CN117957081A - 钻头 - Google Patents

Abstract

钻头(1)的钻头主体以轴心为中心进行旋转。多个排出槽(4)自钻头主体的前端部朝向基端部呈螺旋状设于外周面(31)。切削刃(5)形成于排出槽(4)的朝向钻头主体的旋转方向侧的内表面与前端部处的钻头主体的后刀面之间的棱线部分。修磨刃(7)设于钻头主体的前端部，自切削刃(5)的内端朝向作为钻头主体的前端部分的横刃(9)延伸。修磨面(71)为修磨刃(7)的前刀面，将修磨刃(7)与排出槽(4)之间连接。凹缺部(8)与修磨面(71)连接，该凹缺部(8)与后刀面之间的棱线自修磨刃(7)的内端呈圆弧状延伸，并与排出槽(4)连接。凹缺部(8)一边以沿着排出槽(4)的螺旋角的方式扭转一边与排出槽(4)连接。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种钻头。

背景技术

以往，公知有在钻头主体的前端部形成有修磨刃和R凹缺的钻头(例如参照专利文献1)。通过对钻头的前端部实施修磨处理而在切削刃的内端侧形成修磨刃。R凹缺与后刀面之间的棱线自修磨刃的内端侧朝向钻头的外周面呈圆弧状延伸。在钻头主体的外周面设有排出槽。排出槽自钻头主体的前端部朝向基端部呈螺旋状设置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-59999号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述钻头中，在R凹缺与排出槽相连接的部分形成有角部。例如，在对铝合金等进行加工的情况下，由于铝合金为较轻且较软的性质，因此，在利用钻头进行切削时，容易产生较小且较短的切屑。该情况下，在钻头中，切屑会卡在角部，而有可能使切屑的排出性能降低。

本发明的目的在于提供一种能够提高切屑的排出性能的钻头。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的钻头的特征在于，该钻头具备：钻头主体，其以轴心为中心进行旋转；多个排出槽，该多个排出槽自所述钻头主体的前端部朝向基端部呈螺旋状设于外周面；切削刃，其形成于所述排出槽的朝向所述钻头主体的旋转方向侧的内表面与所述前端部处的所述钻头主体的后刀面之间的棱线部分；修磨刃，其设于所述钻头主体的所述前端部，自所述切削刃的内端朝向作为所述钻头主体的前端部分的横刃延伸；修磨面，其为所述修磨刃的前刀面，将所述修磨刃与所述排出槽之间连接；以及凹缺部，其与所述修磨面连接，该凹缺部与所述后刀面之间的棱线自所述修磨刃的内端呈圆弧状延伸，并与所述排出槽连接，所述凹缺部一边以沿着所述排出槽的螺旋角的方式扭转一边与所述排出槽连接。

本技术方案的钻头中，凹缺部一边以沿着排出槽的螺旋角的方式扭转一边与排出槽连接，从而能够使凹缺部与排出槽相连接的部分顺畅地连接。由此，钻头能够提高切屑的排出性能。

在本技术方案的钻头中，也可以是，所述凹缺部随着自所述前端部侧向所述基端部侧去而一边向与所述旋转方向相反的方向扭转一边与所述排出槽连接。钻头能够使凹缺部与排出槽相连接的部分顺畅，能够在不使切屑堵塞的情况下将切屑顺畅地排出。

在本技术方案的钻头中，也可以是，所述凹缺部的螺旋角以所述排出槽的螺旋角为基准而处于0°～-6°的范围内。钻头能够使凹缺部与排出槽相连接的部分顺畅，能够在不使切屑堵塞的情况下将切屑顺畅地排出。

在本技术方案的钻头中，也可以是，在将钻头直径设为D时，所述凹缺部在所述钻头的轴心方向上的长度处于0.5D～1.4D的范围内。钻头能够保持刚性并且提高切屑的排出性能。

在本技术方案的钻头中，也可以是，所述凹缺部自所述修磨刃的内端朝向所述钻头主体的径向外侧呈圆弧状延伸，并与所述钻头主体的所述外周面连接。钻头使凹缺部与钻头主体的外周面连接，由此能够使凹缺部增大。

在本技术方案的钻头中，也可以是，在所述外周面设有背部去除部，所述凹缺部自所述修磨刃的内端朝向所述钻头主体的径向外侧呈圆弧上延伸，并与所述背部去除部连接。钻头利用背部去除部降低与被切削材料之间的摩擦阻力，并且通过使凹缺部与钻头主体的背部去除部连接，由此能够使凹缺部增大。

在本技术方案的钻头中，也可以是，所述钻头具备3个所述切削刃。钻头在三刃的钻头中能够得到与上述技术方案的钻头同样的效果。

在本技术方案的钻头中，可以是，在所述钻头主体的至少所述前端部的表面覆盖有DLC。钻头能够提高钻头主体的前端部的耐熔接性。

在本技术方案的钻头中，也可以是，所述钻头是用于对铝合金进行切削的钻头。由于铝合金为轻且软的性质，因此，在利用钻头进行切削时，容易产生小且短的切屑。钻头能够防止切屑在凹缺部与排出槽相连接的部分发生堵塞，因此，能够良好地对铝合金进行切削。

附图说明

图1是钻头1的侧视图。

图2是钻头1的立体图。

图3是钻头1的主视图。

图4是表示试验1的结果的表。

图5是表示试验2的结果的表。

图6是表示试验3的结果的图表。

图7是表示试验4的结果的图表。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。本发明并不限定于下述的实施例，而能够适当地进行设计变更。为了使说明清晰，适当地在附图中具有以与实际的尺寸比例不同的尺寸比例进行表示的部位。本发明不限定于其形状来解释。

参照图1～图3说明钻头1的结构。如图1、图2所示，钻头1为三刃，例如使用于对铝合金进行切削。钻头1由硬质合金、高速工具钢(高速钢)等硬质材料形成。钻头1具备柄2和主体3。柄2和主体3是本发明的“钻头主体”的一个例子。柄2是安装于机床的主轴的部分，是钻头1的后端侧。主体3自柄2的前端沿着轴心AX延伸设置。

在主体3的外周面31呈螺旋状地形成有具有预定的螺旋角θ的3个排出槽4。螺旋角θ可以适当变更。排出槽4将切屑排出。排出槽4在主体3的前端部开口，在开口部分形成有切削刃5。钻头1通过以轴心AX为中心进行旋转，从而利用切削刃5对被切削材料(省略图示)进行切削，一边利用排出槽4排出切屑，一边形成加工孔。加工时的钻头1的旋转方向T在主视时呈逆时针方向(参照图3)。机床(省略图示)通过使安装有钻头1的主轴向右旋转，而对被切削材料进行切削。

在排出槽4设有内表面41。切削刃5形成于后刀面6与内表面41中的朝向旋转方向T侧的内表面41交叉的棱线部分。切削刃5在主视时呈大致字母S状。内表面41中的靠切削刃5侧的内表面41为前刀面，该前刀面拾起由切削刃5切削出的切屑并使其流向排出槽4。

内表面41中的靠切削刃5侧的内表面41与主体3的外周面31交叉的部分为前缘33。在外周面31中，在周向上相邻的前缘33彼此之间设有背部去除部(日文：背抜き)32。背部去除部32形成于比外周面31靠径向内侧的位置，且直径小于钻头直径D。钻头直径D可以适当变更。利用背部去除部32，钻头1降低在形成加工孔时因加工孔的内表面与主体3的外周面31的接触而产生的摩擦阻力，能够抑制发热、加工扭矩。内表面41中的与切削刃5相反的一侧的内表面41与背部去除部32交叉的部分为跟部34。

在钻头1的前端部的中心部设有横刃9。对钻头1的前端部实施修磨处理。修磨处理是用于使横刃9附近的芯厚变薄的处理。修磨处理例如使砂轮一边旋转一边自切削刃5的内端51向横刃9侧削入排出槽4的开口部分，形成修磨刃7。切削刃5的内端51是轴心AX侧的内侧的端部。修磨刃7在主视时呈圆弧状地自内端51朝向横刃9延伸。通过形成修磨刃7，从而在钻头1的前端部形成修磨面71。修磨面71是修磨刃7的朝向旋转方向T侧的前刀面。

在修磨处理中，在形成修磨刃7之后，使砂轮朝向跟部34侧相对于钻头1相对地移动从而进一步削入，形成凹缺部8。凹缺部8具备凹缺面81。凹缺面81是向内侧凹陷的曲面。凹缺部8在钻头1的轴心AX方向上的长度为L(参照图1)。作为一个例子，凹缺部8的长度L基于与钻头直径D的关系而在0.5D～1.4D的范围内被加工。凹缺面81与后刀面6交叉的棱线自修磨刃7的内端72朝向外周面31呈圆弧状地延伸，并与背部去除部32连接。修磨刃7的内端72是轴心AX侧的内侧的端部。由于凹缺部8与主体3的背部去除部32连接，因此能够确保容屑槽的容量更大。容屑槽是对利用修磨刃7切削出的切屑进行收纳的空间。由此，钻头1能够顺畅地将切屑送出，而不会使切屑堵塞于排出槽4。

在凹缺面81与修磨面71连接的部分形成有圆弧槽10。圆弧槽10自横刃9附近朝向排出槽4笔直地延伸，延伸方向上的截面呈圆弧状。圆弧槽10能够将由修磨刃7切削并利用修磨面71拾起的切屑顺畅地向凹缺部8推出。由此，钻头1能够降低切削阻力并且获得稳定的切屑形状。

凹缺部8随着自前端部侧向基端部侧去而一边向与旋转方向T相反的方向扭转一边连接于排出槽4。作为一个例子，凹缺部8被加工为相对于排出槽4的螺旋角θ在0°～-6°的范围内扭转。由此，凹缺部8顺畅地与排出槽4连接。

在加工被切削材料时，横刃9附近的修磨刃7向被切削材料切入，从而产生切屑。切屑被修磨面71拾起，并经由圆弧槽10向凹缺部8推出。切屑被凹缺面81弯圆而卷曲，并被前缘33切断而向排出槽4送出。本申请的凹缺部8顺畅地与排出槽4连接。由此，凹缺部8能够顺畅地将切屑向排出槽4排出。

3个冷却剂通路11在钻头1内沿着排出槽4呈螺旋状地自柄2的后端贯通到主体3的前端(参照图3)。各冷却剂通路11在凹缺部8开口，形成油孔12。在加工时，切削油向冷却剂通路11内供给，并自油孔12朝向被切削材料的加工位置喷出。由此，钻头1降低切削阻力，抑制发热、加工扭矩。切屑与切削油一同在排出槽4流动并被顺畅地排出。

后刀面6是避免与被切削材料的加工面的接触的面。后刀面6朝向与旋转方向T相反的一侧依次具备第二后刀面42、第三后刀面43、第四后刀面44。第二后刀面42位于旋转方向T上的最前方，自横刃9延伸到外周面31。第三后刀面43自第二后刀面42的与切削刃5相反的一侧的棱线中的径向大致中央部向后端侧弯折。第三后刀面43向与旋转方向T相反的一侧延伸，随着向前端侧去而变细。第四后刀面44自第三后刀面42的与第二后刀面42侧相反的一侧的棱线向后端侧弯折。第四后刀面44向与旋转方向T相反的一侧延伸，随着向前端侧去而变细。第四后刀面44的前端部为跟部34。

在具备上述结构的钻头1中，优选在主体3的至少前端部的表面覆盖有DLC(Diamond-Like Carbon：类金刚石碳)。DLC是由将同时具有金刚石和石墨(black lead)这两者的碳-碳键的碳作为主要成分的物质制作而成的薄膜的统称。由此，钻头1能够提高主体3的前端部的耐熔接性。

参照图4说明用于评价切屑的排出性能的试验1。在试验1中，对钻头1中改变了凹缺部8的螺旋角的情况下的切屑的排出性能进行验证。凹缺部8的螺旋角以排出槽4的螺旋角θ为基准而在3°～-8°的范围内进行调整，并对9个螺旋角进行验证。No.1的钻头1的螺旋角为3°，No.2的钻头1的螺旋角为2°，No.3的钻头1的螺旋角为1°，No.4的钻头1的螺旋角为0°，No.5的钻头1的螺旋角为-2°，No.6的钻头1的螺旋角为-4°，No.7的钻头1的螺旋角为-5°，No.8的钻头1的螺旋角为-6°，No.9的钻头1的螺旋角为-8°。钻头1的钻头直径D设为φ12.0。此外，No.1～No.3的钻头1中，在形成凹缺部8时，凹缺部8与钻头1的槽底彼此干扰，无法实现期望的钻头1的形状。

在试验1的加工条件中，切削速度设为377m/min。主轴转速设为10000/min^-1。进给量设为10000mm/min。钻头1的每旋转一周的进给量设定为1mm/rev。加工方法设定为非阶段性加工(non-step machining)。被切削材料的加工深度设定为90mm。被切削材料使用了铝合金铸件的AC4C。

No.1～No.3的钻头1无法实现期望的钻头，因此，未验证切屑的排出性能。因而，利用No.4～No.9的钻头1执行被切削材料的切削，并验证切屑的排出性能。排出性能的验证结果按照〇、△、×这三个等级进行判断。无切屑的堵塞的情况判断为〇。虽然存在切屑的堵塞但能够进行切削的情况判断为△。切屑的堵塞较多而无法进行切削的情况判断为×。

No.1～No.3的钻头1未验证，因此无法判断。No.4～No.7的钻头1能够在不产生切屑的堵塞的情况下进行切削。因而，判断结果为〇。No.8的钻头1稍微产生了切屑的堵塞，但能够没问题地进行切削。因而，判断结果为△。No.9的钻头1产生切屑的堵塞，无法进行切削。因而，判断结果为×。

根据以上的试验结果，证实了如下内容：优选的是，凹缺部8的螺旋角以排出槽4的螺旋角θ为基准而处于0°～-6°的范围内。

参照图5，说明用于评价切屑的排出性能的试验2。在试验2中，对改变了凹缺部8的长度L的情况下的切屑的排出性能进行验证。在进行试验2时，准备凹缺部8的长度L不同的No.1～No.8这8个钻头1。凹缺部8的长度L基于与钻头直径D的关系而在0.4D～1.5D之间变更。No.1的凹缺部8的长度L为0.4D，No.2的凹缺部8的长度L为0.5D，No.3的凹缺部8的长度L为0.6D，No.4的凹缺部8的长度L为0.8D，No.5的凹缺部8的长度L为1D，No.6的凹缺部8的长度L为1.2D，No.7的凹缺部8的长度L为1.4D，No.8的凹缺部8的长度L为1.5D。8个钻头1在将凹缺部8的螺旋角例如以排出槽4的螺旋角θ为基准而设为-2°的方面是相同的。此外，其他的加工条件等设为与试验1相同的条件。

利用No.1～No.8的钻头1对被切削材料执行切削，并验证切屑的排出性能。排出性能的验证结果按照〇、△、×这三个等级进行判断。无切屑的堵塞的情况判断为〇。切屑的堵塞较少而能够进行切削的情况判断为△。切屑的堵塞较多而无法进行切削的情况判断为×。

No.1的钻头1产生大量切屑的堵塞，而无法进行切削。因而，判断结果为×。No.2、No.3的钻头1虽然产生一些切屑的堵塞，但能够没问题地进行切削。因而，判断结果为△。No.4～No.6的钻头1能够在不产生切屑的堵塞的情况下进行切削。因而，判断结果为〇。No.7的钻头1虽然产生颤振，但被切削材料未堵塞，而能够进行切削。因而，判断结果为△。No.8的钻头1产生了折损。因而，判断结果为×。

根据以上的试验结果，证实了如下内容：优选的是，在将钻头直径设为D时，凹缺部8在钻头1的轴心AX方向上的长度L处于0.5D～1.4D的范围内。

参照图6、图7，说明用于评价钻头1的耐久性能的试验3、4。在试验3中，测量利用本发明的钻头1对被切削材料进行加工时的最大推力阻力(N)，并与以往的钻头进行比较。推力阻力是指向与钻头1的行进方向相反的朝向施加的切削阻力。相对于钻头1的切削刃5在垂直方向上产生切削阻力，在轴向上承受该切削阻力的就是推力阻力。在试验4中，测量利用本发明的钻头1对被切削材料进行加工时的最大切削扭矩(N)，并与以往的钻头进行比较。此外，以往的钻头是在凹缺面与排出槽之间具有角部的钻头。

在试验3、4中，钻头1的钻头直径D设为φ9.8。钻头1的凹缺部8的螺旋角以排出槽4的螺旋角θ为基准而设为-2°。凹缺部8的长度L设为1D。被切削材料的加工深度设定为50mm。切削速度设为298m/min。主轴转速设为9700/min^-1。进给量设为8730mm/min。钻头1的每旋转一周的进给量设为0.9mm/rev。被切削材料使用了铝压铸件的ADC12。

如图6所示，以往的钻头的最大推力阻力为1079(N)，相对于此，本发明的钻头1的最大推力阻力为985(N)。因而，证实了本发明的钻头1相比于以往的钻头能够降低加工过程中施加的最大推力阻力。

如图7所示，以往的钻头的最大扭矩为695(N·m)，相对于此，本发明的钻头1的最大扭矩为664(N·m)。因而，证实了本发明的钻头1相比于以往的钻头能够降低加工过程中施加的最大扭矩。

如以上说明那样，本实施方式的钻头1具备主体3、多个排出槽4、切削刃5、修磨刃7以及凹缺部8。主体3以轴心AX为中心进行旋转。多个排出槽4自主体3的前端部朝向基端部呈螺旋状设于外周面31。切削刃5形成于排出槽4的朝向主体3的旋转方向T侧的内表面与前端部处的主体3的后刀面6之间的棱线部分。修磨刃7设于主体3的前端部，自切削刃5的内端朝向作为主体3的前端部分的横刃9延伸。修磨面71为修磨刃7的前刀面，将修磨刃7与排出槽4之间连接。凹缺部8与修磨面71连接，凹缺部8与后刀面6之间的棱线自修磨刃7的内端呈圆弧状延伸，并与排出槽4连接。凹缺部8一边以沿着排出槽4的螺旋角θ的方式扭转一边与排出槽4连接。

在钻头1中，凹缺部8一边以沿着排出槽4的螺旋角θ的方式扭转一边与排出槽4连接，从而能够使凹缺部8与排出槽4相连接的部分顺畅地连接。由此，钻头1能够提高切屑的排出性能。

凹缺部8随着自前端部侧向基端部侧去而一边向与旋转方向T相反的方向扭转一边与排出槽4连接。钻头1能够使凹缺部8与排出槽4相连接的部分顺畅，能够在不使切屑堵塞的情况下将切屑顺畅地排出。

凹缺部8的螺旋角以排出槽4的螺旋角θ为基准而处于0°～-6°的范围内。钻头1能够使凹缺部8与排出槽4相连接的部分顺畅，能够在不使切屑堵塞的情况下将切屑顺畅地排出。

在将钻头直径设为D时，凹缺部8在钻头1的轴心方向上的长度L处于0.5D～1.4D的范围内。钻头1能够保持刚性并且提高切屑的排出性能。

凹缺部8自修磨刃7的内端呈圆弧状延伸，并与主体3的比外周面31靠径向内侧的背部去除部32连接。钻头1通过使凹缺部8与主体3的背部去除部32连接，从而能够利用背部去除部32降低与被切削材料之间的摩擦阻力并且能够使凹缺部8增大。

钻头1具备3个切削刃5。钻头1在三刃的钻头中能够提高切屑的排出性能。

在主体3的至少前端部的表面覆盖有DLC。钻头1能够提高主体3的前端部的耐熔接性。

钻头1是用于切削铝合金的钻头。由于铝合金为轻且软的性质，因此，在利用钻头1进行切削时，容易产生小且短的切屑。由于钻头1能够防止切屑在凹缺部8与排出槽4相连接的部分发生堵塞，因此，能够良好地对铝合金进行切削。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，而能够进行各种变更。钻头1用于加工铝合金等软质的被切削材料，但也可以用于硬质的被切削材料的加工。

钻头1的材质不限定。在主体3的至少前端部的表面覆盖有DLC，但还可以在外周面31也覆盖有DLC。也可以不在主体3覆盖DLC。

钻头1为三刃，但也可以是双刃，还可以是四刃以上。钻头1也可以应用于所谓的长钻头。

凹缺部8也可以利用修磨处理以外的方法来形成。凹缺部8为圆弧状，但也可以是直线状。凹缺部8为圆弧状，但也可以是直线状。也可以不形成修磨刃7。

冷却剂通路11自柄2的后端部朝向主体3的前端部呈螺旋状延伸，但也可以不是螺旋状，例如也可以是直线状。在主体3的前端部设有3个圆弧槽10，但也可以省略圆弧槽10。

后刀面6由第二后刀面42、第二后刀面43、第四后刀面44构成，但并不限定于此，也可以不存在第三后刀面43、第四后刀面44。

也可以省略设于钻头1的外周面31的背部去除部32。该情况下，凹缺部8与主体3的外周面31连接即可。

Claims (9)

1.一种钻头，其特征在于，

该钻头具备：

钻头主体，其以轴心为中心进行旋转；

多个排出槽，该多个排出槽自所述钻头主体的前端部朝向基端部呈螺旋状设于外周面；

切削刃，其形成于所述排出槽的朝向所述钻头主体的旋转方向侧的内表面与所述前端部处的所述钻头主体的后刀面之间的棱线部分；

修磨刃，其设于所述钻头主体的所述前端部，自所述切削刃的内端朝向作为所述钻头主体的前端部分的横刃延伸；

修磨面，其为所述修磨刃的前刀面，将所述修磨刃与所述排出槽之间连接；以及

凹缺部，其与所述修磨面连接，该凹缺部与所述后刀面之间的棱线自所述修磨刃的内端呈圆弧状延伸，并与所述排出槽连接，

所述凹缺部一边以沿着所述排出槽的螺旋角的方式扭转一边与所述排出槽连接。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，

所述凹缺部随着自所述前端部侧向所述基端部侧去而一边向与所述旋转方向相反的方向扭转一边与所述排出槽连接。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，

所述凹缺部的螺旋角以所述排出槽的螺旋角为基准而处于0°～-6°的范围内。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钻头，其特征在于，

在将钻头直径设为D时，所述凹缺部在所述钻头的轴心方向上的长度处于0.5D～1.4D的范围内。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的钻头，其特征在于，

所述凹缺部自所述修磨刃的内端朝向所述钻头主体的径向外侧呈圆弧状延伸，并与所述钻头主体的所述外周面连接。

6.根据权利要求5所述的钻头，其特征在于，

在所述外周面设有背部去除部，

所述凹缺部自所述修磨刃的内端朝向所述钻头主体的径向外侧呈圆弧上延伸，并与所述背部去除部连接。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的钻头，其特征在于，

所述钻头具备3个所述切削刃。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的钻头，其特征在于，

在所述钻头主体的至少所述前端部的表面覆盖有类金刚石碳。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的钻头，其特征在于，

所述钻头是用于对铝合金进行切削的钻头。