[发明专利]一种变芯厚变槽宽微小深孔钻削刀具及其刃磨方法

说明书

本发明公开一种变芯厚变槽宽微小深孔钻削刀具及其刃磨方法，属于机械加工技术领域。刀具的结构特点为从钻尖部位向螺旋槽尾部，螺旋槽的芯厚和槽宽是同时线性增大的。该钻削刀具是在螺旋槽刃磨过程中，通过控制砂轮轴线与钻头轴线相对距离的线性增大，实现芯厚的线性增大；通过控制砂轮中心与钻头中心偏移距离的线性增大，实现螺旋槽槽宽的线性增大。本发明针对难加工材料微小深孔钻削加工的特点，一方面通过芯厚从钻尖到螺旋槽尾部线性增大，提高了刀具的刚度和强度，能够减少刀具弯曲折断现象；另一方面通过螺旋槽槽宽从钻尖到螺旋槽尾部线性增大，增大了刀具的容屑空间，提高了微小深孔钻削时刀具的排屑能力。

技术领域

本发明涉及一种变芯厚变槽宽微小深孔钻削刀具及其刃磨方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

随着科学技术和工业生产的迅猛发展，微小深孔的应用日趋广泛，出现了越来越多带有微小深孔的零件，如航空航天惯性陀螺的仪表元件、航空/汽车/船舶发动机的喷油嘴、涡轮发动机叶片的气膜冷却孔、计算机打印头、印刷电路板等。这些微小深孔零件多采用不锈钢、高强度钢、钛合金等难加工材料，如高温高压部件以及发动机喷油嘴等经常采用1Cr18Ni9Ti 不锈钢材料。微小深孔加工一般采用微细钻削、微细电火花、微刻蚀等方法。其中微细钻削具有可加工材料广泛、不受材料导电的限制、材料去除率高、加工精度高、批量生产成本低等优点，成为微小深孔的主要加工方法。

在不锈钢等难加工材料微小深孔钻削过程中，随着微小深孔孔径趋向小型化和大深径比发展，钻削刀具发生断裂失效的概率大幅度提高。微小深孔钻削刀具的刚度、强度相对较低，入钻时易滑移偏斜，刀具发生弯曲变形易引起折断破坏，同时微小深孔钻削过程中排屑路径长，切屑易阻塞，扭矩过大容易引起刀具断裂失效。针对上述难加工材料微小深孔精密钻削刀具存在的问题和难点，需要综合考虑刀具的刚度、强度和排屑性能，对刀具整体几何结构进行设计优化，以提高刀具的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种变芯厚变槽宽微小深孔钻削刀具及其刃磨方法。该刀具的结构特征针对微小深孔钻削加工的特点，不仅能够提高刀具的刚度和强度，并且增加刀具的容屑空间，提高刀具的排屑性能，减少刀具断裂失效的发生，提高刀具的使用寿命。

本发明的技术方案是：一种变芯厚变槽宽微小深孔钻削刀具，其特点是从钻尖部位向螺旋槽尾部，螺旋槽的芯厚和槽宽是同时线性增大的。该钻削刀具是在螺旋槽刃磨过程中，通过控制砂轮轴线与钻头轴线相对距离的线性增大，实现芯厚的线性增大；通过控制砂轮中心与钻头中心偏移距离的线性增大，实现螺旋槽槽宽的线性增大。

其中钻尖部位的螺旋槽芯厚为2t₁，螺旋槽尾部部位的螺旋槽芯厚为2t₂。从钻尖部位到螺旋槽尾部，螺旋槽芯厚线性增大，2t₂>2t₁。

钻尖部位的螺旋槽横截面形状为传统截形，螺旋槽尾部的横截面形状为抛物线—圆弧截形。从钻尖部位到螺旋槽尾部，螺旋槽横截面形状由传统截形逐渐过渡为抛物线—圆弧截形，螺旋槽槽宽线性增大。

变芯厚变槽宽螺旋槽刃磨过程中，砂轮轴线与钻头轴线的相对距离a_x为砂轮半径加上芯厚的一半。在钻尖部位，砂轮轴线与钻头轴线的相对距离为a_x1。在螺旋槽尾部，砂轮轴线与钻头轴线的相对距离为a_x2，a_x2>a_x1。通过控制砂轮轴线与钻头轴线相对距离的线性增大实现芯厚的线性增大。

变芯厚变槽宽螺旋槽刃磨过程中，在钻尖部位，砂轮中心与钻头中心偏移距离为a_y1。在螺旋槽尾部，砂轮中心与钻头中心偏移距离为a_y2，a_y2>a_y1。从钻尖部位到螺旋槽尾部，砂轮中心与钻头中心的偏移距离线性增大，通过控制偏移距离的线性增大实现槽宽的线性增大。