钻头 【技术领域】
本发明涉及一种局部具有4个切削刃的钻头。
背景技术
众所周知，作为穿孔刀具而利用钻头。大多使用双刃钻头(例如专利文献1)。在双刃钻头中，由于切削刃的个数比较少，所以可以使槽较大地形成，因此切屑的排出性良好。如果切屑的排出性良好，则可以提高钻头的进给速度，可以缩短钻头的穿孔时间。但是，在双刃钻头中，由于切削刃的个数比较少，所以具有切削刃的磨损进展比较快这样的缺点。
图7是典型的4刃钻头的剖面图。在4刃钻头中，与双刃钻头相比较，由于切削刃的个数变多，所以如图7所示，无法使旋转方向切削刃前方的槽较大地形成，使切屑的排出性降低。因此，难以提高钻头的进给速度，难以缩短钻头的穿孔时间。相反地，在4刃钻头中，由于切削刃的个数比较多，所以具有切削刃的磨损进展比较慢的优点，以及可以长期地高品质孔精加工的优点。
专利文献1：日本特开2008-36759号公报
【发明内容】
本发明就是鉴于以上的现有技术而提出的，其课题是提供一种局部具有4个切削刃的钻头，其实现如双刃钻头所示的高切削性能，同时，通过有效且无障碍地导入4个切削刃，与双刃钻头相比实现孔品质的提高、以及长使用寿命化。
为了解决以上课题，技术方案1记载的发明是一种钻头，其具有由一对主刃构成的双刃结构，该一对主刃彼此形成在相对于中心轴对称的位置上，并且，具有一对副刃，其形成在与所述主刃不同的周方向位置处，且彼此相对于中心轴对称的位置上，所述主刃的轴向形成范围为，从钻头后端侧跨越最大直径位置而直至钻头前端侧，所述副刃的轴向形成范围为，从钻头后端侧跨越最大直径位置而直至钻头前端侧，所述副刃的轴向形成范围的钻头前端侧的末端，与所述主刃的轴向形成范围的钻头前端侧的末端相比，位于钻头后端侧，所述副刃的前端，位于从所述主刃的前端沿钻头旋转方向后方而小于90°的角度范围内，所述主刃以及所述副刃的前端，在最大直径位置以及直至该钻头后端侧，其前端角为0°，且形成在相同半径位置处，从最大直径位置朝向钻头前端侧而前端角逐渐增加，在从最大直径位置开始的一定范围内，所述副刃的前端角增加率比所述主刃的前端角增加率高，由此，在与最大直径位置相比的钻头前端侧，所述副刃的前端与所述主刃的前端相比位于钻头中心侧，并且所述副刃的前端角比所述主刃的前端角大。
技术方案2记载的发明，根据技术方案1所述的钻头，其特征在于，从最大直径位置至至少所述副刃的钻头前端侧的末端为止的轴向范围的所述主刃的前端形状为，在最大直径位置处具有端点、最大直径位置处的切线与钻头中心轴平行的圆弧，从最大直径位置至所述副刃的钻头前端侧的末端为止的轴向范围的所述副刃的前端形状为，在最大直径位置处具有端点、最大直径位置处的切线与钻头中心轴平行的圆弧，所述副刃的所述圆弧的半径与所述主刃的所述圆弧的半径相比较小。
发明的效果
根据本发明，由于首先利用主刃的双刃结构进行切削作业，随着主刃的磨损进展，副刃对被加工孔的切削范围扩大，在副刃的切削范围内，主刃也有效地起到切削作用，所以通过主刃以及副刃这4个切削刃起到切削作用。随着磨损进展，最大直径位置后退。随着磨损进展，主刃以及副刃这4个切削刃的切削范围，以从初始的最大直径位置向钻头前端方向以及钻头后端方向延伸的方式扩大。
因此，本发明中的钻头的穿孔作业，首先利用主刃的双刃结构进行切削作业，主刃承担用于穿孔的大部分材料切削作业，完成粗加工，在后方，利用主刃以及副刃这4个切削刃进行精加工。
另外，通过与以上的最大直径位置处的磨损进展相伴的4刃化，与双刃钻头相比较，可以进一步抑制如使最大直径位置后退这种磨损进展，将使用寿命长期化。另外，可以抑制与最大直径位置的后退相伴的必要进给量的增加。
因此，根据本发明，具有下述效果，即，利用主刃单独的切削范围，可以实现如双刃钻头那样的高切削性能，可以随着磨损进展，顺利且无障碍地导入主刃以及副刃这4个切削刃的切削，可以实现使4个切削刃承担精加工这种有效的导入，从而一边具有如双刃钻头那样的高切削性能，一边与双刃钻头相比实现精加工孔品质的提高、以及长使用寿命化。
即，根据本发明的钻头，具有下述效果，即，可以在短时间内加工出精加工品质良好的孔，可以对更多的孔进行反复加工。
【附图说明】
图1是本发明的一个实施方式所涉及的钻头的整体侧视图。
图2是从图1所示的箭头a方向观察的钻头的正视图。
图3是从图2所示的箭头b方向观察的钻头的侧视放大图。
图4是从图2所示的箭头c方向观察的钻头的侧视放大图。
图5是在同一平面上描绘本发明的一个实施方式所涉及的钻头的主刃以及副刃的刃尖曲线的示意图。
图6(a)是图5的部分放大图，(b)是表示其对象部分的磨损进展后的状态的部分放大图。
图7是典型的4刃钻头的剖面图。
【具体实施方式】
下面，参照附图，说明本发明的一个实施方式。以下是本发明的一个实施方式，并不是限定本发明。
如图1所示，本实施方式的钻头具有横刃部1和柄部2。在横刃部1和柄部2之间形成2条直V型槽3a。
如图2所示，在横刃部1上，相对于钻头中心轴对称地设置有一对主刃A、A以及一对副刃B、B。
在图2中，箭头d是切削时的钻头旋转方向。主刃A、A分别具有在前端A1彼此相接的前倾面A2以及第二后隙面A3。在第二后隙面A3的旋转方向后方，连续地形成第三后隙面A4。
在前端A1的旋转方向前方形成槽A5。前倾面A2作为槽A5的一侧壁面而形成。如图3所示，槽A5沿钻头轴向与直V型槽3a相连续。
如图2所示，槽A5在从前端A1至旋转方向前方的大致90°的范围内较大地形成。
副刃B、B具有分别在前端B1彼此相接的前倾面B2以及后隙面B3。在后隙面B3的旋转方向后方连续地形成槽A5。在前端B1的旋转方向前方形成槽B4。前倾面B2作为槽B4的一侧壁面而形成。如图3所示，槽B4沿钻头轴向与直V型槽3b相连续。
如图2所示，副刃B的前端B1位于从主刃A的前端A1沿钻头旋转方向后方而小于90°的角度范围内。即，图示的角度θ1、θ2为θ1＜90°、θ2＞90°。
此外，主刃A、A彼此形成在相对于钻头中心轴对称的位置上。即，主刃A、A的前端A1、A1之间的围绕钻头中心轴的相对角为180°。副刃B、B也彼此形成在相对于钻头中心轴对称的位置上。即，副刃B、B的前端B1、B1之间的围绕钻头中心轴的相对角为180°
。
如图2～图4所示，在副刃B的钻头轴向前方形成槽B5。槽B5形成为被以下平面切割而成的形态，这些平面包括：与槽B4以及后隙面B3的前端相连续且与钻头中心轴垂直的平面、和与前倾面A2隔着间隔且与前倾面A2平行的平面。
下面，说明本实施方式中的钻头的切削刃的轴向形成范围以及刃尖形状。
图5表示钻头使用前的初始形状。如图5所示，主刃A形成于从钻头前端部至与最大直径位置E相比的后端侧为止的范围LA内。但是，也可以在钻头前端部留出凿尖(chisel edge)。在此情况下，在从钻头后端侧至凿尖为止的范围内形成主刃A。
如图5所示，副刃B的轴向形成范围LB，与主刃A相同地，从钻头后端侧跨越最大直径位置E而直至钻头前端侧，但副刃B的轴向形成范围LB的钻头前端侧的末端LB 1，与主刃A的轴向形成范围LA的钻头前端侧的末端LA1相比，位于钻头后端侧。
主刃A的轴向形成范围LA的钻头后端侧的末端与副刃B的轴向形成范围LB的钻头后端侧的末端一致。将该一致点在附图上设为点G。与点G相比的钻头后端侧为刃带形成范围M。在范围M内，从点G开始分别与主刃A、A以及副刃B、B相连续地形成刃带。
如图5所示，主刃A以及副刃B的前端A1、B1，在最大直径位置E以及直至该钻头后端侧的点G为止，前端角均为0°，且形成在相同半径位置处。
主刃A以及副刃B的前端A1、B1，从最大直径位置E向钻头前端侧，前端角通过连续的变化而单调增加。在这里，“单调增加”表示不排除包含一部分为直线部、即前端角一定的部分，而排除包含前端角减小的部分。另外，“通过连续的变化”是因为没有设置不连续变化而导致的角部。
作为主刃A，随着向钻头前端部，其前端角比较平缓地增大。
另一方面，作为副刃B，其从最大直径位置E向钻头前端侧的前端角的增加率，与主刃A的该增加率相比较高，如图5所示，在与最大直径位置E相比的钻头前端侧，副刃B的前端与主刃A的前端相比位于钻头中心侧，并且副刃B的前端角与主刃A的前端角相比较大。
例如，如果是在从最大直径位置E至钻头前端侧的范围内，作为副刃B的刃尖形状，使用半径为R1的圆弧形状，作为主刃A的刃尖形状，使用半径为R2的圆弧形状的情况，则设为R1＜R2的条件。在此情况下，详细地说，从最大直径位置E至至少副刃B的钻头前端侧的末端LB1为止的轴向范围的主刃A的前端形状为，在最大直径位置E处具有端点、最大直径位置E处的切线与钻头中心轴平行、半径为R2的圆弧。另外，从最大直径位置E至副刃B的钻头前端侧的末端LB1为止的轴向范围的副刃B的前端形状为，在最大直径位置E处具有端点、最大直径位置E处的切线与钻头中心轴平行、半径为R1的圆弧。
其结果，在末端LB1处，主刃A和副刃B的前端位置产生间隙T(T＞0)。
与主刃A相比副刃B的从最大直径位置E向钻头前端侧的前端角的增加率较高的范围，可以设为从最大直径位置E至末端LB1为止的范围的整体，也可以设为从最大直径位置E至与末端LB1相比靠近钻头后端的点为止的一部分。即使在后者的情况下，在从最大直径位置E至末端LB1为止的整个范围内，在任意的轴向位置上，均使副刃B的前端B1与主刃A的前端A1相比位于钻头中心侧，并且，使副刃B的前端角与主刃A的前端角相比较大。
下面，说明本实施方式中的钻头的作用。
如图6(a)所示，在钻头开始使用时，仅利用主刃A进行被切削材料的切削。箭头H表示主刃A的磨损进展方向。
如图6(b)所示，随着主刃A的磨损进展，最大直径位置E向钻头后端方向后退。与此同时，与最大直径位置E相比钻头前端侧的主刃A的前端A1接近钻头中心侧，从而开始利用副刃B进行的切削。因此，副刃B的切削范围，如箭头e、f所示，从初始的最大直径位置E(图6(a))向钻头前端方向以及钻头后端方向延伸而扩大。图6(b)的点E-点F之间是副刃B的切削范围，并且，是主刃A以及副刃B这4个切削刃的切削范围。如上述所示，由于在图2中θ1＜90°、θ2＞90°，所以在4个切削刃的范围内，主刃A与副刃B相比切削负荷较大，因此，主刃A较快地磨损。4个切削刃的切削范围E-F随着磨损的进展而进一步扩大。
因此，本实施方式中的钻头的穿孔作业，首先利用主刃A的双刃结构进行切削作业，主刃A承担用于穿孔的大部分材料切削作业，完成粗加工，在后方，利用主刃A以及副刃B这4个切削刃进行精加工。
另外，通过与以上的最大直径位置E处的磨损进展相伴的4刃化，与双刃钻头相比较，可以进一步抑制如使最大直径位置E后退这种磨损进展，将使用寿命长期化。另外，可以抑制与最大直径位置E的后退相伴的必要进给量的增加。
因此，根据本实施方式的钻头，利用主刃A、A单独的切削范围，可以实现如双刃钻头那样的高切削性能，可以随着磨损进展，顺利且无障碍地导入主刃A以及副刃B这4个切削刃的切削，可以实现使4个切削刃承担精加工这种有效的导入，从而一边具有如双刃钻头那样的高切削性能，一边与双刃钻头相比实现精加工孔品质的提高、以及长使用寿命化。
如果在未使用时，使副刃B的前端B 1的半径与主刃A的前端A1一致，则从使用开始，在副刃的形成范围内进行4个切削刃的切削，而产生下述问题，即，主刃在双刃的范围和4刃的范围内，磨损进展显著不同，在双刃和4刃之间的边界处磨损为带台阶的形状，从而过早地变得不能使用。
与此相对，根据本实施方式的钻头，由于随着磨损进展，4个切削刃的切削范围逐渐扩大，双刃和4刃之间的边界不断移动，所以可以使主刃维持顺滑的形状，可以直至到达点G或者末端LB1为止使用4个切削刃的切削范围。
根据本实施方式的钻头，可以实现与双刃钻头相同或比其更高的切屑排出性。这是因为设置有与双刃钻头相同程度的大小的槽A5和槽B5。可以设置与双刃钻头相同程度的大小的槽A5的主要原因之一是θ1＜90°这一条件。
另外，由于副刃相对于主刃的角度θ1，不是如现有的4刃钻头那样为θ1＝90°，而是在θ1＜90°的条件下，可以一定程度地进行选择，所以可以将θ1作为抑振设计的参数，可以构成难共振的钻头。
此外，不使副刃B的末端LB1延伸至钻头前端是因为，越使末端LB1向钻头前端延伸，则必须使槽B4形成得越深、越大，从而产生切削刃的强度降低的问题。因此，末端LB1与钻头前端相比接近最大直径位置E。
在以上的实施方式中，使钻头的槽为直槽，但当然也可以为扭转槽。另外，在以上的实施例中，说明了下述例子，即，主刃A和副刃B从钻头前端侧开始前端角为0°的彼此的最大直径位置，配置在相同点(最大直径位置E)上，但本发明不限于此，也可以使彼此的最大直径位置不同，从而使副刃B的最大直径位置与主刃A的最大直径位置相比位于钻头后方侧。