CN114072249A - 旋转刀具以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

基于本公开的未被限定的一方面的旋转刀具具有主体。主体沿着中心轴从第一端延伸至第二端。主体具有第一部和第二部。第一部位于包含第一端的位置。第二部位于比第一部靠第二端侧的位置，且与第一部相比外径较大。第一部具有第一刃和第一槽。第二部具有第二刃和第二槽。在与中心轴正交的第一部的第一剖面中，第一槽具有圆弧形状的第一底部，与第一底部重叠的第一假想圆的中心位于比第一部的外接圆靠外侧的位置。在与中心轴正交的第二部的第二剖面中，第二槽具有圆弧形状的第二底部，与第二底部重叠的第二假想圆的中心位于比第二部的外接圆靠内侧的位置。

Description

旋转刀具以及切削加工物的制造方法

相关申请的相互参照

本申请主张在2019年7月9日申请的日本国专利申请2019-127317号的优先权，并将该在先申请的公开整体援引于此以供参照。

技术领域

本公开一般而言涉及在被切削件的切削加工中使用的旋转刀具以及切削加工物的制造方法。作为旋转刀具，具体而言，可以列举出钻头以及铰刀等。

背景技术

日本特开2004-090197号公报(专利文献1)以及日本特开2014-069246号公报(专利文献2)所记载的钻头是在对金属等被切削件进行旋转切削加工时使用的旋转刀具的一例。专利文献1所记载的钻头在前端具有两个切削刃。专利文献2所记载的钻头在前端具有三个切削刃。与专利文献1所记载的钻头相比，专利文献2所记载的钻头的切削刃的数量较多。因此，切屑的厚度变薄而切削阻力变小。

由于切削刃的数量增加而切削阻力变小。另一方面，由于切削刃的数量增加，而切屑的排出性降低。因此，谋求抑制切削阻力并且切屑的排出性较高的旋转刀具。

发明内容

基于本公开的未被限定的一方面的旋转刀具具有主体。主体沿着中心轴从第一端延伸至第二端。主体具有第一部和第二部。第一部位于包含第一端的位置。第二部位于比第一部靠第二端侧的位置，且与第一部相比外径较大。第一部具有第一刃和第一槽。第一刃位于第一端。第一槽从第一刃朝向第二端延伸。第二部具有第二刃和第二槽。第二刃位于第一端侧的端部。第二槽从第二刃朝向第二端延伸。

在与中心轴正交的第一部的第一剖面中，第一槽具有圆弧形状的第一底部，该第一底部包含位于最接近中心轴的位置的部分，在将与第一底部重叠的假想圆设为第一假想圆时，第一假想圆的中心位于比第一部的外接圆靠外侧的位置。在与中心轴正交的第二部的第二剖面中，第二槽具有圆弧形状的第二底部，该第二底部包含位于最接近中心轴的位置的部分，在将与第二底部重叠的假想圆设为第二假想圆时，第二假想圆的中心位于比第二部的外接圆靠内侧的位置。

附图说明

图1是示出本公开的未被限定的实施方式的旋转刀具(钻头)的立体图。

图2是从第一端侧观察图1所示的旋转刀具而得到的平面图。

图3是从A1方向观察图2所示的旋转刀具而得到的侧视图。

图4是将图1所示的区域B1放大而得到的放大图。

图5是将图3所示的区域B2放大而得到的放大图。

图6是图5所示的旋转刀具的VI剖面的剖视图。

图7是与图6相同的剖面的剖视图。

图8是图5所示的旋转刀具的VIII剖面的剖视图。

图9是与图8相同的剖面的剖视图。

图10是示出本公开的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。

图11是示出本公开的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。

图12是示出本公开的未被限定的实施方式的切削加工物的制造方法中的一工序的概要图。

具体实施方式

<旋转刀具>

以下，使用附图对本公开的未被限定的实施方式的旋转刀具1详细地进行说明。但是，在以下参照的各图中，为了便于说明，仅简化示出在说明实施方式的方面所需的主要构件。因此，旋转刀具1能够具备未在所参照的各图中示出的任意构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并不如实地表示实际的构成构件的尺寸及各构件的尺寸比率等。

在图1～图9中，作为旋转刀具1的一例，示出带两级台阶的钻头。需要说明的是，旋转刀具1并不限定于带两级台阶的钻头，例如也可以是带三级以上的台阶的钻头。另外，旋转刀具1并不限定于钻头，例如也可以是立铣刀以及铰刀等。

如图1所示的未被限定的一例那样，旋转刀具1可以具有主体3。主体3可以沿着中心轴(旋转轴)O1从第一端3a延伸至第二端3b。更具体而言，主体3可以是沿着中心轴O1从第一端3a延伸至第二端3b的棒形状。一般而言，第一端3a被称作“前端”，第二端3b被称作“后端”。另外，中心轴O1可以是通过第一端3a的中心以及第二端3b的中心的轴。主体3可以是能够绕中心轴O1进行旋转。需要说明的是，图1等中的箭头Y1表示中心轴O1的旋转方向。

主体3可以具有切削部5以及柄部7。柄部7是能够被机床的旋转的主轴把持的部位。柄部7可以根据机床中的主轴的形状进行设计。作为柄部7的形状，例如可以列举出直柄、长柄、长颈以及锥形柄等。作为对柄部7进行把持的机床，例如可以列举出手摇钻以及加工中心等。

切削部5可以相对于柄部7位于第一端3a侧。切削部5可以包含与被切削件接触且在被切削件的切削加工中发挥主要作用的切削部位。

切削部5的外径D并不限定于特定的值。例如，外径D的最大值可以设定为4～50mm。另外，沿着中心轴O1的方向上的切削部5的长度L可以设定为L＝1.5D～12D。

主体3可以具有第一部9以及第二部11。第一部9可以位于包含第一端3a的位置。第二部11可以位于比第一部9靠第二端3b侧的位置，且外径可以大于第一部9。

第一部9能够用于进行粗加工。第二部11能够用于进行精加工。需要说明的是，第一部9以及第二部11可以位于切削部5。第一部9以及第二部11可以是上述的切削部位。

第一部9以及第二部11各自的外径并不限定于特定的值。例如，第一部9的外径可以设定为2～25mm。另外，第二部11的外径可以设定为4～50mm。

沿着中心轴O1的方向上的第一部9的长度L1可以与沿着中心轴O1的方向上的第二部11的长度L2相同，或者也可以与长度L2不同。如图3所示的未被限定的一例那样，在长度L1比长度L2短的情况下，切削加工时的旋转刀具1的直进稳定性较高。

第一部9可以具有第一刃13以及第一槽15。第一刃13可以位于第一端3a。第一槽15可以从第一刃13朝向第二端3b延伸。

第一刃13能够用于在切削加工中对被切削件进行切削。第一刃13的数量为至少一个即可，或者也可以为多个。在第一刃13的数量为多个的情况下，其数量可以为2～6。这些点对于后述的第二刃也相同。需要说明的是，如图1所示的未被限定的一例那样，旋转刀具1可以是所谓的四刃型的钻头。

在第一刃13的数量为多个的情况下，在从第一端3a侧进行平面观察的情况下，多个第一刃13可以位于相对于中心轴O1呈旋转对称的位置。具体而言，如图2所示的未被限定的一例那样，在第一刃13的数量为四个的情况下，在从第一端3a侧进行平面观察的情况下，四个第一刃13可以位于相对于中心轴O1呈90度的旋转对称的位置。在该情况下，对被切削件进行切削时的旋转刀具1的直进稳定性较高。这些点对于第二刃也相同。

第一槽15能够用于将由第一刃13产生的切屑向外部排出。第一槽15的数量为至少一个即可，或者也可以为多个。第一槽15的数量可以与第一刃13的数量相同。这些点对于后述的第二槽也相同。

第一槽15可以与第一刃13直接连接。在该情况下，相对于被切削件的切入性较高。另外，第一槽15也可以经由前刀面而与第一刃13连接。在该情况下，由第一刃13产生的切屑的排出方向稳定。这些点对于第二槽也相同。

第一槽15可以与中心轴O1平行地延伸，或者也可以绕中心轴O1扭转。换言之，第一槽15可以以中心轴O1为基准呈螺旋状延伸。这些点对于第二槽也相同。

第二部11可以具有第二刃17以及第二槽19。如图4所示的未被限定的一例那样，第二刃17可以位于第二部11中的第一端3a侧的端部11a。第二槽19可以从第二刃17朝向第二端3b延伸。

第二刃17能够用于将通过第一刃13而形成的孔的内径扩大。在从第一端3a侧进行平面观察的情况下，第二刃17可以位于比第一刃13靠外周侧的位置。第二刃17的数量可以与第一刃13的数量相同。第二槽19可以是至少一部分与第一槽15连接，或者也可以位于与第一槽15分离的位置。

在此，如图6所示的未被限定的一例那样，在与中心轴O1正交的第一部9的第一剖面中，第一槽15可以具有圆弧形状的第一底部21，该第一底部21包含位于最接近中心轴O1的位置的部分。如图7所示的未被限定的一例那样，在第一剖面中，可以将与第一底部21重叠的假想圆设为第一假想圆C11。第一假想圆C11的中心O11可以位于比第一部9的外接圆C12靠外侧的位置。

第一刃13以及第一槽15所在的第一部9与第二部11相比外径较小。因此，容易限制第一部9中的供由第一刃13产生的切屑流动的空间。在此，在第一假想圆C11的中心O11如上述那样设置的情况下，由第一刃13产生的切屑在第一槽15中流动时容易平缓地弯曲。因此，在第一槽15中切屑不易堵塞。

另外，如图8所示的未被限定的一例那样，在与中心轴O1正交的第二部11的第二剖面中，第二槽19可以具有圆弧形状的第二底部23，该第二底部23包含位于最接近中心轴O1的位置的部分。如图9所示的未被限定的一例那样，在第二剖面中，可以将与第二底部23重叠的假想圆设为第二假想圆C21。第二假想圆C21的中心O21可以位于比第二部11的外接圆C22靠内侧的位置。

在上述情况下，由第二刃17产生的切屑不易向第二槽19外飞出，具体而言，由第二刃17产生的切屑不易向比第二部11的外接圆C22靠外侧的位置飞出。因此，被切削件的加工孔的表面不易受损。例如，在第二刃17被用作精加工刃的情况下，能够提供具有良好的精加工面的加工孔。因此，在第一假想圆C11的中心O11以及第二假想圆C21的中心O21如上述那样设置的情况下，切削阻力得到抑制，并且切屑的排出性较高。

在第一剖面中，第一假想圆C11可以以其中心O11与第一底部21的圆弧的中心一致的方式与第一底部21重叠。同样地，在第二剖面中，第二假想圆C21可以以其中心O21与第二底部23的圆弧的中心一致的方式与第二底部23重叠。

第一部9的外接圆C12可以是在第一剖面中将第一部9全部包含的最小的圆。另外，在第一剖面中，第一部9的外接圆C12的中心可以与中心轴O1一致。这些点对于第二部11的外接圆C22也相同。

第二剖面可以是除了第二槽19中的第一端3a侧的端部以及第二槽19中的第二端3b侧的端部中的至少一方以外的剖面。换言之，在沿着中心轴O1的方向上的第二槽19的两端部中的至少一方中，第二假想圆C21的中心O21可以不位于第二部11的外接圆C22的内侧。

如图6所示的未被限定的一例那样，在与中心轴O1正交的第一部9的第一剖面中，第一假想圆C11的中心O11可以位于比第二部11的外接圆C22靠内侧的位置(参照图7～图9)。在该情况下，避免由第一刃13产生的切屑在第一槽15中流动时过度平缓地弯曲的情况。因此，被切削件的加工孔的表面不易受损。

如上所述，第一部9可以分别具有多个第一刃13以及多个第一槽15。如图6所示的未被限定的一例那样，第一部9可以还具有第一部位25，该第一部位25位于在周向上相邻的两个第一槽15之间。在第一剖面中，第一部位25可以具有第一区域27，该第一区域27的周向上的宽度W随着远离中心轴O1而变窄。

第一端3a是在被切削件的开孔加工中切入被切削件的部分，因此容易被施加较大的切削负载。因此，在第一部9位于包含第一端3a的位置的情况下，容易对第一部9施加较大的切削负载。在第一部位25具有第一区域27的情况下，容易将第一部9的芯厚确保得较大。因此，第一部9的耐久性较高。

在被切削件的开孔加工中，由于主体3绕中心轴O1进行旋转，因此第一刃13中的比接近中心轴O1的一侧的端部靠外周侧的端部处的力的力矩较大。在第一区域27包含第一部位25中的外周侧的端部的情况下，在力的力矩相对较大的外周侧的端部，针对所施加的切削负载的耐久性较高。因此，第一部9的耐久性较高。特别是，在第一部位25整体为第一区域27的情况下，第一部9的耐久性更高。

如上所述，第二部11可以分别具有多个第二刃17以及多个第二槽19。如图8所示的未被限定的一例那样，第二部11可以还具有第二部位29，该第二部位29位于在周向上相邻的两个第二槽19之间。在第二剖面中，第二部位29可以具有：第二区域31，其周向上的宽度W随着远离中心轴O1而变窄；以及第三区域33，其位于比第二区域31靠外周侧的位置，且周向上的宽度W随着远离中心轴O1而变大。

在上述情况下，能够使由第二刃17产生的切屑在第二区域31的表面稳定地弯曲，并且，在第三区域33的表面，由第二刃17产生的切屑不易向比第二部11的外接圆C22靠外侧的位置飞出。

在与中心轴O1正交的第一部9的第一剖面中，第一槽15可以具有第一底部21以外的部分，或者也可以仅具有第一底部21。同样地，在与中心轴O1正交的第二部11的第二剖面中，第二槽19可以具有第二底部23以外的部分，或者也可以仅具有第二底部23。例如，如图9所示的未被限定的一例那样，第二槽19可以还具有后方部35，该后方部35位于比第二底部23靠旋转方向Y1上的后方的位置。

如图7所示的未被限定的一例那样，在第一剖面中，在第一槽15仅具有第一底部21的情况下，在确保供切屑平缓地弯曲的空间的同时容易将第一部9的壁厚确保得较大。另外，如图9所示的未被限定的一例那样，在第二剖面中，在第二槽19具有第二底部23以及后方部35，且后方部35的曲率半径大于第二底部23的曲率半径的情况下，容易在将第二部11的芯厚确保得较厚的同时将第二槽19的空间确保得较大。由此，切屑不易与第二槽19的表面接触，因此切屑的排出性较高。

第一假想圆C11的直径D11可以与第一部9的芯厚相同，或者也可以与第一部9的芯厚不同。芯厚可以是实现旋转刀具1的刚性的指标之一。第一部9的芯厚可以是在第一剖面中能够形成的最大的圆的直径、即第一剖面中的内接圆C13的直径D13。需要说明的是，第一剖面中的内接圆C13的中心可以与中心轴O1一致。

需要说明的是，直径与芯厚相同并不限定于严格相同的情况。例如，直径与芯厚也可以存在10％左右的差。另外，第一部9的芯厚并不限定于特定的值。例如，第一部9的芯厚可以相对于第一部9的外径为50～80％左右。

第二假想圆C21的直径D21可以与第二部11的芯厚相同，或者也可以与第二部11的芯厚不同。第二部11的芯厚可以与上述第一部9的芯厚同样地进行定义。即，第二部11的芯厚可以是第二剖面中的内接圆C23的直径D23。需要说明的是，第二剖面中的内接圆C23的中心可以与中心轴O1一致。

需要说明的是，第二部11的芯厚并不限定于特定的值。例如，第二部11的芯厚可以相对于第二部11的外径为10～30％左右。

第一槽15以及第二槽19各自的深度并不限定于特定的值。例如，第一槽15的深度可以相对于第一部9的外径为10～25％左右。另外，第二槽19的深度可以相对于第二部11的外径为25～40％左右。第一槽15的深度可以是，在第一剖面中，从第一部9的半径中减去第一底部21中的位于最接近中心轴O1的位置的部分与中心轴O1之间的距离而得到的值。第二槽19的深度可以与上述第一槽15的深度同样地进行定义。

将第一假想圆C11的中心O11与中心轴O1连结的线段的长度L3可以与将第二假想圆C21的中心O21与中心轴O1连结的线段的长度L4相同，或者也可以与长度L4不同。需要说明的是，长度相同并不限定于严格相同的情况。例如，进行比较的两个长度也可以存在10％左右的差。

第一假想圆C11的直径D11可以与第二假想圆C21的直径D21相同，或者也可以与直径D21不同。如图7以及图9所示的未被限定的一例那样，在直径D11与直径D21相同的情况下，在由第一刃13产生并在第一槽15中流动的切屑流入到第二槽19的情况下，该切屑容易在第二槽19中顺畅地流动。需要说明的是，直径相同可以与上述的直径与芯厚相同的情况同样地进行定义。

在第二剖面中，可以是，第二假想圆C21全部位于比外接圆C22靠内侧的位置，或者也可以是，第二假想圆C21的一部分位于比外接圆C22靠外侧的位置。

作为主体3的材质，例如可以列举出硬质合金以及金属陶瓷等。作为硬质合金的组成，例如可以列举出WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。在此，WC、TiC以及TaC可以是硬质粒子，Co可以是粘结相。

另外，金属陶瓷可以是使金属与陶瓷成分复合而成的烧结复合材料。具体而言，作为金属陶瓷，可以列举出以碳化钛(TiC)或氮化钛(TiN)为主要成分的钛化合物。但是，上述的材质为一例，主体3并不限定于这些材质。

主体3的表面可以使用化学蒸镀(CVD)法或物理蒸镀(PVD)法而由涂层进行涂覆。作为涂层的组成，例如可以列举出碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)以及氧化铝(Al₂O₃)等。

<切削加工物的制造方法>

接下来，使用附图对本公开的未被限定的实施方式的切削加工物101的制造方法进行说明。

切削加工物101能够通过对被切削件103进行切削加工而制作。本公开的未被限定的实施方式中的切削加工物101的制造方法可以具备以下的(1)～(4)的工序。

(1)相对于所准备的被切削件103在上方配置旋转刀具1的工序(参照图10)。

(2)使旋转刀具1以中心轴O1为中心沿箭头Y1的方向旋转，并使旋转刀具1沿Y2方向朝向被切削件103接近的工序(参照图10以及图11)。

(1)以及(2)的工序例如可以通过如下方式来进行：将被切削件103固定在安装有旋转刀具1的机床的工作台上，并使旋转刀具1在旋转的状态下接近被切削件103。需要说明的是，在(2)的工序中，只要使被切削件103与旋转刀具1相对地接近即可，例如也可以使被切削件103接近旋转刀具1。

(3)通过使旋转刀具1进一步接近被切削件103而使旋转的旋转刀具1与被切削件103的表面的要求的位置接触，从而在被切削件103形成加工孔105的工序(参照图11)。

在(3)的工序中，可以以主体3中的切削部5的至少一部分位于加工孔105中的方式进行切削加工。主体3中的柄部7可以设定为位于加工孔105的外侧。另外，从得到良好的精加工面的观点出发，可以设定为切削部5中的第二端3b侧的一部分位于加工孔105的外侧。能够使上述的一部分作为用于排出切屑的边缘区域而发挥功能，且能够借助该区域而实现优异的切屑排出性。

(4)使旋转刀具1沿Y3方向从被切削件103离开的工序(参照图12)。

在(4)的工序中，也与上述(2)的工序同样地，只要使被切削件103与旋转刀具1相对离开即可，例如也可以使被切削件103从旋转刀具1离开。

在经过以上那样的工序的情况下，能够发挥优异的加工性。具体而言，在本公开的未被限定的实施方式的切削加工物101的制造方法中，在使用旋转刀具1的情况下，切削阻力得到抑制，并且切屑的排出性较高。因此，能够得到具有高精度的加工孔105的切削加工物101。

需要说明的是，在进行多次上述所示那样的被切削件103的切削加工的情况下，例如，在对一个被切削件103形成多个加工孔105的情况下，在保持使旋转刀具1旋转的状态的同时，反复进行使旋转刀具1的第一刃13以及第二刃17与被切削件103的不同部位接触的工序即可。

作为被切削件103的材质，例如可以列举出铝、碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、非铁金属以及碳纤维强化塑料(carbon-fiber-reinforced plastic：以下，有时称为“CFRP”。)等。被切削件103可以是包含CFRP层的层叠体。层叠体例如可以还包含铝层等金属层。这样的层叠体例如可以作为飞机等的材质而使用。

附图标记说明

1 旋转刀具

3 主体

3a 第一端(前端)

3b 第二端(后端)

5 切削部

7 柄部

9 第一部

11 第二部

11a 端部

13 第一刃

15 第一槽

17 第二刃

19 第二槽

21 第一底部

23 第二底部

25 第一部位

27 第一区域

29 第二部位

31 第二区域

33 第三区域

35 后方部

101 切削加工物

103 被切削件

105 加工孔

O1 中心轴

C11 第一假想圆

O11 第一假想圆的中心

D11 第一假想圆的直径

C12 第一部的外接圆

C21 第二假想圆

O21 第二假想圆的中心

D21 第二假想圆的直径

C22 第二部的外接圆

C13 第一剖面中的内接圆

D13 第一剖面中的内接圆的直径

C23 第二剖面中的内接圆

D23 第二剖面中的内接圆的直径。

Claims (6)

1.一种旋转刀具，其中，

所述旋转刀具具有沿着中心轴从第一端延伸至第二端的主体，

所述主体具有：

第一部，其位于包含所述第一端的位置；以及

第二部，其位于比所述第一部靠所述第二端侧的位置，且与所述第一部相比外径较大，

所述第一部具有：

第一刃，其位于所述第一端；以及

第一槽，其从所述第一刃朝向所述第二端延伸，

所述第二部具有：

第二刃，其位于所述第一端侧的端部；以及

第二槽，其从所述第二刃朝向所述第二端延伸，

在与所述中心轴正交的所述第一部的第一剖面中，

所述第一槽具有圆弧形状的第一底部，所述第一底部包含位于最接近所述中心轴的位置的部分，

在将与所述第一底部重叠的假想圆设为第一假想圆时，所述第一假想圆的中心位于比所述第一部的外接圆靠外侧的位置，

在与所述中心轴正交的所述第二部的第二剖面中，

所述第二槽具有圆弧形状的第二底部，所述第二底部包含位于最接近所述中心轴的位置的部分，

在将与所述第二底部重叠的假想圆设为第二假想圆时，所述第二假想圆的中心位于比所述第二部的外接圆靠内侧的位置。

2.根据权利要求1所述的旋转刀具，其中，

在所述第一剖面中，所述第一假想圆的中心位于比所述第二部的外接圆靠内侧的位置。

3.根据权利要求1或2所述的旋转刀具，其中，

所述第一部分别具有多个所述第一刃以及多个所述第一槽，

所述第一部还具有第一部位，所述第一部位位于在周向上相邻的两个所述第一槽之间，

在所述第一剖面中，所述第一部位具有第一区域，所述第一区域的所述周向上的宽度随着远离所述中心轴而变窄。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转刀具，其中，

所述第二部分别具有多个所述第二刃以及多个所述第二槽，

所述第二部还具有第二部位，所述第二部位位于在周向上相邻的两个所述第二槽之间，

在所述第二剖面中，所述第二部位具有：

第二区域，其所述周向上的宽度随着远离所述中心轴而变窄；以及

第三区域，其位于比所述第二区域靠外周侧的位置，且所述周向上的宽度随着远离所述中心轴而变大。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转刀具，其中，

在所述第一剖面中，所述第一槽仅具有所述第一底部，

在所述第二剖面中，所述第二槽还具有后方部，所述后方部位于比所述第二底部靠所述旋转刀具的旋转方向上的后方的位置，

所述后方部的曲率半径大于所述第二底部的曲率半径。

6.一种切削加工物的制造方法，其中，

所述切削加工物的制造方法包括：

使权利要求1～5中任一项所述的旋转刀具旋转的工序；

使旋转的所述旋转刀具与被切削件接触的工序；以及

使所述旋转刀具从所述被切削件离开的工序。

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