CN106573316A - 钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钻头，该钻头具有平坦状的钻头尖端以及优良的切削刃强度和切屑排出性。钻头(10)钻头包括：切削刃(1)，其沿相对于钻头轴线(线O‑O)成85°以上且90°以下的角度(α)的方向延伸；后刀面(6)，其与切削刃(1)续接并且相对于钻头轴线(线O‑O)具有5°以上且10°以下的后角(β)；以及前刀面(3)，其隔着切削刃(1)位于与后刀面(6)相反的位置，切削刃(1)包括沿与钻头轴线(线O‑O)平行的方向凹陷的凹陷部(1a)，并且前刀面(3)包括形成于钻头的外周侧的前隙部(4)。

Description

钻头
技术领域
本发明涉及钻头，并且更具体地说涉及具有平坦形状的尖端的钻头。
背景技术
提供顶角设定为120°至140°的钻头，作为标准样品。
然而，这种钻头存在这样的问题：在对诸如倾斜表面等非平表面的加工中，当刺入非平表面时，孔位置的精度低。因此，已开发出适于加工非平表面的钻头。
日本专利特开No.2004-141970(PTD 1)披露了将具有170°至180°的顶角的钻头作为用于钻进倾斜表面中的孔的钻头。
日本专利特开No.2009-56534(PTD 2)披露了用作扩孔钻的钻头，该扩孔钻用于钻导向孔或实施镗孔，以作为在钻进倾斜表面中的孔之前的预加工。该扩孔钻具有170°至190°的顶角，并且包括：两个二次切削刃，其经由减薄从横刃向外延伸；凹形的一次切削刃，其从每个二次切削刃向外延伸；以及外切削刃，其从每个一次切削刃延伸至前缘并且沿钻头的旋转方向凹陷。外切削刃具有-1°至-20°的后退角。
通过标准样品的钻头在工件中进行的钻孔操作形成了具有锥形底部的盲孔。然而，为了某些应用，期望具有平的底部的盲孔。为了这样的应用，日本国家专利公开No.2008-500190(PTD 3)披露了具有180°的顶角的钻头。
参考列表
专利文献
PTD 1：日本专利特开No.2004-141970
PTD 2：日本专利特开No.2009-56534
PTD 3：日本国家专利公开NO.2008-500190
发明内容
技术问题
日本专利特开No.2004-141970(PTD 1)具有这样的问题：由于钻头尖端具有凹形形状，钻头容易因钻头尖端的外周部分上的重载荷而损坏。如果顶角大于180°，则日本专利特开No.2009-56534(PTD 2)的技术也具有这样的问题：钻头容易因钻头尖端的外周部分上的重载荷而损坏。
此外，日本国家专利特开No.2008-500190(PTD 3)的技术具有这样的问题：由于钻头尖端是具有180°的顶角的直线切削刃。因容屑槽对切屑清除的影响小而导致的低切屑排出性。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有平坦状的钻头尖端以及优良切削刃强度和切屑排出性的钻头。
解决方法
根据本发明的一个方面的钻头，(1)钻头包括：切削刃，其沿相对于钻头轴线成85°以上且90°以下的角度的方向延伸；后刀面，其与所述切削刃续接并且相对于所述钻头轴线具有5°以上且10°以下的后角；以及前刀面，其隔着所述切削刃位于与所述后刀面相反的位置，所述切削刃包括沿与所述钻头轴线平行的方向凹陷的凹陷部，并且所述前刀面包括形成于所述钻头的外周侧的前隙部。
发明的有益效果
根据上述方面，可以提供具有平坦形状的钻头尖端以及优良切削刃强度和切屑排出性的钻头。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个方面的钻头的结构的代表性实例的侧视图。
图2是围绕以线O-O表示的钻头轴线旋转90°的图1所示的钻头的侧视图。
图3是图1所示的钻头的尖端部分的放大的侧视图。
图4是图2所示的钻头的尖端部分的放大的侧视图。
图5是图1所示的钻头的尖端部分的放大的正视图。
具体实施方式
[本发明实施例的说明]
首先，将对本发明的各方面进行逐一地说明。
根据本发明的一个方面的钻头，
(1)钻头包括：切削刃，其沿相对于钻头轴线成85°以上且90°以下的角度的方向延伸；后刀面，其与所述切削刃续接并且相对于所述钻头轴线具有5°以上且10°以下的后角；以及前刀面，其隔着所述切削刃位于与所述后刀面相反的位置，所述切削刃包括沿与所述钻头轴线平行的方向凹陷的凹陷部，并且所述前刀面包括形成于所述钻头的外周侧的前隙部。因此，可以提供具有平坦形状的钻头尖端以及优良切削刃强度和切屑排出性的钻头。
(2)优选地，所述前刀面包括形成于所述钻头轴线侧的减薄部分。因此，提高了所述切屑排出性、所述切削刃强度以及所述钻头的刺入性。
(3)优选地，所述凹陷部的宽度为所述切削刃的从所述钻头轴线到所述钻头的外周侧端部的部分的宽度的50％以上且70％以下。因此，提高了所述钻头的所述切削刃强度和所述切屑排出性。
(4)优选地，所述凹陷部的深度为所述钻头的直径的2％以上且5％以下。因此，提高了所述钻头的所述切削刃强度和所述切屑排出性。
(5)优选地，当从所述钻头的尖端的上方观看时，所述减薄部分包括直线部分和弯曲部分，所述直线部分成形为延伸越过所述钻头轴线，并且所述弯曲部分的外侧端位于所述钻头的外周的内侧。因此，提高了所述钻头的刚度并且增强了利用所述钻头加工期间的稳定性。
(6)优选地，当从所述钻头的尖端的上方观看时，所述减薄部分的所述直线部分形成为与所述前隙部平行。因此，在保持切屑排出性的同时提高了切削刃强度。
[本发明的实施例的细节]
下面，将参考附图描述根据本发明的实施例的钻头的一个具体实例。
图1是示出根据本发明的一个方面的钻头的结构的代表性实例的侧视图。图2是图1所示的钻头的围绕钻头轴线(线O-O)旋转90°的侧视图。图3是图1所示的钻头的尖端部分的放大的侧视图。图4是图2所示的钻头的尖端部分的放大的侧视图。图5是图1所示的钻头的尖端部分的放大的正视图。
根据本发明的实施例的钻头10包括用于将钻头与保持件连接起来的钻柄9，以及形成为与钻柄9的顶端续接的主体8。主体8具有沿纵向的侧面。在该侧面中，形成螺旋扭转容屑槽7，并且沿扭转容屑槽7形成深度小于扭转容屑槽的外周部分11。扭转容屑槽7在钻头尖端处开口。开口的边界的一部分形成切削刃1。开口的边界的另一部分与后刀面6续接。扭转容屑槽7与外周部分11之间的边界包括与切削刃1续接的部分。在边界的该部分处，形成刃带2。向内弯曲表面形成扭转容屑槽7。切削刃1附近的向内弯曲表面是前刀面3。在钻头尖端处，前刀面3在钻头轴线侧的一部分被切除以形成减薄部分5。前刀面3的外周侧边缘拐角被倒角，以形成前隙部4。
减薄部分5包括直线部分和弯曲部分。直线部分形成为越过钻头轴线。弯曲部分的外侧端形成为位于钻头的外周的内侧。因此，提高了钻头的刚度并且增强了利用钻头加工期间的稳定性。
钻头10包括切削刃1，切削刃1沿相对于钻头轴线(线O-O)成85°以上且90°以下的角度的方向延伸。切削刃1包括在钻头轴线(线O-O)的附近彼此连接的两个切削刃。钻头10是切削刃具有平坦形状或非常平缓的凸形的钻头。因此，可以在诸如倾斜表面和柱状表面等非平表面中高精度地实施钻孔或扩孔。此外，可以高精度地实施交叉孔钻孔、攻丝和间歇孔钻孔。此外，可以抑制钻孔期间在孔的开口处产生毛刺。本文中钻头轴线(线O-O)是指沿钻头的纵向延伸穿过钻头的中央的线。切削刃1沿相对于钻头轴线(线O-O)成85°以上且90°以下的角度的方向延伸，这意味着由钻头轴线(线O-O)和切削刃1形成的角度α(见图3)在85°以上且90°以下。如果角度α小于85°，则难以在诸如倾斜表面和圆柱表面等非平表面中精确地实施钻孔和扩孔。与之对比，如果角度α大于90°，则切削刃强度下降。
钻头10包括后刀面6，后刀面6与切削刃1续接并且相对于钻头轴线(线O-O)具有5°以上且10°以下的后角β。因此，钻头具有高耐磨性和高耐崩裂性。本文中后角β是指由后刀面6和钻头轴线(线O-O)的垂线12形成的角度β(见图4)。如果后角β小于5°，则钻头与工件之间的间隙较小，从而切削刃的磨损迅速增加，导致耐磨性下降。与之对比，如果后角β大于10°，则切削刃1的强度不足，从而容易发生崩裂，导致耐崩裂性减小。
切削刃1包括凹陷部1a，当从侧面观看钻头10时，凹陷部1a沿与钻头轴线(线O-O)平行的方向凹陷。当从侧面观看钻头10时，凹陷部1a从切削刃1的顶部凹陷并且形成弧形。凹陷部1a的形状不受特定限制。
当从侧面观看钻头10时，凹陷部1a的宽度W2(在下文中也被称为W2)优选为钻头的从钻头轴线(线O-O)到外周侧端部的部分的宽度W1(下文中也被称为W1)的50％以上且70％以下(假设宽度W1为100％)。本文中凹陷部1a的宽度W2是指凹陷部1a的在切削刃1延伸的方向上的宽度的最大值。如果W2小于W1的50％，则钻头的切屑排出性下降。与之对比，如果W2大于W1的70％，则钻头的切削刃强度下降。
当从侧面观看钻头10时，凹陷部1a的深度L1(在下文中也被称为L1)为钻头直径D(下文中也被称为D)的2％以上且5％以下(假设钻头直径D为100％)。本文中凹陷部1a的深度L1是指凹陷部1a的在钻头轴线(线O-O)的方向上的深度的最大值。如果L1小于D的2％，则钻头的切屑排出性下降。与之对比，如果L1大于D的5％，则钻头的切削刃强度下降。
在钻头尖端处，前刀面3在钻头轴线侧的一部分被切除以形成减薄部分5。因此，提高了钻头10的切屑排出性和刺入性。减薄部分5的形状不受特定限制，并且可以使用R型减薄、S型减薄等。
在钻头尖端处，前刀面3的外周侧边缘被倒角以形成前隙部4。因此，提高了钻头的切削刃强度。前隙部4的形状不受特定限制，并且前隙部4可以具有R形或直线形的弯曲部。
扭转容屑槽7与外周部分11之间的边界包括与切削刃1续接的部分。在边界的该部分处，形成刃带2。钻头尖端处的刃带2在钻头的周向上的宽度W3(在下文中也被称为W3)优选为0.05mm以上且0.25mm以下。此外，宽度W3优选为刃带2在钻头的周向上的宽度W4(在下文中也被称为W4)的50％以上且70％以下(假设宽度W4为100％)。宽度W4位于从钻头尖端沿着钻头轴线(线O-O)朝向钻柄9的一定距离处，并且该距离是钻头直径D的0.5倍(0.5D)。由此，可以在确保钻头的导向能力的同时提高切削刃强度。如果W3与W4的比率小于50％，则钻头的导向能力下降。与之对比，如果W3与W4的比率大于70％，则钻头的切削刃强度下降。
扭转容屑槽7具有优选为5μm以下的表面粗糙度(Ra)。因此，提高了切削流动的平滑性和钻头的切屑排出性。此外，钻头具有改善的抗工件粘附性，因此适用于不锈钢。应注意，表面粗糙度(Ra)是这样确定的中心线平均粗糙度：用中心线与在中心线的正侧上的粗糙曲线之间的面积以及中心线与中心线的负侧上的粗糙曲线之间的面积之和除以长度L。
实例
将结合实例对本发明进行进一步详细的说明。应注意，本发明不受这些实例限制。
[实例1]
在本实例中，研究切削刃1的凹陷部1a的宽度W2对钻头的切屑排出性和切削刃强度的影响。
制造具有表1所示的主体形状的钻头，并且在以下切削条件下实施切削。评估切削期间的切屑排出性和切削刃强度。
<切削条件>
工件的材料：S50C
旋转速度(切削速度)：VC＝75m/min
进给量：f＝0.08mm/rev
切削孔的深度：钻头直径×2mm
<评估项目>
(切屑排出性)
良好：在扭转容屑槽不阻塞的情况下排出切屑。
不良：切屑堵塞在扭转容屑槽中。
(切削刃强度)
良好：切削刃未崩裂。
不良：切削刃崩裂。
表1
注1：“切削刃角度(°)”是指由钻头轴线(线O-O)和切削刃1形成的角度α。
注2：“前隙部的比率(％)”是指前隙部在沿切削刃1的方向上的尺寸相对于切削刃的从钻头轴线(线O-O)到钻头的外周侧端部的宽度(W1)的比率(假设W1为100％)。
注3：“凹陷部宽度的比率(W2/W1)(％)”是指凹陷部的宽度W2与切削刃的从钻头轴线(线O-O)到外周侧端部的宽度(W1)的比率(假设W1为100％)。
<评估结果>
对于试样1-2和试样1-3，凹陷部宽度的比率(W2/W1)为50％以上且70％以下，并且切屑排出性和切削刃强度为高。
对于试样1-1，在切削刃中未形成凹陷部，并且切屑排出性不足。
对于试样1-4，凹陷部形成在整个切削刃中，并且切削刃强度不足。
[实例2]
在本实例中，研究切削刃1的凹陷部1a的深度(L1)对钻头的切屑排出性和切削刃强度的影响。
制造具有表2所示的主体形状的钻头，并且在以下切削条件下实施切削。在此时，调整从钻头尖端的上方看到的切削刃的曲率以改变切削刃1的凹陷部1a的深度(L1)。然后，评估切削期间的切屑排出性和切削刃强度。
<切削条件>
工件的材料：S50C
旋转速度(切削速度)：VC＝75m/min
进给量：f＝0.08mm/rev
<评估项目>
(切屑排出性)
良好：在扭转容屑槽不阻塞的情况下排出切屑。
不良：切屑堵塞在扭转容屑槽中。
(切削刃强度)
良好：切削刃未崩裂。
一般：发生微小崩裂。
表2
注1：“切削刃角度(°)”是指由钻头轴线(线O-O)和切削刃1形成的角度α。
注2：“前隙部的比率(％)”是指前隙部在沿切削刃1的方向上的尺寸相对于切削刃的从钻头轴线(线O-O)到钻头的外周侧端部的宽度(W1)的比率(假设W1为100％)。
注3：“凹陷部宽度的比率(W2/W1)(％)”是指凹陷部的宽度W2与切削刃的从钻头轴线(线O-O)到外周侧端部的宽度(W1)的比率(假设W1为100％)。
注4：“凹陷部深度的比率(L1/D)(％)”是指凹陷部的深度L1与钻头直径D的比率(假设D为100％)。
<评估结果>
对于试样2-2、试样2-3和试样2-4，凹陷部深度的比率(L1/D)为2％以上且5％以下，并且切屑排出性和切削刃强度为高。特别地，对于试样2-2和试样2-3，凹陷部深度的比率(L1/D)为2％以上且4％以下，并且切屑排出性和切削刃强度为非常高。
关于试样2-1，在切削刃中未形成凹陷部，并且切屑排出性不足。
对于试样2-5，凹陷部深度的比率(L1/D)为10％，并且切削刃强度不足。
本文所公开的实施例和实例在各个方面均是示例性的而不作为限制。本发明的范围应由权利要求而不是上述实施例限定，并且本发明的范围包括与权利要求的含义和范围等同的所有修改和变化。
工业实用性
根据本发明的一个方面的钻头在用于复杂的扩孔、钻交叉孔、攻丝、钻间歇孔、在倾斜表面中扩孔、在倾斜表面中钻孔、在圆柱表面中扩孔、在圆柱表面中钻孔等时是有益的。
引用标号列表
1切削刃；1a凹陷部；2刃带；3前刀面；4前隙部；5减薄部分；6后刀面；7扭转容屑槽；8主体；9钻柄；10钻头；11外周部分；12垂线。

Claims (6)

1.一种钻头，包括：
切削刃，其沿相对于钻头轴线成85°以上且90°以下的角度的方向延伸；
后刀面，其与所述切削刃续接并且相对于所述钻头轴线具有5°以上且10°以下的后角；以及
前刀面，其隔着所述切削刃位于与所述后刀面相反的位置，
所述切削刃包括沿与所述钻头轴线平行的方向凹陷的凹陷部，并且
所述前刀面包括形成于所述钻头的外周侧的前隙部。
2.根据权利要求1所述的钻头，其中，
所述前刀面包括形成于所述钻头轴线侧的减薄部分。
3.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，
所述凹陷部的宽度为所述切削刃的从所述钻头轴线到所述钻头的外周侧端部的部分的宽度的50％以上且70％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钻头，其中，
所述凹陷部的深度为所述钻头的直径的2％以上且5％以下。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的钻头，其中，
当从所述钻头的尖端的上方观看时，所述减薄部分包括直线部分和弯曲部分，所述直线部分成形为延伸越过所述钻头轴线，并且所述弯曲部分的外侧端位于所述钻头的外周的内侧。
6.根据权利要求5所述的钻头，其中，
当从所述钻头的尖端的上方观看时，所述减薄部分的所述直线部分形成为与所述前隙部平行。
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