CN101296770B - 枪钻钻头 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种枪钻钻头，既具有优良的切削性，且与习知的技术比较其切削速度可大幅地加速，又可获得高的深孔加工效率，并大幅地延长切刃寿命，尤其是直径小的情况可减少为了再使用而需磨尖的频率。在解决的手段方面，提供一种枪钻钻头于外面沿着长度方向具有剖面V字形状的切削排出沟(11)，而内部作为冷却剂供应路(12)的空心柄部(1)的前端(1b)，于其前端面(3a)装设有切削头(3A)，其具有与冷却剂供应路(12)连通的冷却剂放出口(30)，其中，切削头(3A)的切刃部(32)是由超硬合金W所形成，而于切削孔内周滑动接触的引导垫(5A、5B)是比超硬合金W硬度更高的异种材料所构成。

Description

枪钻钻头

技术领域

本发明是有关一种使用于深孔加工的枪钻钻头。

先前技术

作为深孔加工方式，习知上虽有枪钻钻头方式、顶出具(ejector)方式(双管方式)、单管方式等种种方式，但直径小的深加工则以枪钻钻头方式为适当。即，枪钻钻头方式，一般是使用于横剖面2/3-3/4圆形的空心柄部的前端设置同样横剖面外形的切削头的枪钻钻头，将供应冷却剂通过空心柄部的内部而从切削头前端面的冷却剂放出口一面供应切削部位一面进行切割，同时能将此因切削伴同而产生的切削与冷却剂一起沿着空心柄部外周缘的长度方向通过剖面V字形状的切削排出沟而排除外部，即使切削孔变深因为冷却剂的输送压是依据工具的长度而决定，所以适合直径小的深孔加工。

习知的上述枪钻钻头，广泛地使用于钢制的空心柄部的前端，焊接由高纯度的超硬合金而成的切削头。尤其是直径小的枪钻钻头，若切刃磨耗到某种程度时，通常进行抛光磨尖再使用。

然而，近年来冀望提高包含深加工的切削加工效率，同时切削工具及其零件的耐久性的提高及保全所需的劳力及费用的削减也被期望，故上述习知的枪钻钻头的切削性及耐久性已经不充分，尤其是直径小的为了再使用而需磨尖所需的工时成为问题。

发明内容

本发明有鉴于上述的情况，其目的在于提供一种枪钻钻头，既具有优良的切削性，且与习知的比较其切削速度可大幅地加速，又可获得高的深孔加工效率，同时切刃寿命可大幅地延长，尤其是直径小的情况可减少为了再使用而需磨尖的频率，光是这些就可以减轻工时。

为了达成上述目的，本发明的枪钻钻头，于外面沿长度方向具有剖面V字形状的切屑排除沟11，而内部作为冷却剂供应路12的空心柄部1的前端1b，于其前端面3a装设有切削头3A-3C其具有与该冷却剂供应路12连通的冷却剂放出口31，其特征在于：该切削头3A-3C的切刃部32是由超硬合金W形成，同时固定于切削头3A-3C的外周缘部的、作为从切刃部32的位置向钻头旋转方向后方侧70-100度左右的角度范围设置的滑动接触部的引导垫，是由比超硬合金W硬度高的异种材料构成。

如前所述的枪钻钻头，其中，该异种材料的构成是由烧结陶瓷C、微结晶钻石烧结体或烧结陶金中至少选择一种。

如前所述的枪钻钻头，其中，烧结陶瓷C是以氮化矽或立方晶氮化硼为主体的烧结体。

如前所述的枪钻钻头，其中，该烧结陶瓷C是藉由金属化工法而被固定于切削头3A、3B的母材(超硬合金W)所构成。

有益效果：

根据本发明的枪钻钻头，在深孔切削加工方面，被削材一面由切削头的超硬合金而成的切刃部切削，一面以比超硬合金硬度更高且缺乏韧性的该切削头的周面部分与切削孔的内周滑动接触，由于其刚体性的滑动接触部分可稳定地接住伴同切削而发生的反力，所以可防止该切削头像颤动的微细振动，用以大幅地加速切削速度而达成高的加工效率之外，可抑制切刃部的缺损及磨耗，切刃寿命可延长，同时直径小的为了再使用而需磨尖的频率可显著地降低，其工时及成本大幅地减低。

如前所述的枪钻钻头，由于该异种材料是构成切削头的引导垫，所以该切削头在构成上可简单而且容易制造。又、推荐至少从切刃部的位置向钻头旋转方向后方侧70-100度左右的角度范围设置的滑动接触部由该异种材料构成。

如前所述的枪钻钻头，由于该异种材料是烧结陶瓷或烧结陶金，所以与切削头整体由超硬合金而成的枪钻钻头比较，具有切削速度可大幅地加速且切刃寿命可延长的优点。

如前所述的枪钻钻头，因为该烧结陶瓷是以特定成分的烧结体而成，所以有可更加速切削速度，并大幅地延长切刃寿命的优点。

如前所述的枪钻钻头，该烧结陶瓷的构成部分对切削头的母材是成为极坚固而确实的固定状态。

图示说明

图1是有关本发明的第一实施形态的枪钻钻头的侧视图。

图2是枪钻钻头的切削头的正视图。

图3是图1的I-I线的剖面图。

图4是图1的II-II线的剖面图。

图5是有关本发明的第二实施形态的枪钻钻头的切削头的横剖面图。

图6是有关本发明的第三实施形态的枪钻钻头的切削头的横剖面图。

图7是作为本发明的枪钻钻头的切削头引导垫使用的厚板状零件的横剖面图。

图号说明：

1       空心柄部            1b      前端

11      切屑排出沟          12      冷却剂供应路

3A-3C   切削头              3a      前端面

30      冷却剂放出口        32      切刃部

4       切削头本体          5A～5C  引导垫

6a，6b  滑动接触部          C       烧结陶瓷

D       微结晶钻石烧结体    W       超硬合金

实施方式

以下，参考图示具体的说明有关本发明的枪钻钻头的实施形态。图1-4是显示第一实施形态，图5是显示第二实施形态，图6是显示第三实施形态。

如图1所示，第一实施形态的枪钻钻头是由下列构成：空心柄部1；将此空心柄部1的基端部1a插嵌固定的大直径筒状驱动部2；及于切成空心柄部1的V字形的前端1b焊接钻孔用的切削头3A。

空心柄部1虽由管材组成，但藉由模成形等将基端部1a侧除去其横剖面如图4所示形成2/3的图形，用以于外面侧沿着长度方向形成剖面V字形的切屑排出沟11，同时内部空间构成冷却剂供应路12。

驱动部2，是被未图示的旋转驱动轴的夹头等把持而接受旋转驱动力的部位，于周面具有把持平坦部21，同时沿着中心线具备有连通到空心柄部1的冷却剂供应路12的冷却剂供应路22。

切削头3A，如图2及图3所示，由于对应于空心柄部1横剖面成为2/3圆形的切削头本体4，及于此切削头本体4的外周缘部2部位固定于轴方向以长厚板状而横剖面略呈半圆锥形的引导垫5A、5B所构成，与前端面3a开口形的冷却剂放出口30，同时横剖面2/3圆形的凹口部分形成连续空心柄1的切削排除沟11的沟部31，该沟部31的一侧侧缘作为切刃部32，深孔切削时成为如图2箭头R方向(右旋转)旋转驱动。此外，33是沿着切刃部32形成0.2-1mm宽度的倾斜面或圆弧面的边界(margin)。

然后，切削头本体4，如WC-CO是以钨碳化物为主体的超硬合金W所形成，沿着轴方向贯设连通冷却剂放出口30与空心柄部1的冷却剂供应路12的剖面如蚕茧形的冷却剂导出路34，同时在外周缘部为了嵌引导垫5A、5B而设置有凹陷部41a、41b。此外，凹陷部41a的中央是位于从切刃部32的位置至朝切削头旋转方向后方侧85度的角度位置，又凹陷部41b的中央对切刃部32是位于径方向相反侧的位置。

引导垫5A、5B是由硬度比超硬合金W更高的烧结陶瓷C形成，分别嵌合于切削头本体4的凹陷部41a、41b并藉由金属化加工法固定。

在上述构成的枪钻钻头，当深孔加工时，将供应的冷却剂通过空心柄部1及驱动部2的内部冷却剂供应路12、22而引导至切削头3A的冷却剂导出路34，一面从前端面3a的冷却剂放出口30朝切削部位供应，一面以旋转驱动切削头3A的超硬合金W而成的切刃部32进行被切削材的切削，同时将伴着此切削而产生的切屑与冷却剂一起通过切削头3A的沟部31及空心柄部1的切屑排出沟11而排出外部。

然后，在此切削加工中，切削头3A是对切削孔的内周面成为以引导垫5A、5B的表面滑动接触，但因为此等引导垫5A、5B是由硬度比超硬合金W更高且缺乏韧性的烧结陶瓷C形成，其刚体性的滑动接触部分，尤其是以引导垫5A侧的滑动接触部分可稳定地接住伴同切削所发生的反力。所以可防止该切削头3A伴同加工像颤动的细微振动，用以藉由切刃部32可显著地提升被削材在稳定的切削状态下的切削性，所以可大幅地加速切削速度而达成高的加工效率，此外，可抑制切刃部32的缺损及磨耗，并大幅延长切刃寿命，尤其是直径小的枪钻钻头为了磨耗后再使用而需磨尖的频率可减少，其工时及成本可大幅地减低。

作为构成引导垫5A、5B的烧结陶瓷C，主要是将氧化物、氮化物、碳化物等粉末烧结硬度比超硬合金W更高的烧结体即可，例如虽以氮化硼系、氮化矽系、碳化钛系、氧化铝系等为代表，尤其可列举氮化矽的烧结体及立方晶氮化硼的烧结体为适当。

即，作为引导垫5A、5B而使用氮化矽的烧结体的枪钻钻头，与切削头以精纯的超硬合金W的习知构成的枪钻钻头比较，其切削速度约可大幅地加速4倍之外，亦可明了切刃部的寿命也可大幅地延长。又，同样使用立方晶氮化硼的烧结体的枪钻钻头，切削头整体与超硬合金W的枪钻钻头比较，尤其是被削材为铝或其合金的情况格外地可获得高切削精度，同时可知被削材如淬火钢的高硬度材时刃尖的寿命更显著地延长。

又，将如此由烧结陶瓷C而形成的引导垫5A、5B固定于切削头本体4所利用的金属化加工法，习知陶瓷及金属材一般是不可能藉由焊接等接合的技术，于陶瓷表面藉由抹涂钛合金等的活性金属糊状物而在高温真空下处理，将陶瓷表面金属化，以此金属化的表面部进行与匹配的金属材焊接。然后，此枪钻钻头的切削头3A的情况，虽将引导垫5A、5B的烧结陶瓷C藉由金属化加工接合于切削头本体4的超硬合金W，但其接合部成为非常致密而且高强度。

在上述第一实施形态的枪钻钻头虽然以烧结陶瓷C于切削头3A的2部位形成引导垫5A、5B，但本发明的枪钻钻头，其切削的切刃部是由超硬合金W而成，除了此切刃部之外只要对于切削头的切削孔内周的滑动接触部的至少一部，是由此比该超硬合金W硬度更高的异种材料构成即可。可是作为如此异种材料，除了上述的烧结陶瓷C之外，以烧结陶金与后述的微结晶钻石烧结体D(参考图7)为适当，尤其是烧结陶金在切削速度及切刃部的寿命两方面可获得良好的结果。

又，由此等异种材料构成的滑动接触部虽可在切削头的周面形成1处或3处以上，但推荐至少藉由切刃部32承受主要切削反力的周面部位，即从切刃部32的位置向钻头旋转方向后方侧70-100度左右的角度范围设置的滑动接触部由该异种材料构成。

例如，于图5所示的第二实施形态的枪钻钻头的切削头3B，于由超硬合金W所形成的切削头本体4，从切刃部32的位置至朝头旋转方向后方侧85度的角度的位置作为中央设置凹陷部41，于此凹陷部41比超硬合金W硬度更高的烧结陶瓷C形成的引导垫5C藉由金属化加工而予以固定，但在与切刃部32径方向的相反侧的位置藉由该切削头本体4本身的膨胀形成滑动接触部42。此外，亦可以烧结陶金构成引导垫5C。

又，切削头的切刃部32作为切削刃为了授予韧性虽有必要以超硬合金W形成，但硬度比超硬合金W更高的异种材料形成的部分，不仅像前述第一及第二实施形态的切削头3A、3B的引导垫5A-5C的滑动接触部，其构成亦可包含滑动接触部的切削头本体的一部或主要部分。例如，于图6示的第三实施形态的枪钻钻头的切削头3C，包含滑动接触部6a、6b的头本体6是由烧结陶瓷C所构成，对此头本体6包含切刃部32横剖面为楔形的超硬合金W所形成的刃尖构件7藉由金属化加工而被固定。

此外，本发明的枪钻钻头，除了切刃部之外至少对切削头的切削孔内周的滑动接触部的一部分，亦可由微结晶钻石烧结体构成。即，像此种微结晶钻石烧结体因为硬度比超硬合金W更高而缺乏韧性，所以如前述第一、第二、第三实施形态于滑动接触部使用烧结体陶瓷C或烧结陶金的枪钻钻头同样，以其刚体性的滑动接触部分，可稳定地接住伴同切削而发生的反力，藉由切削状态的稳定化可显著地提高其切削性，所以可大幅地加速切削速度而达成高的加工效率，同时可大幅地延长切刃寿命。

像此种微结晶钻石烧结体，一般是于超硬合金的基材表面藉由超高压高温技术将微结晶钻石致密烧结而可获得多结晶人工钻石层。因此，例如前述第一及第二实施形态的枪钻钻头作为切削头3A、3B的引导垫5A-5C的情况，如图7所示，于由超硬合金W形成的基材80的表面设置微结晶钻石烧结体D的烧结层81成为以厚板状零件8的形态使用。

实施例：

于图1-4所示的形态下各部在下述的尺寸、材质的枪钻钻头G1-G3，及将其引导垫5A、5B如图7所示表面由微结晶钻石烧结体形成的厚板状零件8替代的枪钻钻头G4，和切削头整体由超硬合金形成以外使用同样构成的枪钻钻头G0，而作为各冷却剂一面分别供应压力50KG/CM2、流量35L/分的非水溶性切削油，一面对由S50C(冷拉，HB200～300)形成的被削材进行口径10mm的深孔加工，而比较其切削可能速度，同时调查切刃部至需要再抛光(polishing)的消耗程度的累计切削孔深度的刃尖寿命，获得如后述表1的结果。

〔枪钻钻头G1〕

驱动部2…钢制、长度55mm、外径25mm、冷却剂供应路径8mm。

空心柄部1…钢制、全长935mm、从驱动部2的突出长度905mm、外径17.4mm、内径13.4mm。

切削头本体4…超硬合金(Tungaloy公司制)制、长度40mm、外径18.0mm、冷却剂放出口面积18.7mm2。

引导垫5A，5B…氮化矽的烧结体、长度30mm、宽度5mm、中央部厚度2mm。

〔枪钻钻头G2〕

除了引导垫5A、5B是由立方晶氮化硼的烧结体〔cBN含有亮90容量％、结合相：A1化合物、硬度(Hc)3900～4100、抗折力(GPa)1.80～1.90〕形成以外，与枪钻钻头G1相同。

〔枪钻钻头G3〕

除了引导垫5A、5B是由不涂膜烧结陶金(Tungaloy公司制)形成以外，与枪钻钻头G1相同。

〔表1〕

由上表可知，根据有关本发明的枪钻钻头G1-G3，与习知构成的枪钻钻头G0比较，切削速度可格外地提高，同时刃尖寿命也大幅地延长。

Claims (4)

1.一种枪钻钻头，是于外面沿着长度方向具有剖面V字形状的切屑排出沟，而内部作为冷却剂供应路的空心柄部的前端，于其前端面装设有切削头，其具有与该冷却剂供应路连通的冷却剂放出口，其特征在于：

该切削头的切刃部是由超硬合金所形成，同时固定于该切削头的外周缘部的、作为从该切刃部的位置向钻头旋转方向后方侧70-100度的角度范围设置的滑动接触部的引导垫，是由比超硬合金硬度更高的异种材料构成。

2.如权利要求1所述的枪钻钻头，其特征在于，该异种材料是烧结陶瓷、微结晶钻石烧结体或烧结陶金。

3.如权利要求2所述的枪钻钻头，其特征在于，该烧结陶瓷是以氮化矽或立方晶氮化硼为主体的烧结体。

4.如权利要求2或3任一项所述的枪钻钻头，其特征在于，该烧结陶瓷是藉由金属化加工法而被固定于切削头的母材。

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