CN113165087A - 改善定心能力和切削性能的钻头及钻头用插入件 - Google Patents

Abstract

公开一种改善定心能力和切削性能的钻头及钻头用插入件。本发明的钻头将切削部的中心离隙面加工成平面，从中心连接到外周面的外周部离隙面加工成曲面，从而提高了定心能力并使钻头和毛刺(Bur)的发生最小化。并且，本发明的钻头将与孔相接触的离隙面的切线角度加工成相同而与钻头的外径大小无关，因此，即使钻头的外径变化，也能够获得均匀的性能。

Description

改善定心能力和切削性能的钻头及钻头用插入件

技术领域

本发明涉及一种如下的钻头(Drill)或钻头用插入件(Insert)：在中心部实现平面离隙，使点角度恒定，从而提高定心能力，同时将外周部的离隙面处理为曲面，解决因点角度急剧变动而引起的问题，从而使钻头振动和毛刺(Bur)的发生最小化。

背景技术

钻头作为诸如端铣刀(End Mill)之类的旋转工具，是沿着作为旋转轴的中心轴加工有切削刃(Cutting Tooth)的切削刃部位于前部并且在从切削刃部延伸的后端形成有柄部(Shank)的工具。

钻头分为一体型的实心型(solid type)钻头和在钻孔点插入插入件来使用的可转位型(Indexable type)钻头。实心钻头是如果前端部的切削刃部被完全磨损则无法使用的钻头，需要更换整个钻头。相反，可转位钻头作为单独制造切削刃部和主体的钻头，将切削刃部以插入(Insert)类型结合于主体，并利用若干个固定部件进行固定来使用。若切削刃部的寿命结束，则可以从主体分离切削刃部并更换使用。

钻头包括沿着一个中心轴形成的切削刃部和配备于切削刃部的后端的柄部(Shank)。在切削刃部，沿着外周长度方向交替地形成有加工有切削刃的刃带部和切屑排出用出屑槽(Flute)，柄部结合于工具。图1是图示现有的麻花钻头的头部的图，两个切削部和两个出屑槽以钻点为中心相互对称地布置。图2是图示图1的A-A横截面的图，A-A横截面是穿过钻点11而切割相互对称地布置的两个切削部的离隙的面。图2的(a)是离隙面实现为平面的示例，从钻点11到外周面12的线显示为一条直线13。图2的(b)是从钻点11到外周面12的离隙实现为两个平面的示例，显示为两条直线14、15。图2的(c)是离隙面形成为曲面的示例，从钻点11到外周面12的线显示为曲线。图2的(b)和(c)是钻点11周边的中心部16和从中心部16连接的外周部17以彼此不同的点角度加工的示例。

由于如(a)的单点角度的钻头容易加工，因此价格比较低廉而被广泛应用。现有的一般的点角度θ1为118°～150°，根据需要适用最佳的角度。较小的点角度的钻头10在进入时使孔的中心点不移动的定心能力优秀，相反，在贯通孔的入口和出口产生较多的钻孔残渣(burr)。相反，若适用较大的点角度，则当在设备的刚性较弱或加工物的支撑状态不牢固的状态下工作时，旋转中的钻头10的中心可能移动，同时在加工物和钻头10可能产生振动，并且这种振动将导致钻头损坏或孔的质量降低。尤其，在对薄板进行加工的情况下，由于加工物的弹性，除了钻孔时所产生的切削阻力之外，由回弹(Spring back)的外力产生作用的可能性较大，并且钻头的破损或毛刺(burr)也相对较多地产生。

(b)类型的钻头通过使钻头中心部16的点角度θ1小于140°，并且使从中心部16朝外周面12方向延伸的外周部17的点角度θ2大于140°，从而可以在一定程度上解决(a)类型钻头的问题。由于中心部点角度θ1较小，因此加工孔时定心能力优秀，并且使外周部点角度θ2变大，从而具有对在贯通孔产生的毛刺(Burr)的量也相对较小的效果。

由于(b)类型的钻头的外周部17的离隙是平面，因此还具有即使钻头的外径改变也可以像(a)类型钻头一样恒定地保持外周部的点角度θ2的优点。

然而，(b)类型的钻头的问题也出现在两个点角度。在钻头中心部16进入加工物之后，外周部17接触加工物并开始钻孔。问题是点角度在外周部17开始钻孔的时刻发生变化。这表示扭矩(Torque)和推力(Thrust)急剧变化，并且可能引发振动而使切削机制变得不稳定。结果，孔的质量可能变得劣化，或者钻头还可能破裂。

另外，有时为了提高钻头的定心，在先利用(a)类型钻头加工引导(Pilot)孔，再利用相同外径的(b)类型的钻头钻孔的情况下，外周部17的最外围地点可以比钻头中心部16先接触加工物并开始切削，结果，反而无法实现稳定的定心。

(c)类型的钻头是离隙面整体实现为曲面的钻头。(c)所示的离隙面18区间是从钻点11到外周面12具有一个或多个半径的曲线。若离隙面18为曲面，则与(b)类型钻头相似地，中心部16的点角度和在外周部17的点角度彼此变得不同，从而可获得与(b)类型相似的效果。由于两个点角度不会急剧变化，因此也不发生因扭矩和推力急剧变化而引起的问题。但是，由于(c)类型钻头的外周部的点角度θ2根据外径而变化，因此即使使用相同的形态的钻头，也难以根据孔的尺寸获得均匀的加工质量。

【相关现有技术】

韩国公开专利第10-2009-0096230号(可转位钻头)

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种如下的钻头(Drill)或钻头用插入件：在中心部实现平面离隙，使点角度恒定，从而提高定心能力，同时将外周部的离隙面处理为曲面，解决因点角度急剧变动而引起的问题，从而使钻头振动和毛刺(Bur)的发生最小化。

本发明的另一目的在于提供一种将外周部离隙面实现为曲面并适用于相同的钻头或钻头用插入件，而使与孔接触的外周部点角度和钻头外径无关。

技术方案

用于实现上述目的的根据本发明的麻花钻头交替形成有多个切削部和出屑槽。其中，所述切削部包括中心部离隙面和外周部离隙面。中心部离隙面与横刃相邻并被加工成平面。外周部离隙面从所述中心部离隙面沿外周面方向延伸而形成，并形成为具有至少一个半径的曲面。其中，在与所述中心部离隙面相接触的外周部离隙面的点角度与中心部点角度相同(所述中心部点角度是借由所述中心部离隙面而获得的角度)。

根据实施例，所述中心部离隙面和所述外周部离隙面可以分为：第一离隙面，与切割刃相邻；第二离隙面，从所述第一离隙面延伸，并具有比所述第一离隙面更大的离隙角度。

根据另一实施例，所述多个切削部的所述中心部离隙面之间的中心部点角度设为140°以下，所述多个切削部的所述外周部离隙面之间的外周部点角度设为140°以上，并且所述外周部点角度以与所述外周面相交的所述外周部离隙面的切线为基准而获得。

另外，优选地，通过改变选自所述外周部离隙面的曲面半径及所述中心部离隙面的沿外周方向的长度中的至少一个，从而设定为即使所述钻头的外径大小被改变，所述外周部点角度恒定。

本发明还涉及安装于钻头的插入件插入部的插入件。插入件包括在横刃处彼此相交的多个切削部，各个切削部配备有上述的中心部离隙面和外周部离隙面。

技术效果

根据本发明的钻头适用中心部的较小的点角度和外周部的相对较大的点角度，从而提高了定心能力并使钻头振动和毛刺(Bur)的发生最小化。

进而，本发明的钻头将外周部离隙面实现为曲面，从而从中心部延伸到外周部的部分的角度并不急剧变化，因此缓解了扭矩(Torque)和推力(Thrust)的变化，从而使钻头的振动最小化。尤其，本发明的钻头能够获得优异的定心能力和干净的加工表面，因此有利于在钻孔过程中可能产生由弹性引起的排斥的薄板的加工。

由于发明的钻头被加工成相同的外周部点角度而与钻头的外径大小无关，因此，即使钻头的外径被改变，也能够获得均匀的性能。

附图说明

图1是示出现有的钻头的头部的平面图。

图2是示出图1的钻头头部的A-A横截面的多样的示例的图。

图3是示出应用本发明的多样的类型的钻头的示例的图。

图4是根据本发明的一实施例的可转位钻头用插入件的立体图。

图5是图3的插入件的平面图。

图6是图3的插入件的B-B横截面的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行更详细的说明。

本发明不仅适用于通常的实心型(Solid type)钻头，还适用于可转位型(Indexable type)钻头。如铲形(Spade)钻头型插入件，可转位钻头用插入件也根据其紧固方式而具有多样的形态，任何一种都能够适用。图3的(a)示出了通常的实心型(Solidtype)钻头或焊接型钻头的示例，图3的(b)示出了可转位型(Indexable type)钻头的示例，并且图3的(c)及(d)示出了铲形钻头的示例。

参照图3，本发明的钻头包括沿着旋转轴X形成于前端的头部310和配备于头部310的后端的主体(Shank)330。本发明实现于头部310，因此既可以实现于钻头本身，也可以实现于诸如可转位钻头用插入件350或铲形插入件371、373之类的插入件。另外，在插入件的情况下，不仅可以实现于如图3所示的具有两个切削部的插入件，还可以实现于具有三个以上的切削部的插入件。

在头部310交替地形成有多个切削部和出屑槽313。通常，一般是布置有两个或三个切削部和出屑槽，图3示例性地示出了具有两个切削部311a、311b和出屑槽(Flute)313的麻花钻头。多个切削部从钻头旋转轴布置成彼此对向的形态，并且在横刃彼此相交的同时以相同的间隔彼此隔开。例如，在图3的插入件350中，两个切削部311a、311b彼此对称地布置，并且在横刃相接触。

以下，以图3的(b)、图4至图6所示的可转位钻头用插入件350为中心对本发明进行说明。首先，参照图3的(b)，在钻头主体330配备有能够使插入件350插入的插入件插入部331。为了固定插入到插入件插入部331的插入件350，在主体330和插入件350有彼此成对形成的固定用孔。固定部件333插入到固定用孔并贯通主体330而插入到插入件350，从而插入件350固定于主体330。

如上所述，图4的插入件350的两个切削部311a、311b彼此对称地布置，并在横刃(Chisel Edge)401相接触。各个切削部311a、311b可以具有彼此相同的形态和构成，并且以相同的方式进行说明。

两个切削部311a、311b包括从旋转轴X向外周面405沿径向延伸的中心部离隙面(Relief Surface)407、409和外周部离隙面411、413。在中心部离隙面407、409和外周部离隙面411、413与出屑槽313相临的一侧形成有切割刃(Cutting Edge)415。两个切削部311a、311b的中心部离隙面407、409借由布置于其之间的腹板(Web Thin)而随着趋向钻点而逐渐变细并将钻头中心部形成为尖锐的形态。从外周部离隙面411、413开始连接到中心部离隙面407、409的切割刃415再次与钻头中心部的薄刃(Thinning Edge)417连接。中心部离隙面407、409在薄刃417与布置于该中心部离隙面407、409与另一切削部的中心部离隙面407、409之间的腹板(Web Thin)421相交。

中心部离隙面407、409和外周部离隙面411、413作为整体成为相邻于切割刃415的“切削部离隙”。另外，如图4所示，切削部离隙可以包括：第一离隙面407、411，以在径向方向上穿过中心部离隙面407、409和外周部离隙面411、413的边界线419为基准相邻于切割刃415；第二离隙面409、413，连接到第一离隙面407、411。第二离隙面409、413具有比第一离隙面407、411更大的离隙角度，从而消除了在切削过程中降低切割刃415的破损风险，并消除了在高速旋转等过程中离隙面的一部分过度地与加工物接触等的问题。因此，切削部311a、311b包括四个离隙面407、409、411、413，所述四个离隙面407、409、411、413包括构成中心部离隙面407、409的第一中心部离隙面407和第二中心部离隙面409以及构成外周部离隙面411、413的第一外周部离隙面411和第二外周部离隙面413。

另外，除了在图3(a)所示的实心钻头的情况之外，在图3(c)和图3(d)的铲形插入件371、373的情况下，也包括中心部离隙面和外周部离隙面。然而，由于铲形插入件的特性，在铲形插入件的离隙面上形成有断屑器(Chip Breaker)。

本发明的特征在于，相邻于横刃401的中心部离隙面407、409被加工成平面，从中心部离隙面407、409向外周面405方向延伸的外周部离隙面411、413被形成为曲面。在此，外周部离隙面411、413的曲面如图6所示地表示从旋转轴X向外周面405方向行进的线是曲线。进而，在外周部离隙面411、413的曲线通常是由一个或多个半径(Radius)定义的曲线，但并不限于此。例如，也包括诸如阿基米德螺旋(Spiral of Archimedes)、摆线样条(CycloidSpline)、次摆线螺旋(Spiral of Trochoid)、正弦曲线(Sine Curve)或渐开线(InvoluteCurve)之类的不能由多个半径定义的曲线(即，自由曲线)。在铲形插入件371、373也是如此。

图6是作为在穿过插入件350的旋转轴X的同时穿过中心部离隙面407、409和外周部离隙面411、413的横截面(图5的B-B横截面)，示出了中心部离隙面407、409以及外周部离隙面411、413是平面还是曲面。参照图6，随着中心部离隙面407、409被加工成平面，中心部离隙面区间SR显示为直线，随着外周部离隙面411、413被加工成曲面，外周部离隙面区间CR显示为曲线。

图5的B-B线与边界线419一致，但是，无论切割面在旋转轴X的方向上切割第一离隙面407、411和/或第二离隙面409、413的任何部分，中心部离隙面区间SR显示为直线，外周部离隙面区间CR显示为曲线。如上所述，在外周部离隙面411、413的曲面中，从旋转轴X向外周面405方向行进的线表示为曲线。因此，在垂直于B-B横截面的C-C横截面中，外周部离隙面411、413区间显示为直线。

外周部离隙面区间CR的曲线可以应用一个半径(Radius)而设计为圆弧，也可以设计为具有两个以上的半径的曲线。向外周面405扩张的外周部离隙面区间CR的曲线的半径根据钻头外径

的大小而增加，优选地，大致为钻头外径

的1.5倍以上。

另外，根据出屑槽313的形状和腹板421的形状，在垂直于图4的插入件厚度面423的方向上观察的插入件350的切割刃415及薄刃417的形状可以与图6的中心部离隙面区间SR的直线及外周部离隙面区间CR的曲线的形状不同。

参照图6，由中心部离隙面407、409而定义的中心部点角度θ3和由外周部离隙面411、413而定义的外周部点角度θ4都设计为钝角。优选地，中心部点角度θ3设为小于140°的115°～135°，外周部点角度θ4选择为大于140°的角度。在此，中心部点角度θ3是以旋转轴x为中心借由中心部离隙面407、409而确定的角度，外周部点角度θ4是指以在与外周面405相交的外周部离隙面411、413的最外围地点处的切线为基准而获得的角度。如图4所示，若是具有两个切削部311a、311b的钻头(或插入件)，则中心部点角度θ3是两个切削部311a、311b的中心部离隙面407、409之间的角度，外周部点角度θ4是两个切削部311a、311b的外周部离隙面411、413的最外围地点处的切线之间的角度。若是具有三个以上的切削部的钻头(或插入件)，则中心部点角度θ3为中心部离隙面以旋转轴x为基准展开的角度的两倍，外周部点角度θ4为外周离隙面的最外围地点处的切线以旋转轴x为基准展开的角度的两倍。

由于中心部离隙面区间SR是直线，因此，在中心部离隙面区间SR内中心部点角度θ3恒定，并且通过使中心部点角度θ3小于140°，从而可以整体上优秀地维持钻头的定心能力。

相反，由于外周部离隙面区间CR是曲线，因此，在外周部离隙面区间CR内，外周部点角度不恒定。换言之，外周部点角度从旋转轴X趋向外周面405的半径方向逐渐增加，到外周面405时将会最大。因此，如图6所示，外周部点角度θ4可以通过与外周面405相接触的外周部离隙面411、413的切线之间的角度来获得。然而，在钻头中，由于中心部点角度θ3和外周部点角度θ4等是决定钻头性能的重要因素，因此，优选地，即使钻头的外径变大，外周部点角度θ4也设定为恒定。若要将外周部点角度θ4维持恒定，而与钻头的外径

变大无关，则应用于外周部离隙面区间CR的曲线的半径和中心部离隙面407、409的向外周方向的长度可根据钻头的外径

而改变。

通过使与中心部离隙面407、409相邻的外周部离隙面411、413的点角度与中心部点角θ3相同，中心部离隙面407、409与外周部离隙面411、413之间的点角度不会急剧变化。因此，不会发生扭矩(Torque)和推力(Thrust)急剧变化的情况。通过对外周部点角度θ4应用大于140°的角度，从而可以最小化在贯通孔中的毛刺(burr)的量。

然而，由于第一离隙面407、411和第二离隙面409、413的离隙角度不同，因此，只要B-B横截面位于与边界线419不同的位置，则外周部点角度θ4在相同的插入件350中也会细微地改变。

另外，优选地，从钻点的横刃到切割刃的最外围地点为止，使其与图2的(a)类型的钻头的最外围边缘部的高度相同。因为，在选择本发明的钻头的过程中，如果选择具有与现有的钻头10的外径相同的外径的钻头，则可以加工具有相同的深度和大小的孔。因此，即使替代现有的钻头而选择本发明的钻头，也无需变更工具的其他设定。

以上，示出并说明了本发明的优选的实施例，但是本发明并不限于上述的特定的实施例，显然，在不脱离权利要求范围所保护的本发明的主旨的情况下，本发明所述技术领域中具有普通知识的人员可以在权利要求的保护范围内实现多样的变形实施，这种变形实施不应从本发明的技术思想或前景单独地理解。

Claims (10)

1.一种钻头，交替形成有多个切削部和出屑槽，其特征在于，

所述切削部包括：

中心部离隙面，与横刃相邻并被加工成平面；以及

外周部离隙面，从所述中心部离隙面向外周面方向延伸而形成，并形成为具有至少一个半径的曲面。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，

在与所述中心部离隙面相接触的外周部离隙面的点角度与中心部点角度相同，所述中心部点角度是借由所述中心部离隙面而获得的角度。

3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，

所述中心部离隙面和所述外周部离隙面分为：

第一离隙面，与切割刃相邻；以及

第二离隙面，从所述第一离隙面延伸，并具有比所述第一离隙面更大的离隙角度。

4.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，

所述多个切削部的所述中心部离隙面之间的中心部点角度设为140°以下，

所述多个切削部的所述外周部离隙面之间的外周部点角度设为140°以上，并且所述外周部点角度以与所述外周面相交的所述外周部离隙面的切线为基准而获得。

5.根据权利要求4所述的钻头，其特征在于，

通过改变选自所述外周部离隙面的曲面半径及所述中心部离隙面的沿外周方向的长度中的至少一个，从而设定为即使所述钻头的外径大小改变，所述外周部点角度恒定。

6.一种插入件，安装于钻头的插入件插入部，其特征在于，包括：

多个切削部，与横刃相邻，

其中，所述切削部包括：

中心部离隙面，与横刃相邻并被加工成平面；以及

外周部离隙面，从所述中心部离隙面沿外周面方向延伸而形成，并形成为具有至少一个半径的曲面。

7.根据权利要求6所述的插入件，其特征在于，

在与所述中心部离隙面相接触的外周部离隙面的点角度与中心部点角度相同，所述中心部点角度是借由所述中心部离隙面而获得的角度。

8.根据权利要求6所述的插入件，其特征在于，

所述中心部离隙面和所述外周部离隙面分为：

第一离隙面，与切割刃相邻；以及

第二离隙面，从所述第一离隙面延伸，并具有比所述第一离隙面更大的离隙角度。

9.根据权利要求6所述的插入件，其特征在于，

所述两个切削部的借由所述中心部离隙面的中心部点角度设为140°以下，

所述两个切削部的借由所述外周部离隙面的外周部点角度设为140°以上，并且所述外周部点角度以与所述外周面相交的所述外周部离隙面的切线为基准而获得。

10.根据权利要求9所述的插入件，其特征在于，

通过改变选自所述外周部离隙面的曲面半径及所述中心部离隙面的外周方向的长度中的至少一个，从而设定为即使所述钻头的外径大小改变，所述外周部点角度恒定。

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