CN103282148A

CN103282148A - 钻头

Info

Publication number: CN103282148A
Application number: CN2011800627671A
Authority: CN
Inventors: 千叶康司; 薮田隆俊; 中村正幸; 吉国信; 中山贵司
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: EP2659998A4; EP2659998B1; JP5708944B2; BR112013016494A2; US9238272B2; BR112013016494B1; WO2012091085A1; EP2659998A1; JPWO2012091085A1; CN103282148B; US20140003877A1

Abstract

本发明提供一种加工精度高，且价格低廉的钻头。取代尖端部（12）的横刃（11），在该部分形成多棱锥形状（1），该多棱锥形状（1）的自顶点（P）延伸出的各边（4）相对于钻头中心线（CL）的倾斜角度（θ1）形成得比钻头的钻尖角（θ0）的1/2的角度（θ2）大，因此，能够消除横刃移动，能够进行稳定的切削，能够提高孔的精度。此外，多棱锥形状（1）可以通过用磨床对现有的钻头的尖端部进行磨削而形成，因此能够以低廉的价格实施。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及例如在机械加工的开孔中使用的钻头。

背景技术

在例如在机械加工的开孔中使用的钻头中，公知有在尖端部形成有横刃的钻头。该横刃由于呈前角非常小且容屑槽小的楔形状，因此，与切削刃相比，会产生非常大的轴向负荷。此外，具有横刃的钻头由于会朝向与推力正交的方向产生分力，因此，切入性、定心度下降。因此，要实施通过缩短该横刃而赋予前角，从而提高切屑自中心部的排出性的技术，即所谓的横刃修磨。但是，在通过横刃修磨缩短横刃的情况下，存在刃尖刚性下降的问题。此外，由于仍然残留有横刃，因此，不能避免发生钻头的振动、振摆回转，孔的精度有限。

因此，在专利文献1中公开了通过在钻头的横刃位置与主体一体地设置圆锥形状的凸部，来抑制产生朝向与钻头的推力正交的方向的分力的技术。但是，在该钻头中，由于在圆锥形状的凸部未形成切削刃，因此，虽然能获得定心度，但是容易产生很大的轴向负荷而引起压曲。此外，由于自钻头尖端，即圆锥形状的凸部的顶部到台肩的距离（尖端部长度）变长，因此，加工不稳定的区域，即直到钻头的尖端部完全没入被加工物的距离增大，孔的精度下降。再有，由于要在钻头的尖端部追加圆锥形状的凸部，因此，不能利用现有的钻头的磨削等进行制作，制造成本增大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－200510号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，是以提供一种加工精度高且价格低廉的钻头为课题而完成的。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的钻头的特征在于，在钻头的尖端部设有多棱锥形状，该多棱锥形状的顶点位于钻头中心线上，自上述顶点延伸的各边相对于上述钻头中心线的倾斜角度比钻头的钻尖角的1/2的角度大，上述多棱锥形状的各棱锥面形成为凹形。

（发明的技术方案）

以下，例示被认为能够在本发明中进行专利申请的发明（以下，称为能够申请的发明）的技术方案，并对例示的各技术方案进行说明。在此，与权利要求书同样地，将各技术方案分项，并对各项标注编号，根据需要以引用其他项的内容的形式进行记载。这是为了使能够申请的发明容易理解，并不代表将构成能够申请的发明的构成要素的组合限定于以下各项记载。也就是说，能够申请的发明应该参考各项附带的记载、实施方式的记载等进行解释，在遵从该解释的条件下，向各项技术方案进一步追加其他的构成要素的技术方案也可成为能够申请的发明的一技术方案，此外，从各项技术方案删除构成要素的技术方案也可成为能够申请的发明的一技术方案。

另外，在以下的各项中，（1）～（3）项分别相当于权利要求书中记载的权利要求1～3。

（1）一种钻头，其特征在于，在钻头的尖端部形成有多棱锥形状，该多棱锥形状的顶点位于钻头中心线上，自顶点延伸的各边相对于钻头中心线的倾斜角度比钻头的钻尖角的1/2的角度大，多棱锥形状的各棱锥面形成为凹形。

根据本项所述的钻头，能够取代横刃。由此，能够消除由横刃引起的钻头的振摆回转，即所谓的横刃移动（日文：チゼル歩み），能够进行稳定的切削，能够提高孔的精度。

此外，多棱锥形状的自顶点延伸出的各边（以下，简称各边）相对于钻头中心线的倾斜角度形成得比钻头的钻尖角的1/2的角度大，换言之即形成得比切削刃相对于钻头中心线的倾斜角度大，因此，与标准钻头相比，自钻头的尖端（在本项技术方案中为多棱锥形状的顶点）到台肩的距离（尖端部长度）变短。由此，能够更快地使钻头稳定，从而提高孔的精度。此外，即使是价格相对低廉的刃数少钻头（例如，双刃），也能进行高精度的加工，因此，无需为了提高孔的精度而采用价格相对高昂的刃数多的钻头（例如，三刃、四刃），因此，能够削减加工品的制造成本。再有，无需改变加工条件（NC装置的加工程序），因此，能够防止工时的增加。

此外，多棱锥形状可通过对现有的钻头的尖端部进行磨削而形成，因此，能够抑制钻头的制造成本的增大。此外，对钻头在磨床中再磨削的条件进行再调整的时间较少，因此能够防止再磨削的工时的增加。

再有，由于将多棱锥形状的各棱锥面形成为凹形，因此，能够减轻加工中的多棱锥形状的各棱锥面与被加工物之间的摩擦，能够防止由摩擦导致的切削温度上升，进而防止多棱锥形状的磨损。

在本项技术方案中，作为对象的钻头没有刃数的限定，例如，可以采用双刃、三刃、四刃的钻头。

此外，多棱锥形状例如可以适当选择五棱锥、六棱锥、七棱锥等。

此外，多棱锥形状的自顶点延伸出的各边相对于钻头中心线的倾斜角度优选设为钻头的钻尖角的1/2的角度＋15°左右。例如，在钻头的钻尖角为118°的情况下，多棱锥形状的自顶点延伸出的各边相对于钻头中心线的倾斜角度优选设定为74°左右。

此外，在以与多棱锥形状的底面相近似的正多边形所外接的圆的直径，来定义多棱锥形状的底面的大小的情况下，多棱锥形状的底面的大小优选设为钻头直径的5%～6%。例如，在钻头直径为10mm的情况下，多棱锥形状的底面的大小优选设定为0.5mm～0.6mm。

再有，凹形除了用曲面构成多棱锥形状的各棱锥面来形成之外，可以通过在由平面构成的各棱锥面上设置自顶点起放射状延伸且截面为V字形的槽而形成。在该情况下，槽可以以槽宽自顶点起直线性增加的方式形成。

（2）根据（1）所述的钻头，其特征在于，多棱锥形状的各边由曲线形成。

根据本项所述的钻头，与多棱锥形状的各边由直线形成的情况相比，加工时多棱锥形状的各边与被加工物的接触长度，换言之即多棱锥形状的切削刃的长度有所增加，因此，负荷被分散而提高了切削刃的锋利度，能够抑制尖端（多棱锥形状）的压曲。

在本项技术方案中，多棱锥形状的各边例如可以由以钻头中心线方向的视线看时中央朝顺时针方向凸出那样的曲线构成。

（3）根据（1）、（2）所述的钻头，其特征在于，多棱锥形状的自顶点延伸出的边的数量为奇数。

根据本项所述的钻头，在例如使多棱锥形状的自顶点延伸出的边的数量为五边，即，使多棱锥形状为五棱锥形状的情况下，作用于多棱锥形状的一条边的朝向与钻头的推力正交的方向的分力能够被与该一条边相对的两条边承受。这基本上等于由面来承受作用于多棱锥形状的一条边的朝向与钻头的推力正交的方向的分力，与多棱锥形状的自顶点延伸出的边的数量为偶数（例如，四边），即作用于多棱锥形状的一条边的朝向与钻头的推力正交的方向的分力仅由与该一条边相对的一条边承受的情况相比，钻头的举动（振动、振摆回转等）更为稳定，能够提高孔的精度。

在本项技术方案中，多棱锥形状的自顶点延伸出的边的数量除了五边以外，例如可设为三边、七边等。

发明效果

根据本发明，能够提供一种加工精度高，且价格低廉的钻头。

附图说明

图1是以钻头中心线方向的视线看到的标准的双刃钻头的尖端部的图。

图2是表示第1实施方式的多棱锥形状的图，是放大表示与图1所示的钻头的尖端部的形成有横刃的部分相当的部分的图。

图3是以与钻头中心线正交的方向的视线看到的图2的多棱锥形状的图。

图4是表示第1实施方式的多棱锥形状的假想底面的图，是尤其表示在加工中作用于多棱锥形状的边的朝向与钻头的推力正交的方向的分力的图。

图5是用于说明第1实施方式的作用的表示加工中的切削阻力的测试结果的图，(a)表示标准的双刃钻头的测试结果，(b)表示具有第1实施方式的多棱锥形状的双刃钻头的测试结果，(c)表示标准的三刃钻头的测试结果。

图6是用于说明第1实施方式的作用的图，是用于比较由具有第1实施方式的多棱锥形状的双刃钻头进行加工所得的切削屑和由标准的双刃钻头进行加工所得的切削屑的图。

图7是第1实施方式的另一实施方式的、在双刃钻头上采用了六边（六棱锥）的多棱锥形状的情况的与图2相对应的图。

图8是第1实施方式的另一实施方式的、在双刃钻头上采用了七边（七棱锥）的多棱锥形状的情况的与图2相对应的图。

图9是第1实施方式的另一实施方式的、在三刃钻头上采用了五边（五棱锥）的多棱锥形状的情况的与图2相对应的图。

图10是第1实施方式的另一实施方式的、在三刃钻头上采用了六边（六棱锥）的多棱锥形状的情况的与图2相对应的图。

图11是第1实施方式的另一实施方式的、在三刃钻头上采用了七边（七棱锥）的多棱锥形状的情况的与图2相对应的图。

图12是表示第2实施方式的多棱锥形状的图，是与第1实施方式的图4相对应的图。

图13是表示第2实施方式的多棱锥形状的图，是与第1实施方式的图3相对应的图。

图14是表示第3实施方式的多棱锥形状的图，是与第1实施方式的图3相对应的图。

图15是表示第3实施方式的多棱锥形状的另一实施方式的图。

附图标记说明

1：多棱锥形状；2：尖端部；3：后面；4：边；5：底面；6：棱锥面；7：切削刃。

具体实施方式

[第1实施方式]

参照附图说明本发明的第1实施方式。

在此，说明在标准钻头即如图1所示那样利用圆锥磨削对尖端部12的后面13进行再磨削的双刃钻头的形成有横刃11的部分采用了本发明的多棱锥形状1的技术方案。另外，第1实施方式的钻头仅在形成有横刃11的部分与图1所示的标准钻头不同，为了使说明书的记载简洁，仅说明与该标准钻头不同的部分。

图2是放大表示第1实施方式的钻头的尖端部2的、与图1所示的标准钻头的尖端部12的形成有横刃11的部分相当的部分的图，此外，图3是以与钻头中心线正交的方向的视线看该部分时的图。多棱锥形状1由通过顶点P的中心线与钻头中心线CL一致的五棱锥构成。此外，多棱锥形状1的图4所示的底面5（假想底面）的大小，换言之为与底面5所形成的正五边形外接的圆C的直径D被设定为钻头直径的5%。再有，多棱锥形状1的自顶点P延伸出的各边4相对于钻头中心线CL的倾斜角度θ1被设定为比钻头的钻尖角θ0的1/2的角度θ2大＋15°的角度。

另外，多棱锥形状1例如可通过用钻头磨床对图1所示的标准钻头的尖端部12进行磨削而获得。此外，对于如何在钻头中心线CL的周围配置多棱锥形状1的各边4，换言之即如何配置多棱锥形状1的各棱锥面6，可以根据要使用的钻头适当决定。

接着，说明第1实施方式的钻头的作用。

图5中示出了(a):标准的双刃钻头（以下，称为标准钻头）、(b):具有多棱锥形状1的第1实施方式的双刃钻头（以下，称为本发明的钻头）以及(c):三刃的标准钻头（以下，称为三刃钻头）的加工中的切削阻力的测试结果。另外，在该测试中，用直径8mm的钻头实施测试，使用相同的加工中心和切削油，测定了加工了深8mm的盲孔时的转矩和轴向力。

此外，标准钻头和本发明的钻头的加工条件是切削速度(V)为20m/min、进给量(f)为0.19mm/rev，三刃钻头的加工条件是切削速度(V)为20m/min、进给量(f)为0.28mm/rev。

首先，比较本发明的钻头和标准钻头的测试结果。比较两者的切削阻力可见，与标准钻头相比，本发明的钻头在加工时的转矩和轴向力上升，即，从开始加工到测定值稳定的时间短。可推断这是由于本发明的钻头的多棱锥形状1的各边4相对于钻头中心线CL的倾斜角度θ1形成得比钻头的钻尖角θ0的1/2的角度大，换言之即形成得比切削刃7相对于钻头中心线CL的倾斜角度θ2大。也就是说，与标准钻头相比，本发明的钻头的自钻头的尖端（多棱锥形状1的顶点P）到台肩的距离（尖端部长度）短，因此，能够更快地使钻头稳定。

此外，相对于标准钻头，本发明的钻头在整个过程（自开始加工到加工结束的期间）中转矩的振幅小。也就是说，本发明的钻头在加工中的转矩波动小，能够进行振动小的顺畅的切削。这一点通过比较图6所示的本发明的钻头切削屑8和标准钻头的切削屑9也可以看出。如该图所示，本发明的钻头切削屑8中以均匀的大小且以恒定的节距形成有圆锥形状8a，而标准钻头的切削屑9的圆锥形状9a的大小和节距不均。此外还可知，与三刃钻头相比，本发明的钻头在加工中的转矩波动也较小。

此外，在第1实施方式中，通过将多棱锥形状1的自顶点P延伸出的边4的数量设为了奇数（在第1实施方式中为五边），如图4所示那样，作用于多棱锥形状1的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T1（滑动力）能够被作用于与该一条边4相对的两条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T2、T3（承受力）承受，与多棱锥形状1的自顶点P延伸出的边4的数量为偶数（例如，四边）的情况，即作用于多棱锥形状1的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T1（滑动力）被仅作用于与该一条边4相对的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力（承受力）承受的情况相比，钻头的举动（振动、振摆回转等）更为稳定，能够提高孔的精度。

在第1实施方式中，能够起到以下的效果。

根据第1实施方式，取代尖端部12的横刃11，在该部分形成了多棱锥形状1，该多棱锥形状1的自顶点P延伸出的各边4相对于钻头中心线CL的倾斜角度θ1形成得比钻头的钻尖角θ0的1/2的角度θ2大，因此，消除了由横刃11引起的钻头的振摆回转，即所谓的横刃移动，能够进行稳定的切削，能够提高孔的精度。

此外，与标准钻头相比，能够缩短自钻头的尖端（多棱锥形状1的顶点P）到台肩的距离（尖端部长度），其结果，开始时间，换言之，自开始加工到钻头（切削阻力）稳定的时间缩短，且在整个加工过程中钻头的振动变小（举动稳定），因此，能够提高孔的精度。

此外，将多棱锥形状1的自顶点P延伸出的边4的数量设为了奇数（在第1实施方式中为五边），因此，作用于多棱锥形状1的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T1（滑动力）能够被作用于与该一条边4相对的两条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T2、T3（承受力）承受，与多棱锥形状1的自顶点P延伸出的边4的数量为偶数（例如，四边）的情况，即作用于多棱锥形状1的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力T1（滑动力）被仅作用于与该一条边4相对的一条边4的朝向与钻头的推力正交的方向的分力（承受力）承受的情况相比，钻头的举动（振动、振摆回转等）更为稳定，能够提高孔的精度。

此外，即使是价格低廉的双刃钻头，也能够进行高精度的加工，因此，无需为了提高孔的精度而采用价格比较昂贵的刃数为3以上的钻头，能够削减设备的运转成本。再有，不需要改变加工条件（NC装置的加工程序），因此，能够防止工时的增加。

此外，多棱锥形状1可通过用磨床对现有的钻头（标准钻头）的尖端部进行磨削而形成，因此，容易实施，且能够抑制成本增加。再有，对钻头在磨床中再磨削的条件进行再调整的时间较少，能够防止再磨削的工时的增加。

第1实施方式不限定于上述记载，例如，也可以如下这样构成。

在第1实施方式中，将实施对象设为双刃钻头，但是，作为实施对象的钻头没有刃数的限定，例如，可以用于三刃、四刃的钻头。

此外，在第1实施方式中，将多棱锥形状1设为五棱锥，但是，多棱锥形状1例如可以适当选择六棱锥、七棱锥等。

另外，图7是在双刃钻头上采用了六边（六棱锥）的多棱锥形状1的情况的与图2相对应的图，图8是在双刃钻头上采用了七边（七棱锥）的多棱锥形状1的情况的与图2相对应的图，图9是在三刃钻头上采用了五边（五棱锥）的多棱锥形状1的情况的与图2相对应的图，图10是在三刃钻头上采用了六边（六棱锥）的多棱锥形状1的情况的与图2相对应的图，图11是在三刃钻头上采用了七边（七棱锥）的多棱锥形状1的情况的与图2相对应的图。

[第2实施方式]

基于附图说明本发明的第2实施方式。另外，对于与第1实施方式相同或相当的结构标注相同的名称和附图标记，省略重复说明。

如图12和图13所示，第2实施方式的钻头的多棱锥形状1的各边4由以钻头中心线CL方向的视线（图12中对着纸面的视线）看时中央朝顺时针方向凸出那样的曲线形成。

根据第2实施方式，与多棱锥形状1的各边4由直线形成的情况（参照图4）相比，加工时的多棱锥形状1的各边4与被加工物的接触长度，换言之即多棱锥形状1的切削刃7（参照图2）的长度有所增加，因此，加工中的负荷被分散而提高了切削刃的锋利度，能够抑制尖端（多棱锥形状1）的压曲。

[第3实施方式]

基于附图说明本发明的第3实施方式。另外，对于与第1实施方式相同或相当的结构标注相同的名称和附图标记，省略重复说明。

如图14所示，与多棱锥形状1的各棱锥面6由平面构成的图3所示的第1实施方式相比，第3实施方式的钻头的多棱锥形状1的各棱锥面6由凹形的曲面构成。

根据第3实施方式，能够减轻加工中的多棱锥形状1的各棱锥面6与被加工物之间的摩擦，能够防止由摩擦导致的切削温度上升，进而防止多棱锥形状1的磨损。

另外，凹形除了用曲面构成多棱锥形状1的各棱锥面6来形成之外，还可以如图15所示那样，通过在由平面构成的各棱锥面6（参照图3）上设置自顶点P呈放射状延伸且截面为V字形的槽10来形成。在该情况下，槽10可以以其槽宽自顶点P直线性增加的方式形成。

Claims

1.一种钻头，其特征在于，

在钻头的尖端部设有多棱锥形状，该多棱锥形状的顶点位于钻头中心线上，自上述顶点延伸的各边相对于上述钻头中心线的倾斜角度比钻头的钻尖角的1/2的角度大，

上述多棱锥形状的各棱锥面形成为凹形。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，

上述多棱锥形状的各边由曲线形成。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，

上述多棱锥形状的自上述顶点延伸的边的数量为奇数。