CN105377484A - 钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于高效加工的钻头。在绕轴线(O)旋转的钻头主体(1)的前端部外周形成有排屑槽(2)，并且在钻头主体(1)的前端设置有切削刃，排屑槽(2)的朝向钻头旋转方向(T)的壁面(2A)在与轴线(O)正交的截面上呈沿着第1圆弧(C1)的凹曲线状，并且与壁面(2A)相连且朝向钻头主体(1)的外周侧的排屑槽(2)的底面(2C)在与轴线(O)正交的截面上呈沿着第2圆弧(C2)的凹曲线状，上述第二圆弧(C2)与钻头主体(1)前端部的芯厚圆(E)外切，第1圆弧(C1)的半径大于第2圆弧(C2)，且上述第1圆弧(C1)在比第2圆弧(C2)与芯厚圆(E)的切点(P)更靠前缘(1A)侧与第2圆弧(C2)相切。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种在绕轴线旋转的钻头主体的前端部外周形成有排屑槽，并且在钻头主体前端处在上述排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面与前端后刀面之间的交叉棱线部形成有切削刃的钻头，尤其涉及一种适用于高效加工的钻头。

背景技术

专利文献1、2中记载有在与轴线正交的截面上通过不同半径的两个凹圆弧来形成上述排屑槽的内壁面的钻头。其中，在专利文献1中记载的钻头中，从芯厚圆向顶棱侧延伸的第2凹曲面部的截面所呈的圆弧的半径大于从前缘侧朝向芯厚圆延伸的第1凹曲面部的截面所呈的圆弧的半径。并且，在专利文献2中记载的钻头中，在与轴线正交的截面上前缘侧的截面所呈的第1圆的半径反而大于顶棱侧的第2圆的半径。

专利文献1：日本专利第4120185号公报

专利文献2：日本专利第4894054号公报

然而，在这些专利文献1、2中记载的钻头中，上述第1、第2凹曲面部的截面所呈的圆弧或上述第1、第2圆均在与钻头主体前端部的排屑槽内切的芯厚圆上相切。因此，排屑槽的槽宽在任意钻头中都容易变宽，且因钻头主体前端部的截面积减小而使刚性和强度下降，因此在使钻头主体高速旋转而以高进给量进给的高效加工中，可能在钻头主体前端部发生折损等。

另一方面，若为了通过缩小排屑槽的槽宽来确保钻头主体前端部的截面积而要缩小上述圆弧或圆的半径，则在进行高效加工时，高速通过排屑槽内部的大量的切屑与槽的内壁面进行强烈摩擦而在内壁面形成擦痕，导致进行重磨时不得不增加研磨量或在切削刃或其附近容易发生破损。并且，若如此缩小上述圆弧或圆的半径，则尤其在顶棱侧的第2圆的半径小于前缘侧的第1圆的半径的专利文献1中所记载的钻头中，可能会使通过钻头主体的旋转而压入到排屑槽的顶棱侧的切屑无法被充分地卷曲，从而发生堵塞。

发明内容

本发明是在这种背景下完成的，其目的在于提供一种通过抑制排屑槽的槽宽变宽来确保钻头主体前端部的刚性和强度，并且能够防止因切屑引起的擦痕或切削刃等的破损和切屑堵塞的发生的适用于高效加工的钻头。

为了解决上述课题并达到这种目的，本发明的钻头中，在绕轴线旋转的钻头主体的前端部外周形成有排屑槽，并且在上述钻头主体的前端设置有切削刃，该钻头的特征在于，上述排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面在与上述轴线正交的截面上呈沿着第1圆弧的凹曲线状，并且与该壁面相连且朝向上述钻头主体的外周侧的上述排屑槽的底面在与上述轴线正交的截面上呈沿着第2圆弧的凹曲线状，上述第2圆弧与上述钻头主体前端部的芯厚圆外切，上述第1圆弧的半径大于上述第2圆弧，且上述第1圆弧在比上述第2圆弧与上述芯厚圆的切点更靠前缘侧与该第2圆弧相切。

在如此构成的钻头中，第1圆弧在比第2圆弧与芯厚圆的切点更靠前缘侧与第2圆弧相切，其中，上述第1圆弧为排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面的截面所呈的凹曲线所沿的圆弧，上述第2圆弧为排屑槽的朝向钻头主体外周侧的底面的截面所呈的凹曲线所沿的圆弧，因此例如相对于专利文献2中记载的钻头，若将第1、第2圆的半径与第1、第2圆弧的半径也设为相等，并且将芯厚圆的直径及钻头主体前端部的外径也设为相等，则第1圆弧以与第2圆弧相切的状态位于钻头旋转方向侧，因此能够缩小排屑槽的槽宽。因此，通过将钻头主体前端部的截面积在外周侧尤其设得较大来增大截面惯性矩，从而能够确保刚性和强度。

并且，若将排屑槽的槽宽设为相等，则能够进一步将第1圆弧的半径设得较大，因此通过抑制切屑在排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面上的摩擦，能够防止擦痕的形成。此外，由于与第1圆弧相切的切点位于前缘侧，因此能够将第2圆弧设得较长，从而使通过钻头主体的旋转而从前缘侧压入到顶棱侧的切屑与呈沿着该第2圆弧的截面凹曲线状的排屑槽的上述底面滑动抵接，由此能够充分地卷曲切屑。

因此，根据上述结构的钻头，即便在高负载状态下有大量的切屑高速通过排屑槽内部的高效加工中，也能够防止钻头主体的前端部折损，或在进行重磨时增加研磨量，或在切削刃或其附近发生破损，或者发生切屑堵塞，并且能够延长钻头寿命且进行稳定的钻孔加工。

在此，与上述轴线正交的截面上的上述第1圆弧与第2圆弧的切点的位置优选位于从上述轴线起相对于上述切削刃的外径D为0.1×D～0.35×D的范围内。若该切点的位置与上述范围相比靠近轴线，且位于靠近第2圆弧与芯厚圆的切点的位置，则有可能无法可靠地发挥上述效果，另一方面，若与上述范围相比过于远离轴线，则在上述截面上呈沿着第1圆弧的凹曲线的排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面过小，即便槽宽形成得小也有可能使排屑槽的截面积不够充分而导致容量不足，且发生切屑堵塞。

并且，同样相对于上述切削刃的外径D，优选上述第1圆弧的半径在1.0×D～3.0×D的范围内，并且上述第2圆弧的半径在0.2×D～0.4×D的范围内。若第1、第2圆弧的半径分别大到超过上述范围，则有可能使排屑槽的槽宽过宽，相反，若小到不足上述范围，则有可能使切屑在朝向钻头旋转方向的壁面或朝向钻头主体外周侧的底面上的摩擦过大。

如以上说明，根据本发明，即便在通过使钻头主体高速旋转而以高进给量进给的高效加工中，也能够防止钻头主体损伤且延长寿命，并且通过顺畅地排出切屑来进行稳定的钻孔加工。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的从轴线方向前端侧观察的主视图。

图2为图1所示的实施方式的侧视图。

图3为图1所示的实施方式的与钻头主体前端部的轴线正交的剖视图。

具体实施方式

图1至图3为表示本发明的一实施方式的图。本实施方式中，钻头主体1通过硬质合金等硬质材料形成为以轴线O为中心的圆柱状外形，未图示的后端部成为刀柄部，且该刀柄部被机床的主轴把持，由此一边绕着轴线O向钻头旋转方向T旋转，一边被进给到该轴线O方向前端侧(图2中为左侧)，从而对工件进行钻孔加工。

在钻头主体1的前端部的外周形成有一对排屑槽2，其在该钻头主体1的前端面开口并随着朝向后端侧而绕轴线O向钻头旋转方向T的后方侧扭转，在本实施方式中相对于轴线O以180°旋转对称的方式形成有一对排屑槽，在这些排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面2A与从上述钻头主体1前端面的排屑槽2的开口部向钻头旋转方向T后方侧延伸的前端后刀面3的交叉棱线部上分别形成有切削刃4。即，本实施方式的钻头为双刃麻花钻。

关于前端后刀面3，以随着朝向钻头旋转方向T后方侧而向钻头主体1的后端侧倾斜的方式对切削刃4赋予后角，并且以朝向钻头主体1的前端部外周侧也向后端侧倾斜的方式对切削刃4赋予前端角。另外，本实施方式中，该前端后刀面3上形成有在钻头旋转方向T后方与切削刃4相连的第1后刀面3A及在钻头旋转方向T更后方侧与该第1后刀面3A相连且具有比第1后刀面3A更大的后角的第2后刀面3B。

并且，关于钻头主体1前端部的外周面，在与排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的上述壁面2A的交叉棱线部形成有位于与切削刃4的外径D(省略图示。切削刃4的外周端绕轴线O所呈的圆的直径)相等的外径且以轴线O为中心的圆筒面上的刃带部5A，并且与该刃带部5A相比靠钻头旋转方向T后方侧的部分为直径稍小于上述外径D的副后刀面5B。刃带部5A与上述壁面2A的交叉棱线成为钻头主体1前端部的前缘1A，副后刀面5B与排屑槽2的朝向钻头旋转方向T后方侧的壁面2B的交叉棱线成为顶棱1B。另外，也可以对刃带部5A赋予倒锥。

此外，在排屑槽2的钻头主体1前端面上的开口部的内周侧即轴线O侧形成有将排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面的内周部向轴线O侧切开的修磨部6。在该修磨部6形成有朝向钻头旋转方向T的修磨面6A和与朝向钻头旋转方向T后方侧且在钻头旋转方向T侧相邻的前端后刀面3的上述第2后刀面3B交叉的修磨壁面6B，在本实施方式中，该修磨壁面6B延伸至钻头主体1前端部外周的上述顶棱1B。

在上述切削刃4上形成有从该切削刃4的外周端向内周侧延伸的主切削刃4A及与该主切削刃4A的内周相连且形成于上述修磨部6的修磨面6A与前端后刀面3(第1后刀面3A)的交叉棱线部的修磨刃4B。排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的上述壁面2A成为主切削刃4A的前刀面，通过使排屑槽2如上述那样扭转，由此对主切削刃4A赋予正前角，并且修磨面6A成为修磨刃4B的前刀面。

此外，在钻头主体1的前端部内的圆周方向上的一对排屑槽2之间的部分，分别形成有以与这些排屑槽2相等的导程扭转的冷却剂孔7。在本实施方式中，如图3所示，这些冷却剂孔7在与轴线O正交的截面上具备：凸曲的前孔壁面，位于钻头旋转方向T侧且与排屑槽2的上述壁面2A之间的间隔大致恒定；凸曲的后孔壁面，位于钻头旋转方向T后方侧且与上述壁面2B之间的间隔大致恒定；及凹曲的外周孔壁面，位于钻头主体1的外周侧且与上述副后刀面5B之间的间隔大致恒定，并且冷却剂孔大致形成为三角形形状。

因此，该冷却剂孔7的上述前孔壁面与后孔壁面彼此的圆周方向的间隙随着朝向外周侧而逐渐增大，且该间隙的增大比例也随着朝向外周侧而逐渐变大。但是，在与轴线O正交的截面上，这些前后孔壁面所交叉的上述三角形的角部和前后孔壁面与外周孔壁面所交叉的角部通过半径较小的凹圆弧顺滑地相连。如图1所示，这种冷却剂孔7在钻头主体1的前端后刀面3中的上述第2后刀面3B上开口。

排屑槽2的内表面具备朝向钻头旋转方向T的上述壁面2A、朝向钻头旋转方向T后方侧的上述壁面2B及位于这些壁面2A、2B之间且朝向钻头主体1外周侧的底面2C。并且，如图3所示，在与轴线O正交的截面上，其中朝向钻头旋转方向T的壁面2A呈沿着第1圆弧C1的凹曲线状，并且朝向钻头主体1外周侧的底面2C呈沿着第2圆弧C2的凹曲线状，上述第2圆弧C2与钻头主体1前端部的芯厚圆E外切，第1圆弧C1的半径R1大于第2圆弧C2的半径R2，并且第1圆弧C1在比第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P位于上述前缘1A侧的切点Q处与第2圆弧C2相切。

换言之，在与轴线O正交的截面上，从前缘1A至第1圆弧C1与第2圆弧C2的切点Q的部分成为排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面2A，从该切点Q经由第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P而向顶棱1B侧延伸的部分成为排屑槽2的朝向钻头主体1外周侧的底面2C。另外，在与轴线O正交的截面上，排屑槽2的朝向钻头旋转方向T后方侧的壁面2B形成为，从底面2C朝向顶棱1B侧而大致沿着上述第2圆弧C2延伸之后曲折，并描绘向钻头旋转方向T后方侧稍微凸曲的凸曲线，从而到达顶棱1B。

在此，本实施方式中，与轴线O正交的截面上的第1圆弧C1与第2圆弧C2的上述切点Q位于在该截面上从轴线O起相对于上述切削刃4的外径D为0.1×D～0.35×D的范围内，即切点Q与轴线O之间的间隔L在0.1×D～0.35×D的范围内。并且，在本实施方式中，芯厚圆E的直径(芯厚)d在0.15×D～0.4×D的范围内，但小于上述间隔L的2倍即2×L。

此外，相对于切削刃4的外径D，第1圆弧C1的半径R1在1.0×D～3.0×D的范围内，并且第2圆弧C2的半径R2在0.2×D～0.4×D的范围内。另外，如此排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的上述壁面2A在与轴线O正交的截面上呈沿着半径R1较大的第1圆弧C1的凹曲线，由此如上所述，从轴线O方向前端侧观察时，将该壁面2A作为前刀面的切削刃4的主切削刃4A同样形成为半径较大的凹曲线状，或如图1所示形成为大致直线状。

并且，本实施方式中，在上述截面上通过轴线O并与第1圆弧C1相切的第1直径线和与第2圆弧C2相切的第2直径线所成的槽角度在60°～90°范围内。并且，第1圆弧C1的中心与通过轴线O且将上述槽角度进行二等分的直径线与以轴线O为中心的上述外径D的直径圆的交点相比，位于上述第1直径线的延伸方向上的钻头主体1的外周侧，且第2圆弧C2的中心与上述交点相比位于轴线O侧。

如此构成的钻头中，在与轴线O正交的截面上第1圆弧C1的半径R1大于第2圆弧C2的半径R2，其中，上述第1圆弧C1为排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面2A所呈的凹曲线所沿的圆弧，上述第2圆弧C2为朝向钻头主体1外周侧的底面2C所呈的凹曲线所沿的与芯厚圆E外切的圆弧，而且，第1圆弧C1与第2圆弧C2的切点Q与第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P相比位于前缘1A侧，因此与该切点Q和第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P一致的情况相比，前缘1A位于更靠钻头旋转方向T侧。

因此，通过缩小排屑槽2的槽宽能够拓宽刃瓣宽度，因此能够确保钻头主体1的前端部的截面积较大。而且，在钻头主体1前端部的外周侧截面积尤其较大，因此通过有效地增大截面惯性矩，能够可靠地确保钻头主体1前端部的刚性和强度，且能够在成为高负载的高效加工中防止钻头主体1前端部发生折损。

并且，与切点Q和第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P一致的情况相比，只要排屑槽2的槽宽相同，便能够如上述那样扩大第1圆弧C1的半径R1，因此在高效加工中即便有大量的切屑通过排屑槽2内部，也能够减轻切屑在排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面2A上的摩擦，且能够防止在该壁面2A形成擦痕。因此，能够防止进行重磨时为了将前端后刀面3研磨至没有这种擦痕的位置而增大研磨量从而缩短钻头寿命，或在切削刃或其附近因擦痕的残留而容易发生破损。

而且，如此能够加大排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面2A的截面所呈的凹曲线所沿的第1圆弧C1的半径R1，随此也能够使形成于该壁面2A与前端后刀面3的交叉棱线部的主切削刃4A成为如上所述的半径较大的凹曲线状或大致直线状。因此，不论在进行重磨之后还是在使用钻头初期，均能够确保切削刃4的强度，且在高负载的高效加工中也能够防止破损等的发生。

此外，第1圆弧C1和第2圆弧C2的切点Q与第2圆弧C2和芯厚圆E的切点P相比位于前缘1A侧，由此能够将沿着第2圆弧C2的排屑槽2的底面2C的截面所呈的凹曲线的长度设得较长。因此，能够使随着钻头主体1的旋转而从前缘1A侧被压入到沿着半径R2较小的第2圆弧C2的底面2C中的切屑与该底面2C充分滑动抵接并卷曲，且能够通过防止切屑堵塞的发生来促进切屑的顺利排出。

并且，本实施方式中，第1圆弧C1与第2圆弧C2的切点Q的位置在从轴线O起相对于切削刃4的外径D为0.1×D～0.35×D的范围内，由此能够更为可靠地发挥上述效果。即，若该切点Q的位置与上述范围相比位于轴线O侧，且过于靠近第2圆弧C2与芯厚圆E的切点P，则无法扩大钻头主体1前端部的截面积，而有可能无法确保刚性和强度，相反，若切点Q与上述范围相比位于更外周侧，则在排屑槽2的截面上沿着半径R2较小的第2圆弧C2的部分过大，有可能因排屑槽2的容量的不足而发生切屑堵塞。

此外，本实施方式中，如上所述那样第1圆弧C1的半径R1相对于切削刃4的外径D在1.0×D～3.0×D的范围内而足够大，并且第2圆弧C2的半径R2在0.2×D～0.4×D的范围内，由此也能够可靠地维持钻头主体1前端部的刚性和强度，并且能够进行稳定的钻孔加工。即，若第1圆弧C1、第2圆弧C2的半径R1、R2分别大于上述范围，则排屑槽2的槽宽过宽，有可能在进行高效加工时容易使钻头主体1前端部折损，相反，若小于上述范围，则切屑在排屑槽2的上述壁面2A或底面2C上的摩擦较大，有可能无法可靠地防止擦痕的形成或发生切屑堵塞。

实施例

接着，例举本发明的实施例来对本发明的效果进行说明。本实施例中，根据上述实施方式，制造出切削刃4的外径D为8mm、第1圆弧C1的半径R1为12.8mm(1.6×D)、第2圆弧C2的半径R2为1.76mm(0.22×D)、从轴线O至切点Q的间隔L为1.92mm(0.24×D)的硬质合金制钻头。另外，芯厚圆E的直径(芯厚)d在实施例及下述比较例1、2中均为2.00mm(0.25×D)。

并且，作为相对于该实施例的比较例制造出切削刃4的外径D与实施例同样为8mm，但与实施例相反第2圆弧C2的半径R2反而大于第1圆弧C1的半径R1的基于专利文献1的硬质合金制钻头，还制造出虽然第1圆弧C1的半径R1大于第2圆弧C2的半径R2，但第1圆弧C1与第2圆弧C2的切点Q和芯厚圆E与第2圆弧C2的切点P相一致的基于专利文献2的硬质合金制钻头。依次将这些作为比较例1、2。

另外，比较例1的第1圆弧C1的半径R1为2.4mm(0.3×D)，第2圆弧C2的半径R2为2.64mm(0.33×D)，从轴线O至切点Q的间隔L为与芯厚圆E的半径d/2相等的1.0mm(0.125×D)，比较例2的第1圆弧C1的半径R1为3.2mm(0.4×D)，第2圆弧C2的半径R2为0.24mm(0.3×D)，从轴线O至切点Q的间隔L也是与芯厚圆E的半径d/2相等的1.0mm(0.125×D)。

而且，在切削速度200m/min、进给速度0.35mm/rev的切削条件下，通过这些实施例及比较例1、2的钻头进行在由S50C构成的40mm厚度的板材形成贯穿孔的高效钻孔加工试验，来调查可加工切削长度及实验后的钻头的状态。另外，试验过程中使用立式加工中心来从冷却剂孔7以1Mpa的压力供给冷却剂的湿式切削。

其结果，在比较例1中虽然达到了切削长度25m(625孔)，但主切削刃中产生了龟裂而无法进行钻孔加工。并且，比较例2中，切削长度为20m(500孔)，且在钻头主体前端部外周发生了破损而无法进行钻孔。与这些比较例相比，实施例中切削长度不仅达到了40m(1000孔)而且也能够进行钻孔加工，因此在此时结束了试验。试验后的实施例的钻头中，虽然在排屑槽2内确认到有些磨损，但没有确认到破损或崩刀等。

符号说明

1-钻头主体，1A-前缘，1B-顶棱，2-排屑槽，2A-排屑槽2的朝向钻头旋转方向T的壁面，2B-排屑槽2的朝向钻头旋转方向T后方侧的壁面，2C-排屑槽2的朝向钻头主体1外周侧的底面，3-前端后刀面，4-切削刃，O-钻头主体1的轴线，T-钻头旋转方向，C1-第1圆弧，C2-第2圆弧，E-芯厚圆，P-第2圆弧C2与芯厚圆E的切点，Q-第1圆弧C1与第2圆弧C2的切点，R1-第1圆弧C1的半径，R2-第2圆弧C2的半径，L-轴线O与切点Q之间的间隔。

Claims (3)

1.一种钻头，在绕轴线旋转的钻头主体的前端部外周形成有排屑槽，并且在上述钻头主体的前端设置有切削刃，该钻头的特征在于，

上述排屑槽的朝向钻头旋转方向的壁面在与上述轴线正交的截面上呈沿着第1圆弧的凹曲线状，并且与该壁面相连且朝向上述钻头主体的外周侧的上述排屑槽的底面在与上述轴线正交的截面上呈沿着第2圆弧的凹曲线状，上述第2圆弧与上述钻头主体的前端部的芯厚圆外切，上述第1圆弧的半径大于上述第2圆弧，且上述第1圆弧在比上述第2圆弧与上述芯厚圆的切点更靠前缘侧与该第2圆弧相切。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，

在与上述轴线正交的截面上，上述第1圆弧与上述第2圆弧的切点位于从上述轴线起相对于上述切削刃的外径D为0.1×D～0.35×D的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，

相对于上述切削刃的外径D，上述第1圆弧的半径在1.0×D～3.0×D的范围内，并且上述第2圆弧的半径在0.2×D～0.4×D的范围内。