CN105307807A - 钻头 - Google Patents

Abstract

钻头(1)是即使在切屑的排出量变多的加工条件下，切屑排出性也良好的钻头，该钻头具备：钻头主体(2)，其具有旋转中心轴(O)；两个切削刃(3)，所述两个切削刃(3)设置于钻头主体(2)的前端侧；切屑排出槽(10)，所述切屑排出槽(10)分别设置于两个切削刃(3)的后方，且从各个切削刃沿着钻头(1)的旋转方向设置，钻头顶角(α)为170～190°，芯厚(d)为钻头的直径(D)的0.10～0.25倍，切屑排出槽(10)的打开角(γ)为85～110°，所述钻头在具有切屑排出槽(10)的位置处的与旋转中心轴(O)正交的剖面中，具有随着从切屑排出槽(10)中的切削刃侧壁面(14)朝向尾根棱侧壁面(15)而曲率半径逐渐减小的曲线。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种钻头，尤其涉及一种引导孔、锪孔的加工中所使用的钻头。

背景技术

在需要对斜面进行深孔加工的情况下，一直以开，通常通过两个刃的方头立铣刀对座面进行前加工，之后通过钻头进行孔加工。方头立铣刀为前端侧的中心呈凹陷的形状，因此通过方头立铣刀进行前加工后的底面成为中央部隆起的加工面，之后在通过钻头进行孔加工时，存在钻头以倾斜的状态进行加工的顾虑。另外，在进行锪孔加工时，要求加工后的底面为平面。

于是，在专利文献1中公开了一种如下的锪孔加工用的钻头，该锪孔加工用的钻头的顶角为170～190°，钻头的芯厚为钻头的直径的0.20～0.40倍，切削刃的中间凹陷量为钻头的直径的0.01～0.06倍，在切削刃的外周端部具有—1～—20°的后退角度的加工底面为平面。并且，在专利文献1的钻头中，形成为相对于切削刃沿旋转方向设置的槽的打开角大于90°的形状。另外，在专利文献2中公开了一种如下的钻头，该钻头的相对于切削刃沿旋转方向设置的槽的打开角(槽宽)为75～85°，切削刃侧的中间凹陷量为钻头的直径的0.03～0.07倍，尾根棱侧的中间凹陷量为钻头的直径的0.35～0.70倍。并且记载了：通过将槽的打开角设为75～85°，从而使切屑减小并卷曲，提高切屑的排出性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009—56534号公报

专利文献2：日本特开2012—30306号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所公开的钻头中，槽的打开角宽，因此切屑不易堵塞，但存在切屑不断开而存积在槽中，切屑使加工孔的内壁面受损而使加工面粗糙、或者切屑咬入切削刃而使钻头折损的情况。另外，在专利文献2中，槽的打开角度窄，因此切屑容易与槽的壁面抵接而卷曲，但是当切屑的排出量增多时，切屑未被排出而在槽中存积有切屑，同样地存在加工面粗糙或者钻头折损的情况。

本发明为解决该问题点，提供一种即使在切屑的排出量多的加工条件下，切屑排出性也良好的钻头。

用于解决课题的手段

本发明的钻头具备：钻头主体，其具有旋转中心轴；两个切削刃，所述两个切削刃设置于该钻头主体的前端侧；切屑排出槽，所述切屑排出槽分别设置于所述两个切削刃的后方且从各个切削刃沿着钻头的旋转方向设置；以及两个尾根棱，所述两个尾根棱分别从所述各个切削刃沿着钻头的旋转方向的反方向设置，其中，钻头顶角为170～190°，芯厚为所述钻头的直径的0.10～0.25倍，所述切屑排出槽的打开角为85～110°，所述钻头在具有所述切屑排出槽的位置处的与所述旋转中心轴正交的剖面中，具有随着从所述切屑排出槽中的位于所述切削刃侧的切削刃侧壁面朝向位于所述尾根棱侧的尾根棱侧壁面而曲率半径逐渐减小的曲线。

发明效果

根据本发明的钻头，由于钻头顶角为170～190°，因此加工后的槽底面形成为平面，适于锪孔加工用。另外，即使在之后通过钻头进行孔加工的引导孔加工的情况下，不会在钻头倾斜的状态下进行加工，能够形成位置精度高的加工孔。另外，芯厚为钻头的直径的0.10～0.25倍，切屑排出槽的打开角为85～110°，并且，在具有切屑排出槽的位置处的与旋转中心轴正交的剖视图中，所述钻头具有随着从切屑排出槽中的位于切削刃侧的切削刃侧壁面朝向位于尾根棱侧的尾根棱侧壁面而曲率半径逐渐减小的曲线，由此，虽然难以使切屑减小卷曲、或断开，但形成为切屑适当地卷曲并且沿着切屑排出槽的曲面顺畅地向后方送出的状态。因此，即使在切屑的排出量增加的情况下，切屑也不会积存于切屑排出槽内，能够维持良好的切屑排出性。

附图说明

图1是本发明的钻头的实施方式，(a)是侧视图，(b)使局部放大侧视图。

图2是从前端观察图1的钻头时的主视图。

图3是图1的钻头的具有切屑排出槽的位置的、与钻头的旋转中心轴正交的剖视图。

图4是图3的钻头的切削刃侧壁面附近的放大图。

图5是图3的钻头的尾根棱侧壁面附近的放大图。

具体实施方式

使用图1—5对本发明的钻头进行说明。

图1—5的钻头1是实心式的钻头，至少包括切削刃3的部分由超硬合金、金属陶瓷、cBN等的硬质材料构成，钻头1具备以钻头1的旋转中心轴O为中心的直径D的大致圆柱状的钻头主体2。

根据图1、图2，钻头1具备：具有旋转中心轴O的钻头主体2、设置在钻头主体2的前端侧的两个切削刃3、分别设置于两个切削刃3的后方且从各个切削刃3沿着钻头1的旋转方向设置的切屑排出槽10、以及以与切屑排出槽10相接的方式设置在切削刃3的对面的位置的尾根棱(heel)4。

另外，切削刃3以从钻头1的中心O1的附近至直径D的圆的外周端的方式设置，并且与钻头主体2的侧面连续。即，钻头主体2具备两个切削刃3、两个切屑排出槽10、两个尾根棱4、以及两个第一切口(Endgash)6。另外，尾根棱4的与切削刃3相反侧的尾根棱终端13与切屑排出槽10相接而设置在切削刃3的对面的位置。

在图2的从前端观察时的主视图中，在切削刃3的旋转方向的反方向上设置有前端后刀面5。另外，根据图1，在钻头1的前端，从尾根棱4的与切削刃3相反侧的尾根棱终端13朝向后方(钻头1的后端侧)直至第一切口终点17的旋转方向的反方向上设置有第一切口6。即，在旋转方向的反方向上，依次配置有切削刃3—前端后刀面5—尾根棱4—第一切口6—切屑排出槽10。第一切口6减少钻头1的前端的旋转中心轴O及其附近即中心部的接触阻力。

另外，如图1所示，切屑排出槽10从钻头主体2的前端至规定的长度以螺旋状地设置在钻头主体2的外周。切屑排出槽10与前端后刀面5的交叉棱线为切削刃3。需要说明的是，在图1中，旋转中心轴O用点划线表示。

在本实施方式中，在图1所示的侧视图中，钻头顶角α为170～190°。即，若钻头顶角α小于170°，则加工出的槽底面成为中心的隆起较大的凸形状，之后在通过深孔加工用的钻头进行孔加工时，深孔加工用的钻头以倾斜的状态加工，从而形成倾斜的加工孔。另外，在钻头顶角α超过190°的情况下，加工底面成为中心的凹陷大的凹形状。并且，钻头1的切削刃3的外周侧端部的壁厚较薄，因此外周侧端部的强度减弱。因此，钻头1的外周侧端部容易缺损。需要说明的是，钻头顶角α定义为在侧面观察时两个切削刃3、3所成的角度。

另外，在图3所示的具有切屑排出槽10的位置处的与旋转中心轴O正交的剖面中，芯厚d为钻头1的直径D的0.10～0.25倍。若芯厚d小于钻头1的直径D的0.10倍，则钻头1的强度降低，钻头1折损。若芯厚d大于钻头1的直径D的0.25倍，则切屑排出槽10减小，切屑容易堵塞。需要说明的是，芯厚d定义为在钻头1的中心部描绘出的最大的圆c的直径，如图3所示，芯厚d与两个切屑排出槽10的槽底11之间的距离相等。需要说明的是，槽底11、14分别设置于两个切屑排出槽10。另外，根据本实施方式，槽底11包含于第一切口6。芯厚d相对于直径D的优选范围为0.13～0.25倍，更优选为0.15～0.20倍。

第一切口6相对于中心O1点对称地设置有两个。并且，在从前端侧观察钻头1时，在包含中心O1的部分设置有被两个第一切口6、6夹着的中心棱部8。对于中心棱部8，在从侧方观察时，从中心棱部8的两侧朝向中心O1的中心棱部顶角β为170～190°，并且中心棱部8的长度(L)与钻头1的直径(D)之比(L/D)为0.15～0.25。通过由该结构构成的中心棱部8的存在，切屑的排出性良好，并且能够抑制中心棱部8的缺损。这里，钻头1的直径D是指两个切削刃3、3的外周端之间的距离，当通过直径D的钻头1进行孔加工时，能够形成直径D的孔。另外，中心棱部顶角β是指，针对从侧方观察中心棱部8时的前端侧的端部棱线，以旋转中心轴O为中心，位于其两侧的棱线所成的角。并且，中心棱部8的长度(L)是指，将第一切口6与尾根棱4的交叉棱线即两个第一切口棱线9分别延长，在中心O1处的两条第一切口棱线9之间的长度。

另外，根据本实施方式，中心棱部8的宽度(W)与中心棱部8的长度(L)之比(W/L)为0.15～0.40。由此，能够减小中心O1附近的切削阻力，并且能够抑制中心棱部8的缺损。这里，中心棱部8的宽度(W)是指中心棱部8的中心O1处的宽度。

需要说明的是，在本实施方式中，从切削刃3到第一切口6的终端的距离(a)与钻头的直径(D)之比(a/D)为0.3～0.5。该第一切口6具有增大切削刃3的附近的切屑排出槽10，从而抑制在刚生成之后行进方向未定的切屑堵塞在切屑排出槽10内的作用。

并且，在图3中，切屑排出槽10的打开角γ为85～110°。若打开角γ小于85°，则切屑排出槽10减小，切屑容易堵塞。若打开角γ大于110°时，则切屑不通过切屑排出槽10卷曲而从切屑排出槽10飞出，切屑与加工面碰撞而使加工面粗糙。需要说明的是，切屑排出槽10的打开角γ定义为如下的角度，即，在图3中，对切屑排出槽10的切削刃3侧的外周端P和旋转中心轴O进行连结的直线L1(用虚线表示)、与对切屑排出槽10的尾根棱4侧的外周端Q和旋转中心轴O进行连结的直线L2(用虚线表示)所成的角度。

另外，钻头1在图3的具有切屑排出槽的位置处的与旋转中心轴O正交的剖面中，具有从切屑排出槽10中的位于切削刃3侧的切削刃侧壁面14通过槽底11朝向位于尾根棱4侧的尾根棱侧壁面15而曲率半径逐渐减小的曲线。由此，虽然不易使切屑减小卷曲、或断开，但形成为切屑适当卷曲并且沿着切屑排出槽10的曲面顺畅地向后方送出的状态。因此，即使在排出量增加的情况下，切屑也不会存积在切屑排出槽10内，能够维持良好的切屑排出性。

这里，根据本实施方式，切削刃侧壁面14的外周端P的曲率半径为钻头1的直径D的1.10～1.60倍，槽底11的曲率半径为钻头1的直径D的0.56～0.9倍，尾根棱侧壁面15的外周端Q的曲率半径为钻头1的直径D的0.45～0.55倍。这里，在本发明中，槽底11定义为用于确定芯厚d的直径d的圆c与钻头1的交点。另外，比槽底11靠点P侧定义为切削刃侧壁面14，比槽底11靠点Q侧定义为尾根棱侧壁面15。并且，在本发明中，在测定从切削刃侧壁面14到尾根棱侧壁面15的曲率半径时，将图3的剖视图中的切削刃侧壁面14的曲线以及尾根棱侧壁面15的曲线分别四等分，测定八个部位各自的部分的曲率半径并进行比较。另外，对于槽底11的曲率半径而言，在包括上述八个部位中的与槽底11相邻的两个部位的范围内求出曲率半径。

另外，在本实施方式中，如图4所示，切削刃侧壁面14相对于连结切削刃侧壁面14的外周端P与旋转中心轴O的直线L1向旋转方向的反方向呈中间凹陷地设置，切削刃侧壁面14的最大中间凹陷量w1为钻头的直径D的0.01～0.04倍。由此，沿切削刃侧壁面14延伸的切削刃3也形成为中间凹陷的形状，在切削刃3上带有顶起部从而切削刃3的切削性变好。

这里，在本实施方式中，在从前端侧观察时，切削刃3呈向钻头1的旋转方向的反方向凹陷的凹状，切削刃3的凹部的高度(H)的大小在中心棱部8的宽度(W)以下。即，尾根棱4的切削刃3侧凹陷成凹状，相当于切削刃3的凹部的高度(H)的尾根棱4的切削刃3侧的凹陷量(H)的大小为中心棱部8的宽度(W)以下。由此，能够降低在通过钻头1切削出的加工面上出现的凸部的高度，具有钻头1的加工面更加平坦的效果。需要说明的是，在通过钻头1切削出的加工面上出现的凸部的高度反映出切削刃3的凹部的高度(H)。H/W的优选范围为0.51～0.70。

并且，如图5所示，尾根棱侧壁面15相对于连结尾根棱侧壁面15的外周端Q与旋转中心轴O的直线L2向旋转方向呈中间凹陷地设置，尾根棱侧壁面15的最大中间凹陷量w2为钻头1的直径D的0.05～0.10倍。由此，不会妨碍切屑的流动，能够使切屑卷曲成所希望的形状并且使切屑向后方排出。

另外，在切削刃3的外周端、即切削刃3的前端面与外周面之间的拐角部设置有第二切口18。由此，能够抑制拐角部的缺损。

并且，根据本实施方式，即使在直径(D)为3mm以下，特别是直径(D)小到1～3mm，切屑排出槽10的容积较小的钻头1的情况下，切屑排出性良好，特别有效。

实施例1

准备对由超硬合金制的钻头主体构成并涂敷了(TiAl)N系的硬质层的表1所示的形状的钻头。需要说明的是，对于从切削刃侧壁面到尾根棱侧壁面的曲率半径而言，将切削刃侧壁面14的曲线以及尾根棱侧壁面15的曲线分别四等分，测定八个部位的各个部分的曲率半径。在表1中仅示出包含点P的部分(表中记载为P)、槽底、包含点Q的部分(表中记载为Q)，但包含点P的部分与槽底之间、以及槽底与包含点Q的部分之间的曲率半径是两者的曲率半径之间的数值。并且，通过下述切削条件来评价钻头的性能。在表2中示出结果。

(切削条件)

被切削材料：S45C

加工直径：

加工速度：75m/分钟

转速：3000转/分

进给：0.14mm/转

切入深度：12mm

切削方式：插铣加工

切削环境：湿式切削

评价项目：加工底面的形状、孔加工个数为250个时的切屑排出性、能够加工的孔的个数、加工结束时刻的钻头的状态

[表1]

*D：转头的直径

**γ(°)：切削排出槽的打开角

[表2]

如表1、2所示，在钻头顶角小于170°的试料No.I—1中，加工底面形成为凹形状，在钻头顶角大于190°的试料No.I—5中，加工底面形成为凸形状，未能使底面成为平面或者大致平面。另外，在试料No.I—5中，在切削刃的外周端产生缺损，孔加工个数减少。并且，在芯厚小于钻头的直径的0.10倍的试料No.I—6中，钻头折损。另外，在芯厚大于钻头的直径的0.25倍的试料No.I—22以及切屑排出槽的打开角小于85°的试料No.I—10中，切屑排出槽减小，切屑略微堵塞。在切屑排出槽的打开角大于110°的试料No.I—13中，切屑从切屑排出槽飞出而与加工面接触，加工面的表面粗糙度变差。并且，在切削刃侧壁面与尾根棱侧壁面的曲率半径相同，并且与尾根棱侧壁面相比槽底的曲率半径小的试料No.I—14、以及与尾根棱侧壁面相比槽底的曲率半径小的试料No.I—15中，切屑卡挂于切屑排出槽的壁面而导致切屑的流动变差，切屑略微堵塞。

与此相对，在钻头顶角为170～190°、芯厚为钻头的直径的0.10～0.25倍、切屑排出槽的打开角度为85～110°、且具有随着从切削刃侧壁面朝向尾根棱侧壁面曲率半径逐渐减小的曲线的试料No.I—2～4、7～9、11、12、16～21、23～26中，加工底面的形状呈平面或者大致平面，切屑排出性以及钻头的状态良好，孔加工个数多。

实施例2

准备对实施例1的钻头主体涂敷了实施例1的硬质层的图1～3的形状且具有表3所示的尺寸的钻头。需要说明的是，钻头的直径为3mm，芯厚为0.45mm，钻头顶角α为180°，从前端观察时的切屑排出槽的打开角γ为89度，a/D为0.4。并且，通过下述切削条件来评价钻头的性能。在表3中示出结果。

(切削条件)

被切削材料：S45C

加工径：

加工速度：75m/分钟

转速：8000转/分钟

进给：0.065mm/转

切入深度：4.5mm

切削形态：插铣加工

切削环境：湿式切削

评价项目：加工底面的形状、孔加工个数为250个时的切屑排出性、能够加工的孔的个数、加工结束的时刻的钻头的切削刃状态

[表3]

如表3所示，在任一试料中，均为加工底面的形状呈平面或者凹凸小于150μm，切屑排出性以及钻头的状态良好，孔加工个数多。特别是，在L/D为0.15～0.25、并且中心棱部顶角β为170～190°的试料No.II—2～4、7、8、10～16中，切屑排出性以及钻头的状态良好，在中心棱部不产生卷刃，孔加工个数多。

附图标记说明

1钻头

2钻头主体

3切削刃

4尾根棱

5前端后刀面

6第一切口

8中心棱部

9第一切口棱线

10切屑排出槽

11槽底

13尾根棱终端

14切削刃侧壁面

15尾根棱侧壁面

17第一切口终端

18第二切口

O旋转中心轴

D钻头的直径

α钻头顶角

β中心棱部顶角

γ切屑排出槽的打开角

c具有切屑排出槽的位置处的与旋转中心轴正交的剖面中的、在钻头的中心部描绘出的最大的圆

d芯厚

P切屑排出槽的切削刃侧的外周端

Q切屑排出槽的尾根棱侧的外周端

L1连结点P与旋转中心轴O的直线

L2连结点Q与旋转中心轴O的直线

w1切削刃侧壁面的最大中间凹陷量

w2尾根棱侧壁面的最大中间凹陷量

Claims (9)

1.一种钻头，具备：

钻头主体，其具有旋转中心轴；

两个切削刃，所述两个切削刃设置于该钻头主体的前端侧；

切屑排出槽，所述切屑排出槽分别设置于所述两个切削刃的后方且从各个切削刃沿着钻头的旋转方向设置；以及

两个尾根棱，所述两个尾根棱分别从所述各个切削刃沿着钻头的旋转方向的反方向设置，

其中，钻头顶角为170～190°，芯厚为所述钻头的直径的0.10～0.25倍，所述切屑排出槽的打开角为85～110°，所述钻头在具有所述切屑排出槽的位置处的与所述旋转中心轴正交的剖面中，具有随着从所述切屑排出槽中的位于所述切削刃侧的切削刃侧壁面朝向位于所述尾根棱侧的尾根棱侧壁面而曲率半径逐渐减小的曲线。

2.根据权利要求1所述的钻头，其中，

所述切削刃侧壁面相对于连结该切削刃侧壁面的外周端与所述旋转中心轴的直线向旋转方向的反方向呈中间凹陷地设置，所述切削刃侧壁面的最大中间凹陷量为所述钻头的直径的0.01～0.04倍，

所述尾根棱侧壁面相对于连结该尾根棱侧壁面的外周端与所述旋转中心轴的直线向旋转方向呈中间凹陷地设置，所述尾根棱侧壁面的最大中间凹陷量为所述钻头的直径的0.05～0.10倍。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，

所述切屑排出槽的槽底的曲率半径为所述钻头的直径的0.56～0.9倍。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的钻头，其中，

在所述两个尾根棱的所述旋转方向的反方向上的端部分别设置有第一切口，在从前端侧观察时的以所述旋转中心轴为中心的圆中，被两个所述第一切口彼此夹着的中心棱部以包含所述中心的方式设置，且所述中心棱部的长度(L)与钻头的直径(D)之比(L/D)为0.15～0.25，并且在从侧方观察时，所述中心棱部的朝向所述中心的中心棱部顶角为170～190°。

5.根据权利要求4所述的钻头，其中，

所述中心棱部的宽度(W)与所述中心棱部的长度(L)之比(W/L)为0.15～0.40。

6.根据权利要求5所述的钻头，其中，

在从前端侧观察时，切削刃在钻头的旋转方向的反方向上具有凹部，所述切削刃的凹部的高度(H)的大小在所述中心棱部的宽度(W)以下。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻头，其中，

所述钻头的直径(D)为3mm以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的钻头，其中，

在所述切削刃的外周侧设置有第二切口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的钻头，其中，

从所述切削刃到所述第一切口的终端的距离(a)与所述钻头的直径(D)之比(a/D)为0.3～0.5。