一种精密孔加工铰刀
技术领域
本实用新型涉及一种机加工刀具，特别涉及一种精密孔加工铰刀。
背景技术
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel，简称DSS)具有铁素体+奥氏体双相微观组织结构，两固体相组织的含量基本相当，具有高塑性、高韧性、高屈服强度与疲劳强度、耐高温、耐磨、耐晶间腐蚀以及良好的焊接性能等特点，常用于汽车发动机中的高/低压泵体、涡轮增压器壳体、排气歧管等零件。双相不锈钢中Ni的含量在3％～10％之间，Cr的含量在18％～28％之间，是一种高镍高铬双相不锈钢，常见有1.4848、1.4837、1.4418等牌号，具有加工硬化现象严重、粘性大、收缩率高等加工特点，在精密孔加工时孔径公差与表面粗糙度难以得到保证，且还会导致刀具磨损严重、加工效率低等问题，影响刀具使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种精密孔加工铰刀，其能够提高加工孔的加工精度和表面质量。
为实现上述实用新型目的，本实用新型提出了一种精密孔加工铰刀，包括柄部和刀体，所述刀体包括端面、连接于所述端面和所述柄部之间的多个外周刃以及形成于所述外周刃之间的排屑槽，所述外周刃和所述排屑槽为左螺旋结构，所述外周刃的轴向前角为负前角，所述外周刃的径向前角为10°～20°。
此外，本实用新型还提出如下附属技术方案：
进一步地，所述外周刃的轴向前角为15°～23°。
进一步地，所述外周刃4设置有第一直后刀面和第二直后刀面。
进一步地，所述第一直后刀面的后角为15°～20°；所述第二直后刀面的后角为25°～35°。
进一步地，所述第一直后刀面的宽度为0.25～0.35mm。
进一步地，相邻的外周刃的刀背宽度相同，相间的外周刃的刀背宽度不同。
进一步地，相邻两个外周刃的刀背宽度分别为K1和K2，其中，K1为1.0～1.5mm，K2为1.5～2.0mm。
进一步地，相邻两外周刃之间形成的夹角不同，相间两外周刃之间形成的夹角相同。
进一步地，以顺时针或逆时针方向，相邻两外周刃之间形成的夹角被交替设置为θ1和θ2，其中，θ1为40°～45°，θ2为45°～50°
进一步地，所述外周刃的数量为8个，θ1+θ2为90°。
进一步地，所述外周刃与所述端面之间形成的刃尖处设置有倒角。
进一步地，所述刃尖设置有第三直后刀面和第四直后刀面。
进一步地，所述第三直后刀面的后角为6°～15°，所述第四直后刀面的后角为20°～30°。
进一步地，所述第三直后刀面的宽度为0.25～0.35mm。
进一步地，所述精密孔加工铰刀开设有内冷通道和连通内冷通道与所述排屑槽的排液孔，所述排液孔与排屑槽连接处为出口，各出口距所述端面的距离不完全相同。
进一步地，所述排液孔分为第一排液孔和第二排液孔，所述第一排液孔和第二排液孔交替设置，所述第一排液孔和所述第二排液孔的出口距所述端面之间的距离不同。
相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
1.本实用新型的精密孔加工铰刀，通过将外周刃和所述排屑槽设置成为左螺旋结构，将外周刃的轴向前角设为负前角，将外周刃的径向前角设置为10°～20°，在铰孔过程中可以控制切屑向下排出，防止切屑剐蹭或者摩擦已加工表面，利于精密孔表面质量的提升，同时提高了刃口的锋利度，使得刀尖处以铰削的方式铰孔，避免挤压与摩擦的影响，进一步提高了加工精度和表面粗糙度；
2.本实用新型中，外周刃之间的夹角被设置成相邻两外周刃之间形成的夹角不同，而相间两外周刃之间形成的夹角相同，在提高铰刀抗振能力的同时，能够保证刀具受力均匀平衡，提高精密孔的表面粗糙度与纹路；
3.本实用新型的精密孔加工铰刀采用弧面成型排屑槽型结构，槽底圆弧型面分布，可以优化刃口结构形态，增大排屑槽的排屑空间，有利于切屑的切除与排出，也在一定程度上通过槽型的重构提高刀具的刚性；
4.本实用新型精密孔加工铰刀，其排液孔的出口与端面间的距离不完全相同，可以避免刀具出水孔分布在同一个径向平面上，提高刀具的刚性，防止断刀与减小颤振，交错冷却效果更佳；
5.排屑槽采用粗开槽单向磨削，抛光双相往复磨削的方式加工，且纹路相互交叉，可以提高排屑槽的表面质量，有效地改善外周刃刃口的线性表面平滑度与刃口形态，增强刃口的磨削精细度，从而有利于排屑，提高开孔的表面质量。
附图说明
图1是本实用新型的精密孔加工铰刀的主视图。
图2是本实用新型的精密孔加工铰刀的结构示意图。
图3是图1中C-C部的剖视图。
图4是图3中I部的放大图。
图5是图1中D-D部的剖视图。
图6是本实用新型的精密孔加工铰刀的左视图。
图7是本实用新型中外周刃与端面之间形成的刃尖处倒角的结构示意图。
图8是本实用新型中开槽砂轮和抛光砂轮成型轮廓的构示意图。
图9是本实用新型的精密孔加工铰刀第二端的结构示意图。
图10是本实用新型中粗开槽形成的磨削表面纹路的示意图。
图11是本实用新型中抛光形成的磨削表面纹路的示意图。
图12是本实用新型中粗开槽和抛光共同形成的交错纹路的示意图。
图13是本实用新型的精密孔加工铰刀设置的内冷通道和排液孔的示意图。
图14是本实用新型的精密孔加工铰刀设置的内冷通道和排液孔的侧视图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。
如图1所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的精密孔加工铰刀，其包括圆柱状的柄部1和与柄部1相连的刀体2，柄部1沿着轴线10从第一端A向第二端B延伸，刀体2位于第二端B处，其与柄部1同轴线设置。该铰刀优选采用硬质合金制成。
柄部1用于铰刀的夹持与固定，其靠近第一端A处的端面设置有柄部倒角11，可防止刀具装夹时磨损筒夹内壁，影响装夹精度，其直径为D2。
刀体2的直径为D1，其包括自刀体2的端面3向着柄部1呈螺旋状延伸的外周刃4，在相邻的外周刃4之间形成螺旋状的排屑槽5。本实施例中，外周刃4采用左螺旋形式，数量为偶数个，具体为8个，同样的，排屑槽5也为左螺旋形式，数量也为8个。
如图2所示，外周刃4的轴向前角γp为负前角，大小设置为15°～23°，配合铰刀的整体左螺旋结构，能够控制切屑向下排出，流向未加工表面，防止切屑剐蹭或者摩擦已加工表面，从而保护已加工表面，有利于精密孔表面质量的提升。左螺旋推铰刀结构，在加工过程中铰刀轴向力指向柄部，使得铰刀的夹持更为牢靠，不易松动。
如图3和图4所示，外周刃4采用大径向前角的结构形式，其径向前角γ为10°～20°，提高了刃口的锋利度，在加工过程中，体现在刀尖处的切削形式中为铰削，避免了外周刃4挤压、摩擦孔壁，可以有效的提高加工精度和表面粗糙度。
外周刃4设置有两个直后刀面，分别为第一直后刀面40和第二直后刀面41，第一直后刀面40的宽度为0.25～0.35mm，其后角α1优选为15°～20°；第二直后刀面41的后角α2优选为25°～35°。这样的结构设计，能够保证外周刃刃口的锋利度，同时，外周刃4的刀背与孔内壁间存在适当的间隙，能够减小切削过程中外周刃4与孔内壁之间的摩擦力，保证孔内壁上已加工表面质量。
第一直后刀面40和第二直后刀面41无需布满整条外周刃4，如图1所示，本实施例中，在外周刃3上自端面3起长度为L0的区域设置有第一直后刀面40和第二直后刀面41。
排屑槽5的芯厚Φa优选为0.6D1～0.7D1，大芯厚能够增强刀具整体刚度。相邻外周刃4之间形成的排屑槽5是相同的，但是外周刃4的刀背被设置成相邻不同，相间相同。具体的，8个外周刃4的刀背在图5所示的剖视图中标示为第一刀背42、第二刀背43、第三刀背44、第四刀背45、第五刀背46、第六刀背47、第七刀背48和第八刀背49，上述八个刀背在图中是顺时针依次排列的。其中第一刀背42、第三刀背44、第五刀背46和第七刀背48的背宽为K1，优选为1.0～1.5mm；第二刀背43、第四刀背45、第六刀背47和第八刀背49的背宽为K2，优选为1.5～2.0mm。
本实用新型的精密孔加工铰刀采用相邻两外周刃4形成的夹角不同、相间两外周刃4形成的夹角相同的结构(相间两外周刃4指的是中间间隔有一个外周刃的两个外周刃)，此处的夹角指的是两外周刃4刀尖与圆心的连线所形成的两直线之间的角度。具体的，如图6所示，相邻两外周刃4之间形成的夹角被间隔设置为θ1和θ2，θ1优选为40°～45°，θ2优选为45°～50°。显然的，相间两外周刃4之间形成的夹角均是相同的，为θ1+θ2，本实施例中由于外周刃4数量为8个，因此θ1+θ2为90°。将相邻两外周刃4形成的夹角设置成不同的形式，能够有效的提高铰刀的抗振能力，提高加工精度和表面质量；而将相间两外周刃4形成的夹角设置成相同的结构，能够保证刀具受力均匀平衡，提高精密孔的表面粗糙度与纹路。
如图2和图7所示，在外周刃4与端面3之间形成的刃尖处设置有倒角30，倒角30为直后刀面形式，倒角后刀面与排屑槽5形成倒角刃口，参与铰削加工。倒角30倒角角度设计为θ，数值范围为30°～60°，根据零件精密孔的表面粗糙度或者其他特殊要求适当选择，粗糙度Ra/Rz要求越高，θ数值选择越小；倒角宽度设计为L6，一般为0.40～0.65mm。
外周刃4与端面3之间形成的刃尖处设置有两个直后刀面，分别为第三直后刀面31和第四直后刀面32，第三直后刀面31的宽度L5为0.25～0.35mm，其后角α3为6°～15°；第四直后刀面32的后角α4为20°～30°。倒角30设计为两个直后刀面结构形式，可以保证刃口的锋利度，有效提升刃口的强度与后刀面间隙度。
本精密孔加工铰刀的排屑槽5的槽底为圆弧形面，如图8所示，加工该排屑槽5的粗开槽砂轮与抛光砂轮的成型轮廓圆弧半径设计为R3，一般为0.2～0.4mm；角度设计为θ3，一般为25°～40°。如图5所示，开槽砂轮磨削后形成排屑槽5槽底成型结构圆弧半径设计为R1，一般为0.3～0.4mm。槽底圆弧型面分布，可以优化刃口结构形态，增大排屑槽5的排屑空间，有利于切屑的切除与排出，也在一定程度上通过槽型的重构提高刀具的刚性。
上述排屑槽5的磨削方式如下：以端面3为磨削起点，排屑槽5的收尾处5a为磨削终点(参考图1)，首先使用开槽砂轮进行粗开槽，粗开槽时，开槽砂轮从端面3向着收尾处5a单向运动磨削，线速度一般设计为15～25m/s，进给速度一般为70～90mm/min，磨削表面纹路如图10所示，其中纹路5b的宽度L3为4.0～5.0μm；粗开槽之后使用抛光砂轮抛光排屑槽5，抛光砂轮在磨削起点和磨削终点之间往复运动进行抛光，线速度一般设计为20～30m/s，进给速度一般为40～60mm/min，抛光时的磨削表面纹路如图11所示，其中纹路5c的宽度L4设为2.0～3.0μm，如图12所示，纹路5b和纹路5c相互交叉，优选的，两者相交成90度。这样的磨削方式与纹路，可以提高刀具排屑槽5的表面质量，能够有效地改善外周刃刃口4a的线性表面平滑度与刃口形态，增强刃口的磨削精细度，从而有利于排屑，提高开孔的表面质量。
本实用新型的精密孔加工铰刀可以设置成内冷式铰刀，如图13和图14所示，柄部1的端部开设有延伸至刀体2内的内冷通道60，刀体2设置有连通内冷通道60与排屑槽5的排液孔61，内冷通道60与铰刀同轴设置。冷却液进入内冷通道60后从排液孔61排出，从而在加工过程中起到冷却的作用。
排液孔61与内冷通道60的连接处为进口62，与排屑槽5相通的连接处为出口63。各排液孔61的出口63与端面3之间的距离不完全相同，如图13所示，本实施例的铰刀设置有两种交替设置的排液孔，图中标注为第一排液孔61a和第二排液孔61b，第一排液孔61a和第二排液孔61b距端面3的距离分别为L1和L2。其中，L1优选为3.0～4.0mm，L2优选为6.0～8.0mm。将出口63与端面3的距离设置成不同的形式，可以避免刀具排液孔出口分布在同一个径向平面上，从而提高刀具的刚性，防止断刀与减小颤振，同时交错设置的排液孔61冷却效果更佳。同样的，各排液孔61的进口62与端面间的距离也可以设置成不同的形式，例如，像出口63一般交替设置，也能够达到提高刀具刚性的效果。
本实用新型的精密孔加工铰刀，适用于加工双相不锈钢材质的孔，但是并不排除其用于加工其他材质的孔。
本实用新型的精密孔加工铰刀，至少具备如下优点：
1.本实用新型的精密孔加工铰刀，通过将外周刃和所述排屑槽设置成为左螺旋结构，将外周刃的轴向前角设为负前角，将外周刃的径向前角设置为10°～20°，在铰孔过程中可以控制切屑向下排出，防止切屑剐蹭或者摩擦已加工表面，利于精密孔表面质量的提升，同时提高了刃口的锋利度，使得刀尖处以铰削的方式铰孔，避免挤压与摩擦的影响，进一步提高了加工精度和表面粗糙度；
2.本实用新型中，外周刃之间的夹角被设置成相邻两外周刃之间形成的夹角不同，而相间两外周刃之间形成的夹角相同，在提高铰刀抗振能力的同时，能够保证刀具受力均匀平衡，提高精密孔的表面粗糙度与纹路；
3.本实用新型的精密孔加工铰刀采用弧面成型排屑槽型结构，槽底圆弧型面分布，可以优化刃口结构形态，增大排屑槽的排屑空间，有利于切屑的切除与排出，也在一定程度上通过槽型的重构提高刀具的刚性；
4.本实用新型精密孔加工铰刀，其排液孔的出口与端面间的距离不完全相同，可以避免刀具出水孔分布在同一个径向平面上，提高刀具的刚性，防止断刀与减小颤振，交错冷却效果更佳；
5.排屑槽采用粗开槽单向磨削，抛光双相往复磨削的方式加工，且纹路相互交叉，可以提高排屑槽的表面质量，有效地改善外周刃刃口的线性表面平滑度与刃口形态，增强刃口的磨削精细度，从而有利于排屑，提高开孔的表面质量。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
