CN114799286B

CN114799286B - 钻头

Info

Publication number: CN114799286B
Application number: CN202111507800.9A
Authority: CN
Inventors: 片桐隆雄
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2041-12-10
Also published as: EP4035813A1; CN114799286A; US20220241872A1; JP2022114590A; US12042871B2; JP7268691B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种因具有优异的耐缺损性和耐磨性而能够延长工具寿命的钻头。一种钻头，在钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有排屑槽，在前端侧区域的前刀面与刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，该钻头具有边缘部、肩部以及修磨部，切削刃从旋转中心起依次具有第一切削刃部、第二切削刃部、肩切削刃部以及边缘切削刃部，将边界P1处的珩磨宽度设为R1，将与边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，珩磨宽度从边界P1朝向位置P2逐渐变小，并且满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)2.0<R1/R2<5.0…(2)。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种钻头。

背景技术

以往，已知在钻孔加工用钻头中，通过对切削刃实施珩磨，使其难以产生缺损。

例如，专利文献1提出了一种钻头，绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面与刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，并且在排屑槽内壁面的前端侧形成有与切削刃的内周端侧相连的修磨部，由此，在切削刃的内周端侧为修磨切削刃部的钻头中，其特征在于：对切削刃实施珩磨，修磨切削刃部的珩磨宽度在该修磨切削刃部的全长上是恒定的，并且与修磨切削刃部的外周侧相连的外周切削刃部的外周端的珩磨宽度设为修磨切削刃部的珩磨宽度的1.5倍以上。

另外，例如，专利文献2提出一种钻头，绕轴线旋转的钻头主体的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域即前刀面与钻头主体的前端面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，其特征在于：对肩部实施珩磨，该肩部为与前刀面相交并朝向外周侧的外周边缘部与钻头主体的前端面之间的交叉棱线部，该肩部从切削刃的外周端向钻头旋转方向后方侧延伸，对肩部实施珩磨的珩磨宽度设为小于或等于对切削刃实施珩磨的珩磨宽度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-268230号公报

专利文献2：日本专利第4608933号

技术课题

在钻孔加工用钻头中，为了提高加工效率，在切削条件比以往更加苛刻的倾向中，要求与以往相比延长工具寿命。特别是在薄板钻孔加工用的钻头中，肩部容易产生缺损。这使得难以延长钻头的寿命。

由于以上原因，在专利文献1所记载的钻头中，即便只是外周切削刃的外周端的珩磨宽度大于修磨切削刃的珩磨宽度，切削阻力也会变大，因此容易折损。另外，由于切削阻力变大，因此加工表面品质(加工精度)下降。结果，在专利文献1所记载的钻头中，工具寿命缩短，存在改善的余地。

另外，在专利文献2所记载的钻头中，由于肩部的珩磨宽度比切削刃的宽度小，因此容易因肩部的强度不足而受损。结果，专利文献2所记载的钻头难以延长工具寿命。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种钻头，因具有优异的耐磨性和耐缺损性，从而能够延长工具寿命。

发明内容

本发明人对延长钻头工具寿命进行了反复研究，发现通过使钻头的切削刃部的珩磨宽度满足特定条件，可以提高钻头的耐磨性和耐缺损性，其结果可以延长钻头的工具寿命，从而完成了本发明。

即，本发明的要旨如下。

[1]一种钻头，在绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域的前刀面与所述刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，该钻头具有：

边缘部，其与所述前刀面相交并朝向外周侧；

肩部，其为所述边缘部与所述刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部，并且从所述切削刃的外周端向钻头旋转方向后方侧延伸；以及

修磨部，其朝向所述排屑槽的内壁面的前端侧延伸，

所述切削刃从旋转中心起依次具有：形成于所述修磨部的第一切削刃部、形成于比所述第一切削刃部更靠外周侧的第二切削刃部、形成于所述肩部的肩切削刃部、以及形成于所述边缘部的边缘切削刃部，

对所述第二切削刃部、所述边缘切削刃部以及所述肩切削刃部实施珩磨，

将所述边缘切削刃部与所述肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，将所述边缘切削刃部中在第二切削刃部的相反方向上与边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，

所述珩磨宽度从所述边界P1朝向所述位置P2逐渐变小，

满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0<R1/R2<5.0…(2)。

[2]根据[1]所述的钻头，其中，所述R1为50μm以上且200μm以下，所述R2为15μm以上且小于50μm。

[3]根据[1]或[2]所述的钻头，其中，所述第二切削刃部的珩磨宽度为30μm以上且100μm以下。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的钻头，其中，将从所述边界P1到所述位置P2的第一范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra1，将所述边缘切削刃部中所述第一范围以外的第二范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra2时，满足下述式(3)所示的条件：

Ra1＜Ra2…(3)。

[5]根据[4]所述的钻头，其中，所述Ra1为0.1μm以上且1.0μm以下，所述Ra2为0.2μm以上且2.0μm以下。

[6]一种被覆钻头，其表面形成有被覆层，

在绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域的前刀面与所述刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，该钻头具有：

边缘部，其与所述前刀面相交并朝向外周侧；

肩部，其为所述边缘部与所述刀尖部的前端后隙面之间的交叉棱线部，并且从所述切削刃的外周端向钻头旋转方向后方侧延伸；以及

修磨部，其朝向所述排屑槽的内壁面的前端侧延伸，

将所述边缘切削刃部与所述肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，将所述边缘切削刃部中在所述第二切削刃部的相反方向上与所述边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，

所述珩磨宽度从所述边界P1朝向所述位置P2逐渐变小，

满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0<R1/R2<5.0…(2)

[7]根据[6]所述的被覆钻头，其中，所述被覆层包含化合物层，该化合物层包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al以及Si组成的群组中的至少一种元素和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素构成的化合物。

[8]根据[6]或[7]所述的被覆钻头，其中，所述被覆层包含化合物层，该化合物层包含具有由下述式(4)所表示的组成的化合物(式中，x表示Si元素相对于Ti元素和Si元素的总和的原子比，满足0.05≤x≤0.40)，

(Ti_1-xSi_x)N…(4)。

[9]根据[6]～[8]中任一项所述的被覆钻头，其中，前述被覆层整体的平均厚度为0.5μm以上且8.0μm以下。

[10]根据[6]～[9]中任一项所述的被覆钻头，其中，所述R1为50μm以上且200μm以下，所述R2为15μm以上且小于50μm。

[11]根据[6]～[10]中任一项所述的被覆钻头，其中，所述第二切削刃的珩磨宽度为30μm以上且100μm以下。

[12]根据[6]～[11]中任一项所述的被覆钻头，其中，将从所述边界P1到所述位置P2的第一范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra1，将所述边缘切削刃部中所述第一范围以外的第二范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra2时，满足下述式(3)所示的条件：

Ra1＜Ra2…(3)。

[13]根据[12]所述的钻头，其中，所述Ra1为0.1μm以上且1.0μm以下，所述Ra2为0.2μm以上且2.0μm以下。

根据本发明，可以提供一种因具有优异的耐磨性和耐缺损性而能够延长工具寿命的钻头。

附图说明

图1是本发明的钻头所使用的刀片主体的侧视图的一个例子。

图2是本发明的钻头所使用的刀片主体的主视图的一个例子。

图3是本发明的钻头所使用的刀片主体的立体图的一个例子。

图4是图3所示的立体图中由虚线包围的部分的放大图。

图5是本发明的钻头的示意图的一个例子。

图6是将本发明的钻头的切削刃的剖面放大时的示意图的一个例子。

图7是本发明的被覆钻头的剖面组织的示意图的一个例子。

主要元件符号说明

刀片主体 1

修磨部 2

肩部 3

排屑槽 4

横刃 5

后刀面 6

边缘部 7

切削刃整体(双粗线的部位) 8

第一切削刃部 9

第二切削刃部 10

肩切削刃部 11

边缘切削刃部 12

钻头主体 13

珩磨宽度 H

钻头的旋转方向 T

边缘切削刃部与肩切削刃部的边界 P1

在第二切削刃部的相反方向上与边界P1相距3mm的位置 P2

基材 21

第一层 22

第二层 23

被覆层 24

被覆钻头 25

具体实施方式

下面，根据需要参照附图详细说明用于实施本发明的方式(以下简称为“本实施方式”。)，但本发明并不限定于下述本实施方式。本发明在不脱离其主旨的范围内可进行各种各样的变形。

[钻头]

本实施方式的钻头在绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域的前刀面与刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，该钻头具有：边缘部，其与前刀面相交并朝向外周侧；肩部，其为边缘部与刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部，并且从切削刃的外周端向钻头旋转方向后方侧延伸；以及修磨部，其朝向排屑槽的内壁面的前端侧延伸，切削刃从旋转中心起依次具有：形成于修磨部的第一切削刃部、形成于比第一切削刃部更靠外周侧的第二切削刃部、形成于肩部的肩切削刃部、以及形成于边缘部的边缘切削刃部，对第二切削刃部、边缘切削刃部及肩切削刃部实施珩磨，将边缘切削刃部与肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，将边缘切削刃部中在第二切削刃部的相反方向上与边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，珩磨宽度从边界P1朝向位置P2逐渐变小，满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0＜R1/R2＜5.0…(2)

另外，在本实施方式中，例如，实施了珩磨的第二切削刃部、肩切削刃部以及边缘切削刃部依次为图4(图3所示的立体图中由虚线包围的部分的放大图)中的10、11以及12的部位。另外，珩磨宽度是在图6所示的切削刃部的截面中沿着与钻头旋转方向T正交的方向的长度H。

在本实施方式的钻头中，如上所述，边缘切削刃部的珩磨宽度满足特定的条件，能够提高耐磨性和耐缺损性，其结果，能够延长工具寿命。提高本实方式的钻头的耐磨性和耐缺损性的因素考虑如下。但是，本发明不受以下因素的任何限制。即，将边缘切削刃部与肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，将边缘切削刃部中在第二切削刃部的相反方向上与边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，如果珩磨宽度从P1朝向P2逐渐变小，则刀尖得到强化，因此提高了钻头的耐缺损性。另外，如上述式(1)所示，通过将第二切削刃部的珩磨宽度设置为小于或等于边界P1处的珩磨宽度R1，减小钻头的切削阻力，提高加工表面的品质(加工精度)。并且，由于抑制了颤振的发生，因此能够抑制钻头折损。另外，如上述式(2)所示，当珩磨宽度的关系R1/R2超过2.0时，钻头的刃尖得到强化，且减小钻头的切削阻力的效果变得显著。另一方面，当珩磨宽度的关系R1/R2小于5.0时，肩切削刃部附近的耐磨性优异，并且边缘切削刃部的刀尖得到强化，从而提高钻头的耐缺损性。

通过组合这些结构，本实施方式的钻头在耐磨性和耐缺损性之间平衡优异，其结果，能够延长工具寿命。特别是，本实施方式的钻头即便具有肩部其耐缺损性也较高，能够延长工具寿命。进而，认为本实施方式的钻头通过减小切削阻力来提高切削性能，例如，抑制颤振发生、提高加工表面的品质(加工精度)等。本实施方式的钻头在薄板的钻孔加工中尤其发挥上述效果。

另外，在本实施方式的钻头中，R1优选50μm以上且200μm以下，更优选55μm以上且195μm以下。在本实施方式的钻头中，当R1为所述下限值以上时，刀尖得到强化，具有耐缺损性进一步提高的倾向，当R1为所述上限值以下时，切削阻力变小，具有耐磨性进一步提高的倾向。

另外，本实施方式的钻头，R2优选15μm以上且小于50μm，更优选15μm以上且45μm以下。在本实施方式的钻头中，当R2为所述下限值以上时，刀尖得到强化，具有耐缺损性进一步提高的倾向，当R2小于所述上限值时，切削阻力变小，具有耐磨性进一步提高的倾向。

另外，在本实施方式的钻头中，R1/R2为大于2.0且小于5.0，优选为2.1以上且4.8以下。当R1/R2超过2.0时，钻头的刃尖得到强化，且减小钻头的切削阻力的效果变得显著。另一方面，如果珩磨宽度的关系R1/R2小于5.0，则肩切削刃部附近的耐磨性优异，并且边缘切削刃部的刀尖得到强化，从而提高钻头的耐缺损性。

另外，在本实施方式的钻头中，将P1～P2设定为第一范围时，边缘切削刃部中第一范围以外的第二范围(超过P2的范围)的珩磨宽度优选比R2更小。在本实施方式的钻头中，如果第二范围(超过P2的范围)的珩磨宽度比R2更小，则切削阻力变得更小，具有耐磨性进一步提高的倾向。第二范围(超过P2的范围)的珩磨宽度优选10μm以上且45μm以下，更优选10μm以上且40μm以下。

另外，在本实施方式的钻头中，第二切削刃部的珩磨宽度优选30μm以上且100μm以下，更优选35μm以上且95μm以下。如果第二切削刃部的珩磨宽度为所述下限值以上，则刀尖得到强化，因此进一步提高耐缺损性，如果第二切削刃部的珩磨宽度为所述上限值以下，则切削阻力变小，因此进一步提高耐磨性。

在本实施方式中，可以使用珩磨机对各部位进行珩磨。另外，在该珩磨加工中，例如，通过调整基材的倾斜度和刷子的接触方式，可以将各部位的珩磨宽度控制在所期望的范围内。另外，在该珩磨加工中，例如，通过从P1向P2逐渐缩短加工时间，从P1向P2珩磨宽度逐渐减小。

另外，在本实施方式的钻头中，将从P1到P2的第一范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra1，将边缘切削刃部中第一范围以外的第二范围(超过P2的范围)的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra2时，优选使其满足下述式(3)的关系：

Ra1＜Ra2…(3)。

在本实施方式的钻头的边缘切削刃部中，如果满足上述式(3)的关系，从P1至P2的第一范围的珩磨部分的表面粗糙度Ra比超过P2的第二范围的珩磨部分的表面粗糙度Ra光滑，因此，切入被切削材料时的切削阻力进一步变小，具有能够抑制颤振发生的倾向。

此外，在本实施方式中，可以根据JIS B0601 2001来测量珩磨部分的算术平均粗糙度。

另外，在本实施方式的钻头中，Ra1优选0.1μm以上且1.0μm以下，更优选0.2μm以上且0.9μm以下，进一步优选0.3μm以上且0.8μm以下。在本实施方式的钻头中，当Ra1为所述下限值以上时，能够容易地制造，当Ra1为所述上限值以下时，切入被切削材料时的切削阻力进一步变小，能够抑制颤振的发生。

另外，在本实施方式的钻头中，Ra2优选0.2μm以上且2.0μm以下，更优选0.8μm以上且1.5μm以下，进一步优选0.9μm以上且1.4μm以下。在本实施方式的钻头中，当Ra2为所述下限值以上时，则容易控制边缘切削刃部的珩磨宽度，当Ra2为所述上限值以下，则钻孔加工时的切削阻力变小，加工表面的粗糙度变小。

在本实施方式中，可以通过珩磨加工时间来控制珩磨部分的算术平均粗糙度。例如，在珩磨加工中，刷毛处理时间越长，基材的表面粗糙度就越平滑，珩磨部分的算术平均粗糙度就越小。在后述的被覆钻头中，被覆层的表面粗糙度因基材的表面粗糙度的凹凸而发生变化，因此基材的表面粗糙度越小，被覆层的表面粗糙度就越小，珩磨部分的算术平均粗糙度就越小。

如上所述，本实施方式的钻头通过将边缘切削刃部的珩磨宽度设定为特定的关系，从而使得耐磨性与耐缺损性之间的平衡优异。另外，本实施方式的钻头通过减小切削阻力来提高切削性能，例如，抑制颤振的发生、降低加工表面的粗糙度等。

作为形成本实施方式的钻头的基材，没有特别限定，例如，可以列举硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方晶氮化硼烧结体以及金刚石烧结体和高速钢。其中，如果基材是选自由硬质合金、金属陶瓷、陶瓷和立方晶氮化硼烧结体组成的群组中的至少一种，则耐缺损性更加优异，因此更加优选。

本实施方式的钻头除了边缘切削刃部的珩磨宽度满足上述特定的关系以外，也可以具有与以往的钻头同样的形状。

另外，在本实施方式中，对珩磨没有特别限定，例如，可以列举倒棱珩磨、R珩磨、组合珩磨。

图1～图3示出了本实施方式的钻头所使用的刀片主体的一个例子。

该刀片主体1具有修磨部2、肩部3、排屑槽4、横刃5、后刀面6、边缘部7以及切削刃整体8。例如，如图5所示，这种刀片主体组装于钻头主体13。

如图5所示，钻头主体13例如形成为以轴线(图5中的单点划线)为中心的大致圆柱状，其后端侧部分为被机床的旋转轴把持的柄部，另一方面，前端侧部分为刀片主体1(刀尖部)。

另外，如图1～3所示，在刀片主体1(刀尖部)的外周上，一对排屑槽4相对于轴线对称地形成，该排屑槽4沿着从前端后刀面6朝轴向后端侧的方向以一定的螺旋角向钻头旋转方向T后方侧扭转，这些排屑槽4中朝向钻头旋转方向T前方侧的内壁面前端侧区域的前刀面与刀尖部的前端后刀面的交叉棱线部上形成有切削刃8。

此外，如图1所示，形成有朝排屑槽4的内壁面的前端侧延伸的修磨部2。

本实施方式的钻头在图4所示的边缘切削刃部12中，实施珩磨使得珩磨宽度从P1到P2逐渐变小并且珩磨宽度满足式(1)及式(2)的关系。由于本实施方式的钻头以这种方式实施珩磨，因此耐磨性和耐缺损性的平衡优异，其结果，能够延长工具寿命。

具有上述结构的本实施方式的钻头，例如，钻头主体13一边绕轴线旋转一边向轴向前端侧进给，通过从修磨切削刃部9的内周端逐渐切入被切削件，对该被切削件实施钻孔加工，将由切削刃8生成的切屑朝排屑槽4内的后端侧排出，从而该钻孔加工得以继续。

[被覆钻头]

本实施方式的被覆钻头除了在表面形成被覆层以外，还具有与上述钻头相同的形状，将边缘切削刃部与肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，在边缘切削刃部中，从边界P1朝第二切削刃部的相反方向距离3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，珩磨宽度从边界P1到位置P2逐渐减小，并且满足下式(1)和下式(2)所示的条件。

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0＜R1/R2＜5.0…(2)

本实施方式的被覆钻头通过使边缘切削刃部的珩磨宽度满足上述特定的关系，能够提高耐磨性和耐缺损性，其结果，能够延长工具寿命。

另外，在本实施方式的被覆钻头中，被覆层包含如下化合物层为佳，该化合物层包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al以及Si组成的群组中的至少一种元素和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素构成的化合物。另外，化合物层可以是单层，也可以是2层以上的多层。本实施方式的被覆钻头的被覆层如果包含上述化合物层，则耐磨性有进一步提高的倾向。

另外，在本实施方式的被覆钻头中，被覆层包含如下化合物层为更佳，该化合物层包含具有由下述式(4)所表示的组成的化合物(式中，x表示Si元素相对于Ti元素和Si元素的总和的原子比，满足0.05≤x≤0.40。)，

(Ti_1-xSi_x)N…(4)。

若被覆层包含这种化合物层，则被覆层的硬度变硬，本实施方式的被覆钻头的耐磨耗性有提高的倾向。另外，在本实施方式的被覆钻头中，式(4)中的x为0.05以上且0.40以下，优选0.05以上且0.35以下。在本实施方式的被覆钻头中，若式(4)中的x为所述下限值以上，则被覆层的硬度变硬，因此耐磨性有提高的倾向，若式(4)中的x为所述上限值以下，则高温硬度变大，因此耐磨性有提高的倾向。特别是在珩磨宽度满足2.0<R1/R2的情况下，由于被切削件与钻头接触的区域相对增大，因此切削温度趋于高温。因此，如果在钻头上形成被覆层，被覆层包含如下化合物层，该化合物层包含具有由式(4)：((Ti_1-xSi_x)N)所表示的组成的化合物，则被覆层的硬度变硬，耐磨性有进一步提高的倾向。在本实施方式的被覆钻头中，边缘切削刃部的珩磨宽度满足上述特定的关系，并且被覆层包含包含这种化合物层，从而能够进一步抑制磨损，保持边缘部的强度，具有不易缺损的倾向，其结果，能够延长工具寿命。

在本实施方式的被覆钻头中，包含具有由式(4)所示的组成的化合物的化合物层的厚度优选0.5μm以上且5.0μm以下，更优选1.0μm以上且4.5μm以下，进一步优选2.0μm以上且4.0μm以下。在本实施方式的被覆钻头中，若该化合物层的厚度为所述下限值以上，则耐磨性有进一步提高的倾向。另一方面，若该化合物层的厚度为所述上限值以下，则耐缺损性有进一步提高的倾向。

另外，在本实施方式的被覆钻头中，被覆层包含如下化合物层为更佳，该化合物层包含具有由下述式(5)所表示的组成的化合物(式中，y表示Al元素相对于Ti元素和Al元素的总和的原子比，满足0.3≤y≤0.7。)。

(Ti_1-yAl_y)N...(5)

在本实施方式的被覆钻头中，若被覆层包含这种化合物层，则耐磨性和耐缺损性有提高的倾向。另外，本实施方式的被覆钻头中，式(5)中的y为0.3以上且0.7以下，优选0.4以上且0.6以下。在本实施方式的被覆钻头中，若式(5)中的y为所述下限值以上，则通过固溶强化来提高硬度，从而提高耐磨性，另外，Al含量增高，由此耐氧化性有提高的倾向，若式(5)中的y为所述上限值以下，则因为包含Ti而提高韧性，从而耐缺损性有提高的倾向。

在本实施方式的被覆钻头中，包含具有由式(5)所示的组成的化合物的化合物层的厚度优选0.5μm以上且8.0μm以下，更优选1.0μm以上且7.5μm以下，进一步优选1.5μm以上且7.0μm以下。在本实施方式的被覆钻头中，若该化合物层的厚度为所述下限值以上，则耐磨性有进一步提高的倾向。另一方面，若该化合物层的厚度为所述上限值以下，则耐缺损性有进一步提高的倾向。

另外，在本实施方式的被覆钻头中，被覆层整体的平均厚度优选0.5μm以上且8.0μm以下。

在本实施方式的被覆钻头中，若被覆层整体的平均厚度为0.5μm以上，则耐磨性有进一步提高的倾向。另一方面，若被覆层整体的平均厚度为8.0μm以下，则耐缺损性有进一步提高的倾向。因此，被覆层整体的平均厚度优选0.5μm以上且8.0μm以下。从相同的观点来看，被覆层整体的平均厚度更优选1.0μm以上且7.5μm以下，进一步优选1.5μm以上且7.5μm以下。

图7是本实施方式的被覆钻头的剖面组织的一个例子的示意图。该被覆钻头25包括基材21和形成于基材21的表面的被覆层24。被覆层24通过从基材21侧依次层叠第一层22和第二层23而形成。

另外，在本实施方式中，各化合物层的组成表示为例如(Ti_0.8Si_0.2)N时，意味着Ti元素与Ti元素和Si元素的总和的原子比为0.8，Si元素与Ti元素和Si元素的总和的原子比为0.2。即，意味着Ti元素的量相对于Ti元素和Si元素的总和为80原子％，Si元素的量相对于Ti元素和Si元素的总和为20原子％。

本实施方式中使用的被覆层优选具有交替层叠结构，该交替层叠结构通过将不同组成的2种或3种以上的层交替层叠而形成。该交替层叠结构中的至少一层优选包含化合物层，该化合物层包含具有由上述式(4)所示的组成的化合物。另外，本实施方式中使用的被覆层的交替层叠结构中的至少一层优选包含化合物层，该化合物层包含具有由上述式(5)所示的组成的化合物。

在本实施方式的被覆钻头中，当被覆层具有如上所述的交替层叠结构时，如果各化合物层的每层的平均厚度分别为70nm以上，就能够抑制被覆层的内部应力增高，因此耐缺损性有提高的倾向。另一方面，如果各化合物层的每层的平均厚度分别为300nm以下，就可得到抑制裂纹向基材扩展的效果，因此耐缺损性有提高的倾向。从相同的观点来看，各化合物层的每层的平均厚度优选100nm以上且300nm以下，更优选120nm以上且250nm以下。

本实施方式中，将组成不同的两种层逐层形成时，[重复次数]为1次，本实施方式中使用的交替层叠结构也包括重复次数为1次的形态。

在本实施方式的被覆钻头中，如果交替层叠结构的平均厚度为0.5μm以上，则耐磨性有进一步提高的倾向，如果交替层叠结构的平均厚度为8.0μm以下，则耐缺损性有进一步提高的倾向。

本实施方式中使用的被覆层可以仅由如上所述的化合物层或各化合物层的交替层叠结构构成，但如果在基材与交替层叠结构之间(即，交替层叠结构的下层)具有下部层，则基材和交替叠层结构之间的粘着性进一步提高，故优选。其中，从与上述相同的观点出发，如果下部层包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则为优选，如果包含由选自由Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则更为优选，如果包含由选自由Ti、Cr、Mo、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物，则进一步优选。另外，下部层可以是单层，也可以是两层以上的多层。

在本实施方式中，如果下部层的平均厚度为0.1μm以上且3.5μm以下，则基材和被覆层的粘着性显示出进一步提高的倾向，故优选。从相同的观点出发，如果下部层的平均厚度为0.2μm以上且3.0μm以下，则更为优选，如果为0.3以上2.5μm以下，则进一步优选。

本实施方式所使用的被覆层可以仅由如上所述的化合物层或各化合物层的交替层叠结构构成，也可以在交替层叠结构的与基材相反的一侧(即交替层叠结构的上层)，优选为在交替层叠结构的表面具有上部层。上部层如果包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则耐磨性更加优异，故进一步优选。另外，从与上述相同的观点出发，上部层如果包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则为优选，如果包含由选自由Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则更为优选，如果包含由选自由Ti、Cr、Mo、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物，则进一步优选。另外，上部层可以是单层，也可以是两层以上的多层。

在本实施方式中，如果上部层的平均厚度为0.1μm以上且3.5μm以下，则耐磨性显示出更佳优异的倾向，故优选。从相同的观点出发，如果上部层的平均厚度为0.2μm以上且3.0μm以下，则更为优选，如果为0.3μm以上且2.5μm以下，则进一步优选。

本实施方式的被覆钻头所使用的被覆层的制造方法没有特别的限定，例如，可列举离子镀法、电弧离子镀法、溅射法以及离子混合法等物理蒸镀法。其中，电弧离子镀法因被覆层与基材的粘着性更加优异而更为优选。

下面使用具体例对本实施方式的被覆钻头的制造方法进行说明。应予说明，本实施方式的被覆钻头的制造方法只要能够实现该被覆钻头的结构，就没有特别的限制。

首先，将加工为如上所述的钻头形状的基材收容于物理蒸镀装置的反应容器内，并将金属蒸发源设置于反应容器内。然后，将反应容器内抽真空直至其压力达到1.0×10^- ²Pa以下的真空，并通过反应容器内的加热器将基材加热至其温度为200℃～700℃。加热后，向反应容器内导入Ar气体，使反应容器内的压力为0.5Pa～5.0Pa。在压力为0.5Pa～5.0Pa的Ar气体环境下，对基材施加－500V～－350V的偏压，使40A～50A的电流流过反应容器内的钨丝，并对基材的表面实施利用Ar气体的离子轰击处理。对基材的表面实施离子轰击处理后，将反应容器内抽真空直至其压力达到1.0×10^－2Pa以下的真空。

在形成本实施方式所使用的化合物层时，将基材加热至其温度达到400℃～600℃。加热后，向反应容器内导入气体，使反应容器内的压力达到0.5Pa～5.0Pa。作为气体，例如，在化合物层由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al以及Si组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物构成的情况下，可列举N₂气体，在化合物层由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al以及Si组成的群组中的至少一种元素、和由N以及C组成的化合物构成的情况下，可列举N₂气体和C₂H₂气体的混合气体。作为混合气体的体积比率，没有特别的限定，例如，也可以是N₂气体：C₂H₂气体＝95：5～85：15。接着，可以对基材施加－80V～－40V的偏压，并通过电弧电流100A～200A的电弧放电，使对应各层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成化合物层即可。

在形成包含具有由上式(4)：(Ti_1－xSi_x)N所表示的组成的化合物的化合物层时，控制基材使其温度达到200℃～500℃，将氮气(N₂)导入反应容器内，使反应容器内的压力达到2.0Pa～5.0Pa。然后，对基材施加20V～150V的偏压，并通过100A～200A的电弧放电，使对应该化物层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成该化合物层即可。

在形成包含具有由上式(5)：(Ti_1－yAl_y)N所表示的组成的化合物的化合物层时，控制基材使其温度达到200℃～500℃，将氮气(N₂)导入反应容器内，使反应容器内的压力达到2.0Pa～5.0Pa。然后，对基材施加20V～150V的偏压，并通过100A～200A的电弧放电，使对应该化物层的金属成分的金属蒸发源蒸发形成该化合物层即可。

为了形成将不同组成的两种或三种以上的层交替层叠而成的交替层叠结构，可以在上述条件下利用电弧放电使两种以上的金属蒸发源交替蒸发，从而交替形成各化合物层。通过分别调整金属蒸发源的电弧放电时间，能够控制构成交替层叠结构的各化合物层的厚度。

在形成本实施方式所使用的下部层及/或上部层时，通过与上述化合物层相同的制造条件来形成即可。即，首先，将基材加热至其温度达到400℃～600℃。加热后，向反应容器内导入气体，使反应容器内的压力达到0.5Pa～5.0Pa。作为气体，例如，在下部层以及/或上部层由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物构成的情况下，可列举N₂气体，在下部层以及/或上部层由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和N及C组成的化合物构成的情况下，可举出列举N₂气体和C₂H₂气体的混合气体。作为混合气体的体积比例没有特别的限定，例如，也可以是N₂气体：C₂H₂气体＝95：5～85：15。接着，对基材施加－80V～－40V的偏压，通过电弧电流100A～200A的电弧放电，使对应各层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成下部层以及/或上部层即可。

构成本实施方式的被覆钻头中的被覆层的各层的厚度可以使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等从被覆钻头的剖面组织进行测量。应予说明，本实施方式的被覆钻头中的各层的平均厚度可以通过如下方法求得：从肩部朝向横刃部并沿着切削刃棱线直至1mm的范围内，并且从切削刃棱线朝向后刀面50μm的范围内，从3处以上的剖面来测量各层的厚度，并计算其平均值(算术平均值)。

另外，构成本实施方式的被覆钻头中的被覆层的各层的组成可以使用能量分散X射线分析装置(EDS)、波长分散型X射线分析装置(WDS)等从被覆钻头的剖面组织进行测量。

认为本实施方式的被覆钻头主要由于耐磨性和耐缺损性优异，从而达到与以往相比可延长工具寿命的效果(但是，可延长工具寿命的因素并不限定于上述原因)。

[实施例]

下面，通过实施例进一步详细地对本发明进行说明，但本发明并不限于这些实施例。

(实施例1)

作为基材，准备硬质合金，该硬质合金加工成DMP120的刀片形状(由泰珂洛(Tungaloy)株式会社制造)的头部更换式钻头，并且具有89.5WC-10Co-0.5Cr₃C₂(以上质量％)的组成。另外，对刀片的各部位进行珩磨加工，各部位的珩磨宽度的关系如表1所示。另外，表1中，将[第二切削刃部]简单地表示为[切削刃部]。

在电弧离子镀装置的反应容器中设置金属蒸发源，使被覆层具有表2所示的组成。将准备好的基材固定在反应容器内的旋转台的固定配件上。

然后，对反应容器内进行抽真空直至其压力达到5.0×10^－3Pa以下的真空。抽真空后，通过反应容器内的加热器将基材加热至其温度达到450℃。加热后，向反应容器内导入Ar气体使其压力达到2.7Pa。

在压力为2.7Pa的Ar气体环境下，对基材施加－400V的偏压，并使40A的电流流过反应容器内的钨丝，对基材的表面实施30分钟的利用Ar气体的离子轰击处理。离子轰击处理结束后，对反应容器内进行抽真空直至其压力达到5.0×10^－3Pa以下的真空。

抽真空后，控制基材使其温度为450℃(成膜开始时的温度)，并向反应容器内导入氮气(N₂)，将反应容器内调整为3.0Pa压力的气体条件。然后，对基材施加－40V的偏压，对于发明品1～15和比较品1～6，通过150A的电弧电流的电弧放电，使表2所示组成的第一层的金属蒸发源蒸发，从而在基材的表面形成第一层，对于发明品16～18，通过150A的电弧电流的电弧放电，使表2所示组成的第一层和第二层的金属蒸发源蒸发，从而在基材的表面形成第一层和第二层。此时，控制反应容器内的气体条件和压力以保持上述条件。另外，通过调整各自的电弧放电时间来控制各层的厚度，使各层的厚度为表2所示的厚度。

在基材的表面以表2所示的指定的平均厚度形成各层后，切断加热器的电源，在试样温度达到100℃以下后，从反应容器内取出试样。

所得试样的各层的平均厚度通过如下方法求得：从被覆钻头的肩部朝向横刃部并沿着切削刃棱线直至1mm的范围内，并且从切削刃棱线朝向后刀面50μm的范围内，对3处截面进行TEM观察，测量各层的厚度，并计算其平均值(算术平均值)。这些结果示于表2。

从被覆钻头的肩部朝向横刃部并沿着切削刃棱线直至1mm的范围内，并且从切削刃棱线朝向后刀面的50μm的范围内，使用附属于TEM的EDS，对所得试样的各层的组成进行测量。这些结果示于表2。此外，表2的各层的金属元素的组成比表示构成各层的金属化合物中的各金属元素相对于金属元素整体的原子比。

另外，在所得试样中，根据JISB 06012001测量从P1到P2的范围内的珩磨部分的算术平均粗糙度Ra1及超过P2的范围内的珩磨部分的算术平均粗糙度Ra2。这些结果示于表3。

使用所得试样进行下面的切削试验并进行评价。

[切削试验]

被切削材料：S55C(200HB)、

被切削材料形状：150mm×200mm×10mm的长方体块、

加工形态：通孔

切削速度：110m/min、

每旋转1周的进给量：0.30mm/rev、

冷却液：水溶性(内部供油方式)、

评价项目：以横刃发生缺损(横刃出现缺口)时，边缘部出现走刀痕迹时、或后刀面磨损达到0.3mm时作为工具寿命，测量直至工具寿命的加工长度。所得测量结果示于表3所示。

[表1]

[表2]

*“-”表示没有形成被覆层。

[表3]

由以上结果可知，通过提高耐磨性和耐缺损性，延长了发明品的工具寿命。

产业实用性

本发明的钻头由于耐磨性和耐缺损性优异，因此与以往相比能够延长工具寿命，在这一点上产业实用性较高。

Claims

1.一种钻头，在绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域的前刀面与所述刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，其特征在于，具有：

边缘部，其与所述前刀面相交并朝向外周侧；

修磨部，其朝向所述排屑槽的内壁面的前端侧延伸，

将所述边缘切削刃部与所述肩切削刃部的边界P1处的珩磨宽度设为R1，将所述边缘切削刃部中在第二切削刃部的相反方向上与所述边界P1相距3mm的位置P2处的珩磨宽度设为R2时，

所述珩磨宽度从所述边界P1朝向所述位置P2逐渐变小，

满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0＜R1/R2＜5.0…(2)；

其中，所述R1为50μm以上且200μm以下，所述R2为15μm以上且小于50μm。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述第二切削刃部的珩磨宽度为30μm以上且100μm以下。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的钻头，其特征在于，将从所述边界P1到所述位置P2的第一范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra1，将所述边缘切削刃部中所述第一范围以外的第二范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra2时，满足下述式(3)所示的条件：

Ra1＜Ra2…(3)。

4.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述Ra1为0.1μm以上且1.0μm以下，所述Ra2为0.2μm以上且2.0μm以下。

5.一种被覆钻头，其表面形成有被覆层，其特征在于：

在绕轴线旋转的钻头主体的前端侧部分即刀尖部的外周上形成有向后端侧延伸的排屑槽，该排屑槽的朝向钻头旋转方向前方侧的内壁面的前端侧区域的前刀面与所述刀尖部的前端后刀面之间的交叉棱线部上形成有切削刃，该被覆钻头具有：

边缘部，其与所述前刀面相交并朝向外周侧；

修磨部，其朝向所述排屑槽的内壁面的前端侧延伸，

所述珩磨宽度从所述边界P1朝向所述位置P2逐渐变小，

满足下述式(1)和下述式(2)所示的条件：

第二切削刃部的珩磨宽度≤R1…(1)

2.0＜R1/R2＜5.0…(2)；

6.根据权利要求5所述的被覆钻头，其特征在于，所述被覆层包含化合物层，所述化合物层包含由选自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al以及Si组成的群组中的至少一种元素和选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种元素构成的化合物。

7.根据权利有要求6所述的被覆钻头，其特征在于，所述被覆层包含化合物层，该化合物层包含具有下述式(4)所表示的组成的化合物(式中，x表示Si元素相对于Ti元素和Si元素的总和的原子比，满足0.05≤x≤0.40)，

(Ti_1-xSi_x)N…(4)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的被覆钻头，其特征在于，前述被覆层整体的平均厚度为0.5μm以上且8.0μm以下。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的被覆钻头，其特征在于，所述第二切削刃的珩磨宽度为30μm以上且100μm以下。

10.根据权利要求5至7中任一项所述的被覆钻头，其特征在于，将从所述边界P1到所述位置P2的第一范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra1，将所述边缘切削刃部中所述第一范围以外的第二范围的珩磨部分的算术平均粗糙度设为Ra2时，满足下述式(3)所示的条件：

Ra1＜Ra2…(3)。

11.根据权利要求10所述的被覆钻头，其特征在于，所述Ra1为0.1μm以上且1.0μm以下，所述Ra2为0.2μm以上且2.0μm以下。