钻头及钻孔加工装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2018年2月6日申请的日本专利申请第2018-19526号的优先权，并且该申请的所有内容以引用的方式并入本申请的说明书中。

本公开涉及钻头及钻孔加工装置。

背景技术：

在钻头本体的外周面凹设有螺旋状的切屑排出槽，切削加工时生成的切屑碰撞切屑排出槽的内壁而断开，并从切屑排出槽排出到外部。由于此时的切屑是在三维卷曲的状态下被断开，因此，由于处于卷曲的状态，可能会出现切屑不能很好地从切屑排出槽排出而堵塞的情况。为了提高切屑排出性，可以增大切屑排出槽的截面积来扩大容屑槽(chippocket)，但却存在会导致钻头强度降低这一问题。

特别是近年来随着部件的轻量化的要求，部件的孔径越来越小。因此，使用的钻头的直径也越来越小，由于需要确保钻头强度，因此增大切屑排出槽的截面积变得更为困难。因此，在切削加工中，需要运用往复进给、步进进给运动来从切削孔排出切削的工序，但会增加非加工时间而导致加工效率下降。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本实公昭60-12648号公报

技术实现要素：

(发明所要解决的问题)

因此，期望开发一种实现切屑不堵塞于切屑排出槽而高效地进行切削加工的钻头。本公开人认为切屑排出槽的堵塞的原因在于切屑是在三维卷曲的状态下断开的，并想到了通过改善切屑的流出动作而能够实现高效加工的钻头。

本公开鉴于这种情况，目的在于提供一种切屑的排出性好的钻头，此外，提供一种使用该钻头的钻孔加工装置。

(解决问题所采用的措施)

为了解决上述问题，本发明的一个方式的钻头包括形成于钻头本体的前端的切削刃和切屑排出槽，所述切屑排出槽在钻头本体的前端侧具有前刀面，并从该前刀面向钻头本体的后端侧延伸而设置，所述钻头的特征在于，包括：切屑引导部，其沿切屑排出槽的延伸设置方向被设置在前刀面。

本公开的另一方式的钻孔加工装置包括：旋转单元，其使具有沿切屑排出槽的延伸设置方向设置在前刀面的切屑引导部的钻头或者被切削材料旋转；以及，处置部，其对从钻头的切屑排出槽排出的线状切屑进行切断或者回收。

此外，以上构成要素的任何组合、将本公开的表达在方法、装置、系统等之间进行转换而得的方案都作为本公开的方式而有效。

附图说明

图1为示出本发明实施方式的钻孔加工装置的结构的图。

图2为示出钻头的结构例的图。

图3为切屑引导部的放大图。

图4为示出前刀面的a-a剖面的一部分的示例的图。

图5为示出前刀面的a-a剖面的一部分的另一示例的图。

图6示出通过孔加工而排出的切屑的示例。

具体实施方式

图1为示出本发明实施方式的钻孔加工装置1的结构的图。钻孔加工装置1包括：旋转单元2，其使钻头10旋转；驱动单元3，其使旋转单元2在垂直方向移动；控制单元4，其对基于旋转单元2的钻头10的旋转及基于驱动单元3的旋转单元2的垂直方向的移动进行控制；以及固定器7，其用于对被切削材料6进行固定。钻头10通过固定于旋转单元2的旋转轴的保持器14来被保持。旋转单元2固定于安装部件5，驱动单元3连接于安装部件5而使安装部件5在垂直方向移动，由此，旋转单元2在垂直方向移动。

在本发明实施方式的钻孔加工装置1中，使用这样一种钻头10来实施孔加工：所述钻头10使被切削材料6的切屑以二维线状流出至切屑排出槽，而并不是使切屑以三维卷曲的状态流出至切屑排出槽。二维线状的切屑不会被断开，而是以切屑排出槽作为引导路径而排出到外部。因此，钻孔加工装置1包括对从钻头10的切屑排出槽排出的线状切屑进行切断或者回收的处置部11。

在本发明的实施方式中，处置部11具有切断部件12，其用于在切削孔的外部切断由于钻头10的旋转而产生的离心力而从切屑排出槽脱离的线状切屑。切断部件12受到弹簧等施力部件13的施力，以在垂直方向上能够进退的方式收容于设置在安装部件5的长孔中，切断部件12的前端维持接触于被切削材料6或者固定器7的状态。切削加工中，在离心力的作用下从切屑排出槽脱离的线状切屑与切断部件12碰撞并被切断。

此外，虽然图示的处置部11具有切断线状切屑的结构，但也可以具有例如线状切屑的缠绕机构，来回收线状切屑。

图2示出钻头10的结构的示例。钻头10为对被切削材料6进行孔加工的切削工具，具有钻头本体20及钻柄21。在图2所示示例中，省略轴线l方向的钻头本体20的一部分而进行了图示。箭头r表示钻头10的旋转方向，角度α表示切屑排出槽23的扭角(torsionangle)。

钻柄21可保持于保持器14，由此，钻头10可安装于钻孔加工装置1。旋转单元2的旋转力经由保持器14而传递给钻柄21，钻头10绕轴线l沿箭头r所示方向旋转。

钻头本体20包括形成于钻头本体20的前端的切削刃22和切屑排出槽23，所述切屑排出槽23在钻头本体20的前端侧具有前刀面(rakeface)24并从该前刀面24向钻头本体20的后端侧延伸而成。在钻头本体20的前端对称地设置有两个切削刃22，与这两个切削刃22相对应地，在钻头本体20的外周面螺旋状地凹设有两条切屑排出槽23。切屑排出槽23在前端侧构成切削刃22的前刀面24，具有将在切削加工时由切削刃22而生成的切屑从切削孔排出到外部的功能。

后刀面25被设置为用于减少切削加工时钻头本体20的前端部和被切削材料6的接触面积，从而抑制切削阻力。切削刃22形成于后刀面25和前刀面24之间的棱线部。

在通常的钻头切削中，会对切屑产生向上的卷曲和向横向的卷曲。向上的卷曲是围绕平行于切削刃22的轴的卷曲，由于切屑与前刀面之间的摩擦而产生。向横向的卷曲是围绕前刀面法线的卷曲，由于切削刃22的内外径速度差而产生。特别是在钻头10中，由于切削刃22是从大致中心位置延伸至钻头外径，因此向横向的卷曲的直径会大致等于钻头的直径，由此便会产生大的向横向的卷曲。若对切屑产生向上的卷曲和向横向的卷曲，则由于从切削刃22生成三维卷曲的切屑，因此切屑会与切屑排出槽的内壁相碰撞而断开，特别是当孔较深而切屑排出槽较为狭窄时，切屑可能会堵塞于槽内。

因此，本发明的实施方式的钻头10具有切屑引导部30，所述切屑引导部30实质性地沿切屑排出槽23延伸的方向而设置于前刀面24。切屑引导部30优选为设置在与切屑排出槽23的延伸方向相一致的方向，但也可以设置在与其大致一致的方向。大致一致的方向指的是包括相对切屑排出槽23的延伸方向具有例如20度以内的角度的方向。切屑引导部30在抑制对生成的切削产生卷曲的同时，限制切屑的流出方向。切削引导部30可以具有切下前刀面24的一部分而形成的一条以上的槽，此外，也可以具有通过设置于前刀面24的两条以上的突条部来形成的一条以上的槽。

图3为切屑引导部30的放大图。如图所示，切屑引导部30实质性地沿切屑排出槽23的延伸方向而被设置在前刀面24，并具有实质性地从设置有切削刃22的棱线部或者棱线部附近沿切屑排出槽23的延伸方向延伸的一条以上的引导槽。

钻孔加工装置1的前刀面24形成有切屑引导部30，由此，在切削刃22对被切削材料6进行切削时，与前刀面24相接触的切屑的塑性变形部分嵌于切屑引导部30的引导槽，而切屑在嵌入引导槽的状态下，被引导为沿引导槽的方向流出。此时，向横向的卷曲因塑性变形部分嵌入引导槽而被抑制，此外，转印有引导槽形状的切屑相对于向上的卷曲生成方向不具有平坦的结构而不易卷曲，从而向上的卷曲得到抑制。由此，二维切屑，即具有比引导槽还大的宽度的线状的切屑沿引导槽的方向，即沿切屑排出槽23的实质性的延伸方向流出。由此，线状的切屑通过连续地沿切屑排出槽23流出，不会在切屑排出槽23发生堵塞。

为了有效地抑制向上的卷曲及向横向的卷曲，切屑引导部30优选为在切削刃22的两端之间具有多个引导槽。在图3中示出了切屑引导部30等间隔地具有多个引导槽的方式，但多个引导槽的间隔也可以不是等间隔。此外，切屑引导部30的引导槽为了提高卷曲抑制效果及流出方向的限制效果，优选地以相对于切屑的中央至少靠近中心的方式形成。

此外，为了提高卷曲抑制效果及流出方向的限制效果，引导槽优选地形成为比切屑厚度的两倍还要深的深度。此外，引导槽优选地形成为比切屑的接触长度(背吃刀量的例如三倍左右)还要长。此外，虽然引导槽也可以比接触长度短，但此时为了不妨碍流出，引导槽优选地形成为随着远离切削刃22而逐渐变浅。

图4为示出前刀面24的a-a剖面的一部分的示例的图。切屑引导部30具有相互平行地设置的多个引导槽31。各引导槽31形成为具有径向内侧(中心侧)的第一槽部31a和径向外侧(外径侧)的第二槽部31b。第一槽部31a和第二槽部31b具有实质上对称的形状，由此，能够避免变为陡峭的斜面，因此切屑在宽度方向不易被断开，钻头10的制造变得容易。例如切屑引导部30可以具有正弦波形状的截面。

图5为示出前刀面24的a-a剖面的一部分的另一示例的图。切屑引导部30具有相互平行地设置的多个引导槽32。各引导槽32形成为具有径向内侧(中心侧)的第一槽部32a和径向外侧(外径侧)的第二槽部32b。在引导槽32中，第一槽部32a和第二槽部32b具有非对称形状。在该例中，沿相对前刀面24大致垂直的方向形成第一槽部32a。通过将第一槽部32a作为相对前刀面24而大致垂直方向的壁部，来有效地抑制切屑的向横向的卷曲，并能够有效地限制切屑的流出方向。

图6使用图5所示的具有引导槽32的钻头10来示出实施孔加工时的切屑的示例。在该例中，示出了使钻头10的进给速度发生变化时的切屑，切屑具有二维线状的形状而不会堵塞地从切削孔排出。

如上所述般，切屑引导部30通过使切屑直线状地沿切屑排出槽23的延伸设置方向流出，能够实现不会产生切屑的堵塞的孔加工。此外，切屑在切屑排出槽23内移动而没有被断开，由此，事实上在钻头强度的允许范围内，能够将直接影响加工效率的钻头进给速度提高为高速。此外，由于抑制了卷曲后的笔直的切屑为二维且体积不大，因此能够减小切屑排出槽23的截面积，并可以提高钻头强度。

以上，基于实施方式对本公开进行了说明。本领域技术人员可以理解的是：该实施方式是一个示例，各构件、各处理过程的组合可产生各种各样的变形例，并且这些变形例都属于本发明的范围。

虽然在实施方式的钻孔加工装置1中，旋转单元2使钻头10旋转，但在变形例的钻孔加工装置1中，也可以是固定钻头10，旋转单元2使被切削材料3旋转。

本发明的方式的概要如下所述。本公开的一个方式涉及一种钻头，其包括形成于钻头本体的前端的切削刃和切屑排出槽，所述切屑排出槽在钻头本体的前端侧具有前刀面，并从前刀面向钻头本体的后端侧延伸。该钻头具有沿切屑排出槽的延伸方向而被设置在前刀面的切屑引导部。此外，沿切屑排出槽的延伸方向而被设置的切屑引导部可以包括实质上沿切屑排出槽的延伸方向而被设置的不偏离预期目的的范围的切屑引导部。

根据该方式，切屑引导部被设置于前刀面，由此，可以使切屑沿切屑排出槽的大致延伸方向流出。

切屑引导部30优选为具有从设置有切削刃22的棱线部或者棱线部附近沿切屑排出槽的延伸方向延伸的一条以上的槽。沿切屑排出槽的延伸方向延伸的槽可以包括实质上沿切屑排出槽的延伸方向延伸的槽。切屑引导部优选为在切削刃的两端之间具有多个槽。切屑引导部具有多个槽，由此，能够使切屑的流出方向稳定，也可以抑制切削的卷曲。

槽形成为具有径向内侧的第一槽部和径向外侧的第二槽部。此时，第一槽部和第二槽部可以具有对称的形状。其中，对称的形状可以包括在不偏离预期的目的的范围内实质上对称的形状。此外，第一槽部和第二槽部也可以具有非对称形状，第一槽部形成在相对于前刀面大致垂直的方向。

本公开的其他方式涉及一种钻孔加工装置，其包括：旋转单元，其使具有沿切屑排出槽的延伸方向而设置在前刀面的切屑引导部的钻头或者被切削材料旋转；以及，处置部，其对从钻头的切屑排出槽排出的线状切屑进行切断或者回收。此外，沿切屑排出槽的延伸方向而被设置的切屑引导部可以包括实质上沿切屑排出槽的延伸方向而被设置的切屑引导部。

(附图标记的说明)

1：钻孔加工装置；2：旋转单元；3：驱动单元；10：钻头；

11：处置部；12：切断部件；13：施力部件；20：钻头本体；

22：切削刃；23：切屑排出槽；24：前刀面；25：后刀面；

30：切屑引导部；31：引导槽；31a：第一槽部；

31b：第二槽部；32：引导槽；32a：第一槽部；32b：第二槽部；

(产业上的可利用性)

本公开适用于钻头。