CN101528394A - 钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钻头，所述钻头通过强制抽吸来排出切屑从而预防环境污染且便于清扫。钻头1设有吸气孔5，并在该吸气孔5处设有开口部5a，所以可通过吸气孔5吸气而从开口部5a强制抽吸切削时产生的切屑。因而，不使用切削液便可排屑，因此可预防环境污染。另外，可从开口部5a强制抽吸切屑并将从开口部5a抽吸的切屑通过吸气孔5排出，因此可不使切屑散落在工件上，从而可便于清扫。

Description

钻头
技术领域
[0001]
本发明涉及钻头，尤其涉及通过强制抽吸来排出切屑来预防环境污染且便于清扫的钻头。
背景技术
[0002]
通常，切削加工过程中使用切削液来排出切削加工时产生的切屑。一直以来，作为使用切削液来排屑的钻头而公知的钻头具有如下结构：设有油孔和连通孔，该油孔设于主体内部以流通切削液；该连通孔与该油孔连通且其前端部在排屑槽内开口。
[0003]
采用这种钻头，通过将流过油孔的切削液从连通孔涌入排屑槽内并沿排屑槽排出，可将切削液和切屑从排屑槽排出。
[0004]
另外，还有一种不使用切削液便可排屑的钻头，例如，专利文献1公开的具有如下结构的钻头：设有为流通切屑而设于主体内部的排屑孔和与该排屑孔连通的排出口，该排出口的前端部在主体外周面上开口。
[0005]
采用这种钻头，可将已进入排屑孔内的切屑被新产生的切屑缓缓往上挤压，同时钻头主体旋转，从而将经过排屑孔的切屑从排出口排出。
专利文献1：特开昭57-89511
[0006]
然而，切削液中一般含有氯、磷等有害物质，因此使用切削液时会造成环境污染。
[0007]
另外，在使用专利文献1公开的钻头时，由于仅通过钻头主体的转矩来排屑，所以排出的切屑会散落在工件上，致使清扫变得烦杂。
发明内容
[0008]
本发明为解决上述问题构思而成，其目的在于提供一种钻头，所述钻头通过强制抽吸来排出切屑，从而预防环境污染且便于清扫。
[0009]
为达成上述目的，技术方案1提出的钻头设有主体部、与所述主体部连为一体且带刀刃的刃部以及设于该刃部和所述主体部的构成所述刀刃前面的槽，通过绕轴线旋转，所述刀刃对工件进行切削加工，所述钻头具有如下结构：在所述主体部内部设有从所述主体部的后端面延伸到所述刃部的吸气孔；所述吸气孔构成为其断面形状为圆形，且其直径比所述主体部直径小且比所述槽的槽底径大；所述槽中设有通向外部的开口部；经由所述吸气孔进行吸气，从而在切削加工时从所述开口部抽吸产生的切屑。
[0010]
技术方案2的钻头，在技术方案1所述的钻头中具有如下结构：所述吸气孔的直径为所述主体部直径的65％以下。
[0011]
技术方案3的钻头，在技术方案1或2所述的钻头中具有如下结构：所述开口部的所述刃部前端侧的端部位于所述刀刃范围内，并且朝所述轴线方向的所述开口部的开口长度在所述主体部直径的50％以上、150％以下的长度范围内。
[0012]
技术方案4的钻头，在技术方案1～3之任一项所述的钻头中具有如下结构：所述槽至少延伸而设于所述刀刃范围内，并且所述槽从所述开口部的所述刃部后端侧的端部向所述主体部侧的延伸长度比所述主体部的直径短。
[0013]
采用技术方案1所述的钻头，由于设有吸气孔并在所述吸气口处设有开口部，所以可通过吸气孔吸气而从开口部强制抽吸切削加工时产生的切屑。
[0014]
于是，可不使用切削液进行排屑，因此具有预防环境污染的效果，此外，可不使用切削液，具有可相应减少加工成本的效果。
[0015]
另外，可从开口部强制抽吸切屑并将抽吸的切屑从开口部经吸气口排出，因此具有便于清扫且不使切屑散落在工件上的效果。
[0016]
再有，可从开口部强制抽吸切屑，因此与不具有强制力、通过新增切屑将切屑缓缓排出的情况相比，具有切屑不容易堵塞吸气孔并改善排屑性能的效果。
[0017]
另外，开口部开口于槽内且从该开口部抽吸切屑，因此可减小切屑容纳槽的容纳空间，例如可减小槽的长度、槽的宽度或槽底深度等。其结果是可确保刀具刚性，因此本发明具有延长刀具寿命的效果。
[0018]
另外，由于吸气孔从主体部后端面延伸而设，因此具有简化排屑结构的效果。
[0019]
采用术方案2所述的钻头，由于吸气孔直径为主体部直径的65％以下，除了技术方案1所述的钻头取得的效果以外，还具有可确保刀具刚性的效果。
[0020]
换言之，若吸气孔直径大于主体部直径的65％，则主体部壁厚变薄，致使刀具刚性下降，反之，通过将吸气孔直径设为主体部直径的65％以下，可确保刀具刚性，因此本发明还具有延长刀具寿命的效果。
[0021]
采用技术方案3所述的钻头，由于开口部的刃部前端侧的端部位于刀刃范围内，除技术方案1或2所述的钻头取得的效果以外，还具有提高切屑抽吸性的效果。
[0022]
换言之，若开口部的刃部前端侧的端部位于刃部前端(即吸气孔贯通刃部)，则在开口部不能得到足够的负压，致使吸气时抽吸力下降。其结果是，切屑抽吸性下降。
[0023]
另一方面，若开口部的刃部前端侧的端部不在刀刃范围内，则开口部没有对应于刀刃范围而设，因此切屑抽吸性下降。
[0024]
对此，若开口部的刃部前端侧的端部设于刀刃范围内，则可抑制抽吸力的下降，而且可在该刀刃范围内抽吸刀刃处产生的切屑，因此具有可提高切屑抽吸性的效果。
[0025]
另外，由于朝轴线方向的开口部的开口长度范围为主体部直径的50％以上、150％以下，可提高切屑抽吸性。
[0026]
换言之，若朝轴线方向的开口部的开口长度小于主体部直径的50％，则开口部的开口面积减小，开口部不能充分抽吸切屑。其结果是，切屑抽吸性下降。
[0027]
另一方面，若朝轴线方向的开口部的开口长度大于主体部直径的150％，则开口部的开口面积增大，开口处不能得到足够的负压，因此吸气时的抽吸力下降。其结果是，切屑抽吸性下降。
[0028]
对此，通过将朝轴线方向的开口部的开口长度设在主体部直径的50％以上、150％以下的长度范围内，可确保开口部的开口面积并抑制抽吸力的下降，因此，具有提高切屑抽吸性的效果。
[0029]
而且，由于刀刃范围以外的部分不产生切屑，所以可将朝轴线方向的开口部的开口长度设为小于主体部直径的150％，从而可不使切屑抽吸性下降地确保刀具刚性。其结果是，可延长刀具寿命。
[0030]
采用技术方案4所述的钻头，由于槽至少延伸到刀刃范围内，除技术方案1～3中任一方案所述的钻头取得的效果以外，可将刀刃处产生的切屑容纳在该刀刃的全范围内。因此，可提高切屑的收容性，并可相应地提高切屑抽吸性。
[0031]
而且，由于槽构成为：从开口部的刃部后端侧的端部向主体部侧的延伸长度比主体部的直径短，因此可不使切屑抽吸性下降地确保刀具的刚性。其结果是，可延长刀具寿命。
附图说明
[0032]
图1(a)为本发明的一实施例的钻头的正面图；图1(b)为从图1(a)的Ib箭头方向看到的钻头的侧面图。
图2为图1(b)在II-II线处钻头的剖面图。
图3为保持在钻头套筒中的钻头。
图4表示切削试验的试验结果。
附图标记
[0033]
1钻头
2主体部
3刃部
3a刀刃
4槽
5吸气孔
5a开口部
Db主体部直径
Dg槽的底径
Dh吸气孔直径
O轴线
Ps开口部的螺旋部前端侧的端部
具体实施方式
[0034]
以下参照附图就本发明的优选实施例进行说明。首先参照图1就本发明一实施例的钻头1进行说明。图1(a)为钻头1的正面图；图1(b)为从图1(a)的箭头Ib方向看的钻头的侧面图。
[0035]
如图1所示，钻头1为在加工设备(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，它由超硬合金整体地构成，其中超硬合金通过加压烧结硬质合金(WC)等得到，同时所述钻头1主要设有主体部2和与该主体2连为一体的刃部3。但是钻头1不限于超硬合金，也可由高速工具钢构成。
[0036]
本体部2为经由钻头套筒10(参照图3)保持于加工设备的部分，如图1所示，它由具有轴线O的圆柱形成。另外，在主体部2的外周面上全周凹陷而形成离隙面2a。
[0037]
如图1(a)所示，离隙面2a为用以减小切削加工时主体部2的外周面与工件间摩擦的部分，它从与刃部3连为一体的本体部2的前端侧(图1(a)右侧)开始以预定长度延伸而设。此外，本实施例中，未设离隙面2a的主体部2的后端侧(图1(a)左侧)的直径Db为6.8mm。
[0038]
如图1所示，刃部3为在经由主体部2从加工设备传递的转矩的作用下旋转着进行切削加工的部分，它主要设有刀刃3a与后隙面3b。另外，在刃部3和主体部2上分别凹陷地设有2个螺旋槽4。
[0039]
刀刃3a通过对工件切削来进行钻孔加工，如图1(a)所示，刀刃3a形成于刃部3的前端侧(图1(a)右侧)。另外，本实施例中设有2个刀刃，这两个刀刃3a关于轴线O成对称地设置。
[0040]
后隙面3b为用以减小切削加工时刃部3前端和工件间的摩擦的部分，如图1(a)所示，它于刃部3的前端面(图1(a)右侧)以预定后角形成。再有，在本实施例中，对应于2个刀刃3a设有2个后隙面9，这2个后隙面9关于轴线O成对称地设置。
[0041]
槽4为构成刀刃3a的前面并容纳切削加工时刀刃3a产生的切屑的部分，如图1所示，它从刃部3顶面延伸到离隙面2a。具体而言，槽4构成为：从后述的开口部5a的刃部3后端侧(图1(a)左侧)的端部延伸到主体部2侧的长度为主体部2的直径Db的50％。再有，在本实施例中，2个槽4关于轴线O成对称地设置。
[0042]
槽4以如下方式形成：一边使圆盘状磨石旋转，一边使之轴线O从刃部3前端侧到刃部3的后端侧朝主体部2的轴线O方向平行移动。这样使得槽4在刃部3前端侧的槽底形状与主体部2的轴线O基本平行，在刃部3后端侧的槽底形状与磨石的形状对应，因此，越到刃部3的后端侧，槽底径越大(参照图2)。此外，本实施例中，与主体部2的轴线O基本平行的刃部3前端侧的槽4的槽底径Dg为0.7mm。
[0043]
另外，如图1所示，在钻头1内部，从主体部2的后端面(图1(a)左侧面)到刀刃3a范围的略中央部，沿着主体部2的轴线O延伸地设有吸气孔5。
[0044]
如后述，吸气孔5为切削加工时进行吸气的部位，其结构是：断面形状为圆形，直径Dh比主体部2的直径Db小且比槽4的槽底径大。此外，在本实施例中，吸气孔5的直径Dh为2.5mm。
[0045]
另外，如图1所示，通过将吸气孔5的直径Dh构成得比主体部2的直径Db小且比槽4的槽底径Dg大，在吸气孔5在槽4处设有向外部开口的开口部5a。
[0046]
这里，参照图2对开口部5a进行详细说明。图2为图1(b)在II-II线处的钻头1的剖面图。此外，图2中略去了主体部2的轴线O方向长度。
[0047]
开口部5a为在切削加工、通过吸气孔5吸气时用于抽吸刀刃3a处产生的切屑的部分，其结构是：刃部3前端侧(图2的下侧)的端部Ps在刀刃3a范围的大致中央部的位置，同时朝轴线O方向的开口部5a的开口长度为主体部2的直径Db的长度。
[0048]
然而，开口部5a的刃部3前端侧的端部Ps不限于刀刃3a范围的大致中央部的位置，但最好处于刀刃3a的范围内。换言之，若开口部5a的刃部3前端侧的端部Ps在刃部3前端(即吸气孔5穿过刃部3)，则开口部5a不能得到足够的负压，致使吸气时的抽吸力下降。其结果是，对切屑的抽吸力下降。
[0049]
另一方面，若开口部5a的刃部3前端侧的端部Ps不在刀刃3a的范围内，则由于开口部5a没有与刀刃3a范围对应而设，所以切屑抽吸性下降。
[0050]
对此，通过将开口部5a的刃部3前端侧的端部Ps设于刀刃3a的范围内，可抑制抽吸力的下降，并在该刀刃3a范围内抽吸刀刃3a处产生的切屑，从而可提高切屑抽吸性。
[0051]
另外，朝轴线O方向的开口部5a的开口长度最好在主体部2的直径Dh的50％以上、150％以下的长度范围内。换言之，若朝轴线O方向的开口部5a的开口长度小于主体部2的直径Db的50％，则开口部5a的开口面积减小，从而在开口不能抽吸切屑，致使切屑抽吸性下降。
[0052]
另一方面，若开口部5a朝轴线O方向上的开口长度大于主体部2直径Db的150％，则开口部的开口面积增大从而在开口部5a不能得到足够的负压，致使吸气时的抽吸力下降。其结果是，切屑抽吸性下降。
[0053]
对此，若朝轴线O方向的开口部5a的开口长度设在主体部2直径Db的50％以上、150％以下的长度范围内，则可确保开口部5a的开口面积并抑制抽吸力的下降，从而提高切屑抽吸性。
[0054]
而且，由于刀刃3a以外的部分不会产生切屑，所以将朝轴线O方向的开口部5a的开口长度设为主体部2直径Db的150％以下，可不使切屑抽吸性下降地确保刀具的刚性。其结果是，可延长刀具寿命。
[0055]
以下，参照图3就使用具有上述结构的钻头1来进行切屑回收的方法进行说明。图3为保持在钻头套筒10中的钻头1的剖面图。此外，图3中略去了钻头套筒10的一部分。图3中用箭头A、B示意表示切屑的移动方向。
[0056]
如图3所示，主体部2保持于钻头套筒10中，从而钻头1安装在加工设备上(未图示)。另外，切削加工时，通过泵(未图示)从加工设备侧钻头套筒10的内部形成的内部空间11吸气。因而，钻头1通过吸气孔5进行吸气。
[0057]
这种情况下，如上所述，吸气孔5设有向主体部2的外部开口的开口部5a，因此，如箭头A所示，切削加工时可从开口部5a强制性地抽吸刀刃3a处产生的切屑。
[0058]
另外，如箭头B所示，通过泵继续进行吸气，可经由吸气孔5排出从开口部5a抽吸的切屑。
[0059]
以下，参照图4就使用钻头1进行的2种切削试验(以下分别称「第1切削试验」和「第2切削试验」)进行说明，图4表示切削试验的试验结果，图4(a)表示第1切削试验的试验结果；图4(b)表示第2切削试验的试验结果。
[0060]
切削试验是为了调查在预定切削条件下使用钻头1对工件进行钻孔加工时，切削加工时产生的切屑的排出性。此外，在本切削试验中，根据切屑的抽吸率(产生的切屑与已抽吸的切屑之比)来判断排出性的好坏。
[0061]
切削试验的详细规格如下：工件：JIS-ADC12；使用设备：立式加工中心；切削速度：98m/min；加工深度：30mm。
[0062]
另外，在第1切削试验中使用了本实施例中说明的钻头1(以下称本发明装置)和吸气孔5直径Dh在一定范围内(2mm～4mm的范围)变化的钻头。
[0063]
另外，在第2切削试验中使用了本发明装置和朝轴线O方向的开口部5a的开口长度在一定范围内(2.04mm～13.6mm的范围，即主体部2的直径Db的30％至200％)变化的钻头。
[0064]
首先，如图4(a)所示，根据第1切削试验的试验结果，使用本发明装置时切屑抽吸率为100％，这可理解为切削加工时产生的切屑全部被抽吸。因此排屑性能良好。
[0065]
同样地，在吸气孔5的直径Dh为2mm和3mm时，切屑抽吸率也都为100％，这也可理解为切削加工时产生的切屑全部被抽吸。因此排屑性能均好。
[0066]
另一方面，在吸气孔5的直径Dh设为3.5mm和4mm时，钻头折断。这是因为，相对于主体部2的直径Db(＝6.8mm)，吸气孔5的直径Dh过大，致使主体部2的壁厚变薄，从而刀具强度下降。
[0067]
根据此结果，吸气孔5的直径Dh最好为主体部2直径Db的65％以下。换言之，若吸气孔5的直径Dh大于主体部2直径Db的65％，则主体部2的壁厚变薄，致使刀具刚性下降。反之，如果吸气孔5的直径Dh小于主体部2直径Db的65％，则可确保刀具刚性，从而延长刀具寿命。
[0068]
如图4(b)所示，根据第2切削试验的试验结果，使用本发明装置时切屑抽吸率为100％，这可理解为切削加工时产生的切屑全部被抽吸。因此排屑性能良好。
[0069]
同样地，在朝轴线O方向的开口部5a的开口长度为3.4mm和8.16mm，即主体部2的直径Db的50％和120％时，切屑抽吸率也都为100％，这也可理解为切削加工时产生的切屑全部被抽吸。因此排屑性能均好。
[0070]
另一方面，在朝轴线O方向的开口部5a的开口长度为2.04mm和13.6mm(即主体部2直径Db的30％和200％)时，钻头折断。
[0071]
这是因为，在朝轴线O方向的开口部5a的开口长度为2.04mm(即主体部2直径Db的30％)时，相对于切削加工时产生的切屑来说，开口部5a的开口面积过小，因此开口部5a不能充分抽吸切屑，致使切屑阻力增大。
[0072]
另外，在朝轴线O方向的开口部5a的开口长度为13.6mm(即主体部2直径Db的200％)时，由于开口部5a的开口面积大，刀具刚性下降。
[0073]
根据此结果，如上所述，朝轴线O方向的开口部5a的开口长度最好为主体部2直径Db的50％以上、150％以下的长度范围内。
[0074]
如上所述，根据本实施例中的钻头1，由于设有吸气孔5，并在该吸气孔5上设有开口部5a，因此可通过吸气孔5进行吸气，从而能够从开口部5a强制抽吸切削加工时产生的切屑。
[0075]
因此，不使用切削液便可排屑，所以具有可预防环境污染的效果。此外，由于不使用切削液，所以具有可相应削减加工成本的效果。
[0076]
另外，由于可从开口部5a强制抽吸切屑并将抽吸的切屑从开口部5a通过吸气孔5排出，所以具有便于清扫而不使切屑散落在工件上的效果。
[0077]
另外，由于开口部5a在槽4内开口并可从该开口部5a抽吸切屑，所以可缩小用于容纳切屑的槽4的容纳空间，例如槽4的长度、槽4的宽度或槽4的槽底深度等。其结果是，可确保刀具刚性，因此具有延长刀具寿命的效果。
[0078]
另外，吸气孔5a从主体部2的后端面延伸而设，因此能够简化排屑结构。
[0079]
另外，由于槽4通过从刃部3的前端面延伸到离隙面2a而设于刀刃3a范围内，可将在刀刃3a产生的切屑容纳在该刀刃3a的全范围内。因此可提高切屑收容性，从而相应地改善切屑抽吸性。
[0080]
而且，由于槽4从作为开口部5a的刃部3后端侧的端部开始向主体部2侧的延伸长度比主体部2的直径Db的长度短，可确保刀具刚性而不使切屑抽吸性下降。其结果是，可延长刀具寿命。
[0081]
以上，根据实施例对本发明作了说明，然而，本发明不限于上述实施例，不难推断：在不脱离本发明主旨的范围内可作出各种改进与变形。
[0082]
例如，在上述实施例中，槽4为螺旋状结构，然而槽4可不限于此结构，例如槽4可为与主体部2的轴线O大致平行而形成的大致直线状的结构。
[0083]
另外，在上述实施例中设有2个刀刃3a和分别构成该2个刀刃3a的前面的2个槽4，然而，本发明可不限于此结构，例如可设有3个以上刀刃3a和分别构成该3个以上刀刃3a的前面的3个以上的槽4。
[0084]
另外，在上述实施例中，刀刃3a形成于刃部3，然而，本发明不限于此结构，刀刃3a可由不重磨刀片构成而可装拆地安装于刃部，也可将钻头1也可为不重磨钻头。在这种情况下，可通过更换刀片来延长刀具的使用寿命。

Claims (4)

1.一种钻头，包括主体部、连接于所述主体部并具有刀刃的刃部以及设于所述刃部和所述主体部并构成所述刀刃之前面的槽；通过绕轴线旋转，由所述刀刃对工件进行切削加工，
其特征在于所述钻头具有如下结构：
在所述主体部内部设有从所述主体部的后端面延伸到所述刃部的吸气孔；
所述吸气孔构成为：其断面形状为圆形，其直径比所述主体部直径小且比所述槽的槽底径大，所述吸气孔在所述槽中设有通向外部的开口部；
通过所述吸气孔吸气，在切削加工时从所述开口部抽吸产生的切屑。
2.如权利要求1所述的钻头，其特征在于所述钻头具有如下结构：
所述吸气孔直径为所述主体部直径的65％以下。
3.如权利要求1或2所述的钻头，其特征在于所述钻头具有如下结构：
所述开口部的所述刃部前端侧的端部位于所述刀刃范围内，并且朝所述轴线方向的所述开口部的开口长度在所述主体部直径的50％以上、150％以下的长度范围内。
4.如权利要求1～3中任一项所述的钻头，其特征在于所述钻头具有如下结构：
所述槽至少在所述刀刃的范围延伸而设置，并且所述槽中的所述开口部的所述刃部后端侧的端部向所述主体部侧的延伸长度比所述主体部的直径短。
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