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“金锋奖”首届切削刀具创新产品——厦门金鹭GHD 拳形仿生可转位钻头

2019-04-24     

  2019年4月14日下午,由机械工业信息研究院金属加工杂志社主办的第四届切削刀具用户调查结果发布暨首届切削刀具创新产品评选颁奖典礼成功举办!


  本次盛会不仅发布了第四届切削刀具调查结果分析,还评选出了“用户满意的刀具品牌”以及“‘金锋奖’首届切削刀具创新产品奖”!厦门金鹭GHD拳形仿生可转位钻头荣获“金锋奖”,下面我们一起来看看该产品的优势体现在哪些地方?

  GHD拳形仿生可转位钻头是厦门金鹭特种合金有限公司发明专利,2018年荣获"第七届厦门市发明专利二等奖"。此钻头首创了应用人体工程力学对可转位硬质合金刀片进行设计开发,由此在国际上创造出了一条硬质合金刀片仿生设计的全新途径。

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  厦门金鹭——GHD拳形仿生可转位钻头

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  一、技术创新点


  本产品为厦门金鹭特种合金有限公司发明专利,2018年12月份荣获“第七届厦门市发明专利二等奖”。GHD拳形仿生可转位钻头(刀片型号为:QPMG)首创了应用人体工程力学对可转位硬质合金刀片进行设计开发,由此在国际上创造出了一条硬质合金刀片仿生设计的全新途径,是高稳定性、高精度金属切削刀具领域的核心和关键技术。其技术创新点主要体现在以下几个方面:


  1、GHD拳形仿生可转位钻头创造性地将可转位硬质合金刀片的切削刃设计成紧握拳头形,且相邻的两个主切削刃相对于紧固螺钉孔的中心轴线呈90°旋转搭接,从而形成具有四条主切削刃的四幅拳形刃刀片。拳形设计使各段切削刃工作状态各异(如:接触先后顺序、接触方向以及接触尺寸等各不同),因此可产生分层切削的效果,进而将长紧卷屑断成窄小、扁薄的切屑(如图1-a);另外,拳形刃各段不同的延伸方向和曲率,使刀片在切削过程中所承受的轴向机械载荷被分解(分荷功能),不仅能有效预防切削载荷的集中,而且能提升整个系统的径向稳定性(如图1-b)。因此,人体拳形仿生设计为本产品首要技术创新点之一,是国际仿生技术成功应用到先进刀具开发方面的又一典型案例。


  2、本产品首创应用了手指力学特性将刀尖后刀面处设计成指形过渡面,从而使刀尖处功能厚度比刀片其它部位大,因此,有效预防了工作后刀面的过快磨损。不仅如此,指形过渡面还使相邻两个后刀面间的衔接更加牢靠,提升了刀片的整体机械强度;与此同时,其与刀片底部平面结合,形成了结构上近似人体工程力学的指形L空间方位(如图2-a),使得刀片整体结构更加稳固,不但提升了切削过程刀具的平稳性,而且使整个切削系统具备优异的轴向定心性能(如图2-b)。这种独创的仿生设计功能化技术,解决了刀片与刀体安装稳固性不足的行业性难题,开辟了刀片与刀体安装配合的全新领域。

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  3、应用结构强度原理,创新设计辅助结构,在现有刀片材质机械性能的基础上,进一步强化刀片各功能部位的机械强度,打破当前材质性能水平的限制。


  ①在刀片刀尖处设计有V形强化凸台,对刀尖起到支撑与强化作用,同时在刀尖处减小了断屑槽的深度,当采用较小切削用量时,辅助切屑卷曲及折断。


  ②在单边拳形刃中部前刀面设计有肾形强化凸台,该肾形强化凸台对拳形刃受力较大的中段起到很好的强化作用,不仅提高了切削刃中段的机械强度,而且能对拳形刃从中段进行有效分割,进一步提升了刀片分层、分段钻削性能。


  4、基于热传递原理,创新开发了仿生散热结构,提升了刀片抗高温性能,突破刀片现有表面涂层的隔热及抗磨性能极限。


  ①在V形强化凸台与刀片正面凸台衔接处设计有鸭掌形内凹曲面,有效的增加刀尖处断屑槽底部的有效传热面,并具有存储冷却液的功能。


  ②周边断屑槽底部沿切削刃走向设计有蛋壳形减磨凸台,增加了断屑槽底部的有效传热面,减弱切屑与断屑槽底部的挤压摩擦作用,从而降低刀片-切屑间的热传递作用,使大量切削热被切屑带走,有效弱化温度的堆积作用。

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  5、本专利产品用现有的生产设备便可实现量产,节约了数千万元投资。同时,其抗冲击、抗高温、重复定位精度及安装稳固性等指标也大大优于国际上其它主流刀具。此外,应用本专利产品的衍生技术开发的铣削刀片、车削刀片以及切断切槽刀片等在综合性能方面也跻身世界先进水平。


  6、本发明带动了1项国家发明专利“一种可在机更换的销楔接式孔加工刀具”(专利号:ZL201610278694.4);1项外观专利“钻削刀片”(专利号:ZL201630150945.1);1项软件著作权“GH·Y刀具切削刃冲击载荷定量运算系统”(证书号2016SR335059)。另发表6篇技术研究论文,其中SCI论文1篇,中文核心5篇;并出版刀具设计开发及制造方面的著作2部。


  二、切削加工案例


  成功应用于中国第一重型机械集团公司和宁波欧乐机械有限公司,能加工90-100个孔,综合性能满足要求。


  三、市场表现


  该专利产品自从2016年正式发布进入市场以来,受到广大用户的青睐。


  四、用户评价


  本专利产品投放市场以来受到广大用户的好评,综合评价为:厦门金鹭四幅拳形刃钻削刀片及其配套的GHD系列可转位孔加工刀具产品与整体硬质合金孔加工刀具相比,其具备使用寿命长、加工性能稳定、重复定位精度高以及使用便捷等特点。该系列产品使用户的生产成本较原先降低了近45%,产品综合性能达到国际先进水平。


关键词:金锋奖,切削刀具,创新产品,厦门金鹭,GHD ,可转位钻头 | 作者 :

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