CN103906592A - 钻头 - Google Patents

Abstract

在切削刃(12)由内周侧的凹曲线切削刃部(12b)和外周侧的凸曲线切削刃部(12a)构成的钻头(10)中，在与轴心(C)正交的截面上，与凸曲线切削刃部(12a)对应的第一凸曲线(CL1)和与凹曲线切削刃部(12b)对应的第一凹曲线(CL2)相互交叉，所以，由切削刃(12)产生的切屑卷曲且没有针状突起，因此成为全长较短的均匀的形状，其排出变得顺畅，排出性提高。另外，在前端面(11)上，在与切削刃(12)连续的第二避让面(前端避让面)(32)上，形成有9°～20°的角度范围的垂直避让角(β)，在切削刃(12)上形成有0.002D～0.02D的范围的倒角宽度(CW)的倒角(42)，所以避让面的磨损或切削刃(12)的断裂被抑制，并且切削阻力变低，钻头(10)的折损被抑制。

Description

钻头

技术领域

本发明涉及一种通过切削进行孔加工的旋转切削刀具即钻头，尤其是涉及如下技术：在使切屑卷曲的同时成为没有针状突起的短的形状并使其顺畅排出，由此抑制钻头的损伤并进一步提高刀具寿命。

背景技术

如下所述的钻头广泛作为孔加工的切削刀具使用，其具有设置在轴心方向的前端的切削刃和沿轴心方向设置在外周面的切屑排出槽，通过围绕轴心旋转，利用前端的切削刃进行切削加工，并且通过切屑排出槽排出切屑的。

专利文献1及专利文献2记载的钻头是其一例。根据这些钻头，使切削刃的内周侧部分成为凹曲线、且使切削刃的外周侧部分成为角凸形状，由此，在钻头截面上，切屑排出槽的内壁面与边缘部的交叉角成为钝角，能够使切屑卷曲并使切削刃的外周部的强度提高，并能够提高钻头的耐久性。但是，根据这些钻头，由于在切削刃的外周部设置角凸部，在生成的切屑中的与上述角凸部对应的部分容易被切断，切屑彼此交织而发生切屑堵塞，并且在比角凸部靠外周侧的位置被切削的切屑向外周侧流出，从而卷曲性差，排出性低，因此，存在给钻头带来的阻力变大而有损钻头的耐久性的情况。

另外，提出了专利文献3记载的钻头。根据该钻头，在切削刃的外周端侧，在钻头旋转方向上形成有成为凸部的呈凸曲线状的凸曲线状切削刃部，在该凸曲线状切削刃部的内周侧，在钻头旋转方向后方形成有成为凹部的呈凹曲线状的凹曲线状切削刃部，这些凸曲线状切削刃部和凹曲线状切削刃部平滑地相连。因此，切削刃和钻头主体的外周的边缘部的交叉角成为钝角，强度提高，能够防止断裂或卷刃的发生，并且被切削刃切削的切屑在切削刃的内外周不被切断，通过凸曲线状切削刃部将切屑卷入内周侧而将其充分地卷曲，所以，切屑被顺畅地排出，刀具的耐久性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2000-198011号公报

专利文献2:日本特开2006-326790号公报

专利文献3:日本特开2003-025125号公报

但是，在上述专利文献3记载的以往的钻头中，由切削刃生成的切屑被卷曲而进入，但因为由直线型切削刃产生的切屑这样的具有针状突起的全长长的切屑的比例大，所以切屑的排出性仍然不够，在重复切削的过程中，钻头发生断裂或卷刃，存在钻头的耐久性并不一定足够的问题。尤其是，对于进行深孔加工的长钻头来说，这样的课题变得明显。

发明内容

本发明是以上述情况为背景而研发的，其目的是提供一种钻头，能够获得卷曲且全长短的均匀的形状的切屑，通过使其排出更顺畅，进一步提高刀具寿命。

为实现所述目的，本发明的钻头具有：在前端面开口的切屑排出槽；切削刃，其形成在该切屑排出槽中的朝向钻头旋转方向的内壁面和形成于所述前端面上的前端避让面的交叉部分，该切削刃由形成在内周侧的凹曲线切削刃部和形成在外周侧的凸曲线切削刃部构成，其特征在于，在与轴心正交的截面上，与所述凸曲线切削刃部对应的第一凸曲线和与凹曲线切削刃部对应的第一凹曲线相互交叉，在所述前端面上，在与所述切削刃连续的避让面上，形成有9°～20°的角度范围的垂直避让角β，在所述切削刃的棱线上，形成有0.002D～0.02D(其中，D是钻头直径)的范围的宽度CW的倒角。

发明的效果

根据本发明的钻头，具有：在前端面开口的切屑排出槽；切削刃，形成在该切屑排出槽中的朝向钻头旋转方向的内壁面和形成于所述前端面上的前端避让面的交叉部分，该切削刃由形成在内周侧的凹曲线切削刃部和形成在外周侧的凸曲线切削刃部构成，在与钻头的轴心正交的截面上，与所述凸曲线切削刃部对应的第一凸曲线和与所述凹曲线切削刃部对应的第一凹曲线相互交叉，所以，由切削刃产生的切屑卷曲而且成为没有针状突起的其全长比较短的均匀形状，其排出变圆滑且排出性提高，所以，钻头的刀具寿命进一步提高。另外，在所述前端面上，在与所述切削刃连续的避让面上，形成有9°～20°的角度范围的垂直避让角β，在所述切削刃的棱线上，形成有0.002D～0.02D的范围的倒角宽度CW的倒角，所以，避让面的磨损或切削刃的断裂被抑制，并且切削阻力变低，钻头的折损被抑制。避让面的垂直避让角β小于9°时，该避让面的磨损变大，不能获得足够的刀具寿命。另外，避让面的垂直避让角β大于20°时，或者，切削刃的倒角宽度CW小于0.002D时，发生切削刃断裂，切削刃的倒角宽度CW大于0.02D时，切削阻力变高，发生钻头的折损的可能性变高。

这里，优选的是，在与所述轴心正交的截面上，相对于连接钻头的外周面和所述第一凸曲线交叉的外周点与钻头中心点的基准线，所述第一凹曲线的凹入量LF为0.01D～0.05D(其中，D是钻头刃直径)。由此，切屑形状成为较短的全长的卷曲状，耐久性能提高且切削中的轴向负荷减轻。第一凹曲线的凹入量LF小于0.01D时，钻头的磨损变大，有损耐久性能，大于0.05D时，容易发生角部的缺损。

另外，优选的是，在与所述轴心正交的截面中，与穿过所述第一凸曲线和所述第一凹曲线的交点的所述基准线正交的直线和该基准线的交点、与所述外周点之间的距离即前角倒角宽度LW为0.008D～0.06D(其中，D是钻头刃直径)。由此，切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高且切削中的轴向负荷减轻。前角倒角宽度LW小于0.008D时，角部容易发生缺损，前角倒角宽度LW大于0.06D时，钻头的磨损变大，有损耐久性能。

另外，优选的是，所述前端面包括：避让面，设置在所述切削刃的旋转方向后方；切口面，与该避让面邻接并以比该避让面大的避让角形成；修磨面，与位于所述切削刃的旋转方向后方的另一个切削刃的内周部邻接；纵长状的连接凹面，位于沿着该切口面和该修磨面的边界线的位置并连接两面，在宽度方向上凹陷，该连接凹面具有0.01D～0.05D的曲率半径R。由此，由于连接凹面的曲率半径R为0.01D～0.05D，所以切削阻力低，能够防止钻头的折损，并且能够防止接近切削刃的轴心的中心部分的断裂。曲率半径R小于0.01D时，切削的排出性降低，切削阻力变高，曲率半径R大于0.05D时，接近切削刃的轴心的中心部分的强度降低，在该部分容易发生断裂。

另外，优选的是，在所述钻头的外周面上形成有：具有0.02D～0.10D的边缘宽度MW的边缘；0.10L/100～0.50L/100(其中，L是倒锥形的轴方向长度)的倒锥形BT。由此，切削阻力减小，并且能够抑制孔径的扩大。倒锥形BT小于0.10L/100时，切削阻力变高，发生钻头的折损的可能性变高，倒锥形BT大于0.50L/100时，被切削的孔径变大，加工精度降低。

另外，优选的是，所述钻头具有0.15D～0.4D(其中，D是钻头刃直径)的芯厚CD。由此，由于在能够获得切屑的排出性能的范围内提高了钻头的抗折强度，所以钻头的耐久性能提高。芯厚CD小于0.15D时，钻头的强度降低，容易发生断裂，芯厚CD大于0.4D时，切屑的排出性能降低，容易发生折损。

另外，优选的是，设置在所述切削刃的棱线上的倒角具有10°～35°的切削刃倒角角度γ。切削刃倒角角度γ是在与切削刃正交的面内相对于该切削刃的旋转面的角度的补角。由此，在能够防止切削刃断裂的范围内，切削刃的强度提高，所以钻头的耐久性能提高。切削刃倒角角度γ小于10°时，切削刃的强度降低，容易发生切削刃断裂，切削刃倒角角度γ大于35°时，切削阻力变高，容易发生钻头的折损。

另外，优选的是，在与所述轴心正交的截面上，所述切屑排出槽中的朝向与钻头旋转方向相反的旋转方向的内壁面由形成在内周侧的第二凹曲线和与该第二凹曲线邻接并形成在外周侧且到达后跟部的第二凸曲线构成，该第二凸曲线经由第二凹曲线平顺地与所述第一凹曲线连接。由此，切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高且切削中的轴向负荷减轻，并且与在切屑排出槽的前端面上以C字形乃至U字形开口的开口缘的两端部即后跟部及边缘部对应的角部通过第一凸曲线及第二凸曲线分别被加强，所以能够防止这些角部及边缘部的缺损，钻头的耐久性提高。

另外，优选的是，在设所述第一凸曲线的曲率半径为R1、所述第一凹曲线的曲率半径为R2、所述第二凹曲线的曲率半径为R3、所述第二凸曲线的曲率半径为R4时，R1：0.02D～0.4D，R2：0.15D～0.5D。由此，切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高且切削中的轴向负荷减轻。第一凸曲线的曲率半径R1小于0.02D或大于0.4D时，容易在角部发生缺损，第一凹曲线的曲率半径R2小于0.15D时，容易在角部发生缺损，第一凹曲线的曲率半径R2大于0.5D时，磨损变大。

另外，优选的是，所述第一凹曲线的曲率半径R2和所述第二凹曲线的曲率半径R3的关系为0.75　R3/R2　1.25。由此，在能够确保钻头的刚性的范围内，切屑排出槽的截面形状成为没有切屑的堵塞的大小。R3/R2小于0.75时，切屑排出槽的截面积变得过小，发生切屑的堵塞，并发生钻头的折断。R3/R2大于1.25时，切屑排出槽18的截面积变大，钻头主体的截面积变小，因刚性不足而发生钻头的折损。

另外，优选的是，所述外周点处的所述基准线和所述第一凸曲线的角度即前角为负。由此，与该外周点对应的角部的强度提高，能够防止其缺损，钻头的耐久性能提高。

另外，优选的是，在所述钻头的至少前端部的表面上覆盖硬质涂层。由此，由于在压力及摩擦大的前端部的表面上设置有硬质涂层，所以钻头的耐久性能提高。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的钻头的主视图。

图2是在图1的实施例中放大地表示钻头的前端部分的放大图。

图3是在图1的实施例中放大地表示钻头的前端面的图。

图4是用于说明与图1的钻头的轴心C正交的截面上的切屑排出槽的截面形状的图，是图1的IV-IV线剖视图。

图5是详细地说明图4的切屑排出槽的截面形状中的第一凸曲线和第一凹曲线的连接形状的放大图。

图6是在图1的实施例中放大地表示钻头的前端部的立体图。

图7是表示在切削试验1中用于切削的直线刃型钻头的截面形状的图。

图8是表示在切削试验1中用于切削的直线刃型钻头的前端面形状的图。

图9是表示切削试验1所使用的钩刃型钻头(TYPE2)的截面形状的图。

图10是表示切削试验1所使用的钩刃型钻头(TYPE2)的前端面形状的图。

图11是通过直线刃型钻头、钩刃型钻头(TYPE1)、钩刃型钻头(TYPE2)的每一个的耐久性来表示切削试验1的结果的柱状图。

图12是表示在切削试验1中通过直线刃型钻头的切削产生的切屑的形状的照片。

图13是表示在切削试验1中通过钩刃型钻头(TYPE1)的切削产生的切屑的形状的照片。

图14是表示在切削试验1中通过钩刃型钻头(TYPE2)的切削产生的切屑的形状的照片。

图15是表示在切削试验1中所使用的钩刃型钻头(TYPE1)的截面形状的图。

图16是表示切削试验1所使用的钩刃型钻头(TYPE1)的前端面形状的图。

图17是分别表示切削试验2所使用的18种钩刃型钻头(TYPE2)No.1～No.18的相互不同的形状范围的图表。

图18是按照18种钩刃型钻头(TYPE2)No.1～No.18表示切削试验2中的试验结果的图表。

图19是分别表示切削试验3所使用的12种钩刃型钻头(TYPE2)No.1～No.12的相互不同的形状范围的图表。

图20是按照12种钻头No.1～No.12表示切削试验3中的切削试验结果的图表。

图21是具体说明切削试验结果中的角部缺损的图。

图22是具体说明切削试验结果中的磨损的图。

图23是具体说明切削试验结果中的钻头折损的图。

图24是具体说明切削试验结果中的钻头中心部的断裂的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

实施例

图1是表示本发明的一实施例的钻头10的图，是从相对于轴心C成直角的方向观察的主视图。图2是放大地表示该钻头10的设置有切削刃12的前端部的放大图。图3是放大地表示钻头10的设置有切削刃12的前端面的图。图4是以与轴心C正交的面进行剖切的钻头10的剖视图。图5是放大地表示该剖视图中的切屑排出槽18的钻头旋转方向侧的内壁面的端缘部的图。图6是放大地表示钻头10的前端部的立体图。

钻头10是用于以高效率切削加工不锈钢、合金钢、钛合金等较难切削材料即特殊钢的2条刃的麻花钻头，沿轴向一体地具有柄部14及槽部16。钻头10是超硬合金制，在设置有切削刃12等的前端部及设置有切屑排出槽18的纵长状的槽部16的表面上覆盖有TiAlN合金的硬质涂层。在槽部16中形成有以规定的螺旋角γn(与切屑排出槽18正交的线S和与轴心C对应的线T的角度，例如30°左右)围绕轴心C向右扭转的一对切屑排出槽18，并且沿着该切屑排出槽18设置有边缘20。一对切屑排出槽18以C字形在钻头10的锥形的前端面11上开口，在切屑排出槽18的开口缘中的朝向钻头10的旋转方向的一侧分别设置有切削刃12。

在上述钻头10中，在包含前端部及槽部16的范围L内，形成有随着从该前端朝向柄部14直径减小的倒锥形BT。该倒锥形BT被设定在0.10L/100～0.50L/100的范围。另外，在上述钻头10中，其截面与切屑排出槽18的底部内切的直径即芯厚CD被设定在0.15D～0.4D(其中，D为钻头刃直径)的范围。

边缘20沿着被切屑排出槽18切断的刃背24的钻头旋转方向侧的端缘即前沿26被设置。钻头10的外周面由边缘20的外周面和与边缘20连续并以一定的直径尺寸设置的第二倒角面28构成。边缘20的外径在钻头10的前端部与钻头直径(切削刃12的外径)D为大致相同的尺寸，但在包含槽部16整体的倒锥形范围L内，通过规定角度的倒锥形BT，随着从钻头10的前端部趋向柄部14侧直径逐渐变小。上述边缘20的边缘宽度MW被设定在0.02D～0.010D的范围。

切削刃12由形成在外周侧的凸曲线切削刃部12a和形成在内周侧的凹曲线切削刃部12b构成。在钻头10的锥形前端面11上，从一对切削刃12中的一个切削刃12朝向其旋转方向的后方，按顺序以相互邻接的状态设置第二避让面32、具有比该第二避让面32大的避让角的第三避让面34、具有比该第三避让面34大的避让角的切口面36、纵长状的连接凹面38、修磨面40。在第三避让面34上，开设有与切屑排出槽18大致平行地纵向贯穿钻头10并以螺旋状设置的油孔22，根据需要，能够将切削油剂或空气等向切削部位供给。另外，在其他的切削刃12的轴心侧部分即芯厚CD部分，实施了形成与其前刀面相当的修磨面40的R型修磨，从图3的仰视图中平顺地弯曲的R形状的轴心侧切削刃部12c以与凹曲线切削刃部12b平顺地连接的方式设置。上述纵长状的连接凹面38是位于沿着切口面36和修磨面40的边界线的位置并为了平顺地连接两面而在宽度方向即周向上凹陷的大致沿径向呈纵长状的细长面。在设钻头10的切削刃12的直径(钻头直径)为D时，该连接凹面38的曲率半径R为0.01D～0.05D的范围内的值。

切屑排出槽18是使用多种槽加工用磨石进行切削加工而成的，槽截面形状不对称。如图4及图5所示，切屑排出槽18的内壁面呈C字形，钻头旋转方向侧的内壁面是由与凸曲线切削刃部12a对应且具有曲率半径R1的第一凸曲线CL1和与凹曲线切削刃部12b对应且具有曲率半径R2的第一凹曲线CL2相互交叉而形成的。另外，如图4所示，切屑排出槽18的内壁面中的钻头旋转方向后方侧的内壁面由具有曲率半径R3且平顺地与第一凹曲线CL2连接的第二凹曲线CL3、和具有曲率半径R4且平顺地与第二凹曲线CL3连接的第二凸曲线CL4构成。在本实施例中，与凸曲线切削刃部12a对应的第一凸曲线CL1是朝向旋转方向突出的具有曲率半径R1的凸面，所以与采用倒角状的平面的专利文献1及专利文献2的钻头相比，抗缺损的强度提高。

如图5所示，在构成上述切削刃12的、外周侧的凸曲线切削刃部12a和内周侧的凹曲线切削刃部12b中，与它们对应的第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2相互交叉，在其交点A处形成图2的点划线所示的细微的棱线。由切削刃产生的切屑是通过与第一凹曲线CL2对应的凹曲线切削刃部12b及内壁面生成的，所以，为了得到全长短的卷曲状的切屑，上述交点A最好位于外周侧。在本实施例的钻头10中，如上所述地与外周侧的凸曲线切削刃部12a对应的第一凸曲线CL1和与内周侧的凹曲线切削刃部12b对应的第一凹曲线CL2相互交叉，所以，与第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2沿切线方向平顺地连接的专利文献3记载的以往的钻头相比，第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2的连接点即交点A优选位于外周侧。

另外，在图4中，在本实施例的钻头10中，第一凹曲线CL2相对于基准线K的凹入量LF被设定在0.01D～0.05D(其中，D是钻头刃直径)的范围内，所述基准线将钻头10的外周面和第一凸曲线CL1交叉的外周点B与钻头中心点即轴心C连接起来。由与凹入量LF为该范围内的第一凹曲线CL2对应的凹曲线切削刃部12b及内壁面生成的切屑成为全长较短的优选的卷曲形状，钻头10的耐久性能提高，并且切削中的轴向负荷减轻。

另外，在图4中，在本实施例的钻头10中，交点E和外周点B之间的径向距离即前角倒角宽度LW被设定在0.008D～0.06D(其中，D是钻头刃直径)的范围内，所述交点E是穿过第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2的交点A的与基准线K正交的直线与基准线K的交点。前角倒角宽度LW为该范围内的第一凸曲线CL1的径向尺寸优选比专利文献3记载的以往的钻头小，所以切屑形状成为全长较短的卷曲状，针状突起小。

另外，在图4中，在本实施例的钻头10中，外周点B处的基准线K和第一凸曲线CL1的角度即前角θ被设定为负，与外周点B附近对应的角部的强度提高。另外，本实施例的钻头10被设定成0.15D～0.4D(D是钻头刃直径)的芯厚CD，能够在确保抗折强度的同时，尽可能地增大切屑排出槽18的截面积。

另外，在图4中，在本实施例的钻头10中，切屑排出槽18的朝向旋转方向后方的内壁面由形成在内周侧的第二凹曲线CL3和与该第二凹曲线CL3邻接地形成在外周侧的第二凸曲线CL4构成，该第二凸曲线CL4被设定为到达刃背24的后跟部52。通过该第二凸曲线CL4加强刃背24的后端部即后跟部52。

另外，在图4中，在本实施例的钻头10中，第一凸曲线CL1的曲率半径R1、第二凹曲线CL2的曲率半径R2、第二凹曲线CL3的曲率半径R3、第二凸曲线CL3的曲率半径R4分别被设定在R1为0.02D～0.4D的范围内、R2为0.15D～0.5D的范围内，第一凹曲线CL2的曲率半径R2和第二凹曲线CL3的曲率半径R3的关系被设定在0.75R3/R2　1.25的范围内。

如图2及图6所示，在钻头10的切削刃12上，为防止其刃断裂而形成沿其棱线的纵长状的面即倒角42。该倒角42的倒角宽度CW被设定在0.002D～0.02D的范围内，倒角42的角度γ被设定在10°～35°的范围内。该角度γ如图2所示地是相对于与切削刃12的旋转面M垂直的线N来说的倒角42的角度。另外，如图2所示，钻头10的底部的垂直避让角β即第二避让面32的相对于切削刃12的旋转面的角度即避让角被设定在9°～20°的范围内。

(切削试验1)

以下，说明本发明的发明人等进行的切削试验1。在该切削试验1中，使用钩刃型钻头TYPE1、与本发明的产品即上述钻头10对应的钩刃型钻头TYPE2、和切削刃为直线的直线刃型钻头在以下所示的切削试验条件下进行试验。另外，使用与本发明的产品即上述钻头10对应的使第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2相互交叉的钩刃型钻头TYPE2钻头、和与专利文献3的钻头对应的使第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2相互平顺地连接的钩刃型钻头TYPE1钻头，在以下所示的切削试验条件下进行试验。

＜直线刃型钻头＞

刀具材质：超硬合金

全长：100mm

槽长：48mm

钻头直径：6mmφ

前端角：140°

切屑排出槽的形状：R2＝0.94D、R3＝0.24D、R4＝0.21D

钻头形状：如图7的剖视图及图8的端面图所示。

芯厚：0.28D

＜钩刃型钻头TYPE1＞

刀具材质：超硬合金

全长：100mm

槽长：48mm

钻头刃径：6mmφ

前端角：140°

切屑排出槽的形状：R1＝0.16D、R2＝0.29D、R3＝0.29D、R4＝0.21D

钻头形状：如图9的剖视图及图10的端面图所示的钻头，更详细地如图15的剖视图及图16的端面图所示的、使第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2平顺地连续的钻头。

芯厚：0.28D

凹入量LF：0.09D

前角倒角宽度LW：0.005D

R1和R2的位置关系是外切

＜钩刃型钻头TYPE2＞

刀具材质：超硬合金

全长：100mm

槽长：48mm

钻头刃径：6mmφ

前端角：140°

切屑排出槽的形状：R1＝0.16D，R2＝0.29D，R3＝0.29D，R4＝0.21D

钻头形状：如图9的剖视图及图10的端面图所示的钻头，更详细地如图4的剖视图及图3的端面图所示的、使第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2相互交叉的钻头。

芯厚：0.28D

凹入量LF：0.02D

前角倒角宽度LW：0.05D

R1和R2的位置关系是交叉

＜试验条件＞

被削材料：SUS304

钻头直径：6mm

加工深度：24mm(盲孔)

切削速度：100m/min

进给量：0.18mm/rev

梯级：无

切削油：水溶性(内部供油)

冷却介质：1.5-3.0MPa

图11至图14表示上述切削试验1的结果。在图11中，根据直线刃型钻头，加工孔数达到350孔左右时，钻头发生了切削刃断裂。在使用了钩型钻头TYPE1的孔加工中，加工孔数达到1000个左右的孔数时，钻头发生了切削刃断裂。但是，在使用了钩型钻头TYPE2钻头的孔加工中，加工孔数达到4000个孔数。即，根据与本实施例对应的钩刃型钻头TYPE2，与直线刃型钻头相比，能够得到10倍以上的钻头的耐久寿命，与钩刃型钻头TYPE1相比，能够得到4倍以上的钻头的耐久寿命。

图12表示直线刃型钻头的切屑形状，图13表示钩刃型钻头TYPE1的切屑形状，图14表示钩刃型钻头TYPE2的切屑形状。直线刃型钻头的切屑形状如图12所示地卷曲少并形成有针状突起且全长较长，所以难以充分获得切屑的排出性。钩刃型钻头TYPE1的切屑形状如图13所示，虽然包含卷曲发展并且针状突起较小且全长也小的切屑，但全长长的切屑以高的比例混入且不均匀。而钩刃型钻头TYPE2如图14所示地没有针状突起，切屑形状小，并具有均匀的形状，获得切屑排出性。认为这些是上述切削试验结果的成因。

(切削试验2)

将与切削试验1所使用的转头相同的TYPE2钻头的规格变更品如图17所示地制成18种并作为钻头No.1～No.18，使用这些钻头No.1～No.18在与切削试验1同样的条件下进行了切削。图18表示这些钻头No.1～No.18的试验结果。在图18中示出了如下评价：○标记表示优良的结果，△标记表示稍差，×标记表示差。避让面磨损大这样的状态在图中表示切削刃断裂、中心部断裂或孔径扩大，×标记表示切削阻力高且钻头断裂。角部缺损表示图21所例示的部位的断裂状态，磨损大表示图22所示的部位的磨损大的状态，折损表示图23所示的钻头的折断状态，中心部断裂表示图24所示的部位的断裂状态。

图18表示上述切削试验2的结果。在图18中，通过钻头No.2～No.4、No.7～No.9，获得切屑形状、轴向负荷及耐久性能优良的结果。即，获得没有形成针状突起且全长短的均匀形状的排出性良好的形状的切屑，并且在切削试验2中，用于以进给量0.15mm/rev使钻头向轴心C方向进给的轴向负荷较轻。另外，获得与图11的TYPE2所示的耐久结果同样的耐久性能。但是，根据钻头No.1、No.5、No.6、No.10～No.18，主要为切屑形状及轴向负荷的至少一方是△标记的稍差或×标记的差的结果，获得了钻头的断裂、角部缺损、磨损大中的任意一方这样的耐久性能评价。

从不能得到耐久性能评价的钻头No.1、No.5、No.6、No.10～No.18的结构来看，能够如下所述地解析。首先，钻头No.1的避让面磨损宽度大这样的结果是因为与切削刃连续的第二避让面32的垂直避让角β过小，钻头No.5的切削刃断裂这样的结果是因为与切削刃连续的第二避让面32的垂直避让角β过大。另外，钻头No.6的切削刃断裂这样的结果是因为设置在切削刃12的棱线上的倒角42的倒角宽度CW过小，钻头No.10的钻头的折损是因为切削刃12的倒角42的倒角宽度CW过大且切削阻力变大。另外，钻头No.11的钻头的折损这样的结果是因为切削刃倒角角度γ过小且切削阻力变大，钻头No.12的切削刃断裂是因为切削刃倒角角度γ过大。另外，钻头No.13的钻头的折损这样的结果是因为连接凹面38的曲率半径R过小且切削阻力变大，钻头No.14的中心部断裂这样的结果是因为连接凹面38的曲率半径R过大。另外，钻头No.15的钻头的断折损这样的结果是因为倒锥形BT过小且切削阻力变大，钻头No.16的孔径扩大这样的结果是因为倒锥形BT过大。另外，钻头No.17的孔径扩大这样的结果是因为边缘宽度MW过小且孔切削的精度降低，钻头No.18的钻头的折损这样的结果是因为边缘宽度MW过大且切削阻力增大。

分别考虑了在上述钻头No.1、No.5、No.6、No.10～No.18中被推定为不能获得耐久性能的原因的、过大的值或过小的值时，与切削刃12连续的避让面的垂直避让角β优选在9°～20°的角度范围内，设置在切削刃12的棱线上的倒角42的倒角宽度CW优选在0.002D～0.02D的范围内，设置在切削刃12的棱线上的倒角42的切削刃倒角角度γ优选在10°～35°的范围内，连接凹面38的曲率半径R优选在0.01D～0.05D的范围内，倒锥形BT优选在0.01L/100～0.05L/100的范围内，钻头的边缘宽度MW优选在0.02D～0.10D的范围内。

(切削试验3)

如图19所示地试制12种切削试验2所使用的TYPE2钻头的切削刃变形品并作为钻头No.1～No.12，使用这些钻头No.1～No.12在与切削试验2同样的条件下进行切削。图20表示这些钻头No.1～No.12的试验结果。在图20中，○标记表示优良的结果，△标记表示比○标记稍差的结果，×标记表示差的结果。另外，在图20中，角部缺损表示图21例示的部位的断裂状态，磨损大表示图22所示的部位的磨损大的状态，折损表示图23所示的钻头的折断状态。

如图20的切削试验结果所示，根据钻头No.1～No.3，获得切屑形状、轴向负荷及耐久性能优良的结果。即，能够获得没有形成针状突起且全长短的均匀形状的排出性良好的形状的切屑，并且在切削试验3中用于以进给量0.15mm/rev使钻头向轴心C方向进给的轴向负荷较轻。另外，获得了与图11的TYPE2所示的耐久结果同样的耐久性能。但是，根据钻头No.4～No.12，切屑形状及轴向负荷的至少一方是△标记的稍差或或×标记的差这样的结果，是钻头的折损、角部缺损、磨损大的任意一方这样的耐久性能评价。

从不能获得耐久性能评价的钻头No.4～No.12的结构看来，能够如下所述地解析。首先，钻头No.4及钻头No.11的切屑堵塞导致的折损是由于切屑排出槽18的截面积过小而导致的排出性的降低所引起的。即，钻头No.4的半径比R3/R2为0.7这样的过小的值，曲率半径R3相对地比曲率半径R2小，所以切屑排出槽18的截面积变得过小，另外，钻头No.11的芯厚CD为0.42D这样的过大的值，所以推定为切屑排出槽18的截面积过小。其次，钻头No.5及钻头No.10的刀具刚性不足导致的断裂是因为钻头截面积不足引起的。即，钻头No.5的半径比R3/R2为1.3这样的过大的值，曲率半径R3相对地比曲率半径R2大，所以切屑排出槽18的截面积变得过小，钻头No.10的芯厚CD为0.13D这样的过小的值，所以推定为切屑排出槽18的截面积变得过小。再次，关于钻头No.6～No.8、No.12的角部缺损，认为是由角部的强度或刚性不足引起的。即，钻头No.6的前角倒角宽度LW为0.005D这样的过小的值，并且第一凸曲线CL1的曲率半径R1为0.018D这样的过小的值，所以认为不能获得角部的强度。钻头No.7的半径比R3/R2为1.53这样的过大的值，曲率半径R2的比基准线K向旋转方向后方侧凹入的凹入量LF为0.06D这样的过大的值，因此不能获得角部的强度。钻头No.8的第一凸曲线CL1的曲率半径R1为0.42D这样的过大的值，所以与第一凸曲线CL1对应的凸曲线切削刃部12a向旋转方向侧鼓出的量小，接近直线，所以不能获得凸曲线切削刃部12a的强度即角部的强度。钻头No.12的曲率半径R2为0.12D这样的过小的值，所以认为容易发生角部的缺损。而且，关于钻头No.9的磨损大，认为是由切削效率低且用于维持规定的进给量(0.15mm/rev)的轴向负荷变大引起的。即，钻头No.9的曲率半径R2的比基准线K向旋转方向后方侧凹入的凹入量LF为-0.02D这样的负值，半径比R3/R2为0.56这样的过小的值，曲率半径R2成为相对地比曲率半径R3大2倍左右的值，曲率半径R2为0.52D这样的大值，而且，前角倒角宽度LW为0.09D这样的过大的值，在比基准线K靠旋转方向侧，曲率半径R2大的切削刃12的切削量相对变少，轴向负荷相应地变大。

分别考虑了在上述钻头No.4～No.12中被推定为不能获得耐久性能的原因的、过大的值或过小的值时，第一凹曲线CL2的凹入量LF优选在0.01D～0.05D的范围内，前角倒角宽度LW优选在0.008D～0.06D的范围内，芯厚优选在0.15D～0.4D的范围内，第一凸曲线CL1的曲率半径R1优选在0.02D～0.4D的范围内，第一凹曲线CL2的曲率半径R2优选在0.15D～0.5D的范围内，第一凹曲线CL2和第二凹曲线CL3的曲率半径比R3/R2优选在0.75～1.25的范围内。

如上所述，根据本实施例的钻头10，具有在前端面11开口的切屑排出槽18以及切削刃12，该切削刃12形成在该切屑排出槽18中的朝向钻头旋转方向的内壁面和形成于前端面11的第二避让面(前端避让面)32的交叉部分，该切削刃12由形成在内周侧的凹曲线切削刃部12b和形成在外周侧的凸曲线切削刃部12a构成，在与该钻头10的轴心C正交的截面上，与凸曲线切削刃部12a对应的第一凸曲线CL1和与凹曲线切削刃部12b对应的第一凹曲线CL2相互交叉，所以，由切削刃12产生的切屑卷曲且没有针状突起，因此成为全长较短的均匀的形状，其排出变得顺畅，排出性提高，所以钻头10的刀具寿命进一步提高。另外，在前端面11上，在与切削刃12连续的第二避让面(前端避让面)32上，形成有9°～20°的角度范围的垂直避让角β，在切削刃12的棱线上，形成有0.002D～0.02D的范围的倒角宽度CW的倒角42，因此第二避让面32或第三避让面34的磨损和切削刃断裂被抑制，并且切削阻力变低，钻头10的折损被抑制。避让面的垂直避让角β小于9°时，该避让面的磨损变大，不能获得足够的刀具寿命。另外，第二避让面(前端避让面)32的垂直避让角β大于20°时，或者，切削刃12的倒角宽度CW小于0.002D时，强度降低，发生切削刃12的断裂，切削刃12的倒角宽度CW大于0.02D时，切削阻力变高，发生钻头10的折损的可能性变高。

另外，根据本实施例的钻头10，在与其轴心C正交的截面上，相对于基准线K，第一凹曲线CL1的凹入量LF为0.01D～0.05D，其中，基准线对钻头10的外周面和第一凸曲线CL1交叉的外周点B与钻头中心点即轴心C进行连结，所以，切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高，并且切削中的轴向负荷减轻。第一凹曲线CL1的凹入量LF小于0.01D时，钻头10的磨损变大，有损耐久性能。第一凹曲线CL1的凹入量LF大于0.05D时，发生钻头10的角部的缺损。

另外，根据本实施例的钻头10，在与轴心C正交的截面上，交点E与所述外周点B之间的距离即前角倒角宽度LW为0.008D～0.06D(其中，D是钻头刃直径)，所述交点E是穿过第一凸曲线CL1和第一凹曲线CL2的交点A的与所述基准线K正交的直线和基准线K的交点，所以，切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高并且切削中的轴向负荷减轻。前角倒角宽度LW小于0.008D时，发生钻头的角部的缺损。另外，前角倒角宽度LW大于0.06D时，钻头的磨损变大，有损耐久性能。

另外，根据本实施例的钻头10，其前端面11包括：设置在一个切削刃12的旋转方向后方的第二避让面(前端避让面)32及第三避让面(前端避让面)34；与其邻接且由比其大的避让角形成的切口面36；修磨面40，其与位于切削刃12的旋转方向后方的另一个切削刃12的内周部邻接；连接凹面38，其位于沿着该切口面36和修磨面40的边界线的位置并连接两面，形成为在宽度方向上凹陷的纵长状。该连接凹面38具有0.01D～0.05D的曲率半径R。由此，连接凹面38的曲率半径R为0.01D～0.05D，所以切削阻力低，能够防止钻头10的折损，并且能够防止接近切削刃12的轴心的中心部分的断裂。曲率半径R小于0.01D时，切屑的排出性降低，切削阻力提高，发生钻头10的折损，曲率半径R小于0.05D时，接近切削刃12的轴心的中心部分的强度降低，在该部分容易发生断裂。

另外，根据本实施例的钻头10，在所述钻头的外周面上，形成有具有0.02D～0.10D的边缘宽度MW的边缘20、和0.10L/100～0.50L/100(其中，L是倒锥形的轴方向长度)的倒锥形BT。因此，钻头10的切削阻力减小，并且抑制了被加工的孔径的扩大，获得加工精度。倒锥形BT小于0.10L/100时，切削阻力变高，发生钻头的折损的可能性变高，倒锥形BT大于0.50L/100时，被切削的孔径变大，加工精度降低。

另外，本实施例的钻头10具有0.15D～0.4D(其中，D是钻头刃直径)的芯厚CD。因此，在能够得到切屑的排出性能的范围内，钻头10的抗折强度提高，所以钻头10的耐久性能提高。芯厚CD小于0.15D时，钻头10的强度降低，变得容易发生折损，芯厚CD大于0.4D时，切屑排出槽18的截面积变小，切屑的排出性能降低，容易发生折损。

另外，根据本实施例的钻头10，设置在切削刃12的棱线上的倒角42具有10°～35°的切削刃倒角角度γ。切削刃倒角角度γ是在与切削刃12正交的面内相对于切削刃12的旋转面的角度的补角。因此，在能够防止切削刃12的断裂的范围内，切削刃12的强度提高，所以钻头10的耐久性能提高。切削刃倒角角度γ小于10°时，切削刃12的强度降低，容易发生切削刃12的断裂，切削刃倒角角度γ大于35°时，切削阻力变高，容易发生钻头10的折损。

另外，根据本实施例的钻头10，在与轴心C正交的截面上，切屑排出槽18中的朝向与钻头旋转方向相反的旋转方向的内壁面由形成在内周侧的第二凹曲线CL3和与该第二凹曲线CL3邻接地形成在外周侧的第二凸曲线CL4构成，该第二凸曲线CL4到达后跟部，所以切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高，并且切削中的轴向负荷减轻，并且在切屑排出槽19的前端面上以C字形乃至U字形开口的开口缘的两端部即后跟部及与边缘部分对应的角部通过第一凸曲线及第二凸曲线分别被加强，所以能够防止这些角部及边缘部的缺损，钻头的耐久性提高。

另外，根据本实施例的钻头10，设第一凸曲线CL1的曲率半径为R1、第一凹曲线CL2的曲率半径为R2时，由于R1：0.02D～0.4D、R2：0.15D～0.5D，所以切屑形状成为全长较短的卷曲状，耐久性能提高，并且切削中的轴向负荷减轻。R1小于0.02D或大于0.4D时，在角部发生缺损。曲率半径R2小于0.15D时，容易发生角部的缺损，大于0.5D时，磨损大。

另外，根据本实施例的钻头10，第一凹曲线CL1的曲率半径R1和第二凹曲线CL2的曲率半径R2的半径比为0.75≤R3/R2≤1.25的范围内，所以在确保了钻头10的刚性的范围内，切屑排出槽成为没有切屑的堵塞的大小的截面形状。R3/R2小于0.75时，切屑排出槽的截面积变得过小，发生切屑的堵塞，并发生钻头10的折损。R3/R2大于1.25时，切屑排出槽18的截面积变大，钻头主体的截面积变小，因刚性不足而发生钻头10的折损。

另外，根据本实施例的钻头10，外周点B处的基准线K和第一凸曲线CL1所成的角度即前角θ为负，所以该外周点B附近的与其对应的角部的强度提高，能够防止其缺损，钻头10的耐久性能提高。

另外，根据本实施例的钻头10，钻头10的至少前端部的表面被TiAlN合金的硬质涂层覆盖，所以在压力及摩擦大的前端部的表面上覆盖硬质涂层，因此钻头10的耐久性能提高。

以上，基于附图详细地说明了本发明的实施例，但本发明还能够适用于其他方式。

例如，前述的实施例的钻头10的倒角42是平坦的面，但也可以是凸面即R面。

另外，在前述的实施例的钻头10中，在交点A处交叉的第一凸曲线CL1及第一凹曲线CL2是具有曲率半径R1及R2的圆弧，但不一定必须是圆弧。

在前述的实施例的钻头10的槽部16，形成了以规定的螺旋角γ(例如30°左右)围绕轴心C向右扭转的一对切屑排出槽18，但还能适用于切屑排出槽18围绕轴心C向左扭转的麻花钻头、切屑排出槽18与轴心C平行的直刃钻头、切屑排出槽18的槽数为1条、2条或3条以上的钻头、在1个刃背上设置有2个边缘的双边缘钻头等各种钻头。

另外，在前述的实施例的钻头10中，油孔22沿轴心C方向纵向贯穿地设置，但该油孔22也可以根据被切削材料的材质等根据需要设置。另外，不一定必须设置边缘20。

另外，前述的实施例的钻头10在与其轴心C正交的截面上，切屑排出槽18的内壁面中的朝向旋转方向的相反侧的内壁面由形成在内周侧的第二凹曲线CL3和与该第二凹曲线CL3邻接并形成在外周侧的第二凸曲线CL4构成，该第二凸曲线CL4设定为到达刃背24的后跟部52，但由于该第二凸曲线CL4用于加强刃背24的后跟部52，所以也不一定必须是曲线，也可以根据材质适当地除去。上述第二凹曲线CL3不是与切屑的卷曲形成密切相关的部分，采用在其与切屑之间形成间隙的程度的结构即可，所以其曲率半径R3能够在不影响切屑的卷曲或切屑的排出的范围内变更。

另外，前述的实施例的钻头10由超硬合金等超硬质刀具材料的基材构成，但还能够采用高速钢等其他的刀具材料。另外，为提高切削耐久性，作为设置在其基材上的硬质涂层，除了金属间化合物以外，还能够采用金刚石涂层等。

作为上述金属间化合物，元素的周期表的 IIIb族、IVa族、Va族、VIa族的金属，例如Al、Ti、V、Cr等的碳化物、氮化物、碳氮化物或它们的相互固溶体是适当的，具体来说，优选使用TiAlN合金、TiCN合金、TiCrN合金、TiN合金等。这样的金属间化合物的硬质涂层优选通过例如电弧离子镀法或溅射法等PVD法设置，但也可以通过等离子体CVD法等其他的成膜法设置。

此外，上述内容只不过是本发明的一实施方式，本发明在不脱离其主旨的范围内基于本领域技术人员的知识能够以各种变更、改良的实施方式实施。

附图标记的说明

10：    钻头

12：    切削刃

12a：   凸曲线切削刃部

12b：   凹曲线切削刃部

CL1：   第一凸曲线

CL2：   第一凹曲线

18：    切屑排出槽

32：    第二避让面(前端避让面)

34：    第三避让面(前端避让面)

36：    切口面

38：    纵长状的连接凹面

40：    修磨面

42：    倒角

A：     第一凸曲线和所述第一凹曲线的交点

B：     外周点

C：     轴心(旋转中心)

LF：    第一凹曲线的凹入量

LW：    前角倒角宽度

K：     基准线

θ：     前角

R1、R2、R3、R4：曲率半径

CL3：   第二凸曲线

CL4：   第二凹曲线

Claims (12)

1.一种钻头，具有：在前端面开口的切屑排出槽；切削刃，所述切削刃形成在所述切屑排出槽中的朝向钻头旋转方向的内壁面和形成于所述前端面上的前端避让面的交叉部分，该切削刃由形成在内周侧的凹曲线切削刃部和形成在外周侧的凸曲线切削刃部构成，

所述钻头的特征在于，

在与轴心正交的截面上，与所述凸曲线切削刃部对应的第一凸曲线和与所述凹曲线切削刃部对应的第一凹曲线相互交叉，

在所述前端面上，在与所述切削刃连续的避让面上，形成有9°～20°的角度范围的垂直避让角β，

在所述切削刃的棱线上，形成有0.002D～0.02D的范围的宽度CW的倒角，其中，D是钻头直径。

2.如权利要求1所述的钻头，其特征在于，在与所述轴心正交的截面上，相对于基准线，所述第一凹曲线的凹入量LF为0.01D～0.05D，其中，D是钻头刃直径，所述基准线是对钻头的外周面与所述第一凸曲线交叉的外周点和钻头中心点进行连结的线。

3.如权利要求2所述的钻头，其特征在于，前角倒角宽度LW为0.008D～0.06D，其中，D是钻头刃直径，所述前倒角宽度LW是如下所述的直线和所述基准线的交点与所述外周点之间的距离，所述直线是穿过所述第一凸曲线和所述第一凹曲线的交点并与所述基准线正交的直线。

4.如权利要求1～3中任一项所述的钻头，其特征在于，

所述前端面包括：避让面，所述避让面设置在所述切削刃的旋转方向后方；切口面，所述切口面与所述避让面邻接并以比该避让面大的避让角形成；修磨面，所述修磨面与位于所述切削刃的旋转方向后方的另一个切削刃的内周部邻接；纵长状的连接凹面，所述连接凹面位于沿着所述切口面和所述修磨面的边界线的位置并连接两面，在宽度方向上凹陷，

该连接凹面具有0.01D～0.05D的曲率半径R。

5.如权利要求1～4中任一项所述的钻头，其特征在于，在所述钻头的外周面上形成有：具有0.02D～0.10D的边缘宽度MW的边缘；0.10L/100～0.50L/100的倒锥形BT，其中，L是倒锥形的轴方向长度。

6.如权利要求1～5中任一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头具有0.15D～0.4D的芯厚CD，其中，D是钻头刃直径。

7.如权利要求1～6中任一项所述的钻头，其特征在于，设置在所述切削刃的棱线上的倒角具有10°～35°的切削刃倒角角度γ。

8.如权利要求1～7中任一项所述的钻头，其特征在于，在与所述轴心正交的截面上，所述切屑排出槽中的朝向与钻头旋转方向相反的旋转方向的内壁面由形成在内周侧的第二凹曲线和与该第二凹曲线邻接并形成在外周侧且到达后跟部的第二凸曲线构成，该第二凸曲线经由第二凹曲线平滑地与所述第一凹曲线连接。

9.如权利要求8所述的钻头，其特征在于，设所述第一凸曲线的曲率半径为R1、所述第一凹曲线的曲率半径为R2、所述第二凹曲线的曲率半径为R3、所述第二凸曲线的曲率半径为R4时，R1：0.02D～0.4D，R2：0.15D～0.5D。

10.如权利要求8或9所述的钻头，其特征在于，所述第一凹曲线的曲率半径R2和所述第二凹曲线的曲率半径R3的关系为0.75≤R3/R2　≤1.25。

11.如权利要求2或3所述的钻头，其特征在于，所述外周点处的所述基准线和所述第一凸曲线的角度即前角θ为负。

12.如权利要求1～11中任一项所述的钻头，其特征在于，在所述钻头的至少前端部表面上覆盖硬质涂层。

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