一种阶梯刀具及其内冷孔位置设计方法技术

本发明专利技术公开了一种阶梯刀具及其内冷孔位置设计方法，阶梯刀具包括依次设置的小径切削部、阶梯切削部和柄部，阶梯切削部上设有阶梯切削刃、至少一组螺旋槽以及与螺旋槽对应的螺旋内冷孔，阶梯切削刃设置在小径切削部与阶梯切削部的过渡处，螺旋槽自阶梯切削部与柄部连接处延伸至小径切削部后刀面，螺旋内冷孔自柄部延伸至阶梯切削部且出水口位于螺旋槽内且紧邻阶梯切削刃，冷却充分，排屑顺畅，被加工表面质量好；阶梯刀具内冷孔位置设计方法包括计算满足设计要求的副切削刃螺旋角β

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯刀具及其内冷孔位置设计方法
本专利技术主要涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种阶梯刀具及其内冷孔位置设计方法。
技术介绍
在金属切削加工领域，阶梯刀具是一类应用较为广泛的刀具，常见的阶梯刀具包括阶梯钻、阶梯铰刀、复合阶梯刀具等，采用阶梯刀具在加工中能很大程度上提高加工效率。在阶梯刀具加工中，当阶梯切削刃切入工件时切削力会发生突变，若此处切屑不能顺利排出，很容易出现断刀崩刃现象，因此，理论上而言，内冷孔出水位置越靠近阶梯切削刃处，越有利于切屑的排出，从而使切削加工能够顺利进行。但阶梯刀具在实际生产加工中，其内冷孔在大径螺旋槽内的出水位置很难准确控制，通常只能采用“试错”法进行尝试生产，不仅降低了加工效率，还很容易出现内冷孔被“磨穿”而产生废品，增加生产成本，尤其是对于阶梯切削部的刃径大于小径切削部刃径2倍的阶梯刀具，如何设计其内冷孔出水口在切削部螺旋槽内的位置，现有技术中几乎没有相关研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种冷却充分、排屑顺畅，能提高被加工表面质量的阶梯刀具及一种准确高效、稳定可靠的阶梯刀具内冷孔位置设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种阶梯刀具，包括依次设置的小径切削部、阶梯切削部和柄部，所述阶梯切削部上设有阶梯切削刃、至少一组螺旋槽以及与所述螺旋槽对应的螺旋内冷孔，所述阶梯切削刃设置在所述小径切削部与阶梯切削部的过渡处，所述螺旋槽自阶梯切削部与柄部连接处延伸至所述小径切削部后刀面，所述螺旋内冷孔自所述柄部延伸至所述阶梯切削部，且出水口位于所述螺旋槽内并紧邻所述阶梯切削刃。作为上述技术方案的进一步改进：所述小径切削部的刃径为d1，所述阶梯切削部的刃径为d2，应满足：d2＞2d1。所述出水口到所述阶梯切削刃刀尖的轴向距离为Ls，应满足：0.1d1≤Ls≤0.5d1。所述螺旋内冷孔圆心所在圆的直径为d3，应满足：0.44d2≤d3≤0.52d2。所述阶梯刀具采用通用大孔距内冷棒料加工而成。一种阶梯刀具内冷孔位置设计方法，包括以下步骤：S1、建立出水口到小径切削部的横刃的轴向距离L1与螺旋内冷孔导程Ln、阶梯切削部的副切削刃螺旋角β2、螺旋槽轴向长度L2、螺旋内冷孔所在圆的直径为d3以及阶梯切削部刃瓣宽f2之间的关系模型β2＝f(Ln，d3，L2，L1，f2)，计算满足设计要求的副切削刃螺旋角β2的合理角度范围；S2、在螺旋角β2的合理角度范围内指定角度为阶梯切削部副切削刃的设计螺旋角β2；S3、根据阶梯切削部副切削刃的设计螺旋角β2、出水口到小径切削部的横刃的轴向距离L1以及螺旋内冷孔导程Ln，计算出加工螺旋槽时的磨削起始位置。作为上述技术方案的进一步改进：在所述步骤S1中所建立的关系模型为：在所述步骤S1中，计算出的阶梯切削部副切削刃螺旋角β2的合理角度范围为：30°≤β2≤45°。在所述步骤S3中，螺旋槽的磨削起始位置为加工阶梯刀具的内冷棒料需由原始位置旋转角度θ5，其中，d2为阶梯切削部的刃径，L为阶梯刀具轴向总长度，Ls为出水口(51)到所述阶梯切削刃(21)刀尖(23)的轴向距离。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的阶梯刀具，包括依次设置的小径切削部、阶梯切削部和柄部，阶梯切削部上设有阶梯切削刃、至少一组螺旋槽以及与螺旋槽对应的螺旋内冷孔，阶梯切削刃设置在小径切削部与阶梯切削部的过渡处，螺旋槽自阶梯切削部与柄部连接处延伸至小径切削部后刀面，螺旋内冷孔自柄部延伸至阶梯切削部且出水口位于螺旋槽内且紧邻阶梯切削刃，不仅保证了对阶梯切削刃的冷却效果，且能更有效地将切屑排出，有利于切削过程顺利进行，避免切屑堵塞造成被加工工件表面粗糙度增大，提高了加工表面质量。(2)本专利技术的阶梯刀具内冷孔位置设计方法，可以将螺旋内冷孔的出水口位置设计在螺旋槽内紧邻阶梯切削刃且不会干涉阶梯切削部的刃瓣的位置，并且能够有效避免加工过程中螺旋内冷孔被磨穿，准确有效，稳定可靠，能显著提高阶梯刀具的制作质量和效率。附图说明图1是本专利技术阶梯刀具的结构示意图。图2是图1的右视图。图3是图1的左视图。图4是螺旋内冷孔螺旋角和螺旋槽螺旋角展开图。图中各标号表示：1、小径切削部；11、横刃；2、阶梯切削部；21、阶梯切削刃；22、副切削刃；23、刀尖；3、柄部；4、螺旋槽；5、螺旋内冷孔；51、出水口。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1至图3示出了本专利技术的阶梯刀具的一种实施例，该阶梯刀具包括依次设置的小径切削部1、阶梯切削部2和柄部3，阶梯切削部2上设有阶梯切削刃21、至少一组螺旋槽4以及与螺旋槽4对应的螺旋内冷孔5，阶梯切削刃21设置在小径切削部1与阶梯切削部2的过渡处，螺旋槽4自阶梯切削部2与柄部3连接处延伸至小径切削部1后刀面，螺旋内冷孔5自柄部3延伸至阶梯切削部2且出水口51位于螺旋槽4内并紧邻阶梯切削刃21，不会对阶梯刀具的刃瓣产生影响，刃瓣是指刀体上两个螺旋槽之间的部分，不仅保证了对阶梯切削刃21的冷却效果，且能更有效地将切屑排出，有利于切削过程顺利进行，避免切屑堵塞造成被加工工件表面粗糙度增大，提高了加工表面质量。为了满足加工需求，小径切削部1的刃径为d1，阶梯切削部2的刃径为d2，应满足：d2＞2d1本实施例中，d2＝2.25d1。为了兼顾阶梯刃的强度以及刀具冷却通道的应用效果，出水口51到阶梯切削刃21刀尖23的距离必须合理设置，该距离设定为Ls，应满足：0.1d1≤Ls≤0.5d1，本实施例中，Ls＝0.3d1。通常用于制作内冷刀具的不同的规格硬质合金棒料，其内冷孔尺寸基本标准化，根据相关标准，螺旋内冷孔5所在圆的直径为d3，应满足：0.35d2≤d3≤0.52d2，本实施例中，d3＝0.35d2。本实施例中，阶梯刀具采用通用大孔距内冷棒料加工而成，加工简单，降低了阶梯刀具的制作成本。一种阶梯刀具内冷孔位置设计方法，包括以下步骤：S1、建立出水口51到小径切削部1的横刃11的轴向距离L1与螺旋内冷孔5导程Ln、阶梯切削部2的副切削刃22螺旋角β2、螺旋槽4轴向长度L2、任意一组螺旋内冷孔5之间的孔距d3以及阶梯切削部2刃瓣宽f2之间的关系模型β2＝f(Ln，d3，L2，L1，f2)，计算满足设计要求的副切削刃22螺旋角β2的合理角度范围；S2、在螺旋角β2的合理角度范围内指定角度为阶梯切削部副切削刃22的设计螺旋角β2；S3、根据阶梯切削部副切削刃22的设计螺旋角β2、出水口51到小径切削部1的横刃11的轴向距离L1以及螺旋内冷孔5导程Ln，计算出加工螺旋槽4时的磨削起始位置。本专利技术的阶梯刀具内冷孔位置设计方法，可以将螺旋内冷孔5的出水口51位置设计在螺旋槽4内紧邻阶梯切削刃21且不会干涉阶梯切削部2的刃瓣的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阶梯刀具，包括依次设置的小径切削部(1)、阶梯切削部(2)和柄部(3)，其特征在于：所述阶梯切削部(2)上设有阶梯切削刃(21)、至少一组螺旋槽(4)以及与所述螺旋槽(4)对应的螺旋内冷孔(5)，所述阶梯切削刃(21)设置在所述小径切削部(1)与阶梯切削部(2)的过渡处，所述螺旋槽(4)自阶梯切削部(2)与柄部(3)连接处延伸至所述小径切削部(1)后刀面，所述螺旋内冷孔(5)自所述柄部(3)延伸至所述阶梯切削部(2)，且出水口(51)位于所述螺旋槽(4)内并紧邻所述阶梯切削刃(21)。/n

【技术特征摘要】
1.一种阶梯刀具，包括依次设置的小径切削部(1)、阶梯切削部(2)和柄部(3)，其特征在于：所述阶梯切削部(2)上设有阶梯切削刃(21)、至少一组螺旋槽(4)以及与所述螺旋槽(4)对应的螺旋内冷孔(5)，所述阶梯切削刃(21)设置在所述小径切削部(1)与阶梯切削部(2)的过渡处，所述螺旋槽(4)自阶梯切削部(2)与柄部(3)连接处延伸至所述小径切削部(1)后刀面，所述螺旋内冷孔(5)自所述柄部(3)延伸至所述阶梯切削部(2)，且出水口(51)位于所述螺旋槽(4)内并紧邻所述阶梯切削刃(21)。


2.根据权利要求1所述的阶梯刀具，其特征在于：所述小径切削部(1)的刃径为d1，所述阶梯切削部(2)的刃径为d2，应满足：d2＞2d1。


3.根据权利要求2所述的阶梯刀具，其特征在于：所述出水口(51)到所述阶梯切削刃(21)刀尖(23)的轴向距离为Ls，应满足：0.1d1≤Ls≤0.5d1。


4.根据权利要求2所述的阶梯刀具，其特征在于：所述螺旋内冷孔(5)圆心所在圆的直径为d3，应满足：0.44d2≤d3≤0.52d2。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的阶梯刀具，其特征在于：所述阶梯刀具采用通用大孔距内冷棒料加工而成。


6.一种阶梯刀具内冷孔位置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立出水口(51)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺轩，曾滔，罗胜，倪晓龙，
申请(专利权)人：株洲钻石切削刀具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43