CN111655412A - 钻头以及切削加工物的制造方法 - Google Patents

Abstract

一方案的钻头从第一端向第二端延伸。切削部具有位于第一端侧的切削刃、从切削刃朝向第二端延伸的槽、位于比槽更靠第二端侧的位置的端面、以及位于槽与端面之间且连接于槽以及端面的连接面。连接面具有在沿着旋转轴的方向上的长度最长的第一部位、以及位于比第一部位更靠切削部的外周侧的位置的第二部位。在以第一部位与旋转轴重合的方式，从与旋转轴正交的第一方向观察的情况下，第二部位在沿着旋转轴的方向上的长度比第一部位在沿着旋转轴的方向上的长度短。

Description

钻头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2018年1月12日申请的日本专利申请2018－003201号的优先权，并将该在先申请的所有公开援引于此以供参照。

技术领域

本方式涉及钻头以及切削加工物的制造方法。

背景技术

已知一种记载于例如日本特开2016－55353号公报(专利文献1)的头部更换式钻头，来作为具有头部以及刀架且头部的支承面与刀架的端面抵接的头部更换式钻头，所述头部具备切削刃、支承面以及从切削刃朝向支承面延伸的槽。

在专利文献1所记载的头部更换式钻头中，头部中的槽与支承面大致垂直地相交而形成棱线，因此在切削加工时应力集中于棱线部分，有可能产生缺损。

发明内容

一方案的钻头为从第一端延伸到第二端的圆柱形状，并具有能够以旋转轴为中心旋转的切削部的钻头。所述切削部具有切削刃、槽、端面、以及连接面。所述切削刃位于所述第一端侧。所述槽从所述切削刃朝向所述第二端延伸。所述端面位于比所述槽更靠所述第二端侧的位置。所述连接面位于所述槽与所述端面之间，并连接于所述槽以及所述端面。所述连接面具有第一部位、以及第二部位。所述第一部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度最长。所述第二部位位于比所述第一部位更靠所述切削部的外周侧的位置。在以所述第一部位与所述旋转轴重合的方式，从与所述旋转轴正交的第一方向观察的情况下，所述第二部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度比所述第一部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度短。

附图说明

图1是表示实施方式的钻头的立体图。

图2是朝向第一端观察图1所示的钻头中的切削部时的主视图。

图3是图1所示的区域A的放大图。

图4是从B方向观察图2所示的切削部时的侧视图。

图5是将图4所示的切削部中的连接面放大而得到的图。

图6是表示实施方式的一个钻头的放大图。

图7是表示实施方式的一个切削部侧视图。

图8是将图7所示的切削部中的连接面放大而得到的图。

图9是图7所示的切削部中的IX―IX剖面的剖视图。

图10是图7所示的切削部中的X―X剖面的剖视图。

图11是图7所示的切削部中的XI―XI剖面的剖视图。

图12是图6所示的钻头中的XII―XII剖面的剖视图。

图13是表示实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的图。

图14是表示实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的图。

图15是表示实施方式的切削加工物的制造方法中的一个工序的图。

具体实施方式

以下，使用附图详细地说明实施方式的钻头。但是，以下参照的各图为了方便说明，仅简化示出构成实施方式的构件中的主要构件。因此，钻头能够具备未被本说明书所参照的各图示出的任意的构成构件。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。

实施方式的钻头1在图1所示的一例中是从第一端1a延伸到第二端1b的圆柱形状。本公开的钻头1具有切削部3，该切削部3位于第一端1a侧，并能够以旋转轴X为中心旋转。圆柱形状的钻头1在用于制造切削加工物的被切削件的切削加工时，如图1所示能够以旋转轴X为中心沿箭头Y的方向旋转。

在图1所示的钻头1中，左上侧的端部是第一端1a、右下侧的端部是第二端1b。一般来说，第一端1a也被称作前端，第二端1b也被称作后端。因此，将第一端1a作为前端1a、将第二端1b作为后端1b而进行说明。

实施方式的钻头1例如外径能够设定为4mm～25mm。另外，在将沿着旋转轴X的方向的长度设为L，将外径设为D时，实施方式的钻头1例如能够设定为L＝4D～15D。

在图1所示的一例中，钻头1具有：切削部3，其位于前端1a侧；以及刀架5，其是圆柱形状，且在整体上位于比切削部3更靠后端1b侧的位置。刀架5可以具备刀柄部7、以及位于比刀柄部7更靠前端1a侧的位置的刀身9。

切削部3以及刀身9包含与被切削件接触的部位，这些部位能够在被切削件的切削加工中起到主要的作用。刀柄部7是由机床的旋转的主轴把持的部位，是根据机床中的主轴的形状设计的部位。作为刀柄部7的形状例如可列举直柄、长柄、长颈以及锥形柄等。

在图1所示的一例中，切削部3具有位于前端1a侧的切削刃11、以及从切削刃11朝向后端1b延伸的第一槽13。

在图1～图3所示的一例中，切削部3的外侧面具有距旋转轴X的距离大致恒定的第一外周面3p。以下，有时将第一外周面3p记载为外周3p。

在如图2所示那样朝向前端1a观察的情况下，切削刃11可以具有包含旋转轴X的横刃11a、以及主切削刃11b。图2所示的一例的横刃11a以包含前端1a的方式配置。图2所示的一例的主切削刃11b从横刃11a朝向切削部3的外周3p延伸。

第一槽13从切削刃11朝向后端1b可以呈直线延伸，也可以扭转地延伸。在图1以及图3所示的一例中，第一槽13从切削刃11朝向后端1b扭转地延伸。需要说明的是，扭转地延伸是指第一槽13从切削刃11朝向后端1b侧大致扭转地延伸。因此，第一槽13也可以局部具有不扭转的部位。在第一槽13扭转地延伸的情况下，第一槽13的扭转角并不限定于特定的值，能够设定为例如3～45°程度。

图1以及图3所示的一例中的切削部3具有位于比第一槽13更靠后端1b侧的位置的端面15、以及位于第一槽13与端面15之间并且连接于第一槽13以及端面15的连接面17。连接面17相对于第一槽13以及端面15倾斜。

在切削加工时，在连接面17不位于第一槽13与端面15之间且第一槽13与端面15直接相连的情况下，应力集中于第一槽13与端面15所成的棱线部分，切削部3有可能缺损。

本公开中的切削部3具有位于第一槽13与端面15之间并且连接于第一槽13以及端面15的连接面17。因此，在切削加工时，容易避免应力集中于第一槽13与端面15的边界附近的特定的部分，且具有高耐缺损性。

图4是从B方向观察图2中的切削部3时的图。另外，图5是将图4中的连接面17局部放大而得到的图。图5所示的一例中的连接面17具有第一部位19以及第二部位21。第一部位19是在连接面17中沿着旋转轴X的方向上的长度最长的部位。第二部位21位于比第一部位19更靠切削部3的外周3p侧的位置。

而且，如图4以及图5所示，在使连接面17中的第一部位19与旋转轴X重合，且从与旋转轴X正交的方向观察切削部3的情况下，连接面17的第二部位21在沿着旋转轴X的方向上的长度L2比连接面17的第一部位19在沿着旋转轴X的方向上的长度L1短。

在图5所示的一例中，第一部位19以及第二部位21是由线表示的区域。在图5所示的一例中，第一部位19作为与旋转轴X重叠的线区域而存在。第二部位21位于比第一部位19更靠切削部3的外周3p侧(在图5中为左侧)的位置，且作为线区域而存在。

一般来说，在切削刃11中的位于中心侧的横刃11a中以挤压被切削件的方式进行切削加工。另外，在切削刃11中的位于外周3p侧的主切削刃11b中，以切削被切削件的方式进行切削加工。因此，在端面15中的靠近旋转轴X的部分与外周3p侧相比容易较大地施加基于背分力的负荷。

此时，在连接面17中的如第一部位19那样的旋转轴X侧长度L1相对长，因此容易避免第一槽13与端面15的边界附近处的卷刃。另一方面，在连接面17中的如第二部位21那样的外周3p侧长度L2相对短，因此不易阻碍第一槽13中的切屑的流动。因而，耐久性以及切屑排出性优异。

切削部3在从端面15侧观察的情况下，也可以为连接面17的第二部位21处的宽度比连接面17的第一部位19处的宽度窄的结构。在切削部3为这种结构的情况下，耐久性以及落位稳定性优异。在从端面15侧观察的情况下，在连接面17中的如第一部位19那样的旋转轴X侧第一部位19的长度相对长。因此，容易避免第一槽13与端面15的边界附近处的卷刃。另外，在从端面15侧观察的情况下，在连接面17中的如第二部位21那样的外周3p侧第二部位21的长度相对短。因此，容易确保端面15的面积较大。

另外，如图5所示，也可以是，在以第一部位19为基准与第二部位21所在侧(在图5中为左侧)相反的一侧(在图5中为右侧)，随着远离第一部位19，而连接面17在沿着旋转轴X的方向上的长度变短。另外，也可以是，在以第一部位19为基准与第二部位21所在侧相反的一侧连接面17在沿着旋转轴X的方向上的长度恒定。

另外，在图5所示的一例中，连接面17具有位于第一部位19与第二部位21之间的第三部位23。第三部位23在沿着旋转轴X方向上的长度L3也可以为比第一部位19在沿着旋转轴X方向上的长度L1短，且比第二部位21在沿着旋转轴X方向上的长度L2长。在这种情况下，能够使连接面17在沿着旋转轴X方向上的长度的变化平缓。因此，图5所示的一例的切削部3的耐缺损性高。

在图5所示的一例中，第三部位23位于比第一部位19更靠切削部3的外周3p侧的位置，且位于比第二部位21更远离切削部3的外周3p侧的位置。即，第三部位23位于第一部位19与第二部位21之间。第三部位23也可以与第一部位19以及第二部位21相同，作为线区域而存在。

在图5所示的一例中，连接面17在沿着旋转轴X的方向上的长度从第一部位19起随着靠近第三部位23而变短。在这种情况下，容易避免连接面17在沿着旋转轴X方向上的长度急剧变化。由此，容易避免应力集中于连接面17中的特定的部分，因此图5所示的一例的切削部3的耐缺损性高。

如图6所示的一例以及图7所示的一例那样，也可以是，第一槽13具有位于切削部3的旋转轴X侧的位置的第一部25、以及位于比第一部25更靠切削部3的外周3p侧的位置的第二部27。在与旋转轴X正交的剖面中，也可以是，第一部25为凸曲线形状，并且第二部27为凹曲线形状。

需要说明的是，图6表示实施方式的一个钻头，且是与图3相当的区域的放大图。另外，图7表示实施方式的一个切削部，且是与图4相当的侧视图。

在上述情况下，第一部25为向远离旋转轴X的方向凸的曲面形状，因此切削部3的芯厚厚，切削部3的耐久性高。另外，在第一槽13具有上述形状的第二部27的情况下，切屑的排出性优异。另外，在第一部25是凸曲线形状，并且第二部27是凹曲线形状的情况下，在切削加工时在第二部27流动、并向第一部25行进的切屑在第一部25的作用下容易卷曲。因此，钻头1具有良好的切屑排出性。

连接面17中的与第一部25连接的部分在沿着旋转轴X的方向上的长度比连接面17中的与第二部27连接的部分在沿着旋转轴X的方向上的长度长。

在第一槽13具有上述形状的第一部25以及第二部27的情况下，因切屑流动，与凹曲线形状的第二部27相比，向凸曲线形状的第一部25施加的负荷大。此时，在连接面17中的与第一部25连接的部分处的沿着旋转轴X的方向上的长度比连接面17中的与第二部27连接的部分处的沿着旋转轴X的方向上的长度长的情况下，第一部25的耐久性高。因此，钻头1的耐缺损性高。

另外，在图6～图8所示的一例中，连接面17具有沿着第一槽13配置的第一区域29以及第二区域31。第二区域31与第一区域29相接，且位于比第一区域29更靠近端面15的位置。需要说明的是，在图6～图8所示的一例中，第一区域29以及第二区域31分别沿着与旋转轴X正交的方向延伸。

第一区域29以及第二区域31分别可以是凸曲面形状，另外，也可以是平坦面形状。在图6所示的一例中，第一区域29是凸曲面形状，并且第二区域31是平坦面形状。

图9～图11分别是图7中的IX―IX剖面、X―X剖面以及XII―XII剖面，分别表示相对于连接面17与端面15所成的棱线正交的剖面。在图9～图11所示的一例中，第一区域29是向远离旋转轴X的方向凸的曲线。另外，第二区域31是直线形状。因而，在图7所示的一例中，第一区域29是向远离旋转轴X的方向凸的曲面形状，第二区域31是平坦面形状。

如上述那样，第一区域29是凸曲面形状，因此连接面17的耐久性高。而且，位于比第一区域29更靠端面15附近的第二区域31是平坦面形状，因此与第二区域31是凸曲面形状的情况相比，与切屑接触的面积小。因此，在第二区域31中抑制由于切屑擦过导致的高温化，不易产生熔着。

图9～图11所示的各剖面中的第一区域29的形状分别不限定于特定的形状，例如可以为圆弧形状、椭圆弧形状或者抛物线形状。凸曲面形状的第一区域29的曲率半径可以根据场所不同而不同，另外，也可以恒定。例如，图9～图11所示的各剖面中的第一区域29的曲率半径相等。需要说明的是，图9～图11所示的各剖面是沿着旋转轴X的方向的剖面。

在图9～图11所示的各剖面中的第一区域29的曲率半径相等的情况下，对连接面17施加的应力的不均小。因此，容易避免应力过度集中于连接面17的一部分。因而，图9～图11所示的一例中的钻头1的耐缺损性高。需要说明的是，图9～图11所示的各剖面中的第一区域29的曲率半径不需要是在数学上严格意义的相等，将10％程度的误差设为允许范围。

第一槽13中的算术平均粗糙度Sa1可以比连接面17中的算术平均粗糙度Sa2大，另外，也可以与算术平均粗糙度Sa2相同。算术平均粗糙度Sa1以及算术平均粗糙度Sa2的值能够根据被切削件的材质以及加工条件选择。

在第一槽13中的算术平均粗糙度Sa1相对大的情况下，能够在切削加工时对擦过第一槽13的切屑良好地施加制动。因此，切屑的流动容易控制，而且，切屑容易稳定地卷曲。另外，在连接面17中的算术平均粗糙度Sa2相对小的情况下，不易在切削部3与刀架5的边界处产生切屑堵塞。

在算术平均粗糙度Sa1与算术平均粗糙度Sa2相等的情况下，在切屑擦过第一槽13以及连接面17时，切屑的流动速度不易变化。因此，在第一槽13与连接面17的边界附近切屑不易堵塞。基于以上的理由，上述的情况下的钻头1具有良好的切屑排出性。

算术平均粗糙度Sa是由ISO25178规定的表面性状的参数，且是将线的算术平均高度Ra扩展到面的参数。具体而言，算术平均粗糙度Sa表示相对于测定对象的面的平均面，对象的面中的各点的高度之差的绝对值的平均值。

Sa1以及Sa2并不限定于特定的值。例如Sa1能够设定为1～50μm程度。另外，Sa2能够设定为1～50μm程度。

第一槽13中的算术平均粗糙度Sa1按照ISO25178－6：2010的标准，通过测定第一槽13的表面形状而算出即可。需要说明的是，这里，边界值例如固定为5mm即可。另外，连接面17中的算术平均粗糙度Sa2按照ISO25178－6：2010的标准，通过测定连接面17的表面形状而算出即可。需要说明的是，这里，边界值例如固定为5mm即可。第一槽13以及连接面17的表面形状，例如能够通过使用了触针的接触式表面粗糙度测定机或者使用了激光的非接触式表面粗糙度测定机测定。

在图1以及图3所示的一例中，刀架5具有位于前端1a侧的前端面5a。刀架5的前端面5a也可以与切削部3的端面15抵接。需要说明的是，所谓的抵接不需要是端面15的整体与前端面5a相接，也可以是一部分不相接。

在图1以及图3所示的一例中，刀架5的外侧面33具有第二槽33a以及第二外周面33b。刀架5中的第二槽33a连接于切削部3中的第一槽13。因此，在切削加工时产生的切屑能够通过第一槽13向第二槽33a流动。刀架5中的第二外周面33b连接于切削部3中的第一外周面3p。

第一区域29在图12所示的剖面中，也可以比刀架5的外侧面33更远离旋转轴X。具体而言，第一区域29可以比刀架5的前端面5a与外侧面33相交而成的棱线更远离旋转轴X。在图12所示的一例中，第一区域29比第二槽33a更远离旋转轴X。具体而言，在图12所示的一例中，第一区域29比刀架5的前端面5a与第二槽33a相交而成的棱线33c更远离旋转轴X。需要说明的是，图12是图6所示的钻头1中的XII―XII剖面。

在第一区域29比第二槽33a更远离旋转轴X的情况下，切屑容易从第一槽13向第二槽33a顺畅地行进。因此，切屑容易擦过连接面17，另外，切屑在切削部3以及刀架5的边界附近不易堵塞。因此，图12所示的一例中的钻头1具有良好的切屑排出性。

作为切削部3的材质，例如可以举出超硬合金或金属陶瓷等。作为超硬合金的组成，例如可以举出WC-Co、WC-TiC-Co以及WC-TiC-TaC-Co。这里，WC、TiC、TaC是硬质粒子，Co是结合相。

另外，金属陶瓷是向陶瓷成分中复合金属而成的烧结复合材料。作为金属陶瓷的一例，可以举出以碳化钛(TiC)或者氮化钛(TiN)作为主要成分的钛化合物。但是，切削部3的材质不限定于上述的组成是不言而喻的。

切削部3的表面可以使用化学蒸镀(CVD)法或者物理蒸镀(PVD)法利用被膜进行涂覆。作为被膜的组成，可以举出碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)或者氧化铝(Al₂O₃)等。

作为刀架5的材质，能够使用钢、铸铁或者铝合金等。从韧性高这一点出发，优选钢。

＜切削加工物的制造方法＞

接下来，以使用上述实施方式的钻头1的情况为例子详细地说明实施方式的切削加工物的制造方法。以下，参照图13～图15进行说明。

实施方式的切削加工物的制造方法包括以下工序：

(1)使钻头1绕旋转轴X旋转，

(2)使旋转着的钻头1中的切削刃与被切削件100接触，

(3)使钻头1从被切削件100离开。

更具体而言，首先，如图13所示，使钻头1绕旋转轴X旋转，并且使其向沿着旋转轴X的Z1方向移动，从而使钻头1相对地接近被切削件100。

接下来，如图14所示，使钻头1中的切削刃接触被切削件100并对被切削件100进行切削。然后，如图15所示，通过使钻头1沿Z2方向移动，从而使钻头1相对地远离被切削件100。

在实施方式中，在使被切削件100固定并且使钻头1绕旋转轴X旋转的状态下，使钻头1接近被切削件100。另外，在图14中，通过使旋转着的钻头1的切削刃与被切削件100接触，从而对被切削件100进行切削。另外，在图15中，使钻头1在旋转的状态下远离被切削件100。

需要说明的是，在实施方式的制造方法的切削加工中，在各个工序中，通过使钻头1移动，从而使钻头1与被切削件100接触，或者使钻头1远离被切削件100。当然并不限定于这种方式。

例如，在(1)的工序中，也可以使被切削件100接近钻头1。同样，在(3)的工序中，也可以使被切削件100远离钻头1。在继续进行切削加工的情况下，重复维持使钻头1旋转着的状态，使钻头1中的切削刃与被切削件100的不同的位置接触的工序即可。

作为被切削件100的材质的代表例，可列举铝、碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、或者非铁金属等。

附图标记说明：

1···钻头

1a··第一端(前端)

1b··第二端(后端)

3···切削部

3p··第一外周面

5···刀架

5a··前端面

7···刀柄部

9···刀身

11···切削刃

11a··横刃

11b··主切削刃

13···第一槽

15···端面

17···连接面

19···第一部位

21···第二部位

23···第三部位

25···第一部

27···第二部

29···第一区域

31···第二区域

33···外侧面

33a··第二槽

33b··第二外周面

100···被切削件

X···旋转轴

Y···旋转方向

Z···切削方向。

Claims (9)

1.一种钻头，其为从第一端延伸到第二端的圆柱形状，并具有能够以旋转轴为中心旋转的切削部，其中，

所述切削部具有：

切削刃，其位于所述第一端侧；

槽，其从所述切削刃朝向所述第二端延伸；

端面，其位于比所述槽更靠所述第二端侧的位置；以及

连接面，其位于所述槽与所述端面之间，并连接于所述槽以及所述端面，

所述连接面具有：

第一部位；以及

第二部位，其位于比所述第一部位更靠所述切削部的外周侧的位置，

在以所述第一部位与所述旋转轴重合的方式，从与所述旋转轴正交的第一方向观察的情况下，所述第二部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度比所述第一部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度短。

2.根据权利要求1所述的钻头，其中，

所述连接面具有位于所述第一部位与所述第二部位之间的第三部位，

在从所述第一方向观察的情况下，所述第三部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度比所述第一部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度长，且比所述第二部位在沿着所述旋转轴的方向上的长度短。

3.根据权利要求2所述的钻头，其中，

所述连接面在从所述第一方向观察的情况下的在沿着所述旋转轴的方向上的长度从所述第一部位起随着趋向所述第二部位而变短。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的钻头，其中，

所述槽具有：

第一部，其位于所述切削部的所述旋转轴侧，并且在与所述旋转轴正交的剖面中为凸曲线形状；以及

第二部，其位于比所述第一部更靠所述切削部的外周侧的位置，并且在与所述旋转轴正交的剖面中为凹曲线形状，

在从所述第一方向观察的情况下，

所述连接面中的与所述第一部连接的部分在沿着所述旋转轴的方向上的长度比与所述第二部连接的部分在沿着所述旋转轴的方向上的长度长。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的钻头，其中，

所述连接面具有沿着所述槽配置的第一区域以及第二区域，

所述第二区域与第一区域相接，并且位于比所述第一区域更靠所述端面附近的位置，

所述第一区域为凸曲面形状，

所述第二区域为平坦面形状。

6.根据权利要求5所述的钻头，其中，

所述第一区域的凸曲面形状中的曲率半径恒定。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的钻头，其中，

所述槽中的算术平均粗糙度与所述连接面中的算术平均粗糙度相等。

8.一种钻头，其中，

所述钻头具有：

头部，其为权利要求5至7中的任一项所述的钻头；以及

柱状的刀架，

在所述头部中，

所述切削部的所述端面与所述刀架抵接，

所述第一区域比所述刀架的外侧面更远离所述旋转轴。

9.一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以下工序：

使权利要求1至8中的任一项所述的钻头旋转；

使旋转着的所述钻头与被切削件接触；以及

使所述钻头从所述被切削件离开。

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