CN108883476A - 刀头、钻头 - Google Patents

Abstract

基于一方案得到的钻头用刀头在将中心轴的一方设为第一端且将另一方设为第二端时，且所述钻头用刀头具备：第一部分，其具有位于第一端侧的切削刃和位于第二端侧的凹部；第二部分，其具有沿着中心轴延伸的轴部和在第一端侧与轴部相连并且直径比轴部的直径大的卡合部，卡合部位于凹部内。

Description

刀头、钻头

技术领域

本方案涉及钻头用的刀头。钻头例如用于开孔加工等。

背景技术

作为在金属等开孔加工中使用的刀头，例如已知有日本特表平10-511432号公报(专利文献1)所记载的刀头。专利文献1的第2A图所记载的刀头具有组成互不相同的第一区域及第二区域，第二区域具有切削刃。第一区域及第二区域通过冶金而结合。

在专利文献1所记载的刀头中，第一区域为圆柱形状，第二区域配置为覆盖该第一区域的前端侧。第一区域及第二区域的组成互不相同，因此有时在第一区域与第二区域的分界处产生裂纹(龟裂)而刀头的耐久性降低。

发明内容

本方案提供耐久性良好的刀头。

对于本方案的刀头，在将中心轴的一方设为第一端且将另一方设为第二端时，所述刀头具备：第一部分，其具有位于所述第一端侧的切削刃和位于所述第二端侧的凹部；以及第二部分，其具有沿着所述中心轴延伸的轴部和在所述第一端侧与所述轴部相连并且直径比所述轴部的直径大的卡合部，所述卡合部位于所述凹部内。

附图说明

图1是表示一实施方式的钻头的立体图。

图2是朝向图1所示的钻头的第一端观察得到的主视图。

图3是从A1方向观察图2所示的钻头得到的侧视图。

图4是从A2方向观察图2所示的钻头得到的侧视图。

图5是表示一实施方式的刀头的立体图。

图6是朝向图5所示的刀头的第一端观察得到的主视图。

图7是朝向图5所示的刀头的第二端观察得到的后视图。

图8是从A3方向观察图6所示的刀头得到的侧视图。

图9是从A4方向观察图6所示的刀头得到的侧视图。

图10是图8所示的刀头的B1剖视图。

图11是图8所示的刀头的B2剖视图。

图12是图10所示的刀头的另一例(第一变形例)的剖视图。

图13是图10所示的刀头的另一例(第二变形例)的剖视图。

图14是图10所示的刀头的另一例(第三变形例)的后视图。

图15是图7所示的刀头的另一例(第四变形例)的后视图。

图16是图7所示的刀头的另一例(第五变形例)的后视图。

图17是图10所示的刀头的另一例(第六变形例)的剖视图。

图18是表示一实施方式的刀架的立体图。

图19是朝向图18所示的刀架的第二端观察得到的后视图。

图20是从A5方向观察图19所示的刀架得到的侧视图。

图21是从A6方向观察图19所示的刀架得到的侧视图。

图22是图21所示的刀架的B3剖视图。

图23是图10所示的刀头的另一例(第七变形例)的剖视图。

图24是表示一实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的简要图。

图25是表示一实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的简要图。

图26是表示一实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的简要图。

具体实施方式

<钻头>

以下，使用附图来详细地说明一实施方式的钻头用刀头(也简称作刀头)及钻头。不过，为了便于说明，以下参照的各图仅将在说明一实施方式的方面必要的主要部件简化地示出。因此，以下所公开的刀头及钻头可以具备参照的各图中未示出的任意的构成部件。另外，各图中的部件的尺寸并非忠实地表示实际的构成部件的尺寸及各部件的尺寸比率等。

如图1～图4所示，本实施方式的钻头1具有刀架3及刀头5。例如如图1所示，刀架3为沿着旋转轴X1细长地延伸的棒形状，具有位于第一端侧的刀槽7。本实施方式中的刀架3具有一个刀槽7。在为了制造切削加工物而切削被切削件的工序中，钻头1绕旋转轴X1旋转。需要说明的是，图1等中的箭头X2表示钻头1的旋转方向。

在此，将沿着旋转轴X1的方向上的一方简便地设为“第一端”，并且将沿着旋转轴X1的方向上的另一方简便地设为“第二端”。另外，将成为对象的部件中的一方的端部侧设为“第一端侧”，并且将成为对象的部件中的另一方的端部侧设为“第二端侧”。在钻头的使用时，通常将第一端称作“前端”，将第二端称作“后端”。

刀槽7为供刀头5安装的部分，且在刀架3的第一端侧开口。刀头5位于本实施方式中的刀槽7。刀头5可以与刀槽7直接接触，另外，也可以是在刀头5与刀槽7之间夹持未特别图示的片材的结构。刀头5成为相对于刀架3能够装卸的结构。

首先，详细地说明构成钻头1的刀头5。

刀头5作为钻头1中的切削部发挥功能。即，刀头5为与被切削件接触的部位，是在被切削件的切削加工具有主要的作用的部位。如图5所示，本实施方式中的刀头5由第一部分9及第二部分11这两个部分构成。如图8等所示，第二部分11具有轴部13及卡合部15。轴部13沿着刀头5的中心轴延伸，例如如图8所示那样在本实施方式中为棒形状。

刀头5的中心轴无需一定与刀架3的旋转轴X1一致，但在本实施方式中，这两个轴一致。因此，在与本实施方式相关的以后的说明中，作为表示旋转轴及中心轴的附图标记而使用X1。

本实施方式中的刀架3的刀槽7具有与轴部13对应的孔(未图示)。通过将轴部13插入该孔中，从而可实现刀头5相对于刀架3的绕中心轴X1的定位。

第二部分11的卡合部15位于比轴部13靠第一端侧的位置，且与轴部13相连。本实施方式中的卡合部15的直径比轴部13的直径大。因此，在侧视观察的情况下，第二部分11成为T字形状。在此，直径是指与中心轴X1正交的方向上的宽度的最大值。

本实施方式中的卡合部15沿着与中心轴X1正交的方向延伸。因此，在从图8所示的方向观察的情况下，卡合部15的与中心轴X1正交的方向上的宽度比轴部13的与中心轴X1正交的方向上的宽度大，另一方面，在从图9所示的方向观察的情况下，轴部13的与中心轴X1正交的方向上的宽度和卡合部15的与中心轴X1正交的方向上的宽度相同。

本实施方式中的轴部13及卡合部15为大体相同的组成，且一体地形成。在此，“大体相同”并非要求在测定两个区域的组成的情况下始终严格相同，是指允许测定误差的程度的偏差。

第一部分9相对于第二部分11而言位于第一端侧。切削刃19位于第一部分9中的第一端侧。另外，凹部25位于第一部分9中的第二端侧。

切削刃19形成于第一部分9中的第一端。切削刃19在从第一端侧观察的情况下通过中心轴X1，且以中心轴X1为基准成为180°的旋转对称的形状。本实施方式中的切削刃19具有第一切削刃21及一对第二切削刃23。在第一切削刃21的各端部分别连接有第二切削刃23。因此，切削刃19按照一方的第二切削刃23、第一切削刃21、另一方的第二切削刃23的顺序排列。

第一切削刃21是在朝向第一端观察的情况下通过中心轴X1的部分，是通常被称作横刃的部位。一对第二切削刃23分别与第一切削刃21的端部连接，是对切削加工时被切削件进行主要地切削的所谓“主切削刃”的部位。

作为主切削刃使用的一对第二切削刃23形成于两个面相交的棱部。此时，两个面中的位于第一端侧的面是所谓的“后刀面”。另外，两个面中的位于第二端侧的面是所谓的“前刀面”。因此，主切削刃也可以说是形成于后刀面与前刀面相交的棱部。由主切削刃切削得到的被切削件的切屑在前刀面流动。在本实施方式中，由于存在两个主切削刃，因此前刀面也存在两个。

需要说明的是，作为切削刃19的具体结构，例示了具有第一切削刃21及一对第二切削刃23的结构，但切削刃19并不限定于上述的结构。

第一部分9中的第二端侧的端面成为平坦的面形状。凹部25位于该端面中。在本实施方式中，第二部分11的卡合部15位于该凹部25，在凹部25中第二部分11与第一部分9接触。在本实施方式中，也可以在凹部25中将第二部分11与第一部分9接合。

在此，“接合”是指如下概念：不仅包括使用焊料、树脂等粘接材料将两个部分粘接的情况，还包括如将两个部分彼此焊接的情况及熔敷的情况那样，将两个部分直接接合的情况。

在本实施方式中，第一部分9也可以熔敷于第二部分11。在第一部分9熔敷于第二部分11时，能够将第二部分11与第一部分9牢固地接合。另外，无需使用粘接材料，因此能够减少在制造钻头1方面的部件的数量。

在使用具备由多个部分构成的刀头5的钻头1来进行开孔加工的情况下，多个部分之间的分界也被施加负荷，有可能在这些部分的分界产生裂纹而钻头1发生损伤。

然而，在本实施方式的钻头1的刀头5中，卡合部15的直径比轴部13的直径大，该卡合部15在凹部25中接合于第一部分9时，第二部分11与第一部分9接合的部分的面积大，因此在第二部分11与第一部分9的分界不容易产生裂纹，刀头5的耐久性提高。

作为构成第二部分11的材质，例如可举出金属、硬质合金及金属陶瓷等。作为金属，例如可举出不锈钢及钛。作为硬质合金的组成，例如可举出WC(碳化钨)-Co(钴)、WC-TiC(碳化钛)-Co及WC-TiC-TaC(碳化钽)-Co。

在此，WC、TiC、TaC为硬质粒子，Co为粘结相。另外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷的一例，可举出以碳化钛(TiC)及氮化钛(TiN)等钛化合物为主成分的金属陶瓷。

作为构成第一部分9的材质，例如可举出金刚石烧结体、CBN(立方晶氮化硼：CubicBoron Nitride)、硬质合金及金属陶瓷等。作为硬质合金及金属陶瓷，使用与作为构成第二部分11的材质而说明的物质同样的物质。

作为构成第二部分11及第一部分9的材质，可以使用相同的材质，另外，也可以使用不同的材质。例如，也可以是，第二部分11由钛等金属构成，并且切削刃19位于第一端侧的第一部分9由硬质合金构成。

在本实施方式中，卡合部15的整体位于凹部25，在对卡合部15的靠第二端侧的端面与第一部分9的靠第二端侧的端面进行比较的情况下，沿着旋转轴的方向上的上述两个端面的位置大体相同。换言之，卡合部15的靠第二端侧的端面与第一部分9的靠第二端侧的端面位于同一平面上。然而，并不限定这样的形态。

卡合部15的至少一部分位于凹部25即可，也可以如图12所示那样，卡合部15的靠第二端侧的一部分从凹部25伸出。另外，也可以如图13所示那样，卡合部15位于比第一部分9的第二端侧的端面靠第一端侧的位置。

此时，如图13所示，卡合部15的靠第二端侧的端面的至少一部分也可以与第一部分9接触。换言之，凹部25的靠第二端侧的内径比卡合部15的外径小。

在凹部25的靠第二端侧的内径比卡合部15的外径小的情况下，即便在第二部分11与第一部分9的分界产生裂纹而第一部分9从第二部分11剥离的情况下，第二部分11中的卡合部15也钩挂于第一部分9中的凹部25，能够避免第二部分11从第一部分9脱落。

另外，也可以如图14所示那样，与中心轴X1正交的方向上的卡合部15的宽度为随着接近第一端侧而变窄的结构。在卡合部15这样构成的情况下，能够确保卡合部15的外周面与切削刃19之间的第一部分9的壁厚，因此能够提高刀头5的耐久性。而且，在使用粘接材料将第二部分11与第一部分9粘接的情况下，能够容易地进行这些部分的接合。

只要能够增加第二部分11相对于第一部分9的接合面积，则第二部分11的卡合部15及第一部分9的凹部25的形状并不特别限定。例如，也可以如图15所示那样，在从第二端侧观察的情况下，凹部25的外周为四边形形状，另外，也可以如图16所示那样，在从第二端侧观察的情况下，凹部25的外周为圆形状。

在图16所示的例子中，在从第二端侧观察的情况下，卡合部15的直径恒定，但在图7及图15所示的例子中，在从第二端侧观察的情况下，卡合部15的直径具有相对地长度较长的部分及较短的部分。在进行开孔加工等切削加工时，钻头1沿着X2方向旋转，沿着该旋转方向的方向的负荷也施加于第二部分11与第一部分9的分界。

此时，在卡合部15如图7及图15所示的例子那样具有相对地长度较长的部分及较短的部分的情况下，在钻头1的旋转方向上，卡合部15与凹部25互相物理地彼此支承。第二部分11与第一部分9的分界不仅被施加有化学的接合力，还被施加有物理的支承，因此在它们的分界更加不容易产生裂纹。

卡合部15的靠第一端侧的端面可以为平坦的面形状，但也可以为曲面形状。如图10等所示那样，在与中心轴X1相交的凹部25和卡合部15的对置面中，在凹部25侧为凸曲面且卡合部15侧为凹曲面的情况下，能够增加第二部分11与第一部分9的接合面积。

另外，从增加第二部分11与第一部分9的接合面积的观点出发，如图17所示的例子那样，对于和中心轴X1相交的凹部25与卡合部15的对置面，凹部25与卡合部15的分界也可以成为波形。

另外，本实施方式中的第一部分9相对于中心轴X1成为旋转对称。在第一部分9为上述的结构的情况下，第一部分9的重心位于中心轴X1上。因此，能够使刀头5绕中心轴X1稳定地旋转。由此，切削加工时的钻头1的旋转轴X1不容易晃动，因此能够进行高精度的切削加工。

本实施方式中的卡合部15位于比第一部分9中的切削刃19靠第二端侧的位置。换言之，第一部分9中的切削刃19的整体位于比卡合部15靠第一端侧的位置。由此，能够确保第一部分9中的位于靠切削刃19的第二端侧的位置的部分的壁厚较厚。因此，能够提高切削刃19的耐久性。

接着，详细地说明构成钻头1的刀架3。

如图18所示，本实施方式中的刀架3为沿着旋转轴X1延伸的棒形状，且具有供刀头5安装的刀槽7。本实施方式的刀架3具有由未特别图示的机床的旋转的心轴等把持的称作柄部(shank)27的部位和位于比该柄部27靠第一端侧的位置的称作主体部(body)29的部位。

如已经叙述那样，刀槽7位于刀架3的第一端侧，在刀槽7设置有孔。该孔沿着旋转轴X1延伸，且朝向第一端侧开口。孔与刀头5的轴部13对应，轴部13插入到孔中。

一对槽31位于刀架3中的主体部29的外周。一对槽31的靠第一端侧的端部分别与刀头5中的前刀面连接，且朝向柄部27而绕旋转轴呈螺旋状延伸。

本实施方式中的槽31用于将在前刀面流过来的切屑向外部排出。因此，一对槽31通常称作切屑排出槽(flute)。此时，为了由机床稳定地把持刀架3，因此一对槽31仅形成于主体部29，未形成于柄部27。

作为一对槽31各自的深度V，可以相对于主体部29的外径而设定为10～40％程度。在此，如图21所示，槽31的深度V是指从主体部29的半径中减去如下距离得到的值，该距离是与旋转轴X1正交的截面上的槽31的底部与旋转轴X1的距离。

因此，作为主体部29的在与旋转轴X1正交的截面上的内切圆(轴芯)的直径所示的芯厚(web thickness)的直径W，相对于主体部29的外径而设定为20～80％程度。具体而言，例如在主体部29的外径为20mm的情况下，槽31的深度V能够设定为2～8mm程度。

本实施方式的刀架3例如将主体部29的外径设定为6mm～42.5mm即可。另外，本实施方式的刀架3例如将轴线的长度(主体部29的长度)设为L，将直径(主体部29的外径)设为D时，设定为L＝3D～12D即可。

作为刀架3的材质，可举出与刀头5中的第二部分11同样的材质。具体而言，例如可举出金属、硬质合金及金属陶瓷等。

本实施方式中的刀头5具有第一贯通孔33。另外，刀架3具有第二贯通孔35。具体而言，刀头5具有两个第一贯通孔33。第一贯通孔33在刀头5的从第一端侧到第二端侧的范围延伸。第一贯通孔33的靠第一端侧的开口部分位于第一部分9中的后刀面。另外，第一贯通孔33的靠第一端侧的部分位于第一部分9中，第一贯通孔33的靠第二端侧的部分位于第一部分9与卡合部15的分界部分。

本实施方式中的第一贯通孔33包括贯通孔部分和槽部分，所述贯通孔部分是从第一部分9中的凹部25朝向第一部分9的第一端侧延伸的部分，所述槽部分是在凹部25中与前述的贯通孔部分连接且朝向第二端侧延伸的部分。

第二贯通孔35在刀架3的从第二端侧到第一端侧的范围延伸，且在刀架3的靠第二端侧的端面具有一个开口部分。第二贯通孔35在第一端侧分支为两个，第一端侧的两个开口部分分别位于刀槽7。第二贯通孔35的靠第一端侧的两个开口部分与第一贯通孔33的靠第二端侧的两个开口部分分别连接。

第一贯通孔33及第二贯通孔35用于使冷却流体(冷却剂)流通。从第二贯通孔35的靠第二端侧的开口部分供给的冷却剂通过第二贯通孔35及第一贯通孔33而向外部喷射。冷却剂能够用于在切削加工时对钻头1及被切削件进行冷却。尤其是，为了冷却钻头1中的切削刃19，从位于第一部分9的第一端侧且与切削刃19连接的后刀面朝向外部喷射冷却剂。

第一贯通孔33位于第二部分11中的远离轴部13的位置。因此，能够提高轴部13的强度。由此，能够由刀架3稳定地保持刀头5。

如图10等所示，第一贯通孔33可以是在刀头5的从第一端侧到第二端侧的范围笔直地延伸的直线形状，但也可以构成为图14所示那样。

在图14所示的第一贯通孔33中，上述的槽部分成为如下结构：在该槽部分中，与第二端侧的端部相比，第一端侧的端部位于中心轴X1的附近。更具体而言，槽部分随着朝向第一端侧而接近中心轴X1，另外，第一贯通孔33中的上述的贯通孔部分沿着中心轴X1延伸。

期望的是，对切削刃19中的与远离中心轴X1的部分相比接近中心轴X1的部分进行特别冷却。此时，在第一贯通孔33中的槽部分如上述那样为相对于中心轴倾斜的结构的情况下，能够使第一贯通孔33的靠第一端侧的开口部分接近中心轴X1。另外，在第一贯通孔33中的贯通孔部分如上述那样沿着中心轴X1平行地延伸的情况下，能够向沿着中心轴X1的方向稳定地喷射冷却剂。

另外，例如在特别要求冷却切削刃19中的第一切削刃21的情况下，也可以如图23所示的例子那样构成第一贯通孔33。在图23所示的例子中，第一贯通孔33中的槽部分为与图14所示的槽部分同样的结构，另一方面，第一贯通孔33中的贯通孔部分也随着趋向第一端侧而沿着中心轴X1延伸。在第一贯通孔33如图23所示的例子那样构成的情况下，容易朝向中心轴X1喷射冷却剂，因此能够效率良好地冷却与中心轴X1交叉的第一切削刃21。

另外，第一贯通孔33的内径可以在刀头5的从第一端侧到第二端侧的范围恒定，但也可以如图23所示那样，第一贯通孔33的靠刀头5的第一端侧(图23中的右侧的开口部分)的内径比第一贯通孔33的靠刀头5的第二端侧(图23中的左侧的开口部分)的内径小。

在第一贯通孔33的内径如图23所示那样构成的情况下，能够提高由冷却剂进行的冷却效率。具体而言，通过刀头5的第二端侧的内径相对较大，由此能够将冷却剂稳定地向第一贯通孔33内供给。另外，通过刀头5的第一端侧的内径相对较小，从而能够提高冷却剂的喷射压，因此容易将冷却剂向所期望的方向稳定地喷射。

<切削加工物的制造方法>

接着，例举使用上述的实施方式的钻头1的情况来详细地说明一实施方式的切削加工物的制造方法。以下，参照图24～图26来进行说明。

本实施方式的切削加工物的制造方法包括以下的(1)～(4)的工序。

(1)将钻头1配置于准备的被切削件101的上方的工序(参照图24)。

(2)使钻头1以旋转轴X1为中心沿着箭头X2的方向旋转，并使钻头1在Y1方向上朝向被切削件101接近的工序(参照图24、25)。

本工序例如可以通过如下方式进行：将被切削件101固定在安装有钻头1的机床的工作台上，并使钻头1在旋转着的状态下进行接近。需要说明的是，在本工序中，只要被切削件101与钻头1相对地接近即可，例如也可以使被切削件101接近钻头1。

(3)通过使钻头1进一步接近被切削件101，从而使旋转的钻头1的切削刃与被切削件101的表面的所期望的位置接触，在被切削件101上形成加工孔(贯通孔)103的工序(参照图25)。

在本工序中，从得到良好的精加工面的观点出发，优选设定为刀架的主体部中的靠第二端侧的一部分不贯穿被切削件101。即，使该一部分作为用于切屑排出的富余区域发挥功能，由此能够借助该区域而实现优异的切屑排出性。

(4)使钻头1在Y3方向上远离被切削件101的工序(参照图26)。

在本工序中，也与上述的(2)的工序同样，被切削件101与钻头1相对地离开即可，例如也可以使被切削件101离开钻头1。

通过经过以上那样的工序，能够发挥优异的加工性。

需要说明的是，在进行多次以上所示那样的被切削件101的切削加工的情况下，例如在对一个被切削件101形成多个加工孔103的情况下，反复进行一边保持使钻头1旋转的状态，一边使钻头1的切削刃与被切削件101的不同的部位接触的工序即可。

以上，例示了一实施方式的钻头1，但本发明并不限定于此，当然，只要不脱离本发明的主旨，就能够选取任意的钻头1。

附图标记说明：

1···钻头

3···刀架

5···(钻头用)刀头

7···刀槽

9···第一部分

11···第二部分

13···轴部

15···卡合部

19···切削刃

21···第一切削刃

23···第二切削刃

25···凹部

27···柄部

29···主体部

31···槽

33···第一贯通孔

35···第二贯通孔

101···被切削件。

Claims (9)

1.一种钻头用刀头，其中，

在将中心轴的一方设为第一端，将另一方设为第二端时，

所述钻头用刀头具备：

第一部分，其具有位于所述第一端侧的切削刃和位于所述第二端侧的凹部；以及

第二部分，其具有沿着所述中心轴延伸的轴部和在所述第一端侧与所述轴部相连并且直径比所述轴部的直径大的卡合部，

所述卡合部位于所述凹部内。

2.根据权利要求1所述的钻头用刀头，其中，

所述凹部的靠所述第二端侧的内径比所述卡合部的外径小。

3.根据权利要求1或2所述的钻头用刀头，其中，

在与所述中心轴相交的所述凹部和所述卡合部的对置面，所述凹部一侧为凸曲面，所述卡合部一侧为凹曲面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钻头用刀头，其中，

所述第一部分相对于所述中心轴旋转对称。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钻头用刀头，其中，

所述卡合部位于比所述切削刃靠所述第二端侧的位置。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的钻头用刀头，其中，

所述第一部分具有从所述凹部朝向所述第一端侧延伸的贯通孔，

所述凹部具有与所述贯通孔连接且朝向所述第二端侧延伸的槽。

7.根据权利要求6所述的钻头用刀头，其中，

与所述槽的靠所述第二端侧的端部相比，所述槽的靠所述第一端侧的端部位于所述中心轴的附近。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的钻头用刀头，其中，

所述第二部分与所述第一部分接合。

9.一种钻头，其中，具备：

权利要求1～8中任一项所述的刀头；以及

刀架，其在所述第一端侧具有供该刀头设置的刀槽。