CN103379976A - 钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钻头，其可大幅度降低切削阻力并可轻易地使用手钻和钻床等用人力的钻孔进行作业。该钻头具有2个关于旋转轴对称地形成的切削刃，并在前端部实施了修磨。这些切削刃由修磨切削刃（1）和主切削刃（2）组成，从所述钻头的前端侧看时，所述修磨切削刃从横刃向所述钻头的外周侧延伸以形成包含曲线的形状，所述主切削刃从所述修磨切削刃的端部延伸至所述钻头的外周侧，由所述修磨切削刃形成的修磨面被形成为从所述钻头的正面侧看时向所述钻头的轴线方向倾斜的大致抛物线状。

Description

钻头
发明背景
技术领域
本发明涉及一种钻头，特别涉及一种适用于借助手钻和钻床等用人力钻孔的钻头。
背景技术
近年来，在诸如加工中心等的机械工具中，不用人就可进行加工的全自动机械已成为主流，所以与全自动机械对应的钻头已被大量开发和销售。然而，针对手钻和钻床等在钻孔时需要操作者用力的装置中所使用的钻头，未被进行积极地研究开发。因此现状为数十年来一直使用几乎相同形状的钻头。
由于这些在手钻和钻床等中所使用的钻头利用操作者的腕力来进行钻孔，所以当切削力阻力大时，钻孔变得困难。然而，钻头制造商几乎未进行关于降低切削阻力的研究。部分原因在于，他们认为确保钻头自身的强度和刚性是先决条件，并且还因为，使用钻头的操作者在实际使用中惯于根据自身喜好对钻头进行磨削后再使用。
一般，作为用于使钻头的切削阻力降低的方法，对切削刃实施修磨以缩小横刃宽度的方法是公知的（例如，参照下述专利文献1）。通常，以往的修磨从钻头中心部朝向棱部进行（参照图16（a）），或仅在钻头中心部的狭窄范围内进行（参照图16（b））。在图16（a）和图16（b）中，在实施修磨的部分画上剖面线，用S1表示由修磨形成的切削刃。虽然实施了这样修磨后的钻头与未实施修磨的钻头（参照图16（c））相比，具有降低切削阻力的效果，但在手钻和钻床等用人力钻孔作业中使用该钻头的情况下，切削阻力的降低还不够充分，因此施加在操作者的腕力上的载荷很大。
本申请人在下述专利文献2中提出一种在用于剥离由高硬度钢板制成的汽车的车身的点焊部时适合使用的钻头。该钻头具有2个关于旋转轴对称的切削刃，在前端部实施了修磨，横刃宽度为0.05～0.3mm，且在从钻头的前端侧看的情况下，在相对于连接两个切削刃的刃尖的直线倾斜1～4°的角度下实施该修磨。根据该钻头，由于横刃宽度窄且采用上述角度实施修磨，所以与以往的钻头相比，切削时的推力阻力减少，操作者施加的力减少。然而，为了适应高强度的钢板，该钻头通过修磨形成的前角大于90°。因此，中心部的切削力减弱，在用手钻进行钻孔作业时，在从钻头的中心至钻头的外周刃都切入工件之前的期间，需要相当的力。而且，由于横刃宽度非常窄，所以担心在使用时前端出现缺口，特别是在以粉末高速钢为材料的钻头中，由于变脆，前端更容易出现缺口。
另外，在下述专利文献3和4中分别记载了实施修磨后的钻头。专利文献3记载的钻头为深孔加工用钻头，以赋予修磨空腔（由修磨面形成的凹部）足够的容量以顺利排出切屑为目的，延长了修磨切削刃的长度。专利文献4记载的钻头为印刷基板用小直径钻头，用于在包含玻璃纤维的树脂基板上钻孔，实施了用于防止超硬合金制钻头产生缺口的普通的修磨。另外，下述专利文献1记载的钻头为具有X形修磨的麻花钻头。
然而，虽然专利文献1、3和4记载的钻头均实施了修磨，但该修磨的目的并不是降低切削阻力。因此，存在切削阻力通过修磨未降低反而增加的情况，作为用于手钻等利用人力钻孔的钻头，得不到令人满意的良好的锋利度。
专利文献
专利文献1：日本特开2000－271811号公报
专利文献2：日本特开2006－88267号公报
专利文献3：日本特开平7－40119号公报
专利文献4：日本特开平7－164228号公报
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明目的在于提供一种钻头，可大幅度降低切削阻力并可轻易地借助手钻和钻床等用人力进行钻孔作业。
本申请的权利要求1限定了一种钻头，其具有实施了修磨的前端部，所述钻头包括具有2个关于旋转轴对称地形成的切削刃，这些切削刃由修磨切削刃和主切削刃组成，从所述钻头的前端侧看时，所述修磨切削刃从横刃向所述钻头的外周侧延伸以形成包含曲线的形状，所述主切削刃从所述修磨切削刃的端部延伸至所述钻头的外周侧，由所述修磨切削刃形成的修磨面被形成为从所述钻头的正面侧看时向所述钻头的轴线方向倾斜的大致抛物线状。
权利要求2限定了如权利要求1所述的钻头，其中，将沿着所述修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线，从钻头的正面侧看时，向所述钻头的棱侧或切削刃侧偏移，而不与钻头前端中心部相交。
权利要求3限定了如权利要求2所述的钻头，其中，所述偏移的宽度等于或小于钻头直径的10%。
权利要求4限定了如权利要求2或3所述的钻头，其中，上述延长线向钻头的棱侧偏移。
权利要求5限定了如权利要求2或3所述的钻头，其中，上述延长线向钻头的切削刃侧偏移。
权利要求6限定了如权利要求1所述的钻头，其中，将沿着所述修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线，从钻头正面侧看时，与钻头前端中心部相交。
权利要求7限定了如权利要求2～4中任一项所述的钻头，其中，在包括所述修磨切削刃的所述横刃的正下面部分的部分上形成有前角。
权利要求8限定了如权利要求2、3、5和6中任一项所述的钻头，其中，在所述修磨切削刃的横刃的正下面部分的附近但不包括正下面部分的部分上形成有前角。
权利要求9限定了如权利要求1～8中任一项所述的钻头，其中，由所述主切削刃形成的前角θ1和由所述修磨切削刃在除了所述横刃的正下面部分之外的部分上形成的前角θ2，满足θ1＞θ2＞0°。
本发明的效果
根据权利要求1所述的发明，提供一种钻头，与以往的钻头相比，可大幅度降低切削阻力并可轻易地被用于手钻和钻床等用人力的钻孔作业。另外，由于切削阻力降低，提高钻孔精度，缩短钻孔时间，所以作业效率提高。此外可大幅度延长钻头的寿命。
根据权利要求2所述的发明，由于将沿着修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线，从钻头正面侧看时，向钻头的棱侧或切削刃侧偏移，而不与钻头前端中心部相交。因此，从横刃到切削刃（也包括一部分棱部），或从横刃附近（除了横刃的正下面之外）到切削刃，可形成明确的前部。由此，切削刃的锋利度被大幅度提高。
根据权利要求3所述的发明，由于上述偏移宽度等于或是小于钻头直径的10%，所以可更可靠地减少切削阻力，获得优异的锋利度。
根据权利要求4所述的发明，由于上述延长线向钻头的棱侧偏移，所以从横刃到切削刃（也包括一部分棱部）可形成明确的前部。由此，从横刃部到切削刃部形成了明确的切削刃。锋利度可被大幅度提高。另外，从钻头前端与工件抵接的瞬间，由于钻头的旋转产生切削力（这是由于，在钻头前端上也具有前角，所以例如即使仅风钻的旋转，从钻头与工件抵接的瞬间，产生前角部分的分力，该分力作用在工件上），操作者按压在钻头上的力小。另外，相比于上述延长线向钻头的切削刃侧偏移的情况和上述延长线与钻头前端中心部相交的情况，前角比较大，切削力最大。
根据权利要求5所述的发明，由于上述延长线向钻头的切削刃侧偏移，所以，从横刃附近（除了横刃正下面之外）到切削刃可获得明确的前部。尽管在横刃正下面没有前部，横刃宽度比上述延长线向棱侧偏移的情况（情况1）狭窄很多，且横刃宽度与上述延长线和钻头前端中心部相交的情况（情况2）大致相同。此外，由于修磨部设定为很大，所以切削阻力降低，即使在横刃正下面没有前部，也可获得与上述两种情况（情况1、2）同等或更佳的锋利度。
根据权利要求6所述的发明，由于将沿着修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线从钻头正面侧看时，与钻头前端中心部相交，所以，从横刃附近（除了横刃正下面之外）到切削刃部可形成明确的切削刃，锋利度可被大幅度提高。另外，由于横刃宽度变得最小，所以切削阻力相反降低，可获得与上述延长线向棱侧偏移的情况下相同的切削力。
根据权利要求7所述的发明，由于在包括所述修磨切削刃的所述横刃的正下面部分的部分上形成有前角,所以从横刃正下面到切削刃，在所有与工件接触的部分上都形成前角，都作为切削刃发挥作用，所以具有切削力变大的优点（参照后述图12（a））。
根据权利要求8所述的发明，由于在上述修磨切削刃的横刃的正下面附近但不包含正下面的部分上形成有前角，所以除了横刃正下面的部分之外的与工件接触的部分作为切削刃发挥作用。由此，虽然所获得的切削力略小于在修磨切削刃的包含横刃正下面的部分上形成前角的情况（情况3）下所产生的力，但由于横刃前端部变窄，且横刃前端部的切削阻力减少，所以可获得与情况3相同的锋利度（参照后述图12（b）、12（c））。另外，当与情况3比较时，具有可以将修磨部的宽度显著增大的优点。因此，可根据工件的材料和钻头直径，改变和调整修磨位置，可增加一些对策，例如，针对比较硬的材料和粗的钻头直径，使修磨位置移动至切削刃；而针对比较软的材料和细的钻头直径，使修磨位置移动至棱侧。
根据权利要求9所述的发明，由所述主切削刃形成的前角θ1和由所述修磨切削刃在除了所述横刃的正下面部分之外的部分上形成的前角θ2，满足θ1＞θ2，因此，表观前角变小，咬入工件内的刀刃部分变少，因此即使在手钻等用人力将钻头按压至工件的情况下，也可轻易地切削。另外，通过设定θ2＞0°，防止了θ2小于或等于0情况下的不良情况（切削阻力增大，锋利度变差）。
附图说明
图1是根据本发明的钻头的第一实施方式的示意图，图1（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图1（b）是前端部的主视图。
图2是从比图1（b）的稍靠左的方位看到的根据本发明的钻头的示意图。
图3是定义后角的示图。
图4表示在修磨形成时将钻头与磨石抵接的角度。
图5表示修磨的角度。
图6（a）是垂直于修磨部的截面示意图，图6（b）是表示图6（a）的截面部位的示图（A－A截面）。
图7表示前刀面的缘部形状的另一示例。
图8是根据本发明的钻头的另一示例（点焊剥离用钻头）（第二实施方式）的前端部的主视图。
图9是根据本发明的钻头的第三实施方式的示意图，图9（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图9（b）是前端部的主视图。
图10是根据本发明的钻头的第四实施方式的示意图，图10（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图10（b）是前端部的主视图。
图11是根据本发明的钻头的第五实施方式的示意图，图11（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图11（b）是前端部的主视图。
图12是沿横刃在纵向（钻头长度方向）剖切的根据本发明的钻头的截面图，图12（a）是第三实施方式的钻头，图12（b）是第四实施方式的钻头，图12（c）是第五实施方式的钻头。
图13示例出用于产生本发明的钻头中的修磨切削刃的磨石形状，并显示了磨石的旋转端部（外周缘部）。
图14示例出用于产生本发明的钻头中的修磨切削刃的磨石形状，并显示了磨石的旋转端部（外周缘部）。
图15是针对根据本发明实施例的钻头和针对比较例的钻头的试验方法的示图。
图16是以往的钻头的俯视图（从前端侧看钻头）。
具体实施例
以下，参照附图对根据本发明的钻头的优选实施方式进行说明。
图1是根据本发明的钻头的第一实施方式的示意图，图1（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图1（b）是前端部的主视图。
本发明的钻头具有2个关于旋转轴对称地形成的切削刃，并在前端部实施了修磨。从钻头的前端侧观看时，这些切削刃由修磨切削刃1和主切削刃2组成，其中修磨切削刃1从横刃朝向钻头外周侧形成包含曲线的形状，主切削刃2从修磨切削刃1的端部延伸至钻头外周侧。在图示例中，虽然主切削刃2从修磨切削刃1的端部以直线状延伸至钻头外周侧，但也可以曲线状延伸，也可以包含直线状部分和曲线状部分的线状延伸。这些在本发明的所有实施方式中都是共同的。在图中，3是后刀面，4是横刃，5是由主切削刃2形成的前刀面，6是通过修磨而形成的新前刀面，W是横刃的宽度。
在第一实施方式的钻头中，将主切削刃2的延伸方向上的切削刃的长度设定为主切削刃2的长度A，并将修磨切削刃1的长度设为B，则满足0＜A≤B。由于将修磨切削刃1的长度B设定为等于或大于主切削刃2的长度A，因此，如在下述实施例和比较例中所示，与以往的A＞B的钻头相比，该钻头在一些情况下能够大幅度降低切削阻力。但是，在下文所述的本发明的一些实施例（图9及图11）中，A＞B也可以是优选的。
在第一实施方式的钻头中，由于修磨切削刃1的长度B与切削刃的总长度（A＋B）的比例（B/（A＋B））越大，切削阻力越低，所以最好尽可能地增大修磨切削刃1的长度B并尽可能地减少主切削刃2的长度A。然而，由于当主切削刃2的长度A变为0时，钻孔的面精度下降，所以需要A大于0(0＜A)。优选地，针对钻头半径R，该长度被设定为满足R×0.1≤A。
图2是从比正面稍靠左的方位看到的第一实施方式的钻头的示图。由主切削刃2形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2满足θ1＞θ2＞0°。但是仅在横刃4的正下面，变成θ2≒0°（θ2＜0°，近似于0°）。由于修磨切削刃1形成的前角θ2比由主切削刃2形成的前角θ1小，这意味着表观前角通过实施修磨变得更小。前角越大，咬入工件内的刀刃部分越多。虽然在使用诸如机械工具等的由动力源使钻头旋转的情况下没有问题，但在使用诸如手钻等用人力将钻头按压至工件的情况下会有问题，并由于缺少人力承担载荷，切削刃因此变得不能切削工件。在本发明中，通过以满足θ1＞θ2的方式来形成修磨切削刃1，表观前角变小，咬入工件内的刀刃部分减少，由此即使在手钻等用人力按压至工件上的情况下，切削刃也能非常容易地切削工件。
设置θ2＞0的原因是因为当由修磨切削刃1形成的前角θ2≦0时，切削阻力相反地增加，锋利度反而恶化。因此，在以往的钻头中，将进行修磨使得前角变负数，因为当在中心部具有前角时刀刃容易出现缺口。
虽然钻头的螺旋角根据钻头的种类而不同，但设定为大致30°左右。然而，由于在该角度下，切削阻力增大，所以在手钻等用人力钻孔作业时不适合。虽然也有通过减少螺旋角因此来减少前角以减少切削阻力的方法，但与通过改变螺旋角来制作钻头的方法相比，像本发明那样的仅修磨来改变表观前角而不改变原始的大致30°螺旋角的方法，具有非常容易操作的优点。
由主切削刃2形成的刀尖角α1和由修磨切削刃1形成的刀尖角α2满足α1＜α2＜90°（α1、α2可参照图6）。
在本文中，对前角和刀尖角进行补充说明。由于在钻头本来具有的前角（修磨形成前的前角）情况下，刀尖角过于尖锐，刀尖像楔那样锋利地咬入工件，所以切削阻力增大。通过进行修磨，前角减少且刀尖角增大，由此，锋利度提高（切削阻力减少）。特别是，由于施加给本发明的钻头的修磨，产生了适合于操作者的腕力的缓和的前角及较大的刀尖角。
将后角β设定为满足0°＜β＜8°。最好设定为满足0°＜β≦4°。一般认为，通过增大后角并增大前角来形成锐利的刀尖，可获得锐利的锋利度。因此市售的钻头共同都具有这种形状。然而，当后角被设定成也和前角一样大时，刀尖变得锐利，咬入到工件内的刀刃部分增大，因此在手钻等用人力将钻头按压至工件的情况下，切削变得困难。在本发明中，通过将后角β减少，设定为0°＜β≦4°，咬入到工件内的刀刃部分变少，在手钻等用人力将钻头按压至工件的情况下，也能轻易地切削。
在本文中，后角β由下述(X)或(Y)定义。
(X)使钻头前端部的中心与半径50mm或以上的磨石外周部的磨石水平中心线对齐，使钻头前端部的切削刃部与磨石水平中心线平行（＝水平）抵接，并以钻头前端部为支点将钻头后端部移动到磨石水平中心线之下，从而获得磨石水平中心线和钻头中心轴线之间的夹角（参照图3（a））。
(Y)使钻头前端部的中心与磨石侧面（垂直平面）的磨石水平中心线对齐，使钻头前端部的切削刃部与磨石水平中心线平行（＝水平）抵接，并以钻头前端部为支点将钻头后端部移动到磨石水平中心线之下，从而获得磨石水平中心线和钻头中心轴线之间的夹角（参照图3（b））。
但是，由于图3（a）所示磨石半径和从钻头中心至切削刃部的距离0.5W（W：钻心厚度），在(X)和(Y)情况下产生了一定的角度差（磨石半径50mm，钻心厚度W为约2mm的情况下，约0.573°，磨石半径100mm时，约0.286°，磨石半径150mm时，约0.191°）。因此，在用(X)方式求取后角的情况下，最好将加上该差值。即，后角最好由下述通式求取。
(X)图3（a）的情况下，后角＝β＋tan-1（（1－cos（sin-10.5W/R））R/0.5W）。
(Y)图3（b）的情况下：后角＝β
例如，在后角为3°且用半径R为50mm的磨石研磨，直径约10mm、钻心厚度2mm的钻头的实际后角变为约3.573°。
优选横刃宽度W（参照图1（a））设定得较小，使得即使在手钻等用人力将钻头按压至工件的情况下，也能轻易地切削。具体而言，横刃宽度W优选设定为钻头直径的10%或以下。例如，在钻头直径φ为约2～13mm的情况下，横刃宽度W根据钻头直径的增减而被相应设定在0.1～0.8mm的范围内。
在本发明中，将修磨的角度设定成比以往的钻头小。以往的修磨为了提高钻头自身的强度及刚性，在修磨形成时，增大钻头与磨石抵接的角度θ（参照图4（a））。如果尽量减少角度θ，并把钻头的中心更接近磨石的磨削面切线上，那么钻头中心部（被称为钻心）所承受的切削阻力减少，结果切削阻力大幅度减少（参照图4（b））。
因此，在本发明中，优选将修磨角度设定为满足下述（I）和（II）。
（I）钻头中心轴线与进行修磨的磨石的垂直中心线所形成的角度（图4的θ）为0～20°。
（II）钻头中心轴线与进行修磨的磨石的宽度方向的中心线所形成的角度为20～35°（参照图5）。
但是，上述（II）的修磨角度的范围是在前端角118°、螺旋角30°的情况下求取的数值，并不一定适合于所有的钻头。在理论上，上述（II）的修磨角度的上限值可设定在至与钻头的刀尖平行的位置（＝前端角）的1/2的角度（在118°的情况下为59°）以内的范围。
以下，对修磨的形状进行说明。图6（a）是垂直于钻头修磨部的截面图（图6（b）的A-A截面）。在图6（a）所示例中，通过修磨形成的前刀面6的缘部（与由主切削刃2形成的前刀面5的交界部）通过修磨的半径R2被形成为圆弧状。此外，R1是钻头槽部的半径。如图所示，由主切削刃2形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2满足θ1＞θ2＞0°。另外，由主切削刃2形成的刀尖角α1和由修磨切削刃1形成的刀尖角α2满足α1＜α2＜90°。
在本发明中，前刀面的缘部形状并不局限于圆弧状，也可以为将直线和圆弧组合后的形状（参照图7）。本发明人通过实验确认，在前刀面的缘部形状为圆弧状（图6（a））和前刀面的缘部形状为直线和圆弧组合后的形状（图7）的这两种情况下，切削刃具有相同的锋利度，并且切削阻力没有差别。
本发明的钻头也可以为具有图8所示的形状的点焊剥离用的钻头（以下称作第二实施方式）。此外，在图8中，对与图1所示钻头相同的部件赋予相同的附图标记。在第二实施方式的钻头中，将主切削刃2的延伸方向的切削刃长度设定为主切削刃2的长度A，将修磨切削刃1的长度设为B，则满足0＜A≤B。更优选地，针对钻头半径R，该长度被设定为满足R×0.1≤A。另外，由主切削刃形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2最好满足θ1＞θ2＞0°。另外，由主切削刃形成的刀尖角α1和由上述修磨切削刃形成的刀尖角α2最好满足α1＜α2＜90°。此外，后角β最好满足0°＜β≤4°。
本发明涉及的钻头，从钻头正面侧看时，由修磨切削刃1形成的修磨面8形成为朝钻头轴线方向C倾斜的大致抛物线状（大致U字状）（参照图2和图8）。如图所示，倾斜的方向为随着从钻头的前端侧朝向基端侧，从修磨切削刃1侧朝向主切削刃2侧移动（从正面看，左斜下方向）。倾斜的角度γ设定在20～35°的范围内（例如27.5°）。如上所述，该角度可通过设定钻头中心轴线与进行修磨的磨石的宽度方向的中心线所形成的角度在20～35°范围内的方式来设定（参照图5）。在进行修磨时，考虑到钻头的螺旋角，相对于钻头长度方向的中心轴来倾斜磨石的中心（参照图1（a）的点划线L）的角度最好设定在螺旋角－10°至螺旋角＋10°的范围内。但是，理论上，该角度可设定为螺旋角－10°至切削刃侧的前端角的1/2。这些设置（修磨切削刃的形状、倾斜方向、倾斜角度）在本发明的钻头的所有实施方式中是共同的。
图9是本发明的钻头的第三实施方式的示图，图9（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图9（b）是前端部的主视图。根据第三实施方式的钻头，从钻头正面侧看时，由修磨切削刃1形成的修磨面8也形成为朝钻头轴线方向C倾斜的大致的抛物线状（大致U字状）（参照图9（b））。沿着由修磨切削刃1形成的修磨面8的最深部（通过修磨切削除去后的最深部分）延伸的线向钻头前端方向延伸后的延长线D，从钻头正面侧看时，不与钻头前端中心部7相交，而向钻头的棱侧偏移。偏移量d最好等于或是小于钻头直径的10%。这是因为当超过10%时，切削阻力增大，锋利度下降。
在包括修磨切削刃1的横刃4的正下面部分的部分上形成有前角。在图9（a）中，用附图标记10表示形成前角的前刀面。由于在包括横刃4的正下面部分的部分上形成前角，在横刃4的正下面形成部分9，该部分9在与横刃平行方向上的宽度比横刃宽度W窄（参照图12（a））。
在第三实施方式的钻头中，将主切削刃2的延伸方向的切削刃长度设定为主切削刃2的长度A，将修磨切削刃1的长度设为B，则满足A＞B。由主切削刃2形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2满足θ1＞θ2＞0°。在横刃4的正下面的前角也如此。
图10是本发明的钻头的第四实施方式的示图，图10（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图10（b）是前端部的主视图。从钻头正面侧看时，第四实施方式的钻头的由修磨切削刃1形成的修磨面8也形成为向钻头轴线方向C倾斜的大致的抛物线状（大致U字状）（参照图10（b））。将沿着由修磨切削刃1形成的修磨面8的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线D，从钻头正面侧看时，不与钻头前端中心部7相交，而向钻头的切削刃侧偏移。偏移量d最好等于或是小于钻头直径的10%。这是因为当超过10%时，切削阻力增大，锋利度下降。
在修磨切削刃1的横刃4的正下面附近但不包括正下面部分的部分上形成有前角。更具体地说，该前角被形成于主切削刃2侧，而不是修磨切削刃1的横刃4的正下面。在图10（a）中，用附图标记10表示形成前角的前刀面。
在第四实施方式的钻头中，将主切削刃2的延伸方向上的切削刃长度设定为主切削刃2的长度A，将修磨切削刃1的长度设为B，则满足0＜A≤B。由主切削刃2形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2满足θ1＞θ2＞0°。但是，仅在横刃4的正下面，θ2≒0°（θ2＜0°，近似于0°）。
图11是本发明的钻头的第五实施方式的示图，图11（a）是俯视图（从前端侧看钻头），图11（b）是前端部的主视图。从钻头正面侧看时，第四实施方式的钻头由修磨切削刃1形成的修磨面也形成为向钻头轴线方向C倾斜的大致抛物线状（大致U字状）（参照图11（b））。将沿着由修磨切削刃1形成的修磨面8的最深部延伸的线向钻头前端方向延伸后的延长线D，从钻头正面侧看时，与钻头前端中心部7相交。
在修磨切削刃1的横刃4的正下面附近但不包括正下面部分的部分上形成有前角。更具体地说，该前角形成于主切削刃2侧，而不是在修磨切削刃1的横刃4的正下面。在图11（a）中，用附图标记10表示形成前角的前刀面。
在第五实施方式的钻头中，将主切削刃2的延伸方向上的切削刃长度设定为主切削刃2的长度A，将修磨切削刃1的长度设为B时，则满足A＞B。由主切削刃2形成的前角θ1和由修磨切削刃1形成的前角θ2满足θ1＞θ2＞0°。但是，仅在横刃4的正下面，变为θ2≒0°（θ2＜0°，近似于0°）。
上述第三至第五实施方式的钻头中的任一种与第一实施方式和第二实施方式的钻头都同样具有如下的特征：从钻头正面侧看时，修磨切削刃1被形成为，向钻头轴线方向C倾斜的大致抛物线状（大致U字状）。由此，即使不满足0＜A≤B，施加在横刃上的载荷也可减少，可减少横刃的宽度。具体而言，修磨后的横刃宽度可变窄至钻头直径的3～5％。因此，可降低切削阻力并获得优异的锋利度，对于用人力进行钻孔加工，可以发挥极大的效果。
以下对用于产生本发明的钻头中的修磨切削刃1的磨石形状进行说明。图13～图14是磨石形状的示例图，显示了磨石的旋转端部（外周缘部）。该磨石为在旋转端部具有一个或多个曲率半径的磨石。将磨石的一个曲率半径设为R1，将该R1设为主要施加在切削刃部上的用于产生修磨切削刃的半径。将形成与R1毗邻并与R1圆滑连接的曲面的曲率半径设为R2，主要与棱部抵接。
如图13所示，基于R1和R2两个曲率半径的组合，根据钻头的直径和芯厚的比率，改变R1和R2的大小关系（R1＝R2、R1＜R2、R1＞R2），为了与粗钻头对应，在R1和R2之间设置更大的R3，为了将大曲率半径会聚至磨石宽度，在磨石的拐角形成有小R4、R5。另外，也可以使用将上述一个或多个以上的曲率半径进行组合的磨石。另外，如图14所示，也可以在R部之间包含直线部，在侧面上形成倾斜，来进行修磨加工。
实施例
以下，通过显示针对根据本发明的实施例的钻头和比较例的钻头的试验结果，可进一步明确本发明的效果。但是，本发明并不局限于以下的实施例。
1．基于主切削刃的长度A和修磨切削刃的长度B的关系的试验
〈试验1：主切削刃的长度（A）和修磨切削刃的长度（B）的关系〉
针对直径φ10mm（半径R＝5mm）的钻头，进行表1所示6种不同的B尺寸的修磨，制作实施例和比较例的钻头。钻头的后角全都设为4°，横刃宽度全都设定为0.5mm。
〔表1〕
A（mm） B（mm）
实施例1 0.5 4.5
实施例2 1.0 4.0
实施例3 2.0 3.0
实施例4 2.5 2.5
比较例1 3.0 2.0
比较例2 4.0 1.0
下面将上述实施例和比较例的钻头安装在充电式钻驱动器（日本松下公司制）上，同一操作者用人力将外周刃沉入（参照图15）金属板（材质SS400、厚度9mm），进行切削。多个操作者采用以下基准对各种钻头进行的切削作业的容易度进行评价。在表2中表示评价结果。
﹙评价基准﹚
◎…轻（在切削中几乎不需要力）
○…比较轻（在切削中需要较少的力）
×…重（在切削中需要很大的力）
〔表2〕
评价
实施例1 ◎
实施例2 ◎
实施例3 ◎
实施例4 ○
比较例1 ×
比较例2 ×
如表2所示，实施例的钻头（0＜A≤B）与比较例的钻头（A＞B）相比，能够很容易地在金属板钻孔，即，切削阻力小。特别是，实施例1～3的钻头（0＜A＜B）的切削阻力非常小。
〈试验2：与其他公司产品等的比较1〉
准备表3所示的4种钻头（直径φ8.5mm）。实施例5的钻头为根据本发明的钻头（参照图1）。比较例3～5的钻头为分别具有图16（a）～图16（c）所示形状的钻头。
〔表3〕
Figure BDA00002823264500121
Figure BDA00002823264500131
将上述实施例5、比较例3～5的钻头安装在充电式钻驱动器（日本松下公司制）上，同一操作者用人力对金属板（材质SS400、厚度9mm）进行切削。在从钻头前端至外周刃的约70％长度沉入到工件内时，暂时停止切削，在确认孔的形状后，继续切削直到外周刃进一步沉入。在表4和表5中表示对各种钻头的评价结果。此外，之所以需要确认孔的形状，是因为，如果在作业中切削阻力发生变化，孔的形状将难以成为圆锥形。
〔表4〕
孔的形状 外周刃沉入工件之前的钻头的动作
实施例5 圆锥形 顺利旋转，外周刃沉入工件之前未翘曲
比较例3 五角形 中途颤动翘曲并持续到外周刃沉入
比较例4 三角形 中途颤动翘曲并持续到外周刃沉入
比较例5 三角形 中途颤动翘曲并持续到外周刃沉入
〔表5〕
外周刃沉入工件之后的锋利度和切屑
实施例5 非常轻，排出漂亮的连续切屑。
比较例3 比较轻，排出漂亮的连续切屑。
比较例4 重，在一段时间内排出断续切屑。
比较例5 稍重，排出连续但不漂亮的切屑。
从表4、表5可知，实施例的钻头与比较例相比，切削阻力小且波动少，用很轻的力就可轻易地进行切削。在切削时可排出漂亮的连续切屑。另外，在大量制造诸如汽车部件和电气部件等部件的现场，因机械的自动化无人化，应杜绝可能卷绕在钻头上的连续切屑。因此，钻头制造商优先开发不产生连续切屑的适用于自动化机械的钻头。然而，在使用手钻的现场（铁道车辆的组装等）或使用钻床的现场中，由于操作者可以除去切屑，所以即使产生连续切屑，也通过提高锋利度来提高作业效率。另外，因为切屑沿着钻头槽排出，消除了深孔用钻头的切屑阻塞。
〈试验3：与其他公司产品等的比较2〉
准备表6所示的4种钻头（直径φ6.5mm）。实施例6的钻头是根据本发明的钻头（参照图1）。比较例6～8的钻头是分别具有图16（a）～（c）所示形状的钻头。此外，之所以将钻头直径φ设为6.5mm，是因为：在钻头前端穿透金属板（厚度3mm）之前，使外周刃抵达所述的金属板。
〔表6〕
产品名称 形状
实施例6 本发明产品 图1
比较例6 Ishihashi精工公司制造的钴正宗钻头 图16（a）
比较例7 三菱材料神户工具公司制的通用钻头 图16（c）
比较例8 本申请人对比较例7的钻头实施修磨后的钻头 图16（b）
使用安装了上述实施例6、比较例6～8的钻头的钻床（北川铁工所制），同一操作者对金属板（材质SUS304、厚度3mm、宽度60mm、长度320mm）进行钻通孔作业。作业连续进行，当操作者判断钻头变得不可使用（不可钻孔）时结束，然后根据钻孔数量来评价钻头的耐久性。结果在表7中表示。
〔表7〕
Figure BDA00002823264500141
从表7可知，针对比SS材料更难切削的材料SUS304，实施例的钻头的耐久性远远超过比较例的钻头。
〈试验4：与本申请人的其他发明品比较〉
准备表8所示的3种钻头（直径φ8.2mm）。实施例7的钻头是根据本发明的钻头（参照图8），比较例9的钻头是日本专利申请2010－20377号（本申请人的在先申请）中记载的钻头，比较例10的钻头是上述专利文献2记载的钻头。此外，几乎没有因材质而引起的性能的差异。实施例6的钻头中，将进行修磨的磨石与钻头的轴线的倾角设为27.5°（20～35°的中间值），沿着磨石的切线进行钻头的修磨（修磨角度（参照图4）θ＝0°）。
〔表8〕
横刃宽度 扭转角 材质
实施例7 0.5mm 30° SKH59
比较例9 0.38mm 32° SKH56
比较例10 0.3mm 32° 粉末高速钢
用上述三种钻头对工件（大发移动汽车的更换面板，高张力钢板）钻孔，确认锋利度和耐久性。为了避免损坏，不钻通孔，在表8中的所有例子中进行同等深度的钻孔。首先，使用上述三种钻头进行1个孔的钻孔，确认钻头的锋利度。结果在表9中表示。
〔表9〕
锋利度
实施例7 非常优异地切削。
比较例9 非常优异地切削。
比较例10 虽然非常优异地切削，但在三种钻头中，需要最大的力。
使用上述实施例7、比较例9～10的钻头进行钻孔。作业连续进行，在操作者判断钻头变得不能使用（不可钻孔）时结束，根据钻孔数量来评价钻头的耐久性。结果在表10中表示。
〔表10〕
Figure BDA00002823264500161
根据表10可知，实施例7的钻头兼具与比较例9、10的钻头不同的锋利度和耐久性。另外，当近距离观察各个钻头的前端时，可以确认，比较例9和比较例10的钻头的横刃磨损很大，相比之下，实施例6的钻头的钻孔数量多，横刃的磨损少，刀尖整体相同程度地磨损。由于实施例7的钻头的横刃宽度最宽，所以操作者按压钻头的力分散，与比较例9和比较例10的钻头相比，横刃难以磨损，能钻大量孔。另外，可以推测，即使扩大横刃宽度，由于具有适合切削的前角，也能获得与窄横刃宽度相同的切削力。
2.根据修磨形状的试验
在上述试验1～4中确认，满足0＜A≤B的钻头与不满足该条件的钻头（A＞B）相比，锋利度优异。然而，根据本发明人等进行进一步的追加试验的结果可知，即使不满足0＜A≤B的钻头，但只要钻头具有特定形状（权利要求1中特定的形状）的修磨面，也能获得优异的锋利度。以下，表示追加试验的结果。
此外，上述实施例1～7的钻头都具有特定形状（权利要求1中特定的形状）的修磨面，比较例1～10的钻头都不具有该特定形状的修磨面。关于此点，针对上述试验1使用的钻头（实施例1～4及比较例1、2）进行补充说明。在试验1中，主要以A:B的尺寸比的设定为目的，针对1种钻头，形成5种尺寸的修磨。主要用可以在钻头上实施4.5mm的修磨的磨石来进行修磨，具体地说，用图13（2）所示的磨石。由于横刃尺寸全都设为0.5mm，所以修磨切削刃的长度B的调整通过图4（a）、4（b）记载的θ的变更来进行。因此，在实施例1～4中，在与钻头的槽部深深抵接的图4（b）所示的状态下形成修磨（θ＜20°），而在比较例1、2中，只能在近似图4（a）所示的状态下形成修磨，其中磨石与钻头的槽部比较浅地抵接（因此，结果是θ＞20°）。因此，实施例1～4中的钻头具有上述特定形状（权利要求1中特定的形状）的修磨面，相比之下，在比较例1、2中，从钻头前端侧看时的形状变为近似于图16（b）所示的圆弧状，由修磨切削刃形成的修磨面从钻头正面侧看时不是朝向钻头轴线方向倾斜的大致抛物线状，而变为近似单纯的圆弧形状，并且不是向钻头轴线方向倾斜的形状。
〈试验5：追加试验1〉
（1）钻头直径的设定
根据操作现场的实际情况，将钻头直径设为螺钉的螺纹底孔直径，即如下三种。
1.M4:φ3.3mm
2.M5:φ4.2mm
3.M6:φ5.2mm
﹙2﹚实施例钻头的制作及试验
针对上述3种直径，在表11所示三个条件下制作实施例8～10的钻头。
〔表11〕
钻头直径（mm） 钻头形状 横刃宽度（W）
实施例8 φ3.3 图9、图12（a） 0.23mm
实施例9 φ4.2 图11、图12（c） 0.32mm
实施例10 φ5.2 图10、图12（b） 0.34mm
使用上述实施例8～10的钻头，针对工件（SUS304钢板：厚度3mm×100mm×500mm），使用钻床（北川工业公司制作、型号KFS-410（在320rpm/60Hz下使用）），进行钻1个孔的钻孔试验，测量钻孔所需要的时间，观察切屑形状。在表12中表示结果。
〔表12〕
钻头 实施例8 实施例9 实施例10
钻孔时间（秒） 14.6 16.7 21.4
切屑形状 长卷曲状 长卷曲状 长卷曲状
使用上述实施例8～10的钻头，利用上述钻床钻孔试验后，接下来针对相同的工件，进行使用风钻（手钻）（KTS有限责任公司制，型号AT12M，无载荷转数1200rpm）的钻孔试验。使用虎钳垂直固定工件，水平地设置实施例8～10的钻头，在与工件垂直方向上进行钻孔。（水平方向的钻孔与垂直方向相比，由于在钻孔时体重未发挥作用，操作者的腕力承载大，所以切削力（锋利度）在数值上容易显现）。驱动风钻的气压设为6～8kg/mm2。此外，切削时间根据操作者的腕力来改变，所以针对各个钻头进行三次钻孔，计算平均值。另外也观察切屑形状。在表13中表示结果。
〔表13〕
Figure BDA00002823264500181
（3）比较例钻头的制作及试验
针对上述3种直径，在表14所示三个条件下制作比较例11～13的钻头。
〔表14〕
钻头直径（mm） 钻头形状
比较例11 φ3.3 特开平7－164228号公报（公报1）记载的钻头
比较例12 φ4.2 特开2000－271811号公报（公报2）记载的钻头
比较例13 φ5.2 特开平7－40119号公报（公报3）记载的钻头
（3－1）针对比较例11的钻头
由于比较例11的钻头为在修磨处包含曲线的φ3.175mm以下的钻头，所以现实中基于直径最接近φ3.175mm以下的钻头的直径φ3.3mm的钻头来制作，与实施例8的试验结果比较。比较例11的钻头的其他尺寸显示如下（参照公报1）。
·横刃宽度：0.15mm
·削除部倾斜角α：60°
·削除部轴向长度d：1.21mm
·前角：－10°
（3－2）针对比较例12的钻头
由于比较例12的钻头为在修磨处具有+5～15°的前角的钻头，所以基于φ4.2mm的钻头制作，并与实施例9的试验结果比较。比较例12的钻头的其他尺寸显示如下（参照公报2）。
·横刃宽度：0.19mm
·前角：+5°
（3－3）针对比较例13的钻头
由于比较例13的钻头具有修磨部（修磨切削刃）比切削刃部（主切削刃）长的特征，所以基于φ5.2mm的钻头制作，并与其中修磨部的长度变长且修磨刃长于切削刃的实施例10的试验结果比较。比较例13的钻头的其他尺寸显示如下（参照公报3）。
·横刃宽度：0.22mm
·L1：0.86mm
·L2：1.83mm
·L2/L1＝2.13（满足L2＝1.3×L1～3.0×L1）
·前角：－5°
对比较例11～13的钻头，虽然最初将横刃宽度设定得与实施例的钻头相同，但由于锋利度非常差，所以再次制作横刃宽度设定为钻头直径的4～5%的钻头。当考虑工件是不锈钢时，由于比较例11～13的钻头不能保证两次以上的连续钻孔，按钻床至手钻的顺序测量钻1个孔的时间。（由于用手钻钻孔时，切削刃的损坏可能性高，所以考虑，通过首先用钻床钻孔，以便减少刀尖的损坏）。
使用比较例11～13的钻头，与实施例8～10的试验相同，进行使用钻床的钻孔试验，测量钻孔所需要的时间，观察切屑的形状。在表15中表示结果
〔表15〕
Figure BDA00002823264500191
使用上述实施例8～10的钻头，利用上述钻床钻孔试验后，与上述实施例8～10的试验相同，进行使用（风钻）手钻的钻孔试验，测量钻孔所需要的时间，观察切屑的形状。在表16中表示结果。
〔表16〕
（4）比较
在相同直径的钻头下对实施例和比较例的试验结果（所需钻孔时间（秒））进行比较。在表17中表示结果。
〔表17〕
Figure BDA00002823264500202
如表17所示，可以确认，与比较例的钻头相比，实施例的钻头可以2～3倍以上的速度钻孔。因实施例的钻头的修磨位置导致的钻孔时间的差（实施例8～10的差），由于伴随着钻头直径的增加，钻孔时间微增，所以认为几乎没有差别。与钻床相比，风钻（手钻）的钻孔时间短，可认为是因为将钻床设定在最低转数（320rpm/60Hz）。（如果考虑钻头直径φ3.5mm～5.2mm,虽然认为该最低转数的数倍的转数是适合的，但为了避免试验中的钻头损坏，用最低转数进行工作）。比较例的钻头除了一部分结果之外（比较例11的第2次和第3次是相反的），发现随着钻孔数量增加，钻孔所需时间有增加的倾向，锋利度似乎逐渐下降，但实施例的钻头没有这种倾向，也未发现到锋利度下降。用实施例的钻头排出卷状的切屑，而用比较例的钻头，排出粉状的切屑，由此可见，实施例的钻头与比较例的钻头相比，锋利度优异。
〈试验6：追加试验2〉
在上述试验1结束后，仍使用实施例8～10的钻头和比较例11～13的钻头，并将这些钻头安装在上述钻床上，在与上述追加试验1相同的工件上连续钻多个孔。边注意切削中的声音和阻力的变化，边随时确认钻头的切削刃，在切削刃上产生阻碍切削程度的损伤（缺口和磨损等）时，中止钻孔，计算至此已钻孔的数量。另外观察切屑的形状。此外，实施例8～10的钻头在产生阻碍切削程度的损伤前，根据所使用的工件的尺寸关系来中止钻孔（已无钻孔空间）。在表18中表示实施例的钻头的试验结果，在表19中表示比较例的钻头的试验结果。
〔表18〕
Figure BDA00002823264500211
Figure BDA00002823264500221
〔表19〕
Figure BDA00002823264500222
如表18和表19所示，可以确认，实施例的钻头的钻孔数量是比较例的钻头的钻孔数量的至少约4倍（实施例10和比较例13的对比）至约17倍（实施例8和比较例11的对比）。实施例的钻头的修磨位置导致的差异（实施例8～10的差）认为几乎不存在。用实施例的钻头，排出与正弦曲线类似的漂亮的卷状的切屑。针对铝制工件，这种形状的切屑通常能被看见，但对不锈钢工件，几乎看不见，由此可知，实施例的钻头的锋利度非常优异。另一方面，用比较例的钻头，排出粉状的切屑，由此可知，实施例的钻头的锋利度比比较例的钻头的更优异。
产业上的可利用性
根据本发明的钻头适用于使用手钻和钻床等的手动钻孔作业中。
附图标记说明：
1：修磨切削刃
2：主切削刃
3：后刀面
4：横刃
5：由主切削刃形成的前刀面
6：由修磨形成的前刀面
7：钻头前端中心部
8：由修磨切削刃形成的修磨面
9：与横刃平行方向的宽度比横刃宽度窄的部分
10：形成前角的前刀面
A：主切削刃的长度
B：修磨切削刃的长度
C：钻头轴线方向
D：将沿着修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延长后的延长线
d：偏移量
R：钻头半径
θ1：由主切削刃形成的前角
θ2：由修磨切削刃形成的前角
α1：由主切削刃形成的刀尖角
α2：由修磨切削刃形成的刀尖角
β：后角
γ：修磨面的倾斜角度
R1：由主切削刃形成前刀面的半径
R2：由修磨形成的前刀面的半径
W：横刃宽度
θ：修磨形成时将钻头与磨石抵接的角度

Claims (9)

1.一种钻头，其具有实施了修磨的前端部，所述钻头包括2个关于旋转轴对称地形成的切削刃，其特征在于，
这些切削刃由修磨切削刃和主切削刃组成，从所述钻头的前端侧看时，所述修磨切削刃从横刃向所述钻头的外周侧延伸以形成包含曲线的形状，所述主切削刃从所述修磨切削刃的端部延伸至所述钻头的外周侧，
由所述修磨切削刃形成的修磨面被形成为从所述钻头的正面侧看时向所述钻头的轴线方向倾斜的大致抛物线状。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，将沿着所述修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线，从钻头的正面侧看时，向所述钻头的棱侧或切削刃侧偏移，而不与钻头前端中心部相交。
3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述偏移的宽度等于或小于钻头直径的10%。
4.根据权利要求2或3所述的钻头，其特征在于，所述延长线向所述钻头的棱侧偏移。
5.根据权利要求2或3所述的钻头，其特征在于，所述延长线向所述钻头的切削刃侧偏移。
6.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，将沿着所述修磨面的最深部延伸的线向钻头的前端方向延伸后的延长线，从钻头正面侧看时，与钻头前端中心部相交。
7.根据权利要求2～4中任一项所述的钻头，其特征在于，在包括所述修磨切削刃的所述横刃的正下面部分的部分上形成有前角。
8.根据权利要求2、3、5和6中的任一项所述的钻头，其特征在于，在所述修磨切削刃的横刃的正下面部分的附近但不包括正下面部分的部分上形成有前角。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的钻头，其特征在于，由所述主切削刃形成的前角θ1和由所述修磨切削刃在除了所述横刃的正下面部分之外的部分上形成的前角θ2，满足θ1＞θ2＞0°。
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