[发明专利]一种深孔钻及基于UG二次开发的深孔钻建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深孔钻及其建模方法。

背景技术

现今航空、船舶、发电、能源等行业的蓬勃发展都和动力输出装置制造水平的不断提高是密不可分的，在加工一系列工业设备必然会遇到钻削孔径加工，例如加工汽轮机凝汽器、冷凝室、热交换器等静止部件的高强度钢材料管板时，需钻削阵列深孔，现今深孔钻削(孔深大于10倍孔径时)大多使用BTA深孔钻，它是内排屑深孔钻的一种典型结构。深孔钻头的设计和研究是深孔加工中最重要的一个环节，因此深孔钻模型设计、加工工艺改进、几何参数优化和构建参数化平台具有广阔的应用前景。例如凝汽器加工的BTA深孔钻是在单刃内排屑深孔钻的基础上改进而成，其结构特点是：切削刃呈双面错齿状、刀齿交替切削圆结构、切屑双口入钻杆、切削力平衡和刀齿可分别选配材料。在加工汽轮机的大型零件时，深孔加工应用十分广泛，目前国内采用的进口刀具价格高，加工效率低，进行深孔加工用刀具的研制工作是十分有必要的。在实际的使用过程中，为了提高现有的BTA深孔钻的使用寿命，国内现有的方法大多是采用强度更高的材质加工BTA深孔钻及其刀片，只有较少的研究会针对钻头上刀片位置进行考虑，而且这种考虑一般只停留在理论设计层面，因为为了探索模型的加工使用寿命需要通过受力分析仿真进行验证，这就需要多次设计深孔钻的模型，并逐一仿真，如此针对一个结构系列下的深孔钻模型就需要依据不同参数建立很多个模型，针对不同结构的深孔钻模型就需要更多的设计和试验，所以导致了在实际的BTA深孔钻开发和试验过程中，周期较长、效率较低。

发明内容

本发明为了解决目前基于相同材质的深孔钻的使用寿命有待于进一步提高的问题以及现有的基于深孔钻结构的设计开发周期较长的问题。进而提出一种能够提高深孔钻使用寿命的深孔钻及刀片的结构以及其建模方法。

一种深孔钻，包括：钻体、两个支撑块、中心刀片、中间刀片和周边刀片，深孔钻模型如图1所示；

所述的钻体为回转体，回转体的钻体主体的一端为钻体的钻头，钻头的回转体外径大于钻体主体的回转体外径；钻头需要镶嵌刀片的一侧呈回转圆锥状；

所述的支撑块为一面突出的长方体；所述的中心刀片、中间刀片和周边刀片均为一端设置刀刃的棱柱体；中心刀片、中间刀片或周边刀片开有刀刃的一侧记为刀刃面，刃锋将刀刃面分成两个平面，分别记为前刀刃面(前刀刃面实际是由刃锋与刀片主体侧面连接处的主体缺失形成的)和后刀刃面(后刀刃面实际为刃锋与刀片主体侧面的连接形成的斜面)，前刀刃面和与前刀刃面连接的刀片主体侧面之间的夹角记为前角，后刀刃面和与后刀刃面连接的刀片主体侧面之间夹角的余角记为后角；刀刃和刀片主体底面形成的夹角记为周边刀片主偏角；

中心刀片嵌入在钻体的钻头中心部位且中心刀片刀尖偏离钻头中心位置；两个支撑块和周边刀片均匀分布嵌入在钻体的钻头周边，在钻头嵌入刀片的表面上，以周边刀片为起点顺时针顺序，依次为周边刀片、支撑块、支撑块；并且以周边刀片为起点顺时针顺序，在支撑块与支撑块之间、支撑块与周边刀片之间分别开有排屑孔；在中心刀片于支撑块之间且在两个排屑孔之间嵌入中间刀片；当中间刀片、中心刀片和周边刀片全部嵌入钻体的钻头时，三个刀齿错齿排布，呈交替切削状态，错齿是指三个刀齿呈交替切削状态，中心刀片高出中间刀片δmm。

优选地，所述深孔钻的尺寸如下：

所述中心刀片的前角为-5°至-10°，后角为15°，主偏角为18°至20°；

所述中间刀片的前角为5°，后角为15°，主偏角为18°；

所述周边刀片的前角为0°，后角为8°，主偏角为13°至15°。

优选地，所述深孔钻的尺寸如下：

中心刀片工作宽度尺寸为0.4D，中间刀片工作宽度尺寸为0.2D，周边刀片工作宽度尺寸为0.4D，支撑块S工作宽度尺寸为0.1D至0.2D；

排屑孔直径D₀＝0.5D～0.6D；钻头的回转体外径D₁＝(0.9～0.92)D；

其中，D＝15.6～65.0mm。

优选地，所述δ取值0.5mm。

一种基于UG二次开发的深孔钻模型建模方法，包括以下步骤：

步骤1、初步设计深孔钻模型：

将整个深孔钻模型分为5个部分：钻体、两个支撑块、中心刀片、中间刀片和周边刀片；

所述的钻体为回转体，回转体的一端为钻体主体，回转体的另一端为钻体的钻头，钻头的回转体外径大于钻体主体的回转体外径；钻头需要镶嵌刀片的一侧呈回转圆锥状；