距離的線性增大實現芯厚的線性增大。

變芯厚變槽寬螺旋槽刃磨過程中，在鉆尖部位，砂輪中心與鉆頭中心偏移距離為a_y1。在螺旋槽尾部，砂輪中心與鉆頭中心偏移距離為a_y2，a_y2>a_y1。從鉆尖部位到螺旋槽尾部，砂輪中心與鉆頭中心的偏移距離線性增大，通過控制偏移距離的線性增大實現槽寬的線性增大。