CN101495260A

CN101495260A - 钻头

Info

Publication number: CN101495260A
Application number: CN200680055179.4A
Authority: CN
Inventors: 井口孝裕; 中岛孝之
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2026-10-23
Also published as: US8132989B2; DE112006003998T5; JPWO2008050389A1; CN101495260B; US20090274528A1; JP4699526B2; WO2008050389A1

Abstract

本发明提供了一种既可提高排屑性又可延长刀具寿命的钻头。根据钻头(1)，由于修磨刃(11)设有通过使修磨刃(11)向旋转方向后方侧凹入而形成的凹口部(12)，所以可通过凹口部(12)容纳并排出切削加工时产生的切屑来提高排屑性。这里，为了抑制切屑堵塞在钻头(1)的轴线(O)部附近，例如，通过增大修磨区(10)的修磨量来提高排屑性的方法，但在这种情况下，由于该钻头(1)的整体强度下降，导致刀具寿命缩短。与此形成对照，钻头(1)由于修磨刃(11)设有通过使修磨刃(11)凹入而形成凹口部(12)，所以可不使钻头(1)的整体强度下降并延长刀具寿命。

Description

钻头

技术领域

[0001]

本发明涉及钻头，尤其涉及既可提高排屑性又可延长刀具寿命的钻头。

背景技术

[0002]

通常，钻头的顶端部设有修磨区，以减小切削加工时产生的切削阻力(例如，特开2000-271811号公报中公开的麻花钻)。

[0003]

使用这种麻花钻时，通过设置修磨区5可缩短横刃长度，因此可减小切削加工时与工件的接触面积，其结果是可减小切削阻力。

[0004]

此外，该麻花钻中，通过设置修磨区5来形成修磨刃6，因此，除了切削刃3之外，切削加工时还可利用修磨刃6来切削工件。

专利文献1：特开2000-271811号公报

[0005]

但由于上述修磨刃6密集形成于钻头的轴线附近，所以切削加工时切屑容易堵塞在轴线附近。于是，为了抑制切屑堵塞在钻头的轴线附近，例如，通过增大修磨量来提高排屑性，但在这种情况下，钻头的整体强度下降，因此存在容易发生钻头折断等并导致刀具寿命缩短的问题。

发明内容

[0006]

本发明为解决上述问题构思而成，其目的在于提供一种既可提高排屑性又可延长刀具寿命的钻头。

[0007]

为达成上述目的，权利要求1记载的钻头包括：绕轴线旋转的圆柱状刀体；形成于所述刀体顶端部的多个切削刃；以及通过在所述刀体的顶端部设置修磨区而分别形成于所述轴心侧、与所述切削刃连接的多个修磨刃，所述多个修磨刃中的至少1个修磨刃设有将该修磨刃向旋转方向后方侧凹入而形成的凹口部。

[0008]

权利要求2记载的钻头的特征在于，在权利要求1记载的钻头中，所述凹口部设于所述修磨刃的所述轴心侧端部。

[0009]

权利要求3记载的钻头的特征在于，在权利要求2记载的钻头中，从所述刀体的顶端方向看时，所述凹口部设为与以所述轴线为中心的圆形芯部外切，所述芯部的直径设在所述刀体外径的0.030倍以上、0.045以下的范围内。

[0010]

权利要求4记载的钻头的特征在于，在权利要求1～3中任一项记载的钻头中，所述凹口部的结构为：由所述凹口部的旋转方向后方侧壁面与垂直于所述轴线的面构成的倾斜角约等于或小于由所述修磨区与垂直于所述轴线的面构成的修磨角。

[0011]

权利要求5记载的钻头的特征在于，在如权利要求1～4中任一项记载的钻头中，所述切削刃由3个以上的切削刃构成。

[0012]

根据权利要求1记载的钻头，所述多个修磨刃中的至少1个修磨刃设有将该修磨刃向旋转方向后方侧凹入而形成的凹口部，因此可通过凹口部容纳并排出切削加工时产生的切屑。

[0013]

换言之，由于上述修磨刃密集形成于钻头的轴心部附近，切削加工时切屑容易堵塞在轴心部附近，这时，可通过凹口部容纳并排出切削加工时产生的切屑来抑制切屑堵塞在轴线附近，从而取得提高排屑性的效果。

[0014]

这里，为了防止切屑堵塞在钻头的轴心部附近，例如，可通过增大修磨区的修磨量来提高排屑性，但在这种情况下，钻头的整体强度下降，因此容易发生折断等并导致刀具寿命缩短。

[0015]

与此形成对照，根据本发明的钻头，通过使修磨刃凹入而形成凹口部，可取得在提高排屑性的同时不使钻头整体强度下降并延长刀具寿命的效果。

[0016]

根据权利要求2记载的钻头，在权利要求1记载的钻头取得的效果之外还具有如下效果：所述凹口部设于所述修磨刃的所述轴心侧端部，因此可通过凹口部有效抑制切屑堵塞修磨刃最为密集的钻头的轴心部，从而可取得进一步提高排屑性。

[0017]

根据权利要求3记载的钻头，在权利要求2记载的钻头取得的效果之外还具有如下效果：从所述刀体的顶端方向看时，所述凹口部设为与以所述轴线为中心的圆形芯部外切，所述芯部的直径设在所述刀体外径的0.030倍以上、0.045倍以下的范围内，因此可取得确保修磨刃的强度并减小切削阻力。

[0018]

换言之，所述芯部的直径小于所述刀体外径的0.030倍时，凹口部进入钻头的轴心侧，修磨刃强度下降。反之，通过将所述芯部的直径设为所述刀体外径的0.030倍以上，可防止凹口部过于进入钻头的轴心侧，从而可确保修磨刃的强度。其结果是，可取得抑制修磨刃被錾平(chipping)并延长刀具寿命的效果。

[0019]

另一方面，所述芯部的直径大于所述刀体外径的0.045倍时，切削加工时钻头顶端部与工件的接触面积增大，因此切削阻力增大。反之，通过将所述芯部的直径设为所述刀体外径的0.045倍以下，可减小钻头顶端部与工件的接触面积，因此可减小切削阻力。其结果是，可取得抑制钻头振动并提高加工精度的效果。

[0020]

根据权利要求4所述的钻头，在权利要求1～3记载的钻头取得的效果之外还具有如下效果：所述凹口部构成为由所述凹口部的旋转方向后方侧的壁面与垂直于轴线的面构成的倾斜角约等于或小于所述修磨区与垂直于所述轴线的面形成的修磨角，因此可从凹口部顺利排出切屑并确保修磨刃的强度。

[0021]

换言之，所述凹口部以倾斜角约等于修磨角的方式构成时，在凹口部和修磨区的分界部不会形成高度差，这些凹口部与修磨间平滑连接。因而，凹口部处容纳的切屑在从该凹口部排出时，不会受阻于凹口部和修磨区的分界部而从凹口部顺利排出。其结果是可取得提高排屑性的效果。

[0022]

另一方面，所述凹口部以倾斜角小于修磨角的方式构成时，可防止凹口部的倾斜角随修磨角的角度变得过大，因此可确保修磨刃的强度。其结果是可取得延长刀具寿命的效果。

[0023]

根据权利要求5所述的钻头，在权利要求1～4所述的钻头取得的效果之外还具有如下效果：与切削刃由2个切削刃构成的情况相比，所述切削刃由使修磨刃相对更密集于钻头轴心部附近的3个以上的切削刃构成，因此可通过凹口部有效抑制切屑堵塞在轴心部附近并具有比由2个切削刃构成的情况更好的排屑性。

附图说明

[0024]

图1为本发明一实施例的钻头的侧面图。

图2(a)为从图1的II箭头方向看到的钻头的正面图；图2(b)为从图2(a)的IIb-IIb线处的钻头放大剖面图。

图3表示切削试验的试验结果，图3(a)表示使用本发明钻头时产生的反推阻力；图3(b)表示使用常规钻头时产生的反推阻力。

图4表示耐久试验的试验结果。

附图标记

[0025]

1 钻头

3 刀体

5 切削刃

10 修磨区

11 修磨刃

12 凹口部

13 芯部

A 旋转方向

D 刀体直径

O 轴线

X 芯部直径

α 倾斜角

γ 修磨角

具体实施方式

[0026]

以下参照附图就本发明的优选实施例进行说明。图1为本发明一实施例的钻头的侧面图。

[0027]

首先参照图1就钻头1的大致结构进行说明。如图1所示，钻头1为在加工机床(未图示)传递的转矩作用下对工件(未图示)进行钻孔加工的刀具，它由超硬合金整体构成，其中超硬合金通过加压烧结硬质合金(WC)等得到，所述钻头1主要设有刀柄2和与该刀柄2连为一体的刀体3。

[0028]

再有，本实施例中钻头1由超硬合金构成，但不限于此，例如钻头1也可由高速工具钢构成。

[0029]

如图1所示，刀柄2为夹持于加工机床的部分，构成为半径与刀体3大致相等的圆柱状，并设置成与刀体3具有同一轴线O。钻头1通过将其刀柄2保持于钻夹头(未图示)而安装在加工机床上。

[0030]

再有，本实施例中刀柄2构成为与刀体3的半径大致相等的圆柱状，然而，可不必受限于此，例如，刀柄可构成为具有比刀体3大的半径，也可构成为向钻头1的端部侧(图1上侧)半径逐渐缩小的锥形。

[0031]

如图1所示，刀体3为在由刀柄2传递的转矩作用下旋转而进行切削加工的部分，所述转矩由加工机床产生，所述刀体3构成为与工件(未图示)上的加工孔的半径大致相等的圆柱状，主要设有刃沟4和切削刃5。此外，本实施例中刀体3的外径D为6.8mm。

[0032]

如图1所示，刃沟4用于构成切削刃5的前刀面，并容纳和排出切削加工时产生的切屑，3个刃沟4分别螺旋状地凹设于刀体3的外周面，该3个刃沟4以钻头1的轴线O为中心并具有大致相等的角度间隔。

[0033]

再有，本实施例中刃沟4构成为随扭转而形成的螺旋状，然而，可不必受限与此，也可构成为与钻头1的轴线O大致平行的直线状。

[0034]

另外，如图1所示，在刀体3的外周面与刃沟4的旋转方向(参照图2(a)的箭头A方向)后方侧的壁面相交产生的棱线部处，形成有前缘(leading edge)6。如图1所示，该前缘6与钻头1的轴线O间的螺旋角β设为29度。

[0035]

而且，如图1所示，前缘6的旋转方向(参照图2(a)的箭头A方向)后方侧处设有与前缘6连接的刃带7。该刃带7用于研磨工件上加工孔的内壁面，它是通过切除刀体3的外周面并设置铲背面8而形成的。

[0036]

如图1所示，切削刃5用于在加工机床传递的转矩的作用下旋转从而切削工件，钻头1的顶端部和刃沟4相交产生的棱线部处分别形成有以钻头1的轴线O为中心、隔大致相等的角度的3个切削刃5，此外，从钻头1顶端方向看去，该切削刃5分别以大致直线状形成(参照图2(a))。

[0037]

接着，参照图2就刀体3的顶端部的详细结构进行说明。图2(a)为从图1的箭头IIa方向看到的钻头1的正面图；图2(b)为从图2(a)的IIb-IIb线处的钻头1的放大剖面图。再有，图2(a)中箭头A表示钻头1的旋转方向。

[0038]

如图2(a)所示，钻头1的顶端部主要设有后隙面9和修磨区10。后隙面9用于减小切削加工时钻头1的顶端部与工件间的接触面积从而减小切削阻力，如图2(a)所示，它通过切除钻头1的顶端部而形成，并连接切削刃5的旋转方向A的后方侧而设。这样，切削加工时钻头1的顶端部和工件间产生间隙，因此减少了钻头1与工件间的摩擦，从而减小了切削阻力。

[0039]

再者，本实施例中，如图2(a)所示，3个后隙面9分别对应3个切削刃5而凹入设置，并以钻头1的轴线O为中心、隔大致相等的角度而设。

[0040]

另外，如图2(a)所示，修磨区10在后隙面9的旋转方向A的后方侧处与该后隙面9连接并与刃沟4相交而延伸设置。修磨区10通过与后隙面9结合来加倍减小切削阻力，如图2(a)所示，修磨区10通过比后隙面9更深地切除钻头1的顶端部而形成。

[0041]

再者，本实施例中，如图2(a)所示，3个修磨区10分别对应3个后隙面9而凹入设置，并以钻头1的轴线O为中心、隔大致相等的角度而设。

[0042]

另外，如图2(a)所示，通过在钻头1的顶端部设置修磨区10，钻头1顶端部形成有位于钻头1轴线O侧、与切削刃5连接的修磨刃11。与切削刃5同样地，修磨刃11用于在加工机床传递的转矩的作用下旋转从而切削工件，如图2(a)所示，3个修磨刃11分别对应于3个修磨区10而形成，并以钻头1的轴线O为中心、隔大致相等的角度而设。

[0043]

另外，如图2(a)所示，该修磨刃11上设有位于钻头1的轴线O侧端部的凹口部12，3个凹口部12分别对应于3个修磨刃11而设。

[0044]

凹口部12用于容纳并排出切削加工时产生的切屑，如图2(a)所示，从钻头1的顶端方向看，将修磨刃11向旋转方向A后方侧半圆状凹入而形成，其半径设为修磨刃11长度的7.5％。换言之，凹口部12的长度占修磨刃11长度的15％，修磨刃11向旋转方向A后方侧以其长度的7.5％凹入而形成。另外，本实施例中，凹口部12的半径设为修磨刃11长度的7.5％，但不必受限于此，凹口部12的半径最好设在修磨刃11长度的5％以上、10％以下的范围内。

[0045]

换言之，若凹口部12的半径小于修磨刃11长度的5％，则凹口部12变小，致使通过该凹口部12获得的切屑容纳性和排屑性下降。反之，通过将凹口部12的半径设为修磨刃11长度的5％以上，可确保凹口部12的尺寸，从而可改善切屑容纳性和排屑性。

[0046]

另一方面，若凹口部12的半径大于修磨刃11长度的10％，则凹口部12相对于修磨刃11所占比例增大，从而导致修磨刃11的强度下降。反之，通过将凹口部12的半径设为修磨刃11长度的10％以下，可防止凹口部12过大，从而确保修磨刃11的强度。其结果是可延长刀具寿命。

[0047]

此外，如图2(a)所示，从钻头1的顶端方向看，凹口部12设为：其半圆状外周部与以钻头1的轴线O为中心的圆形芯部13外切。

[0048]

芯部13为未形成切削刃5、修磨刃11这样的切削刀刃的部分，如图2(a)所示，从钻头1的顶端方向看，其直径X设为0.25mm。此外，本实施例中，芯部13的直径X设为0.25mm，然而，可不必受限于此，芯部13的直径X最好设在钻头1外径D的0.030倍以上、0.045倍以下的范围内。

[0049]

换言之，若芯部13的直径X小于刀体外径D的0.030倍，则凹口部12向钻头1的轴线O侧进入，修磨刃11的强度下降。反之，通过将芯部13的直径X设为刀体外径D的0.030倍以上，可防止凹口部12过于进入钻头1的轴线O侧，因此可确保修磨刃11的强度。其结果是，可防止修磨刃11碎裂，延长刀具寿命。

[0050]

另一方面，若芯部13的直径X大于刀体外径D的0.045倍，则在切削加工过程中，钻头1的顶端部与工件间的接触面积增大，导致切削阻力增大。反之，通过将芯部13的直径X设为刀体外径D的0.045倍以下，可减小钻头1的顶端部与工件间的接触面积，从而减小切削阻力。其结果是，可抑制钻头1振动并提高加工精度。

[0051]

而且，如图2(b)所示，凹口部12以如下方式形成：由旋转方向A(参照图2(a))后方侧的壁面与垂直于钻头1的轴线O的面构成的倾斜角α约等于修磨区10与垂直于钻头1的轴线O的面构成的修磨角γ。这样，凹口部12和修磨10的分界部不会形成高度差，这些凹口部12与修磨区10光滑连接(如图2(b)所示)。

[0052]

因而，凹口部12处容纳的切屑在从该凹口部12排出时，不会钩挂于凹口部12和修磨10的分界部，可顺利地从凹口部12排出。其结果是可提高排屑性。此外，本实施例中，凹口部12的倾斜角α和修磨区10的修磨角γ均设为60度。

[0053]

接着，就用上述结构的钻头1进行的切削试验和耐久试验进行说明。切削试验为这样的试验，在规定的切削条件下通过钻头1对工件进行钻孔加工时，测量钻头1所受的切削阻力在轴线O方向(图1左右方向)的分力即反推阻力；耐久试验为这样的试验：与切削试验同样地，在规定的切削条件下通过钻头1对工件进行钻孔加工时，计算出可连续加工的孔数。

[0054]

再者，切削试验和耐久试验的详细规格如下：工件：JIS-S50C；使用设备：卧式加工中心；切削液：水溶性切削油；切削速度：80m/min；进给速度：1535mm/min；加工深度：20mm(盲孔)。

[0055]

另外，切削试验和耐久试验中使用本实施例中说明的钻头1(以下称「本发明钻头」)和不具有对应于此钻头1的凹口部12的结构的钻头(以下称「常规钻头」)。但是，本发明钻头与常规钻头存在的不同仅为是否设有凹口部12，其他结构相同。

[0056]

这里，参照图3和图4就切削试验和耐久试验的试验结果进行说明。图3表示切削试验的试验结果，图3(a)表示使用常规钻头时产生的反推阻力；图3(b)表示使用本发明钻头时产生的反推阻力；图4表示耐久试验的试验结果。

[0057]

如图3(a)和图3(b)所示，根据切削试验的试验结果，不难理解：与常规钻头形成对照，本发明钻头可减小反推阻力。具体地说，使用本发明钻头时产生的反推阻力均值为2518N，与之形成对照，使用常规钻头时产生的反推阻力均值为2910N。

[0058]

其原因是：使用常规钻头时，由于没有顺利排出切削加工时产生的切屑，所以切屑容易堵塞在钻头的轴心部附近从而切削阻力增大，与之形成对照，使用本发明钻头时，由于切屑通过凹口部12顺利排出而提高了排屑性，因此可减小切削阻力。

[0059]

此外，如图4所示，根据耐久试验的试验结果，不难理解：与常规钻头形成对照，本发明钻头可连续加工更多数目的孔，换言之，可延长刀具寿命。具体地说，使用本发明钻头时，加工孔数达到800个时还可继续进行切削加工，与之形成对照，使用常规钻头时，加工孔数到450个时钻头便已折断而不能再继续切削加工。再者，关于使用本发明钻头时的试验结果，图4中用箭头表示加工孔数达到800个时还可继续进行切削加工。

[0060]

其原因是：使用常规钻头时，由于没有顺利排出切削加工时产生的切屑，所以切屑容易堵塞在钻头的轴心部附近而使切削阻力增大，因而导致钻头折断，与之形成对照，使用本发明钻头时，切屑通过凹口部12顺利排出，排屑性得到改善而使切削阻力减小，从而可防止钻头折断。

[0061]

如上所述，根据本实施例的钻头1，修磨刃11设有因该修磨刃11向旋转方向(参照图2(a)的箭头A方向)后方侧凹入而形成的凹口部12，因此可通过凹口部12容纳并排出切削加工时产生的切屑。

[0062]

换言之，上述修磨刃11密集形成于钻头的轴线O附近，切削加工时切屑容易堵塞在轴线O部附近时，通过修磨刃11处设置的凹口部12容纳并排出切削加工时产生的切屑，可抑制切屑堵塞在轴线O附近，从而改善排屑性。

[0063]

为了抑制切屑堵塞在钻头的轴线O部附近，例如，通过增大修磨区10的修磨量可提高排屑性方法，但这在这种情况下，由于该钻头1的整体强度下降，所以容易发生折断等并导致刀具寿命缩短。

[0064]

与此形成对照，根据本发明的钻头1，通过因修磨刃11凹入而形成凹口部12，可提高排屑性，同时不使钻头1整体强度下降并延长刀具寿命。

[0065]

另外，凹口部12设于所述修磨刃11的所述轴线O侧端部，因此可通过凹口部12有效抑制切屑堵塞在修磨刃11最为密集的钻头的轴心部，从而可进一步提高排屑性。

[0066]

与切削刃5由2个切削刃构成的情况相比，本发明的钻头1的切削刃5由使修磨刃11相对更密集于钻头1的轴线O部附近的3个以上的切削刃5构成，因此可通过凹口部12有效抑制切屑堵塞在轴线O部附近，具有比由2个切削刃5构成的情况好的排屑性。

[0067]

以上根据实施例对本发明作了说明，然而不难明白，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内可作出各种改进与变形。

[0068]

例如，上述实施例中使用的数据仅为举例，当然还可采用其他数据。

[0069]

另外，上述实施例中，就切削刃5由3个切削刃构成的情况作了说明，然而，并不受限于此，例如，切削刃5可由2个切削刃构成，也可由4个以上的切削刃构成。此外，切削刃5由4个以上的切削刃构成时，与上述实施例的钻头1同样地，可通过凹口部12有效抑制切屑堵塞在轴线O部附近，并具有比由2个切削刃5构成的情况更好的排屑性。因此，切削刃5最好由3个以上的切削刃构成。

[0070]

上述实施例中，就对应于3个修磨刃11分别设有3个凹口部12的情况作了说明，然而，可不必受限于此，例如，可在3个修磨刃11中的任意1个修磨刃11上设凹口部12，也可在3个修磨刃11中的任意2个修磨刃11上设凹口部12。

[0071]

上述实施例中，就从钻头1顶端方向看凹口部12形成为圆弧状的情况作了说明，然而，并不受限于此，例如，从钻头1顶端方向看凹口部12可形成为略呈矩形状，也可形成为略呈三角形状。

[0072]

上述实施例中，就与修磨角γ大致相等地形成凹口部12的倾斜角α约的情况作了说明，然而，并不受限于此，倾斜角α也可形成得比修磨角γ小。这时，可防止凹口部12的倾斜角α随修磨角γ而变得过大，所以可确保修磨刃11的强度。其结果是可延长刀具寿命。

[0073]

再者，权利要求3中记载的从刀体的顶端方向看相当于从图1的箭头II方向看。

Claims

1.一种钻头，所述钻头包括：绕轴线旋转的圆柱状刀体、形成于该刀体的顶端部的多个切削刃以及通过在所述刀体的顶端部设置修磨区而分别形成于所述轴心侧的、与所述切削刃连接的多个修磨刃，其特征在于：

所述多个修磨刃中的至少1个修磨刃设有将该修磨刃向旋转方向后方侧凹入而形成的凹口部。

2.如权利要求1所述的钻头，其特征在于：

所述凹口部设于所述修磨刃的所述轴心侧端部。

3.如权利要求2所述的钻头，其特征在于：

从所述刀体的顶端方向看时，所述凹口部与以所述轴线为中心的圆形的芯部外切；

所述芯部的直径设在所述刀体外径的0.030倍以上、0.045倍以下的范围内。

4.如权利要求1～3中任一项所述的钻头，其特征在于：

所述凹口部以这样的角度形成，该角度是使由所述凹口部的旋转方向后方侧的壁面与垂直于所述轴线的面构成的倾斜角约等于或小于由所述修磨区与垂直于所述轴线的面构成的修磨角的角度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的钻头，其特征在于：

所述切削刃由3个以上的切削刃构成。