一种钻孔倒角组合刀具及一体化加工方法与流程

本发明涉及机械加工，具体涉及一种钻孔倒角组合刀具及一体化加工方法。

背景技术：

1、在船舶修造及重型机械加工领域，厚板结构的孔加工是极为常见的工序。以某船风力转子基座为例，基座法兰为φ2296×φ1996×105mm的eh36高强度钢板，需在法兰面上加工84个φ39mm通孔，深度105mm，且每个孔口需进行倒角处理。该基座共计4套，孔加工总量达336个。

2、传统加工工艺中，钻孔和倒角分为两道独立工序：首先使用钻头完成全部孔的钻孔加工，然后更换倒角刀具对每个孔口逐一进行倒角。每完成一个孔，需要经历"钻孔-退刀-换刀-倒角-退刀"的完整循环。在落地镗铣床上，单孔完成两道工序的换刀时间累积约3至5分钟，以336个孔计算，仅换刀和二次定位的辅助时间即达16至28小时。此外，倒角工序需重新对刀定位，每次定位偏差直接影响倒角尺寸的一致性和加工质量。

技术实现思路

1、本发明提供一种钻孔倒角组合刀具及一体化加工方法，旨在解决现有钻孔与倒角分步加工效率低下、组合刀具中倒角刀片焊接强度不足且切削刃受焊接热影响硬度下降、以及倒角切削无排屑通道导致切屑堆积崩刃的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的钻孔倒角组合刀具包括钻头和倒角刀片。钻头绕其轴线旋转，具有位于前端的钻尖和位于后端的尾部。倒角刀片固定设置于钻头的杆部外周面，倒角刀片沿钻头的旋转方向布置，倒角刀片的切削刃位于倒角刀片沿旋转方向的前缘，切削刃与钻头的轴线之间的夹角为30°至75°。

3、进一步的，钻头的杆部外周面开设有安装槽，安装槽沿钻头的轴向延伸，倒角刀片嵌设于安装槽内，倒角刀片沿钻头旋转方向的后侧壁与安装槽的侧壁抵接，倒角刀片沿钻头旋转方向的前侧壁与安装槽的侧壁之间形成排屑间隙。

4、进一步的，安装槽的底部设置有限位台阶，限位台阶位于安装槽沿钻头轴向的后端，倒角刀片的后端面与限位台阶抵接，安装槽的深度由前向后逐渐加深，倒角刀片嵌入安装槽后，倒角刀片沿钻头径向的外端突出于钻头杆部外周面的高度由前向后逐渐增大。

5、进一步的，倒角刀片沿旋转方向的前缘为切削刃，倒角刀片的后端根部为钎焊连接区，钎焊连接区通过钎焊焊接于安装槽底部，切削刃沿钻头旋转方向位于钎焊连接区的前方。

6、进一步的，倒角刀片的根部硬度低于倒角刀片切削刃的硬度，倒角刀片从切削刃向根部方向硬度梯度递减，切削刃的硬度在900℃至1000℃下不低于60hrc，根部的硬度在900℃至1000℃下为40hrc至50hrc。

7、进一步的，倒角刀片通过钎焊焊接于钻头的杆部外周面，倒角刀片的根部为钎焊连接区域，切削刃的硬度高于根部的硬度，根部的硬度为切削刃硬度的50%至75%。

8、进一步的，倒角刀片沿旋转方向的前缘为切削刃，切削刃经物理气相沉积涂覆有钛铝氮化物涂层或氮化铬铝涂层，涂层的厚度为2μm至8μm。

9、进一步的，倒角刀片的切削刃与钻头的轴线之间的夹角为60°，倒角刀片固定设置于钻头的杆部距钻头头部100mm至140mm处。

10、本发明还提供一种钻孔倒角一体化加工方法，包括以下步骤：

11、s1、将倒角刀片固定安装于钻头的杆部外周面，使倒角刀片的切削刃沿钻头的旋转方向布置，切削刃与钻头轴线之间的夹角为60°；

12、s2、驱动钻头旋转并对准待加工工件的孔位，钻头的钻尖接触工件表面后开始钻孔进给；

13、s3、当钻头钻通工件，倒角刀片随钻头进入已钻孔内，继续进给钻头，倒角刀片的切削刃接触孔口边缘并对孔口进行倒角切削，倒角切削过程中产生的切屑沿排屑间隙排出；

14、s4、完成倒角后停止进给并退出钻头，钻孔和倒角工序在单次进给中完成。

15、进一步的，步骤s3中钻头钻通工件后继续进给的进给量为40mm至80mm，倒角刀片切削刃的切削深度随钻头进给量的增加而逐渐增大。

16、本发明通过在钻头杆部固定设置倒角刀片，将钻孔与倒角两道工序合并为单次进给完成，消除了两次换刀时间和二次对刀定位时间；在钻头杆部开设安装槽并将倒角刀片嵌设于安装槽内，使倒角刀片沿旋转方向的后侧壁与安装槽侧壁抵接。切削扭矩经安装槽侧壁直接传递至倒角刀片，提升了倒角刀片承受切削载荷的能力，避免了焊接层因扭矩过大而开裂失效。

17、本发明通过将倒角刀片沿旋转方向的前侧壁与安装槽侧壁之间形成排屑间隙，为倒角切削产生的切屑提供了排出通道。倒角切屑在旋转离心力作用下沿排屑间隙被甩出，倒角切削时切削刃首先切入工件，切削力由前向后逐渐增大，适配加工。

1.一种钻孔倒角组合刀具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述钻头的杆部外周面开设有安装槽，所述安装槽沿所述钻头的轴向延伸，所述倒角刀片嵌设于所述安装槽内，所述倒角刀片沿所述钻头旋转方向的后侧壁与所述安装槽的侧壁抵接，所述倒角刀片沿所述钻头旋转方向的前侧壁与所述安装槽的侧壁之间形成排屑间隙。

3.根据权利要求2所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述安装槽的底部设置有限位台阶，所述限位台阶位于所述安装槽沿钻头轴向的后端，所述倒角刀片的后端面与所述限位台阶抵接，所述安装槽的深度由前向后逐渐加深，所述倒角刀片嵌入所述安装槽后，所述倒角刀片沿钻头径向的外端突出于所述钻头杆部外周面的高度由前向后逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述倒角刀片沿旋转方向的前缘为切削刃，所述倒角刀片的后端根部为钎焊连接区，所述钎焊连接区通过钎焊焊接于所述安装槽底部，所述切削刃沿所述钻头旋转方向位于所述钎焊连接区的前方。

5.根据权利要求1所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述倒角刀片的根部硬度低于所述倒角刀片切削刃的硬度，所述倒角刀片从切削刃向根部方向硬度梯度递减，所述切削刃的硬度在900℃至1000℃下不低于60hrc，所述根部的硬度在900℃至1000℃下为40hrc至50hrc。

6.根据权利要求5所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述倒角刀片通过钎焊焊接于所述钻头的杆部外周面，所述倒角刀片的根部为钎焊连接区域，所述切削刃的硬度高于所述根部的硬度，所述根部的硬度为所述切削刃硬度的50%至75%。

7.根据权利要求6所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述倒角刀片沿旋转方向的前缘为切削刃，所述切削刃经物理气相沉积涂覆有钛铝氮化物涂层或氮化铬铝涂层，所述涂层的厚度为2μm至8μm。

8.根据权利要求1所述的钻孔倒角组合刀具，其特征在于，所述倒角刀片的切削刃与所述钻头的轴线之间的夹角为60°，所述倒角刀片固定设置于所述钻头的杆部距所述钻头头部100mm至140mm处。

9.一种钻孔倒角一体化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的钻孔倒角一体化加工方法，其特征在于，步骤s3中，所述钻头钻通工件后继续进给的进给量为40mm至80mm，所述倒角刀片切削刃的切削深度随钻头进给量的增加而逐渐增大。