带冷却剂孔的旋转工具的制作方法

本发明涉及一种在钻头、铰刀、立铣刀等旋转工具的旋转工具主体的内部形成有在该旋转工具主体的前端后刀面和排屑槽的内壁面中的至少一者开口的冷却剂孔的带冷却剂孔的旋转工具。

本申请主张基于2018年12月26日于日本申请的专利申请2018-242586号和2019年10月31日于日本申请的专利申请2019-198973号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

作为这种带冷却剂孔的旋转工具，例如在专利文献1中，作为带冷却剂孔的钻头，记载了一种钻头，其中，在形成于围绕轴线旋转的钻头主体的前端侧的切削刃部贯穿有在该切削刃部的前端后刀面开口的冷却剂孔。该专利文献1中所记载的钻头的冷却剂孔在与上述轴线正交的截面中具备：前孔壁面，位于钻头旋转方向前方侧；后孔壁面，位于钻头旋转方向后方侧；及外周孔壁面，位于钻头主体的外周侧。并且，这些壁面中的前孔壁面和后孔壁面形成为：随着朝向外周侧而彼此的圆周方向的间隙逐渐增大，而且该间隙增大的比例也随着朝向外周侧而逐渐变大。

并且，在专利文献2中，同样地作为带冷却剂孔的钻头，记载了一种带切削液供给孔的钻头，其具备：工具主体，在轴向的前端设置有切削刃；槽部，排出从切削刃产生的切削屑的排出槽形成于工具主体的前端侧；及切削液供给孔，贯通该槽部内部而向切削刃侧供给切削液。该专利文献2中所记载的钻头的切削液供给孔具有由如下面包围的扇状截面：前方侧内壁面，沿着径向位于钻头的旋转方向前方侧；后方侧内壁面，沿着径向位于钻头的旋转方向后方侧且在圆周方向上与前方侧内壁面对置；外周侧内壁面，由以钻头的中心线为中心的部分圆筒面构成；及内周侧内壁面，由以钻头的中心线为中心且曲率半径比外周侧内壁面小的部分圆筒面构成，且在径向上与外周侧内壁面对置。

专利文献1：日本专利第5447129号公报

专利文献2：日本专利第5926877号公报

然而，在专利文献1中所记载的带冷却剂孔的钻头形成为前孔壁面和后孔壁面的圆周方向的间隙增大的比例随着朝向外周侧而逐渐变大，这些前孔壁面和后孔壁面在钻头主体的与轴线正交的截面中呈向冷却剂孔的内侧凸出的凸曲线。因此，无法将冷却剂孔的截面积确保为较大，尤其在切削刃的直径小的钻头中，冷却剂的压力损耗变大而有可能无法获得足够的冷却剂吐出流量。

并且，在专利文献2中所记载的带冷却剂孔的钻头中，内周侧内壁面也设为以钻头的中心线为中心的部分圆筒面，在钻头主体的与轴线正交的截面中设为朝着在径向上对置的外周侧内壁面向冷却剂孔的内侧凸出的凸曲线。因此，无法将冷却剂孔的截面积确保为较大而有可能造成冷却剂吐出流量变得不足。而且，内周侧内壁面设为向冷却剂孔的内侧(钻头主体的外周侧)凸出的凸曲线，因此无法向钻头主体的内周侧充分地供给冷却剂。因此，在这些专利文献1、专利文献2中所记载的带冷却剂孔的钻头中，有可能损坏切屑排出性而发生切屑堵塞，或者切削刃的冷却、润滑变得不足而容易发生损伤。

而且，在专利文献1中所记载的带冷却剂孔的钻头中，外周孔壁面与前孔壁面及后孔壁面交叉的角部在钻头主体的与轴线正交的截面中形成为凹曲线状。但是，如上所述，前孔壁面和后孔壁面为凸曲线状，因此无法增大该角部的凹曲线的曲率半径，应力集中而在材料成型阶段容易产生裂纹。这在内周侧内壁面设为截面凸曲线状的专利文献2中所记载的带冷却剂孔的钻头的内周侧内壁面的两端的角部的情况下也同样。

技术实现要素：

本发明是在这种背景下完成的，其目的在于提供一种能够防止冷却剂孔的角部中因应力集中而产生裂纹，并且能够增大冷却剂孔的截面积而确保足够的冷却剂吐出流量，能够获得良好的切屑排出性并且能够延长旋转工具主体的寿命的带冷却剂孔的钻头等带冷却剂孔的旋转工具。

根据本发明的一方式，提供一种带冷却剂孔的旋转工具，其特征如下。在围绕轴线沿着工具旋转方向旋转的旋转工具主体的前端部外周形成有向该旋转工具主体的前端面开口并向后端侧延伸的排屑槽，在该排屑槽的内壁面中朝向上述工具旋转方向的壁面的前端侧边棱部形成有切削刃，上述切削刃将上述壁面作为前刀面并且将与该前刀面连结的上述旋转工具主体的前端面作为前端后刀面，在上述前端后刀面及上述排屑槽的内壁面中的至少一者开设有在上述旋转工具主体内朝向上述轴线方向前端侧延伸的冷却剂孔。并且，在该冷却剂孔的与上述轴线正交的截面中形成有：第1凹曲线状部，位于上述旋转工具主体的内周侧且形成为向内周侧凹入的凹曲线状；第2凹曲线状部，以与该第1凹曲线状部对置的方式位于上述旋转工具主体的外周侧，上述第2凹曲线状部形成为以比上述第1凹曲线状部大的曲率半径向外周侧凹入的凹曲线状；两个第3凹曲线状部，分别与上述第2凹曲线状部的两个端部相接，上述第3凹曲线状部的曲率半径比上述第2凹曲线状部小，上述第3凹曲线状部的曲率半径的中心在上述冷却剂孔的内侧，上述第3凹曲线状部向上述旋转工具主体的中心侧延伸而在圆周方向上凹入；及两个直线状部，连结上述第1凹曲线状部的端部和上述第3凹曲线状部的不与上述第2凹曲线状部相接的端部。

在如此构成的带冷却剂孔的旋转工具中，不像专利文献1中所记载的带冷却剂孔的钻头的前孔壁面和后孔壁面、专利文献2中所记载的带冷却剂孔的钻头的内周侧内壁面那样，在旋转工具主体的与轴线正交的截面中形成有向冷却剂孔的内侧凸出的凸曲线状部分。因此，能够增大在上述截面中与冷却剂孔内切的圆的直径而确保截面积。

而且，能够通过直线状部使第1凹曲线状部位于旋转工具主体的内周侧，也能够将冷却剂充分地供给至该内周侧。因此，即使为切削刃的直径小的带冷却剂孔的旋转工具，也能够抑制冷却剂的压力损耗，并以足够的吐出流量吐出冷却剂，由此能够通过切屑的顺畅排出来防止切屑堵塞，能够通过切削刃的有效冷却及润滑来延长旋转工具主体的寿命。

并且，如此在冷却剂孔的截面未形成向内侧凸出的凸曲线状的部分，因此不会如在这种凸曲线状部分的角部形成凹曲线状部的情况那样，该凹曲线状部的曲率半径变小。即，能够将上述第1凹曲线状部、第3凹曲线状部的曲率半径确保为较大。因此，即使为曲率半径比第2凹曲线状部小的这些第1凹曲线状部、第3凹曲线状部，也能够防止发生应力集中，能够防止在材料成型阶段等中在第1凹曲线状部、第3凹曲线状部产生裂纹。

在此，优选这些第1凹曲线状部的曲率半径与两个第3凹曲线状部的曲率半径相差不大。若在规定的截面积的冷却剂孔中，这些第1凹曲线状部的曲率半径和两个第3凹曲线状部的曲率半径中的任一个或两个凹曲线状部的曲率半径远远大于其他凹曲线状部的曲率半径，则必须极端地减小该其他凹曲线状部的曲率半径。因此，有可能无法可靠地防止其他凹曲线状部产生裂纹。因此，最优选第1凹曲线状部的曲率半径r1与两个第3凹曲线状部的曲率半径r3彼此相等。但是，若r1/r3在0.5～2.0的范围内，则不会产生极端的大小，因此优选。

并且，在与上述轴线正交的截面中，上述第1凹曲线状部优选与以该轴线为中心且相对于上述切削刃的直径d具有0.05×d以上的半径的圆相切。若第1凹曲线状部形成至比以该轴线为中心且相对于切削刃的直径d具有0.05×d以上的半径的圆更靠旋转工具主体的内周侧，则冷却剂孔与旋转工具主体的轴线的间隔过小，在施加有过大的负载时，有可能会在旋转工具主体发生损伤。另外，为了进一步可靠地防止这种旋转工具主体的损伤，在与上述轴线正交的截面中，第1凹曲线状部更优选与以该轴线为中心且相对于上述切削刃的直径d具有0.15×d以上的半径的圆相切。

而且，在与上述轴线正交的截面中，相对于上述切削刃的直径d，上述第2凹曲线状部的曲率半径r2优选设为0.42×d以下。若第2凹曲线状部的曲率半径r2超过0.42×d，则与第2凹曲线状部的两端相接的两个第3凹曲线状部中的至少一者过于位于旋转工具主体的外周侧，旋转工具主体与外周面之间的厚度变薄而有可能会发生损伤。

另外，本发明中的两个直线状部也可以是连结第1凹曲线状部的端部和第3凹曲线状部的不与第2凹曲线状部相接的端部的直线。并且，若不是如专利文献1中所记载的带冷却剂孔的钻头的前孔壁面和后孔壁面那样在钻头主体的与轴线正交的截面中向冷却剂孔的内侧凸出的凸曲线，则直线状部也可以是如相对于设为直线的两个直线状部膨出且曲率半径大的凹曲线那样的实质上设为直线状的直线状部。

但是，若以这种方式设为凹曲线的实质上的直线状部相对于设为直线的直线状部膨出的最大突出量(膨出量)大，则直线状部与排屑槽的内壁面中朝向工具旋转方向的壁面、朝向与工具旋转方向相反的一侧的壁面的间隔(壁厚)变小而有可能会在工具主体发生损伤。因此，该最大突出量设在两个直线状部为直线时与冷却剂孔内切的圆(与第2凹曲线状部和两个设为直线的直线状部相切的圆)的直径的5％以下的范围内。

如以上说明那样，根据本发明，能够防止在材料成型阶段等中从冷却剂孔产生裂纹，并且能够确保足够的冷却剂的吐出流量，能够通过提高切屑排出性来防止切屑堵塞，能够通过有效地冷却及润滑切削刃来延长工具寿命。

附图说明

图1是表示本发明的带冷却剂孔的旋转工具的一实施方式的作为旋转工具主体的钻头主体的前端部的立体图。

图2是图1中所示的钻头主体的前端面的放大主视图。

图3是从图2中的箭头x方向观察的侧视图。

图4是从图2中的箭头y方向观察的俯视图。

图5是图3中的yy剖视图。

图6是图3中的zz剖视图。

图7是图5中的右侧的冷却剂孔的放大剖视图。

图8是表示图1～图7中所示的实施方式的变形例的、相当于图7中所示的放大剖视图的剖视图。

具体实施方式

图1～图7示出将本发明的带冷却剂孔的旋转工具应用于带冷却剂孔的钻头时的一实施方式。在本实施方式中，由硬质合金等硬质材料将钻头主体(旋转工具主体)1的以轴线o为中心的外形一体形成为多级的大致圆柱状。该钻头主体1中外径形成为大径的后端部(在图3及图4中为右侧部分)设为外形保持为圆柱状的柄部2，并且相较于该柄部2外径形成为更小径的前端部(在图3及图4中为左侧部分)设为切削刃部3。

这种带冷却剂孔的钻头中，柄部2由机床的主轴把持，一边围绕轴线o沿着钻头旋转方向(工具旋转方向)t旋转，一边向轴线o方向前端侧送出，由此利用形成于切削刃部3的切削刃5对被切削材料进行钻孔加工。另外，在本实施方式中，钻头主体1的柄部2与切削刃部3之间的部分设为以轴线o为中心的圆锥台状的锥形颈部4，该锥形颈部4的外径随着朝向钻头主体1的前端侧而以规定的比例逐渐缩径。

在钻头主体1的前端部的切削刃部3的外周，在钻头主体1的前端面开口并以随着朝向后端侧而向与钻头旋转方向t相反的一侧扭曲的方式延伸的排屑槽6相对于轴线o对称地形成为两条。上述切削刃5形成于这些排屑槽6的内壁面中朝向钻头旋转方向t的壁面的前端侧边棱部。因此，排屑槽6的朝向钻头旋转方向t的上述壁面的前端部设为切削刃5的前刀面，并且与该前刀面连接的钻头主体1的前端面设为切削刃5的前端后刀面7。另外，钻头主体1相对于轴线o，以180°旋转对称。

该前端后刀面7具备后角从切削刃5朝向与钻头旋转方向t相反的一侧阶段性地变大的第1前端后刀面7a、第2前端后刀面7b。并且，前端后刀面7以随着朝向钻头主体1的外周侧而朝向后端侧的方式倾斜，由此对切削刃5赋予先端角。而且，在切削刃部3的外周面形成有与排屑槽6的钻头旋转方向t侧和与旋转方向t相反的一侧连接的两个刃带部3a，并且在这两个刃带部3a之间形成有外周后刀面(铲背面)3b。而且，在排屑槽6的前端内周部形成有横刃修磨部6a。

并且，在钻头主体1内，从柄部2的后端面朝向前端侧，形成有与排屑槽6相同数量的两个冷却剂孔8。这些冷却剂孔8以与排屑槽6相同的导程随着朝向钻头主体1的后端侧而向与钻头旋转方向t相反的一侧扭曲，仍然与排屑槽6同样地相对于轴线o对称地形成。这些冷却剂孔8在切削刃部3中分别通过两条排屑槽6之间，并在钻头主体1的前端面中在前端后刀面7中的第2前端后刀面7b开口。

并且，如图7所示，在这些冷却剂孔8的与轴线o正交的截面中形成有：第1凹曲线状部8a，位于钻头主体1的内周侧且形成为向内周侧凹入的凹曲线状；第2凹曲线状部8b，以与该第1凹曲线状部8a对置的方式位于钻头主体1的外周侧，形成为以比第1凹曲线状部8a的曲率半径r1大的曲率半径r2向外周侧凹入的凹曲线状；两个第3凹曲线状部8c，分别与该第2凹曲线状部8b的两个端部相接，以比上述第2凹曲线状部8b小的曲率半径r3向钻头主体1的中心侧(轴线o侧)延伸而在圆周方向上凹入；及两个直线状部8d，连结第1凹曲线状部8a的端部和第3凹曲线状部8c的不与第2凹曲线状部8b相接的端部。其中，第3凹曲线状部8c的曲率半径r3的中心位于冷却剂孔8的内侧。

在本实施方式中，在与轴线o正交的截面中，冷却剂孔8的第1凹曲线状部8a～第3凹曲线状部8c均形成为凹圆弧状。并且，两个第3凹曲线状部8c的曲率半径(半径)r3设为彼此相等，并且第1凹曲线状部8a的曲率半径(半径)r1也设为与这些第3凹曲线状部8c的曲率半径r3相等。而且，在本实施方式中，两个直线状部8d在与轴线o正交的截面中如图5～图7所示那样为直线，两个直线状部8d的向钻头主体1的内周侧的延长线以在轴线o中交叉的方式延伸。

而且，第2凹曲线状部8b设为以钻头主体1的轴线o为中心的凹圆弧状。而且，在与轴线o正交的截面中，冷却剂孔8设为隔着连结钻头主体1的轴线o和第1凹曲线状部8a的中心c的直线对称的形状，并且形成为：从第1凹曲线状部8a到直线状部8d，随着朝向钻头主体1的外周侧而圆周方向的宽度逐渐增大，且从直线状部8d与第3凹曲线状部8c的切点开始，随着朝向外周侧而圆周方向的宽度逐渐变小。另外，在本实施方式中，直线状部8d与第1凹曲线状部8a和第3凹曲线状部8c相切。

并且，在与轴线o正交的截面中，上述第1凹曲线状部8a与以轴线o为中心且具有半径b的圆e相切，其中相对于图3中所示的切削刃5的直径d、即切削刃5的外周端围绕轴线o形成的圆的直径d，上述半径b为0.05×d以上。另外，相对于切削刃5的直径d，与该第1凹曲线状部8a相切的以轴线o为中心的圆e优选具有0.15×d以上的半径b。并且，相对于上述切削刃5的直径d，第2凹曲线状部8b的曲率半径r2设为0.42×d以下。

在这种带冷却剂孔的钻头中，在钻孔加工时从机床的主轴向冷却剂孔8供给切削液剂、雾气、压缩空气等冷却剂，从钻头主体1的前端面(第2前端后刀面7b)的开口部吐出上述冷却剂。从冷却剂孔8吐出的冷却剂冷却及润滑切削刃5、被切削材料的由切削刃5切削的切削部位，并且在排屑槽6内流向钻头主体1的后端侧，排出利用切削刃5生成的切屑。

并且，在上述结构的带冷却剂孔的钻头中，在钻头主体1的与轴线o正交的截面中，冷却剂孔8由向冷却剂孔的外侧凹入的凹曲线状的第1凹曲线状部8a～第3凹曲线状部8c和两个直线状部8d形成，未形成向冷却剂孔8的内侧凸出的凸曲线状部分。因此，如图7所示，能够增大在上述截面中与冷却剂孔8内切的圆a的直径d来确保冷却剂孔8的截面积。而且，能够使第1凹曲线状部8a通过直线状部8d位于钻头主体1的内周侧，因此也能够向该钻头主体1的内周侧充分供给冷却剂。

因此，根据上述结构的带冷却剂孔的钻头，即使为切削刃5的直径d小的钻头，也能够抑制冷却剂的压力损耗。因此，能够以足够的吐出流量从冷却剂孔8吐出冷却剂，能够实现切屑的顺畅排出和切削刃5的有效冷却及润滑来防止切屑堵塞并且延长钻头主体1的寿命。

并且，如此在与轴线o正交的截面中，向冷却剂孔8的内侧凸出的凸曲线状部分未形成于冷却剂孔8，因此也不会如在这种凸曲线状部分的角部形成凹曲线状部的情况那样，导致该凹曲线状部的曲率半径变小。即，能够将第1凹曲线状部8a、第3凹曲线状部8c的曲率半径r1、r3确保为较大。因此，能够防止应力集中于这些第1凹曲线状部8a、第3凹曲线状部8c，从而能够防止在材料成型阶段等中从第1凹曲线状部8a、第3凹曲线状部8c产生裂纹等的情况。

而且，在本实施方式中，这些第1凹曲线状部8a的曲率半径r1和两个第3凹曲线状部8c的曲率半径r3设为彼此相等。因此，在规定的截面积的冷却剂孔8中，无需如这些第1凹曲线状部8a的曲率半径r1和两个第3凹曲线状部8c的曲率半径r3中的任一个或两个凹曲线状部的曲率半径远远大于其他凹曲线状部的曲率半径的情况那样，极端地减小该其他凹曲线状部的曲率半径。因此，能够可靠地防止从该其他凹曲线状部产生裂纹。

另外，若这些第1凹曲线状部8a的曲率半径r1与两个第3凹曲线状部8c的曲率半径r3之比r1/r3在0.5～2.0的范围内，则不会产生极端的大小，因此优选。并且，若在该比值范围内，则两个第3凹曲线状部8c的曲率半径r3也可以彼此不同。

而且，在本实施方式中，在与轴线o正交的截面中，上述第1凹曲线状部8a与以该轴线o为中心且具有半径b的圆e相切，其中相对于切削刃5的直径d，上述半径b为0.05×d以上。因此，不会因冷却剂孔8与钻头主体1的轴线o的间隔过小，在对切削刃部3施加有过大的负载时在钻头主体1发生损伤。另外，为了可靠地防止这种钻头主体1的损伤，如上所述，更优选在与轴线o正交的截面中，第1凹曲线状部与以该轴线o为中心且相对于切削刃5的直径d具有0.15×d以上的半径b的圆相切。

并且，在本实施方式中，在与轴线o正交的截面中，相对于切削刃5的直径d，第2凹曲线状部8b的曲率半径r2设为0.42×d以下。因此，通过直线状部8d与第2凹曲线状部8b的两端相接的两个第3凹曲线状部3c中的至少一者不会过于靠近钻头主体1的切削刃部3的外周面，也能够防止该外周面与冷却剂孔8的间隔(壁厚)过小而发生钻头主体1的损伤。

另外，在本实施方式中，如上所述，直线状部8d在与轴线o正交的截面中设为直线。但是，若该直线状部未形成为如专利文献1中所记载的带冷却剂孔的钻头的前孔壁面和后孔壁面那样在钻头主体的与轴线正交的截面中向冷却剂孔的内侧凸出的凸曲线状，则例如像图8中所示的上述实施方式的变形例那样，也可以设为如相对于设为直线的两个直线状部8d膨出且曲率半径大的凹曲线那样的实质上设为直线状的直线状部8e。

即使在这种变形例的带冷却剂孔的旋转工具(钻头)中，由于在冷却剂孔8中未形成在与轴线o正交的截面中向冷却剂孔8的内侧凸出的凸曲线状部分，因此也能够确保冷却剂孔8的截面积。因此，即使为切削刃5的直径d小的钻头，也能够抑制冷却剂的压力损耗，能够实现切屑的顺畅排出和切削刃5的有效冷却及润滑来防止切屑堵塞并且延长钻头主体1的寿命。

但是，若该实质上设为直线状的直线状部8e相对于设为直线的直线状部8d过度膨出，则直线状部8e与排屑槽6的内壁面中朝向钻头旋转方向t的壁面之间的间隔(壁厚)变小，且直线状部8e与排屑槽6的内壁面中朝向与钻头旋转方向t相反的一侧的壁面之间的间隔(壁厚)变小，有可能会在钻头主体1发生损伤。因此，如图8所示，在与轴线o正交的截面中，该实质上设为直线状的直线状部8e相对于设为直线的直线状部8d膨出的最大突出量(膨出量)e设在被设为直线的两个直线状部8d的与冷却剂孔8内切的上述圆(与第2凹曲线状部8b和设为两个直线的直线状部8d相切的圆)a的直径d的5％以下的范围内。

并且，在本实施方式中，对将本发明应用于带冷却剂孔的钻头的情况进行了说明，但是还能够将本发明应用于作为同是旋转工具的铰刀、立铣刀。尤其，在将本发明应用于立铣刀的情况下，冷却剂孔也可以在排屑槽的内壁面开口。

而且，在本实施方式中，对将本发明应用于切削刃5、排屑槽6及冷却剂孔8为两个的带冷却剂孔的钻头(带冷却剂孔的旋转工具)的情况进行了说明，但是当然还能够将本发明应用于切削刃、排屑槽、冷却剂孔为一个的带冷却剂孔的旋转工具；或者切削刃、排屑槽、冷却剂孔为三个以上的带冷却剂孔的旋转工具。并且，冷却剂孔的数量也可以与切削刃、排屑槽的数量不同。

产业上的可利用性

根据本发明，能够防止在材料成型阶段等中从冷却剂孔产生裂纹，并且能够确保足够的冷却剂的吐出流量，能够通过提高切屑排出性来防止切屑堵塞，能够通过有效地冷却及润滑切削刃来延长工具寿命。

符号说明

1钻头主体(旋转工具主体)2柄部

3切削刃部4锥形颈部

5切削刃6排屑槽

7前端后刀面8冷却剂孔

8a第1凹曲线状部8b第2凹曲线状部

8c第3凹曲线状部8d、8e直线状部

o钻头主体1的轴线t钻头旋转方向(工具旋转方向)

r1第1凹曲线状部8a的曲率半径r2第2凹曲线状部8b的曲率半径

r3第3凹曲线状部8c的曲率半径a与冷却剂孔8内切的圆

d圆a的直径c第1凹曲线状部8a的中心

d切削刃5的直径

e与轴线o正交的截面中的以轴线o为中心的与第1凹曲线状部8a相切的圆

b圆e的半径

e设为凹曲线状的直线状部8e相对于设为直线的直线状部8d的最大突出量(膨出量)