本發(fā)明涉及一種鉆頭及鉆頭頭部,所述鉆頭對例如CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)或在該CFRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料等工件材料進(jìn)行鉆孔加工;所述鉆頭頭部可裝卸地安裝于可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭的工具主體的前端部或通過釬焊等以固定狀態(tài)安裝于工具主體的前端部。
本申請主張基于2014年9月26日在日本申請的專利申請2014-197097號、2015年7月30日在日本申請的專利申請2015-150810號及2015年9月24日在日本申請的專利申請2015-187316號的優(yōu)先權(quán),并將其內(nèi)容援用于此。
背景技術(shù):
以往,對例如用于飛機(jī)部件等的CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)或在該CFRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料等工件材料進(jìn)行利用鉆頭的鉆孔加工。
這種工件材料中,鉆孔加工時由于從鉆頭傳導(dǎo)的推力載荷(從鉆頭朝向鉆頭傳送方向作用于工件材料的力),易在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生纖維層的層間剝離(脫層)。并且,有時會產(chǎn)生纖維的切割殘留或伸展性的沖壓毛刺、晶須等(以下,省略為毛刺等)。作為用于消除這種問題的鉆頭,例如已知有下述專利文獻(xiàn)1~5中記載的鉆頭。
專利文獻(xiàn)1中記載的鉆頭通過將前端角設(shè)定得較小,即設(shè)為70~100°,減少了推力載荷。
關(guān)于專利文獻(xiàn)2、3中記載的鉆頭,鉆頭側(cè)面觀察中,前端部形成為尖銳的銳角,切削刃的前端角隨著從前端朝向基端側(cè),以逐漸或階段性地變小的方式發(fā)生變化,從而減少推力載荷。
專利文獻(xiàn)4中記載的鉆頭中,在鉆頭前端部形成有沿鉆頭軸線方向相鄰的小徑部與大徑部,首先由小徑部對工件材料進(jìn)行鉆孔加工(粗加工)之后,大徑部切入工件材料,對加工孔的內(nèi)周進(jìn)行精加工。即,即使在由于小徑部的鉆孔加工而產(chǎn)生層間剝離或毛刺等不良情況時,之后切入的大徑部也會對連同產(chǎn)生所述不良情況的每個部分的加工孔的內(nèi)周進(jìn)行切除。
專利文獻(xiàn)5中記載的鉆頭為所謂的蠟燭型鉆頭,切削刃(前端刃)的徑向外側(cè)的端部形成為朝向鉆頭前端側(cè)突出,并且該端部鋒利地切入加工孔的內(nèi)周,抑制產(chǎn)生層間剝離或毛刺等。
專利文獻(xiàn)1:美國專利申請公開第2008/0019787號說明書
專利文獻(xiàn)2:日本專利第5087744號公報
專利文獻(xiàn)3:日本專利第5258677號公報
專利文獻(xiàn)4:日本專利公開2014-34079號公報
專利文獻(xiàn)5:美國專利第8540463號說明書
然而,上述以往的鉆頭中,存在下述課題。
專利文獻(xiàn)1~3的鉆頭雖然能夠在鉆孔加工時減少推力載荷來抑制層間剝離,但徑向載荷相應(yīng)地較高。即,向徑向擴(kuò)張工件材料的加工孔的同時進(jìn)行鉆孔加工,因此加工后產(chǎn)生加工孔的縮徑現(xiàn)象(回彈),很難確保孔加工精度。具體而言,利用鉆頭進(jìn)行鉆孔加工時,向徑向外側(cè)按壓加工孔的內(nèi)周而使其彈性變形,加工后加工孔的內(nèi)周恢復(fù)變形,導(dǎo)致孔徑比所期待的孔徑更小,無法確保內(nèi)徑精度。
并且,由于切削刃的刃長較長,因此鉆孔加工時的切削阻力較大。而且,由于切削刃的鉆頭軸線方向的長度較長,因此鉆孔加工時的沖程(鉆頭傳送方向的加工長度)較長,對加工效率(生產(chǎn)率)帶來影響。
專利文獻(xiàn)4的鉆頭中,沿鉆頭的軸線方向排列配置有小徑部與大徑部,因此鉆孔加工時的沖程較長,對加工效率(生產(chǎn)率)帶來影響。
并且,小徑部的鉆頭軸線方向的長度較短,因此無法充分確保重磨量,工具壽命較短。
專利文獻(xiàn)5的鉆頭形成為切削刃(前端刃)的徑向外側(cè)的端部相對于該端部以外的部位向鉆頭前端側(cè)突出,因此切削阻力較大程度地作用于該端部,易產(chǎn)生磨損和缺損。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的,其目的在于提供一種鉆頭及鉆頭頭部,其能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力并提高加工效率,能夠抑制切削刃的磨損和缺損,能夠充分確保重磨量,從而能夠延長工具壽命。
為了解決這種課題,并實(shí)現(xiàn)所述目的,本發(fā)明提出以下方法。
即,本發(fā)明的鉆頭具備:鉆頭主體,繞軸線旋轉(zhuǎn);排屑槽,形成于所述鉆頭主體的外周,且沿著所述軸線方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃,形成于所述排屑槽的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的壁面與所述鉆頭主體的前端面之間的交差棱線部,所述前端刃具有:第1前端刃,隨著朝向與所述軸線正交的徑向外側(cè)而朝向所述軸線方向的基端側(cè)延伸;及第2前端刃,配置于所述第1前端刃的所述徑向外側(cè),所述第2前端刃隨著朝向所述徑向外側(cè)而朝向所述軸線方向的前端側(cè)延伸或與所述軸線垂直地延伸,所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端相對于所述第1前端刃的所述徑向的外端,配置于所述軸線方向的基端側(cè),所述第2前端刃的所述徑向的外端配置于使所述第1前端刃朝向所述徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線上。
并且,本發(fā)明為一種安裝于工具主體的前端部的鉆頭頭部,其具備:頭部主體,與所述工具主體一同繞軸線旋轉(zhuǎn);排屑槽,形成于所述頭部主體的外周,且沿著所述軸線方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃,形成于所述排屑槽的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的壁面與所述頭部主體的前端面之間的交差棱線部,所述前端刃具有:第1前端刃,隨著朝向與所述軸線正交的徑向外側(cè)而朝向所述軸線方向的基端側(cè)延伸;及第2前端刃,配置于所述第1前端刃的所述徑向外側(cè),所述第2前端刃隨著朝向所述徑向外側(cè)而朝向所述軸線方向的前端側(cè)延伸或與所述軸線垂直地延伸,所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端相對于所述第1前端刃的所述徑向的外端,配置于所述軸線方向的基端側(cè),所述第2前端刃的所述徑向的外端配置于使所述第1前端刃朝向所述徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線上。
根據(jù)本發(fā)明的鉆頭及鉆頭頭部,位于鉆頭的前端面的前端刃具備第1前端刃及配置于該第1前端刃的徑向外側(cè)的第2前端刃。具體而言,第1前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的前端側(cè)傾斜或者與軸線垂直地延伸。并且,第2前端刃的徑向的內(nèi)端配置于比第1前端刃的徑向的外端更靠軸線方向的基端側(cè),第2前端刃的徑向的外端位于使第1前端刃向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線上,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,前端刃分別具備在鉆頭前端位于徑向內(nèi)側(cè)的第1前端刃及位于徑向外側(cè)的第2前端刃,因此第1前端刃對工件材料進(jìn)行鉆孔加工時產(chǎn)生的推力載荷(從鉆頭朝向鉆頭傳送方向作用于工件材料的力)作用于工件材料中位于比加工孔的內(nèi)周(在此所說的內(nèi)周是指加工后成為加工孔的內(nèi)周的預(yù)定部,以下,稱為內(nèi)周預(yù)定部)更靠徑向內(nèi)側(cè)的部分,防止該推力載荷向鉆頭外周部(工件材料中為加工孔的內(nèi)周預(yù)定部)傳導(dǎo)。
詳細(xì)而言,在鉆孔加工時作用于工件材料的推力載荷通常在鉆頭前端的徑向內(nèi)側(cè)的部分(包括軸線的徑向的中央部附近)易變大,且以往的鉆頭中,從鉆頭前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,由此易產(chǎn)生層間剝離。
另一方面,根據(jù)本發(fā)明,通過將第1、第2前端刃互相分離,防止從鉆頭前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,因此能夠抑制在加工后的加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生層間剝離。
并且,通過分別形成第1、第2前端刃來抑制了層間剝離,因此無需如以往的鉆頭那樣為了抑制層間剝離而將鉆頭的前端角設(shè)定為較小或?qū)⑶岸瞬啃纬蔀榧怃J的銳角,因此根據(jù)本發(fā)明,能夠?qū)⑶岸巳械娜虚L限制為較短。由此,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力。
并且,能夠?qū)⑶岸巳械妮S線方向的長度限制為較小,并能夠?qū)@孔加工時的沖程(鉆頭傳送方向的加工長度)抑制為較小,從而提高加工效率(生產(chǎn)率)。
但是,鉆孔加工時,從第1、第2前端刃作用于工件材料的切削力中,朝向軸線方向的前端側(cè)(鉆頭傳送方向)的分力成為推力載荷,朝向徑向的分力成為徑向載荷。
并且,本發(fā)明中,前端刃中的第1前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的前端側(cè)傾斜或者與軸線垂直地延伸。
因此,從第1、第2前端刃作用于工件材料的推力載荷的方向互相相同,但從第1前端刃作用于工件材料的徑向載荷的方向與從第2前端刃作用于工件材料的徑向載荷的方向互不相同。
具體而言,第1前端刃的徑向載荷朝向徑向外側(cè)作用于工件材料,但第2前端刃的徑向載荷朝向徑向內(nèi)側(cè)作用于工件材料或者大致為零(不作用)。
在此,例如以往的鉆頭中,將前端角設(shè)定為較小的鉆頭或?qū)@頭的前端部形成為尖銳的銳角的鉆頭中,由于朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的徑向載荷較大,因此向徑向擴(kuò)張加工孔的同時進(jìn)行鉆孔加工,在加工后產(chǎn)生加工孔的縮徑現(xiàn)象(回彈),很難確保加工孔的內(nèi)徑精度。
另一方面,根據(jù)本發(fā)明,從第1前端刃作用于工件材料的朝向徑向外側(cè)的徑向載荷,通過與該徑向載荷不同方向的、從第2前端刃作用于工件材料的徑向載荷而減少或者不會進(jìn)一步增大。即,本發(fā)明所涉及的鉆頭的整個前端刃的徑向載荷比以往的鉆頭的整個前端刃的徑向載荷減少。而且,本發(fā)明中,能夠在工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近配置第2前端刃,此時,能夠使第2前端刃的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,加工孔的內(nèi)徑精度得到提高。
并且,第2前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的前端側(cè)延伸或者與軸線垂直地延伸,因此該第2前端刃鋒利地切入加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近。
另外,在例如排屑槽呈隨著從軸線方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)的螺旋狀時,通過使第2前端刃隨著從徑向的外端朝向內(nèi)側(cè)而逐漸朝向軸線方向的基端側(cè)傾斜,能夠?qū)⒌?前端刃的徑向前角(Radial rake angle)比第1前端刃的徑向前角更容易地設(shè)定在正角(Positive angle)側(cè),能夠進(jìn)一步提高第2前端刃的鋒利度。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,從而提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)。
并且,第2前端刃的徑向的外端位于第1前端刃的虛擬延長線上,因此這些第1、第2前端刃在鉆孔加工時大致同時切入工件材料。
因此,鉆孔加工時,不會有過大的切削阻力作用于第2前端刃,通過上述結(jié)構(gòu)能夠充分提高第2前端刃的鋒利度并且抑制該第2前端刃的磨損和缺損。
而且,第2前端刃的徑向的外端位于第1前端刃的虛擬延長線上,因此這些第1、第2前端刃彼此在軸線方向上也不會大幅分開配置。
因此,能夠可靠地獲得能夠?qū)@孔加工時的沖程限制為較小的上述效果。
并且,由于第2前端刃的徑向的外端位于第1前端刃的虛擬延長線上,因此制造鉆頭時,例如能夠通過在整個前端刃的刃長的一部分成型凹狀部分,來容易形成第1、第2前端刃。因此,鉆頭的制造較容易。
并且,第2前端刃的徑向的外端位于第1前端刃的虛擬延長線上,因此容易較大地確保前端刃的重磨量。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)工具壽命的長壽命化。
綜上,根據(jù)本發(fā)明,能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力并提高加工效率,能夠抑制切削刃的磨損和缺損,能夠充分提高重磨量,從而能夠延長工具壽命。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,所述前端刃可具有配置于所述第2前端刃的所述徑向外側(cè)的第3前端刃,所述第3前端刃沿著所述虛擬延長線延伸。
此時,通過第1、第2前端刃可獲得上述的顯著的作用效果,而且第3前端刃與第1、第2前端刃大致同時切入工件材料,能夠穩(wěn)定地提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度。
并且,第3前端刃設(shè)置于第2前端刃的徑向的外端與沿著排屑槽延伸的外周刃的前端(前緣)之間,因此能夠通過該第3前端刃防止在前端刃與外周刃之間形成尖銳的角部,并能夠通過鈍角的角部連接它們。即,前端刃與外周刃之間的連接部分中,能夠充分提高刀尖強(qiáng)度,因此可顯著抑制切削刃的磨損和缺損。
尤其,例如對在CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料或由伸展性較高的金屬材料等構(gòu)成的工件材料進(jìn)行鉆孔加工時,通過采用上述結(jié)構(gòu),能夠以高精度穩(wěn)定地進(jìn)行切削,因此優(yōu)選。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端可相對于所述第1前端刃的所述徑向的外端,配置于所述徑向內(nèi)側(cè)或所述徑向的同一位置。
此時,以第1前端刃與第2前端刃在徑向上重疊的方式進(jìn)行鉆孔加工,因此不會在這些第1、第2前端刃彼此之間產(chǎn)生切割殘留。即,不會對連結(jié)第1前端刃的徑向的外端與第2前端刃的徑向的內(nèi)端的棱線等連接部分賦予切削刃功能,能夠防止在它們之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,例如對雙刃或三刃等多刃的鉆頭適用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)時,沿圓周方向相鄰的切削刃(前端刃)彼此中,無需在刃長方向上互相錯開第1、第2前端刃彼此的分離位置(相當(dāng)于第1前端刃的徑向的外端及第2前端刃的徑向的內(nèi)端的位置)。
若進(jìn)行具體說明,則例如日本專利公開平11-129109號公報中記載的鉆頭頭部中,沿圓周方向相鄰的切削刃(前端刃)彼此中,若不使斷屑槽的位置在刃長方向上互相錯開,則會產(chǎn)生切割殘留。
另一方面,根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu),在圓周方向上相鄰的各個前端刃中不會產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1、第2前端刃配置于所希望的位置。因此,可輕松地應(yīng)對對鉆頭的各種要求。
另外,在采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭對工件材料尤其對CFRP進(jìn)行鉆孔加工時,能夠發(fā)揮格外顯著的效果。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,形成有連結(jié)所述第1前端刃的所述徑向的外端與所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端的棱線,從所述徑向,側(cè)面觀察所述鉆頭主體時,形成于所述軸線與所述棱線之間的角度θ1優(yōu)選為10°以下。
此時,鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線與棱線之間的銳角及鈍角中,銳角的角度θ1為10°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,防止在第1、第2前端刃彼此之間產(chǎn)生切割殘留,并且形成第2前端刃時,防止朝向徑向內(nèi)側(cè)切開較大的凹部等而導(dǎo)致鉆頭前端的剛性下降。
并且,本發(fā)明的鉆頭可以如下:所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端相對于所述第1前端刃的所述徑向的外端,配置于所述徑向外側(cè),所述前端刃具有第4前端刃,所述第4前端刃連結(jié)所述第1前端刃的所述徑向的外端與所述第2前端刃的所述徑向的內(nèi)端,并且隨著朝向所述徑向外側(cè)而朝向所述軸線方向的基端側(cè)延伸。
此時,第1前端刃與第2前端刃之間配置有連接它們的第4前端刃,因此進(jìn)一步可靠地防止在第1、第2前端刃彼此之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,例如對雙刃或三刃等多刃的鉆頭適用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)時,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃)彼此中,無需在刃長方向上互相錯開第1、第2前端刃彼此的分離位置(配置第4前端刃的位置)。
如此,根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu),在圓周方向上相鄰的各個前端刃中不會產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1、第2前端刃配置于所希望的位置。因此,可輕松地應(yīng)對對鉆頭的各種要求。
另外,在采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭對工件材料尤其對在CFRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料(尤其是在鉆頭貫穿側(cè)的端部配置有金屬板的材料)或伸展性較高的金屬材料等進(jìn)行鉆孔加工時,可發(fā)揮格外顯著的效果。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,從所述徑向,側(cè)面觀察所述鉆頭主體時,形成于所述軸線與所述第4前端刃之間的角度θ2可設(shè)為30°以下。
此時,鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線與第4前端刃之間的銳角及鈍角中,銳角的角度θ2為30°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,角度θ2為30°以下,因此第4前端刃不會相對于軸線大幅傾斜,而是大致沿著該軸線延伸,能夠縮短該第4前端刃的刃長。由此,能夠加長第2前端刃的刃長,從而通過設(shè)置上述第2前端刃而獲得的上述作用效果更顯著。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,從所述徑向,側(cè)面觀察所述鉆頭主體時,該鉆頭的前端角α優(yōu)選為100°以上且170°以下,所述前端角α相當(dāng)于形成于所述第1前端刃與所述軸線之間的銳角角度的兩倍。
此時,鉆頭的前端角α為100°以上,因此該前端角α不會過小,防止鉆孔加工時徑向載荷(朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的力)過大。由此,抑制加工后的加工孔的縮徑現(xiàn)象的效果進(jìn)一步格外顯著。
并且,鉆頭的前端角α為170°以下,因此該前端角α不會過大,防止鉆孔加工時推力載荷(朝向鉆頭傳送方向作用于工件材料的力)過大。因此,抑制層間剝離的效果更加可靠。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選將使所述前端刃沿繞所述軸線的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑作為φD,所述第2前端刃的所述徑向的外端配置于自所述前端刃的所述徑向的外端起φD×10%以下的范圍內(nèi)。
此時,第2前端刃的徑向的外端配置于自整個前端刃的徑向的最外端起φD×10%以下的范圍內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠?qū)⒌?前端刃配置于工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近,能夠使該第2前端刃的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,可提高加工孔的內(nèi)徑精度。
并且,第2前端刃隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線方向的前端側(cè)延伸或者與軸線垂直地延伸,因此該第2前端刃鋒利地切入加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,可提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選將使所述前端刃沿繞所述軸線的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑作為φD,所述第1前端刃的所述徑向的外端配置于自所述前端刃的所述徑向的外端起φD×25%以下的范圍內(nèi)。
此時,第1前端刃的徑向的外端配置于自整個前端刃的徑向的最外端起φD×25%以下的范圍內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠?qū)⒌?前端刃的刃長確保為相對于整個前端刃的刃長的大致一半以上,形成配置于該第1前端刃的徑向外側(cè)的第2前端刃時,防止切開較大的凹部等而導(dǎo)致鉆頭前端的剛性下降。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,從所述徑向,側(cè)面觀察所述鉆頭主體時,形成于與所述軸線垂直的虛擬平面和所述第2前端刃之間的角度β優(yōu)選為25°以下。
此時,鉆頭側(cè)面觀察中,形成于與軸線垂直的虛擬平面和第2前端刃之間的銳角及鈍角中,銳角的角度β為25°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,防止第2前端刃的徑向的內(nèi)端在軸線方向上的位置從第1前端刃朝向軸線方向的基端側(cè)大幅分開。由此,形成第2前端刃時,防止切開較大的凹部等而導(dǎo)致鉆頭前端的剛性下降。并且,將鉆孔加工時的沖程抑制為較小的效果更加可靠。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選在所述排屑槽的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的壁面中的、經(jīng)由所述前端刃與所述前端面相連的前端部,以與所述軸線平行的方式形成有中心槽前刀面,從所述軸線方向的前端朝向基端側(cè)觀察所述鉆頭主體的鉆頭正面觀察中,所述前端刃沿著與所述軸線正交的徑向延伸。
并且,本發(fā)明的鉆頭頭部中,優(yōu)選在所述排屑槽的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的壁面中的、經(jīng)由所述前端刃與所述前端面相連的前端部,以與所述軸線平行的方式形成有中心槽前刀面,從所述軸線方向的前端朝向基端側(cè)觀察所述鉆頭主體的鉆頭正面觀察中,所述前端刃以沿著與所述軸線正交的徑向的方式延伸。
此時,成為前端刃的前刀面的排屑槽的中心槽前刀面形成為與鉆頭主體的軸線平行,因此該前端刃的軸向前角(Axial rake angle)為負(fù)角(0°)。并且,鉆頭正面觀察中,前端刃以沿著鉆頭主體的徑向的方式延伸。即,該前端刃的芯部高度設(shè)為零,而非其芯部上升或芯部下降。
在此,對上述“芯部高度”進(jìn)行說明。眾所周知,芯部高度(芯部高度尺寸)是,鉆頭正面觀察中,該前端刃與和前端刃的刃長方向平行地通過軸線的虛擬直線分開的距離。具體而言,圖29B及圖31B所示的以往的鉆頭100、110中,前端刃107與和前端刃107的刃長方向平行地通過軸線O的虛擬直線分開的距離L為芯部高度。并且,前端刃107相對于所述虛擬直線位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T側(cè)的情況為“芯部上升”,位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的情況為“芯部下降”。
以往的鉆頭100、110均為芯部上升。
說明基于本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的作用效果時,首先利用本說明書中所附的圖29A~圖33,對以往的鉆頭100、110的問題點(diǎn)進(jìn)行具體說明。
鉆頭100、110具備:鉆頭主體101,繞軸線O旋轉(zhuǎn);排屑槽102,形成于鉆頭主體101的外周,且沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃107,形成于排屑槽102的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面與鉆頭主體101的前端面之間的交差棱線部。
另外,前端刃107中,與進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度密切相關(guān)的是該前端刃107中的徑向的外端(外周角)107c附近。
圖29A、圖29B及圖30所示的鉆頭100中,排屑槽102在鉆頭主體101的前端面開口,并且隨著從該前端面朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。因此,前端刃107的軸向前角(Axial rake angle)為正角。并且,如圖30所示,前端刃107的外周角107c的徑向前角(Radial rake angle)R為正角(+)。
若利用該鉆頭100對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在以符號A表示的區(qū)域(圓周方向區(qū)域)易產(chǎn)生毛刺等。
即,由CFRP等構(gòu)成的工件材料W具有纖維的方向性,圖33中,纖維的方向性為上下方向(縱向)。因此,若前端刃107的外周角107c的徑向前角R為正角(+),則在加工孔的內(nèi)周中的區(qū)域A,刀尖以銳角切入(刀尖相對于纖維的條紋,反向且鋒利地切入),纖維易被剝離,產(chǎn)生毛刺等。
并且,圖31A、圖31B及圖32所示的鉆頭110中,在排屑槽102的前端部形成有與軸線O平行的中心槽前刀面102c。因此,前端刃107的軸向前角為負(fù)角(0°)。并且,如圖32所示,前端刃107的外周角107c的徑向前角R為比0°更靠負(fù)角側(cè)的較大的負(fù)角(-)。
若利用該鉆頭110對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在以符號B表示的區(qū)域(圓周方向區(qū)域)易產(chǎn)生毛刺等。
即,若前端刃107的外周角107c的徑向前角R為負(fù)角(-),則在加工孔的內(nèi)周中的區(qū)域B,刀尖以鈍角切入(刀尖相對于纖維的條紋,正向但不鋒利地切入),易產(chǎn)生纖維的切割殘留,產(chǎn)生毛刺等。
因此,希望遍及加工孔的內(nèi)周的整個圓周方向而抑制產(chǎn)生毛刺等,提高精加工精度。
另一方面,本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中,鉆頭正面觀察中,前端刃沿著徑向延伸,且芯部高度大致為零。另外,上述“前端刃沿著徑向延伸”是指,鉆頭正面觀察中,形成于通過前端刃的徑向的外端(外周角)及軸線的虛擬直線與該前端刃的刃長方向之間的角度為接近零的較小的值(大致0°),具體而言,所述角度例如為5°以下(0~5°)。
如此,若前端刃的軸向前角為負(fù)角(0°)且前端刃沿著徑向延伸(芯部高度為零),則前端刃的外周角的徑向前角成為負(fù)角(0°)。
因此,若通過本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭及鉆頭頭部對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則在圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,無論在以符號A表示的區(qū)域(圓周方向區(qū)域)還是以符號B表示的區(qū)域(圓周方向區(qū)域),均顯著抑制產(chǎn)生毛刺等。
具體而言,工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在區(qū)域A中,以往刀尖以銳角切入(刀尖相對于纖維的條紋,反向且鋒利地切入)而纖維易被剝離,但本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中,刀尖以直角切入,因此抑制纖維的剝離。并且,在區(qū)域B中,以往刀尖以鈍角切入(刀尖相對于纖維的條紋,正向但不鋒利地切入)而易產(chǎn)生纖維的切割殘留,但本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中,刀尖以直角切入,因此抑制產(chǎn)生纖維的切割殘留。
因此,本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭及鉆頭頭部能夠遍及加工孔的內(nèi)周的整個圓周方向而抑制產(chǎn)生毛刺等。
綜上,根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu),能夠穩(wěn)定地提高對工件材料進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,所述排屑槽中位于比所述中心槽前刀面更靠所述軸線方向的基端側(cè)的部分可隨著從所述中心槽前刀面朝向所述軸線方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)延伸。
此時,排屑槽成為在鉆頭主體的外周以螺旋狀延伸的螺旋槽。因此,可良好地維持切屑排出性。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,所述排屑槽可與所述軸線平行地延伸。
此時,排屑槽成為在鉆頭主體的外周以直線狀延伸的直槽。因此,在制造鉆頭時易成型排屑槽。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選在所述前端面形成有凹部,所述凹部在所述前端刃中至少從所述第2前端刃朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)延伸,并且朝向所述軸線方向的基端側(cè)凹陷,所述鉆頭主體的內(nèi)部形成有沿所述軸線方向貫穿該鉆頭主體的冷卻孔,在所述前端面開口的所述冷卻孔的至少一部分配置于所述凹部。
并且,本發(fā)明的鉆頭頭部中,優(yōu)選在所述前端面形成有凹部,所述凹部在所述前端刃中至少從所述第2前端刃朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)延伸,并且朝向所述軸線方向的基端側(cè)凹陷,所述頭部主體的內(nèi)部形成有沿所述軸線方向貫穿該頭部主體的冷卻孔,在所述前端面開口的所述冷卻孔的至少一部分配置于所述凹部。
此時,由于鉆孔加工時的離心力的作用等,從冷卻孔流出至凹部內(nèi)的冷卻劑(壓縮空氣、油性或水溶性的切削液劑)易穩(wěn)定地從該凹部流向第2前端刃及位于該第2前端刃的徑向外側(cè)的前端刃部分(外周角等)以及外周刃的前端(前緣)等。
具體而言,冷卻劑通過凹部內(nèi),從前端面(前端后刀面)流向與該前端面在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的排屑槽(前刀面),并且供給至切削刃(前端刃及外周刃)以及其附近。即,冷卻劑不會受到在前刀面上流動的切屑的影響,而是從前端面到達(dá)切削刃。由此,能夠有效地冷卻切削刃及工件材料的加工孔的內(nèi)周附近(加工部位),從而顯著提高加工精度。
詳細(xì)而言,以往,冷卻劑從在鉆頭的前端面開口的冷卻孔流出之后,在流動方向不確定的狀態(tài)下不穩(wěn)定地流動,并通過與該前端面相比位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)的排屑槽的內(nèi)部和鉆頭的外周面等,從而供給至切削刃。因此,未到達(dá)切削刃附近的浪費(fèi)的冷卻劑較多,未能獲得充分的冷卻效果。并且,也很難提高排屑槽內(nèi)的切屑的排出性。尤其,例如CFRP或在CFRP層疊金屬板而成的復(fù)合材料等工件材料的鉆孔加工中,所述加工部位的溫度由于切削熱而上升,CFRP脆化,由此易產(chǎn)生毛刺和層間剝離(脫層)。并且,由于切屑滯留在所述加工部位,因此嚙入的切屑摩擦加工孔的內(nèi)周而損壞加工面,導(dǎo)致加工品質(zhì)下降。
相對于此,根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu),冷卻劑通過前端面的凹部內(nèi)而從靠近切削刃的位置全部流向在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的排屑槽內(nèi)。因此,冷卻劑穩(wěn)定地供給至所述加工部位,能夠顯著地抑制該加工部位的溫度上升,并能夠穩(wěn)定地提高加工品質(zhì)。并且,通過冷卻劑穩(wěn)定地流向所述加工部位,能夠抑制切屑滯留在該加工部位,并顯著地防止切屑的嚙入等引起的加工品質(zhì)的下降。
并且,能夠有效地抑制處于切削載荷增大的趨勢的前端刃的外周角或外周刃的前緣的磨損和損傷,從而能夠長期良好地維持切削性能。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選所述凹部分別從所述冷卻孔的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)延伸。
并且,本發(fā)明的鉆頭頭部中,優(yōu)選所述凹部分別從所述冷卻孔的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)延伸。
此時,凹部從冷卻孔的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向延伸,因此在該凹部內(nèi)流動的冷卻劑從鉆頭前端面穩(wěn)定地流向與該前端面在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的排屑槽,從而上述的作用效果更顯著。
并且,凹部從冷卻孔的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)延伸,因此在該凹部內(nèi)流動的冷卻劑還穩(wěn)定地流入與鉆頭前端面在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)相鄰的排屑槽內(nèi)。因此,能夠促進(jìn)排屑槽內(nèi)的切屑的排出,從而提高切屑排出性,并顯著抑制切屑堵塞,從而能夠持續(xù)地良好地維持高精度的鉆孔加工。
并且,本發(fā)明的鉆頭中,優(yōu)選所述凹部具有在該凹部的最深部連接的一對壁面,并且剖面呈凹V字狀,所述冷卻孔的開口部在所述一對壁面上都開口。
并且,本發(fā)明的鉆頭頭部中,優(yōu)選所述凹部具有在該凹部的最深部連接的一對壁面,并且剖面呈凹V字狀,所述冷卻孔的開口部在所述一對壁面上都開口。
此時,在凹部的最深部連接的一對壁面中的雙方開口有冷卻孔,因此從該冷卻孔流出的冷卻劑以分別沿著這些壁面的方式流動而均勻地分散,在凹部內(nèi)形成均勻且穩(wěn)定的流動,并且從該凹部流出而穩(wěn)定地供給至所述加工部位。因此,上述作用效果更加格外顯著。
根據(jù)本發(fā)明的鉆頭及鉆頭頭部,能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,抑制鉆孔加工時的切削阻力,從而能夠提高加工效率,能夠抑制切削刃的磨損和缺損,能夠充分確保重磨量,從而能夠延長工具壽命。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的鉆頭的側(cè)視圖。
圖2是從正面觀察圖1的鉆頭的前端面的圖(主視圖)。
圖3是放大表示圖1的鉆頭的前端部的側(cè)視圖。
圖4是放大表示圖1的鉆頭的前端部的側(cè)視圖,是從與圖3不同的方向觀察該前端部的圖。
圖5是放大表示圖3的V部的圖,是說明鉆孔加工時從鉆頭作用于工件材料的切削力(推力載荷、徑向載荷)的圖。
圖6是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的鉆頭的各構(gòu)成要件的角度、徑向位置等的圖。
圖7是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的側(cè)視圖。
圖8是從正面觀察圖7的鉆頭的前端面的圖(主視圖)。
圖9是放大表示圖7的鉆頭的前端部的側(cè)視圖。
圖10是放大表示圖7的鉆頭的前端部的側(cè)視圖,是從與圖9不同的方向觀察該前端部的圖。
圖11是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭的側(cè)視圖。
圖12是從正面觀察圖11的鉆頭的前端面的圖(主視圖)。
圖13是放大表示圖11的鉆頭的前端部的側(cè)視圖。
圖14是放大表示圖11的鉆頭的前端部的側(cè)視圖,是從與圖13不同的方向觀察該前端部的圖。
圖15是說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭的各構(gòu)成要件的角度、徑向位置等的圖。
圖16是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的側(cè)視圖。
圖17是從正面觀察圖16的鉆頭的前端面的圖(主視圖)。
圖18是放大表示圖16的鉆頭的前端部的側(cè)視圖。
圖19是放大表示圖16的鉆頭的前端部的側(cè)視圖,是從與圖18不同的方向觀察該前端部的圖。
圖20A是表示本發(fā)明的參考例所涉及的鉆頭的側(cè)視圖。
圖20B是表示本發(fā)明的參考例所涉及的鉆頭的主視圖。
圖21是表示圖20A的II-II剖面的圖。
圖22A是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭的側(cè)視圖。
圖22B是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭的主視圖。
圖23A是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的側(cè)視圖。
圖23B是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的主視圖。
圖24是放大表示圖23A的鉆頭的主要部分的圖,是說明鉆孔加工時從鉆頭作用于工件材料的切削力(推力載荷、徑向載荷)的圖。
圖25是說明圖23A及圖23B所示的鉆頭的各構(gòu)成要件的角度、徑向位置等的圖。
圖26A是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的鉆頭的側(cè)視圖。
圖26B是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的鉆頭的主視圖。
圖27A是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的側(cè)視圖。
圖27B是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的主視圖。
圖28是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭的變形例的主視圖。
圖29A是表示以往的鉆頭的側(cè)視圖。
圖29B是表示以往的鉆頭的主視圖。
圖30是表示圖29A的IX-IX剖面的圖。
圖31A是表示以往的鉆頭的側(cè)視圖。
圖31B是表示以往的鉆頭的主視圖。
圖32是表示圖31A的XI-XI剖面的圖。
圖33是說明對工件材料進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周中,易產(chǎn)生毛刺等的區(qū)域的圖。
具體實(shí)施方式
<第1實(shí)施方式>
以下,參考圖1~圖6對本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的鉆頭10進(jìn)行說明。
如圖1~圖4所示,本實(shí)施方式的鉆頭10具有鉆頭主體1,該鉆頭主體1呈以軸線O為中心的大致圓柱狀,并由硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料形成。鉆頭主體1的軸線O方向的基端側(cè)部分為圓柱狀的柄部,并且軸線O方向的前端側(cè)部分為具有切削刃的刃部。另外,所述切削刃中包含后述的前端刃7及外周刃4。
鉆頭10中,鉆頭主體1的柄部可裝卸地安裝于機(jī)床的主軸或鉆床及電鉆的三爪卡盤等,且沿繞軸線O的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T旋轉(zhuǎn),并且向沿著軸線O方向的前端側(cè)(圖1中的下側(cè))送出,并通過刃部切入工件材料來進(jìn)行鉆孔加工。另外,作為該工件材料,例如可舉出用于飛機(jī)部件等的CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)、在該CFRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料或伸展性較高的金屬材料等。
本說明書中,將沿著鉆頭主體1的軸線O方向的刃部側(cè)(圖1中的下側(cè))稱為前端側(cè),將與刃部相反的一側(cè)的、被機(jī)床的主軸等把持的柄部側(cè)(圖1中的上側(cè))稱為基端側(cè)。
并且,將與軸線O正交的方向稱為徑向,該徑向中,將靠近軸線O的方向稱為徑向內(nèi)側(cè),將遠(yuǎn)離軸線O的方向稱為徑向外側(cè)。
并且,將環(huán)繞軸線O的方向稱為圓周方向,該圓周方向中,將進(jìn)行切削加工時使鉆頭10旋轉(zhuǎn)的方向稱為鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T,將朝向該方向的相反側(cè)的方向稱為鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)(鉆頭旋轉(zhuǎn)反方向)。
在鉆頭主體1的外周具備:排屑槽2,沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及外周刃4,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與鉆頭主體1的外周面之間的交差棱線部。
并且,鉆頭主體1的外周中,排屑槽2以外的外周面上形成有:刃帶部11,與外周刃4在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且沿著該外周刃4延伸,并且設(shè)為直徑與該外周刃4的直徑相同,成為鉆頭主體1的刃部的最外徑部分;及鏟背面15,與刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且直徑比外周刃4及刃帶部11的直徑小。
本實(shí)施方式中,鉆頭主體1的外周中,沿圓周方向互相隔開間隔而形成有多個排屑槽2,這些排屑槽2分別在鉆頭主體1的前端面6開口,并且隨著從該前端面6朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。
并且,這些排屑槽2以相對于軸線O成為旋轉(zhuǎn)對稱位置的方式,在鉆頭主體1的外周沿圓周方向隔開等間隔(以等間距)配置。具體而言,本實(shí)施方式的鉆頭10為兩條排屑槽2相對于軸線O以180°旋轉(zhuǎn)對稱的方式配置于鉆頭主體1的麻花鉆。
圖1中,排屑槽2在鉆頭主體1的前端面6開口并朝向基端側(cè)延伸,并且在沿著鉆頭主體1的軸線O方向的中央部附近(圖示的例子中,位于比中央部稍微靠基端側(cè)的部分),朝向徑向外側(cè)沿外周面向上斷開。并且,鉆頭主體1中,將形成有沿著軸線O方向的排屑槽2的范圍作為刃部,將比該范圍更靠基端側(cè)作為柄部。
圖2中,排屑槽2的槽的內(nèi)周呈凹曲面狀,并形成為朝向徑向內(nèi)側(cè)及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T凹陷。并且,排屑槽2形成為槽深在沿著其圓周方向的中央部附近最深(槽的內(nèi)周最接近軸線O)。
圖1、圖3及圖4中,外周刃4的軸線O方向的前端部為前緣。具體而言,鉆頭主體1的刃部的外徑隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸略微變小,被賦予倒錐,與此相應(yīng)地,外周刃4的外徑也從鉆頭主體1的前端朝向基端側(cè)而逐漸變小。但是,并不限定于此,也可不對鉆頭主體1的刃部賦予倒錐。
圖2中,刃帶部11與排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a相連,并形成為位于與后述的前端刃7的最外徑(前端刃7的徑向的外端繞軸線O旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)軌跡的圓的直徑φD)大致相等的外徑的虛擬圓筒面上。并且,鉆頭主體1中,排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與刃帶部11之間的交差棱線部為外周刃4。
本實(shí)施方式在圖1、圖3及圖4中,排屑槽2如上述那樣扭轉(zhuǎn)而形成為螺旋狀,因此沿著排屑槽2的外周刃4及刃帶部11也隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。即,排屑槽2、外周刃4及刃帶部11的螺旋角(導(dǎo)程、軸向傾斜角)互相相等。
圖2中,鉆頭主體1的外周面中,位于刃帶部11與和該刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2之間的部分為鏟背面15。相對于外周刃4繞軸線O的旋轉(zhuǎn)軌跡(相當(dāng)于圖2所示的鉆頭主體1的柄部的外徑的虛擬圓),鏟背面15向徑向內(nèi)側(cè)后退配置。
具體而言,鏟背面15與鉆頭主體1的外周面中的刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且外徑小于該刃帶部11的外徑。另外,圖示的例子中,鏟背面15的從外周刃4的所述旋轉(zhuǎn)軌跡朝向徑向內(nèi)側(cè)的后退量(鏟背深度)遍及整個圓周方向而恒定。但是,并不限定于此,例如鏟背面15可如下,即,隨著從其鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的端部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè),從外周刃4的所述旋轉(zhuǎn)軌跡朝向徑向內(nèi)側(cè)的后退量逐漸變大。
并且,鉆頭主體1的外周中,鏟背面15與排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的壁面2b之間的交差棱線部為頂棱部13。頂棱部13朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)尖銳,并且呈沿著排屑槽2延伸的棱線狀。
圖1~圖4中,在鉆頭主體1的前端部具備:前端面6,朝向鉆頭10的前端側(cè)(鉆頭傳送方向);前端刃7,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與前端面6之間的交差棱線部;及修磨部9,位于前端面6與和該前端面6在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2之間。
圖2中,前端面(前端后刀面)6具備:第1后刀面31,隨著從前端刃7的后述的第1前端刃21~第3前端刃23中位于最靠徑向內(nèi)側(cè)的第1前端刃21朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;第3后刀面33,隨著從第1前端刃21~第3前端刃23中位于最靠徑向外側(cè)的第3前端刃23朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;及第2后刀面32,隨著從位于第1前端刃21與第3前端刃23之間的第2前端刃22朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。
這些第1后刀面31~第3后刀面33分別隨著朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,由此對第1前端刃21~第3前端刃23分別賦予后角γ1~后角γ3。
圖6中,第1后刀面31的后角γ1與第3后刀面33的后角γ3互相相等。并且,第2后刀面32的后角γ2小于第1后刀面31的后角γ1及第3后刀面33的后角γ3。本實(shí)施方式中,后角γ1、后角γ3例如為25°左右,后角γ2例如為5~15°左右。
如圖3及圖4所示,第1后刀面31及第3后刀面33隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。并且,第2后刀面32隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜。
圖2中,前端面6具有:前方部分,與前端刃7在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,并且配置有上述第1后刀面31~第3后刀面33,并呈沿徑向較長的矩形;及扇形后方部分,與該前方部分在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,并且設(shè)定成該后方部分的后角大于該前方部分的后角。但是,并不限定于此,前端面6可以設(shè)定成前方部分與后方部分的后角互相相同,并且形成為這些前方部分及后方部分在同一面。
并且,前端面6具有凹部8,該凹部8從前端刃7朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,并且形成為朝向軸線O方向的基端側(cè)凹陷。本實(shí)施方式中,凹部8呈從前端刃7朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸的槽狀,且遍及前端面6中的前方部分至后方部分而形成。
凹部8具有朝向軸線O方向的前端側(cè)的底面與朝向徑向外側(cè)的壁面,所述底面為上述的第2后刀面32。
并且,冷卻孔14在前端面6上開口。冷卻孔14沿著排屑槽2(以與排屑槽2大致相等的導(dǎo)程)在鉆頭主體1內(nèi)扭轉(zhuǎn)延伸,并且沿軸線O方向貫穿鉆頭主體1。冷卻孔14內(nèi)流通有從機(jī)床的主軸等供給的冷卻劑(壓縮空氣、油性或水溶性的切削劑),該冷卻劑向鉆頭主體1的前端部及工件材料的加工部位流出。
本實(shí)施方式中,在鉆頭主體1的前端部中將冷卻孔14開口的位置設(shè)定為比凹部8更靠徑向內(nèi)側(cè)。并且,冷卻孔14遍及前端面6及后述的修磨面9b而開口。
圖2所示的鉆頭正面觀察中,冷卻孔14的開口形狀呈圓形,但并不限定于此,例如可以是除此以外的多邊形或橢圓形等。
前端刃7形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a的前端部與鉆頭主體1的前端面6中與所述壁面2a的前端部在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連的部分(上述的前方部分)之間的交差棱線部,將壁面2a作為前刀面,并將前端面6作為后刀面。另外,上述壁面2a中包含后述的修磨壁面9a。
并且,該前端刃7具有:第1前端刃21,隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸;第2前端刃22,配置于第1前端刃21的徑向外側(cè);及第3前端刃23,配置于第2前端刃22的徑向外側(cè)。
圖6所示的從徑向觀察鉆頭主體1的側(cè)面觀察中,形成于第1前端刃21與軸線O之間的銳角及鈍角中,相當(dāng)于銳角角度的兩倍的該鉆頭10的前端角α設(shè)為100~170°的范圍。另外,本實(shí)施方式的鉆頭10為麻花鉆,因此該鉆頭側(cè)面觀察中,所述前端角α與形成于一對前端刃7的各第1前端刃21的延長線彼此之間的角度相等。
并且,圖6中,將使前端刃7沿繞軸線O的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑(最外徑)設(shè)為φD,第1前端刃21的徑向的外端配置于自前端刃7的徑向的外端起φD×25%以下的范圍內(nèi)。具體而言,圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,以符號a表示的距離(徑向長度)設(shè)定為上述φD×25%以下。
圖3及圖6中,前端刃7中的第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或與軸線O垂直地延伸。本實(shí)施方式中圖示的例子中,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜。
圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于與軸線O垂直的虛擬平面VS和第2前端刃22之間的銳角及鈍角中,銳角的角度β設(shè)定為25°以下。具體而言,該角度β為0~25°。
并且,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于軸線O方向的基端側(cè)。
并且,本實(shí)施方式中,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于徑向內(nèi)側(cè)或徑向的同一位置。本實(shí)施方式中圖示的例子中,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于徑向內(nèi)側(cè)。
圖3及圖4中,在排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與凹部8中朝向徑向外側(cè)的壁面之間的交差棱線部,形成有棱線16。棱線16為對切削沒有幫助的外觀上的切削刃,且沿著軸線O方向延伸,并且連結(jié)第1前端刃21的徑向的外端與第2前端刃22的徑向的內(nèi)端。但是,向?qū)η邢鳑]有幫助的該棱線16也賦予后角,在本實(shí)施方式中,所述后角為10°以下。即,前端面6中與棱線16在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連的部分(凹部8中朝向徑向外側(cè)的壁面)為隨著朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而逐漸朝向徑向內(nèi)側(cè)傾斜的后刀面。
圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與棱線16之間的銳角及鈍角中,銳角的角度θ1設(shè)定為10°以下。具體而言,該角度θ1為0~10°。
并且,如圖5及圖6所示,第2前端刃22的徑向的外端配置于使第1前端刃21朝向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線VL上。
并且,圖6中,將使前端刃7沿繞軸線O的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑(最外徑)作為φD,第2前端刃22的徑向的外端配置于自前端刃7的徑向的外端起φD×10%以下的范圍內(nèi)。具體而言,圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,以符號b表示的距離(徑向長度)設(shè)定為上述φD×10%以下。另外,距離b的下限為b=0,因此此時可以不形成第3前端刃23。
如圖5及圖6所示,第3前端刃23隨著從第2前端刃22的徑向的外端朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸。第3前端刃23位于前端刃7的最外徑部分,該第3前端刃23的徑向的外端與外周刃4的前端連接。
并且,第3前端刃23沿著第1前端刃21的虛擬延長線VL延伸。即,第3前端刃23形成為與該第1前端刃21在虛擬延長線VL上對齊。
另外,本實(shí)施方式的前端刃7中,作為構(gòu)成上述的第1前端刃21~第3前端刃23的切削刃要件,具有主切削刃7a及修磨刃7b。對于這些主切削刃7a及修磨刃7b,在說明修磨部9之后,另外進(jìn)行說明。
圖3中,鉆頭主體1的前端部中,在位于排屑槽2的前端部中從朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的壁面2b至槽底(位于排屑槽2中最靠徑向內(nèi)側(cè)的壁面部分)的區(qū)域與前端面6(的后方部分)之間的部分,形成有修磨部9。
修磨部9具備:修磨壁面(修磨前刀面)9a,朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T,并且與前端刃7的第1前端刃21中后述的修磨刃7b相連;及修磨面9b,位于該修磨壁面9a的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T,呈朝向軸線O方向的前端側(cè)及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)傾斜的平面狀,并且與前端面6相連。
圖6中,形成于修磨部9中的修磨壁面9a與修磨面9b之間的角度δ例如在100~110°的范圍。
并且,如圖2所示,本實(shí)施方式中,修磨面9b以到達(dá)鉆頭主體1的頂棱部13的方式延伸。
如圖2~圖4所示,前端刃7中,作為構(gòu)成上述的第1前端刃21~第3前端刃23的切削刃要件,具有主切削刃7a及修磨刃7b。
修磨刃7b形成于修磨部9的修磨壁面9a與前端面6之間的交差棱線部。修磨刃7b的徑向的內(nèi)端位于軸線O上。并且,前端刃7中,修磨刃7b以外的部位成為主切削刃7a。
因此,前端刃7中,第2前端刃22及第3前端刃23包含于主切削刃7a。并且,前端刃7中,第1前端刃21包含修磨刃7b及主切削刃7a中位于比第2前端刃22更靠徑向內(nèi)側(cè)的部位。
接著,參考圖5,對鉆孔加工時從鉆頭10作用于工件材料的切削力與該切削力的推力載荷及徑向載荷進(jìn)行說明。
圖5是放大表示鉆頭10的前端刃7的主要部分的縱剖面圖,該剖面觀察中,符號F1表示前端刃7中在第1前端刃21的規(guī)定點(diǎn)上作用于工件材料的切削力,符號F2表示前端刃7中在第2前端刃22的規(guī)定點(diǎn)上作用于工件材料的切削力。并且,實(shí)際上,這種切削力F1、F2在第1前端刃21、第2前端刃22的整個刃長區(qū)域產(chǎn)生。
切削力F1中,鉆頭傳送fr方向的分力為推力載荷F1t,鉆頭徑向的分力為徑向載荷F1r。并且,切削力F2中,鉆頭傳送fr方向的分力為推力載荷F2t,鉆頭徑向的分力為徑向載荷F2r。
并且,本實(shí)施方式的鉆頭10中,推力載荷F1t、F2t的方向互相相同,但徑向載荷F1r、F2r的方向互不相同?;蛘邚较蜉d荷F2r大致為零。
根據(jù)以上說明的本實(shí)施方式的鉆頭10,位于鉆頭10的前端面6的前端刃7具備第1前端刃21及配置于該第1前端刃21的徑向外側(cè)的第2前端刃22。具體而言,第1前端刃21隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜或與軸線O垂直地延伸。并且,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端配置于比第1前端刃21的徑向的外端更靠軸線O方向的基端側(cè),第2前端刃22的徑向的外端位于使第1前端刃21向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線VL上,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,前端刃7分別具備在鉆頭10前端位于徑向內(nèi)側(cè)的第1前端刃21與位于徑向外側(cè)的第2前端刃22,因此如圖5所示,第1前端刃21對工件材料進(jìn)行鉆孔加工時產(chǎn)生的推力載荷(從鉆頭10朝向鉆頭傳送fr方向作用于工件材料的力)F1t作用于位于比工件材料中的加工孔的內(nèi)周(在此所說的內(nèi)周是指加工后成為加工孔的內(nèi)周的預(yù)定部,以下,稱為內(nèi)周預(yù)定部)更靠徑向內(nèi)側(cè)的部分,防止該推力載荷F1t向鉆頭10外周部(工件材料中為加工孔的內(nèi)周預(yù)定部)傳導(dǎo)。
詳細(xì)而言,在鉆孔加工時作用于工件材料的推力載荷通常在鉆頭前端中的徑向內(nèi)側(cè)的部分(包括軸線O的徑向的中央部附近)易變大,以往的鉆頭中,由于從鉆頭前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,從而易產(chǎn)生層間剝離。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式,通過將第1前端刃21、第2前端刃22互相分離,防止從鉆頭10前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷F1t傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,因此能夠抑制在加工后的加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生層間剝離。
并且,通過分別形成第1前端刃21、第2前端刃22來抑制了層間剝離,因此無需如以往的鉆頭那樣為了抑制層間剝離將鉆頭的前端角α設(shè)定為較小或?qū)@頭的前端部形成為尖銳的銳角,因此根據(jù)本實(shí)施方式,能夠?qū)⑶岸巳?的刃長抑制為較短。由此,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力。
并且,能夠?qū)⑶岸巳?的軸線O方向的長度抑制為較小,且能夠?qū)@孔加工時的沖程(鉆頭傳送fr方向的加工長度)抑制為較小,加工效率(生產(chǎn)率)得到提高。
但是,鉆孔加工時,如圖5所示,從第1前端刃21、第2前端刃22作用于工件材料的切削力F1、F2中,朝向軸線O方向的前端側(cè)(鉆頭傳送fr方向)的分力成為推力載荷F1t、F2t,朝向徑向的分力成為徑向載荷F1r、F2r。
并且,本實(shí)施方式中,前端刃7中的第1前端刃21隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜或者與軸線O垂直地延伸。
因此,從第1前端刃21、第2前端刃22作用于工件材料的推力載荷F1t、F2t的方向互相相同,但從第1前端刃21作用于工件材料的徑向載荷F1r的方向與從第2前端刃22作用于工件材料的徑向載荷F2r的方向互不相同。
具體而言,第1前端刃21的徑向載荷F1r朝向徑向外側(cè)作用于工件材料,而第2前端刃22的徑向載荷F2r朝向徑向內(nèi)側(cè)作用于工件材料或者大致為零(不作用)。
在此,例如以往的鉆頭中,將前端角α設(shè)定為較小或?qū)@頭的前端部形成為尖銳的銳角的鉆頭中,朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的徑向載荷較大,因此向徑向擴(kuò)張加工孔的同時進(jìn)行鉆孔加工,從而加工后產(chǎn)生加工孔的縮徑現(xiàn)象(回彈),很難確保加工孔的內(nèi)徑精度。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式,從第1前端刃21作用于工件材料的朝向徑向外側(cè)的徑向載荷F1r通過與該徑向載荷F1r不同方向的、從第2前端刃22作用于工件材料的徑向載荷F2r而減少,或者不會進(jìn)一步增大。即,本實(shí)施方式所涉及的鉆頭10的整個前端刃7的徑向載荷比以往的鉆頭的整個前端刃的徑向載荷減少。而且,本實(shí)施方式中,能夠在工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近配置第2前端刃22,此時,能夠使第2前端刃22的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,提高加工孔的內(nèi)徑精度。
并且,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或者與軸線O垂直地延伸,因此該第2前端刃22鋒利地切入加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近。
另外,如在本實(shí)施方式中說明,在排屑槽2呈隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)的螺旋狀時,通過使第2前端刃22隨著從徑向的外端朝向內(nèi)側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,能夠?qū)⒌?前端刃22的徑向前角(Radial rake angle)比第1前端刃21的徑向前角更容易地設(shè)定在正角(positive angle)側(cè),能夠進(jìn)一步提高第2前端刃22的鋒利度(參考圖6的鉆頭主視圖)。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)。
并且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此這些第1前端刃21、第2前端刃22在鉆孔加工時大致同時切入工件材料。
因此,鉆孔加工時,不會有過大的切削阻力作用于第2前端刃22,通過上述結(jié)構(gòu),能夠充分提高第2前端刃22的鋒利度,并且抑制該第2前端刃22的磨損和缺損。
而且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此這些第1前端刃21、第2前端刃22彼此也不會在軸線O方向上大幅分開配置。
因此,能夠可靠地獲得能夠?qū)@孔加工時的沖程抑制為較小的上述效果。
并且,由于第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此制造鉆頭10時,例如能夠通過在整個前端刃7的刃長的一部分成型凹狀部分(凹部8),來輕松地形成第1前端刃21、第2前端刃22。因此,容易制造鉆頭10。
并且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此容易較大地確保前端刃7的重磨量。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)工具壽命的長壽命化。
綜上,根據(jù)本實(shí)施方式,能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力,提高加工效率,能夠抑制切削刃(前端刃7)的磨損和缺損,能夠充分確保重磨量,從而能夠延長工具壽命。
并且,本實(shí)施方式中,前端刃7進(jìn)一步具有配置于第2前端刃22的徑向外側(cè)的第3前端刃23,該第3前端刃23沿著虛擬延長線VL延伸,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,根據(jù)上述結(jié)構(gòu),通過第1前端刃21、第2前端刃22可獲得上述的顯著的作用效果,并且第3前端刃23與第1前端刃21、第2前端刃22大致同時切入工件材料,能夠穩(wěn)定地提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度。
并且,第3前端刃23設(shè)置于第2前端刃22的徑向的外端與沿著排屑槽2延伸的外周刃4的前端(前緣)之間,因此通過該第3前端刃,能夠防止在前端刃7與外周刃4之間形成尖銳的角部,并能夠通過鈍角的角部連接它們(參考圖5)。即,前端刃7與外周刃4之間的連接部分中,能夠充分提高刀尖強(qiáng)度,因此可顯著抑制切削刃的磨損和缺損。
尤其,例如對在CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料或由伸展性較高的金屬材料等構(gòu)成的工件材料進(jìn)行鉆孔加工時,通過采用上述結(jié)構(gòu)(第3前端刃23),能夠以高精度穩(wěn)定地進(jìn)行切削,因此優(yōu)選。
但是,本發(fā)明可以不設(shè)置第3前端刃23,例如對于由CFRP單體構(gòu)成的工件材料,更優(yōu)選通過直接連接第2前端刃22的徑向的外端與外周刃4的前端(即,圖6中設(shè)為距離b=0),在前端刃7與外周刃4之間主動形成尖銳的角部,由此提高鋒利度。
并且,本實(shí)施方式中,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于徑向內(nèi)側(cè)或徑向的同一位置,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,根據(jù)上述結(jié)構(gòu),以第1前端刃21與第2前端刃22在徑向上重疊的方式進(jìn)行鉆孔加工,因此不會在這些第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間產(chǎn)生切割殘留。即,不會對連結(jié)第1前端刃21的徑向的外端與第2前端刃22的徑向的內(nèi)端的連接部分(棱線16)賦予切削刃的功能,能夠防止在它們之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,對本實(shí)施方式中說明的麻花鉆等多刃的鉆頭10適用上述結(jié)構(gòu)時,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃7)彼此中,無需在刃長方向上互相錯開第1前端刃21、第2前端刃22彼此的分離位置(相當(dāng)于第1前端刃21的徑向的外端及第2前端刃22的徑向的內(nèi)端的位置)。
若進(jìn)行具體說明,則例如日本專利公開平11-129109號公報中記載的鉆頭頭部中,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃)彼此中,若不在刃長方向上互相錯開斷層槽的位置,則會產(chǎn)生切割殘留。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式,通過上述的特別的結(jié)構(gòu),在圓周方向上相鄰的各前端刃7中不會產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1前端刃21、第2前端刃22配置于所希望的位置。因此,能夠輕松地應(yīng)對對各種鉆頭10的要求。
另外,在采用本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭10對工件材料尤其對CFRP進(jìn)行鉆孔加工時,能夠發(fā)揮格外顯著的效果。
并且,從徑向側(cè)面觀察鉆頭主體1時,該鉆頭10的前端角α為100~170°,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,鉆頭10的前端角α為100°以上,因此該前端角α不會過小,防止鉆孔加工時徑向載荷(朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的力)F1r過大的現(xiàn)象。由此,加工后的加工孔的縮徑現(xiàn)象的抑制效果進(jìn)一步格外顯著。
并且,鉆頭10的前端角α為170°以下,因此該前端角α不會過大,防止鉆孔加工時推力載荷(朝向鉆頭傳送方向作用于工件材料的力)F1t過大。由此,抑制層間剝離的效果進(jìn)一步可靠。
并且,第2前端刃22的徑向的外端配置于自整個前端刃7的徑向的最外端起φD×10%以下的范圍(即,圖6中的距離b為φD×10%以下)內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠?qū)⒌?前端刃22配置于工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近,并能夠使該第2前端刃22的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷F2r直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,加工孔的內(nèi)徑精度得到提高。
并且,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或者與軸線O垂直地延伸,因此該第2前端刃22鋒利地切入加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)得到提高。
并且,第1前端刃21的徑向的外端配置于自整個前端刃7的徑向的最外端起φD×25%以下的范圍(即,圖6中的距離a為φD×25%以下)內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠?qū)⒌?前端刃21的刃長確保為相對于整個前端刃7的刃長的大致一半以上,形成配置于該第1前端刃21的徑向外側(cè)的第2前端刃22時,防止切開較大的凹部8等而導(dǎo)致鉆頭10前端的剛性下降。
并且,圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于與軸線O垂直的虛擬平面VS和第2前端刃22之間的角度β為25°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,此時防止第2前端刃22的徑向的內(nèi)端在軸線O方向上的位置從第1前端刃21朝向軸線O方向的基端側(cè)大幅分開的現(xiàn)象。由此,形成第2前端刃22時,防止切開較大的凹部8等而導(dǎo)致鉆頭10前端的剛性下降。并且,將鉆孔加工時的沖程抑制為較小的效果進(jìn)一步可靠。
并且,圖6的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與棱線16之間的角度θ1為10°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,此時防止在第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間產(chǎn)生切割殘留,并且形成第2前端刃22時,防止朝向徑向內(nèi)側(cè)切開較大的凹部8等而導(dǎo)致鉆頭10前端的剛性下降。
另外,本實(shí)施方式中,對排屑槽2隨著從鉆頭主體1的前端面6朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)的螺旋槽型的鉆頭10進(jìn)行了說明,但本發(fā)明并不限定于此。
在此,圖7~圖10所示的例子為第1實(shí)施方式中說明的鉆頭10的變形例,表示直槽型的鉆頭20。
如圖7所示,該變形例的鉆頭20中,排屑槽2不是沿圓周方向扭轉(zhuǎn)而是沿著軸線O方向筆直地延伸。對這種直槽型的鉆頭20也能夠適用本發(fā)明。
下述中,對該鉆頭20與在第1實(shí)施方式中說明的鉆頭10不同的其他點(diǎn)進(jìn)行說明。
如圖8所示,該變形例的鉆頭20中,排屑槽2的槽的內(nèi)周形狀在橫剖面觀察時呈L字狀。并且,作為刃帶部11(第1刃帶部)以外的刃帶部,具有第2刃帶部12。
對于除此以外的點(diǎn),鉆頭10、20具有互相相同的結(jié)構(gòu),因此圖7~圖10中,對與第1實(shí)施方式中說明的部件相同的部件標(biāo)注相同符號,并省略詳細(xì)說明。
<第2實(shí)施方式>
接著,參考圖11~圖15,對本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的鉆頭30進(jìn)行說明。
另外,對與前述的第1實(shí)施方式相同的構(gòu)成要件省略詳細(xì)說明,下述中主要僅針對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的鉆頭30代替前述的鉆頭10中說明的棱線16具備第4前端刃24,其構(gòu)成前端刃7的一部分并且作為切削刃發(fā)揮作用。并且,通過形成第4前端刃24,凹部38的形狀與第1實(shí)施方式中說明的凹部8的形狀不同,本實(shí)施方式的凹部38中形成有第4后刀面34。
具體而言,本實(shí)施方式中,如圖12~圖15所示,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于徑向外側(cè)。并且,前端刃7具備作為前述的第1前端刃21~第3前端刃23以外的切削刃的第4前端刃24。
第4前端刃24連結(jié)第1前端刃21的徑向的外端與第2前端刃22的徑向的內(nèi)端,并且隨著朝向徑向外側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸。并且,由此第4前端刃24在沿著徑向的第1前端刃21與第2前端刃22之間切入工件材料。
即,本實(shí)施方式的前端刃7從軸線O上(徑向的中央)朝向徑向外側(cè),依次具有第1前端刃21、第4前端刃24、第2前端刃22及第3前端刃23。
并且,前端面6具備作為前述的第1后刀面31~第3后刀面33以外的后刀面的第4后刀面34,所述第4后刀面34與第4前端刃24在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,并且對該第4前端刃24賦予后角γ4。
具體而言,前端面6上形成有從前端刃7朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸的槽狀的凹部38,該凹部38上形成有朝向軸線O方向的前端側(cè)的底面(第2后刀面32)與朝向徑向外側(cè)的壁面,所述壁面為上述第4后刀面34。第4后刀面34隨著從第4前端刃24朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向徑向內(nèi)側(cè)傾斜,且朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。
圖15所示的鉆頭側(cè)面觀察中,第4后刀面34的后角γ4例如為15~20°左右。
并且,圖15的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與第4前端刃24之間的銳角及鈍角中,銳角的角度θ2設(shè)定為30°以下。具體而言,該角度θ2大于0°且30°以下。
根據(jù)以上說明的本實(shí)施方式的鉆頭30,能夠獲得與前述的第1實(shí)施方式相同的作用效果。
并且,本實(shí)施方式中,在第1前端刃21與第2前端刃22之間配置有連接它們的第4前端刃24,因此可進(jìn)一步可靠地防止在第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,例如對雙刃或三刃等多刃的鉆頭30適用上述結(jié)構(gòu)時,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃7)彼此中,無需在刃長方向上互相錯開第1前端刃21、第2前端刃22彼此的分離位置(配置第4前端刃24的位置)。
如此,根據(jù)本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu),不會在圓周方向上相鄰的各前端刃7中產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1前端刃21、第2前端刃22配置于所希望的位置。因此,能夠輕松地應(yīng)對對鉆頭30的各種要求。
另外,在采用本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu)的鉆頭30對工件材料尤其對在CFRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料(尤其是在鉆頭貫穿側(cè)的端部配置有金屬板的材料)或伸展性較高的金屬材料等進(jìn)行鉆孔加工時,能夠發(fā)揮格外顯著的效果。
并且,圖15的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與第4前端刃24之間的角度θ2為30°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,角度θ2為30°以下,因此第4前端刃24不會相對于軸線O大幅傾斜,而是大致沿著該軸線O延伸,能夠縮短該第4前端刃24的刃長。因此,能夠加長第2前端刃22的刃長,通過設(shè)置上述的第2前端刃22來獲得的作用效果更加顯著。
另外,本實(shí)施方式中,對排屑槽2隨著從鉆頭主體1的前端面6朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)的螺旋槽型的鉆頭30進(jìn)行了說明,但本發(fā)明并不限定于此。
在此,圖16~圖19所示的例子為第2實(shí)施方式中說明的鉆頭30的變形例,表示直槽型的鉆頭40。
如圖16所示,該變形例的鉆頭40中,排屑槽2不是沿圓周方向扭轉(zhuǎn)而是沿著軸線O方向筆直地延伸。對這種直槽型的鉆頭40也能夠適用本發(fā)明。
下述中,對該鉆頭40與第2實(shí)施方式中說明的鉆頭30不同的其他點(diǎn)進(jìn)行說明。
如圖17所示,該變形例的鉆頭40中,排屑槽2的槽的內(nèi)周形狀在橫剖面觀察時呈L字狀。并且,作為刃帶部11(第1刃帶部)以外的刃帶部具有第2刃帶部12。
對于除此以外的點(diǎn),鉆頭30、40具有互相相同的結(jié)構(gòu),因此圖16~圖19中,對與第1、第2實(shí)施方式中說明的部件相同的部件標(biāo)注相同符號,并省略詳細(xì)說明。
另外,本發(fā)明并不限定于前述實(shí)施方式,能夠在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)加以各種變更。
例如,前述的實(shí)施方式中說明的鉆頭10~40為雙刃鉆頭(麻花鉆),其在鉆頭主體1的外周,沿圓周方向隔開間隔配置有一對(兩條)排屑槽2,并且形成有一對(兩個)前端刃7,但并不限定于此。即,本發(fā)明還能夠適用于三刃以上的鉆頭10~40,其在鉆頭主體1的外周,沿圓周方向隔開間隔配置有三條以上的排屑槽2,并且形成有三個以上的前端刃7。
并且,前述的實(shí)施方式中,鉆頭主體1由硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料形成,但鉆頭主體1的材質(zhì)并不限定于此?;蛘撸@頭主體1的刃部上可包覆有金剛石被膜等鍍膜。
并且,前述的鉆頭10~40為整體式的一體成型的鉆頭,但本發(fā)明還能夠適用于可裝卸地安裝于可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭的工具主體的前端部的鉆頭頭部或通過釬焊等以固定狀態(tài)安裝于工具主體的前端部的鉆頭頭部。
即,雖未特意圖示,但本發(fā)明還能夠采用于如下鉆頭頭部,該鉆頭頭部具備:頭部主體(相當(dāng)于前述的實(shí)施方式中說明的鉆頭主體1),與工具主體一同繞軸線O旋轉(zhuǎn);排屑槽2,形成于頭部主體的外周,且沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃7,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與頭部主體的前端面6之間的交差棱線部。此時,鉆頭頭部的前端刃7具有:第1前端刃21,隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸;及第2前端刃22,配置于第1前端刃21的徑向外側(cè),第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或與軸線O垂直地延伸,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于軸線O方向的基端側(cè),第2前端刃22的徑向的外端配置于使第1前端刃21朝向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線VL上。并且,也可對該鉆頭頭部組合前述的實(shí)施方式中說明的各種結(jié)構(gòu)。
并且,前端角α、角度β、δ、θ1、θ2、后角γ1~γ4及距離a、b并不限定于前述的實(shí)施方式中說明的各數(shù)值范圍。
<參考例>
以下,參考圖20A、圖20B及圖21,對具有成為本發(fā)明的后述的第3、第4實(shí)施方式的前提的基本技術(shù)的參考例所涉及的鉆頭50進(jìn)行說明。
〔鉆頭的概略結(jié)構(gòu)〕
如圖20A及圖20B所示,本參考例的鉆頭50具有呈以軸線O作為中心的大致圓柱狀且由硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料形成的鉆頭主體1。鉆頭主體1中,其軸線O方向的基端側(cè)部分為圓柱狀的柄部(未圖示),軸線O方向的前端側(cè)部分為具有切削刃的刃部。另外,所述切削刃中包含后述的前端刃7及外周刃4。
鉆頭50中,鉆頭主體1的柄部可裝卸地安裝于機(jī)床的主軸或鉆床及電鉆的三爪卡盤等,該鉆頭主體1沿繞軸線O的方向中的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T旋轉(zhuǎn),并且向沿著軸線O方向的前端側(cè)(圖20A中的下側(cè))送出,并通過刃部切入工件材料來進(jìn)行鉆孔加工。
并且,作為工件材料,例如可舉出用于飛機(jī)部件等的CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)或?qū)υ揅FRP層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料等。本說明書中,有時將這些總稱為CFRP等。
〔本說明書中使用的方向(方向)的定義〕
本說明書中,沿著鉆頭主體1的軸線O的方向(軸線O方向)中,將從柄部朝向刃部的方向稱為前端側(cè)(圖20A中的下側(cè)),將從刃部朝向柄部的方向稱為基端側(cè)(圖20A中的上側(cè))。
并且,將與軸線O正交的方向稱為徑向,徑向中,將靠近軸線O的方向稱為徑向內(nèi)側(cè),將遠(yuǎn)離軸線O的方向稱為徑向外側(cè)。
并且,將環(huán)繞軸線O的方向稱為圓周方向,圓周方向中,將切削時使鉆頭50旋轉(zhuǎn)的方向稱為鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T,將與此相反的旋轉(zhuǎn)方向稱為鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)(鉆頭旋轉(zhuǎn)反方向)。
〔鉆頭主體的外周〕
在鉆頭主體1的外周具備:排屑槽2,沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及外周刃4,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與鉆頭主體1的外周面之間的交差棱線部。
并且,鉆頭主體1的外周中,排屑槽2以外的外周面上形成有:刃帶部11,與外周刃4在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且沿著該外周刃4延伸,并且設(shè)為直徑與該外周刃4的直徑相同,成為鉆頭主體1的刃部中的最外徑部分;及鏟背面15,與刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且直徑比外周刃4及刃帶部11的直徑小。
〔排屑槽〕
本參考例中,在鉆頭主體1的外周中,沿圓周方向互相隔開間隔而形成有多個排屑槽2,這些排屑槽2分別在鉆頭主體1的前端面6開口,并且隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。
詳細(xì)而言,在排屑槽2中朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a中的、經(jīng)由后述的前端刃7與前端面6相連的前端部上,以與軸線O平行的方式形成有中心槽前刀面2c。圖20A所示的例子中,中心槽前刀面2c呈平行四邊形。并且,排屑槽2中,位于比中心槽前刀面2c更靠軸線O方向的基端側(cè)的部分(即,中心槽前刀面2c以外的部位)隨著從該中心槽前刀面2c朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)延伸。
如圖20A、圖20B及圖21所示,這些排屑槽2以相對于軸線O成為旋轉(zhuǎn)對稱位置的方式,在鉆頭主體1的外周沿圓周方向隔開等間隔(以等間距)配置。具體而言,本參考例的鉆頭50為兩個排屑槽2相對于軸線O以180°旋轉(zhuǎn)對稱的方式配置于鉆頭主體1的麻花鉆。
排屑槽2在鉆頭主體1的前端面6開口并朝向基端側(cè)延伸,并且雖未特意圖示,但在沿著鉆頭主體1的軸線O方向的例如中央部附近,朝向徑向外側(cè)沿外周面向上斷開。并且,鉆頭主體1中,形成有沿著軸線O方向的排屑槽2的范圍為刃部,將比該范圍更靠基端側(cè)作為柄部。
圖21所示的與軸線O垂直的剖面觀察(橫剖面觀察)中,排屑槽2的槽的內(nèi)周呈凹曲面狀,并形成為朝向徑向內(nèi)側(cè)及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T以凹狀凹陷。并且,排屑槽2形成為槽深在沿著其圓周方向的中央部附近最深(槽的內(nèi)周最靠近軸線O)。
〔外周刃、刃帶部〕
圖20A及圖20B中,外周刃4的軸線O方向的前端部為前緣。具體而言,鉆頭主體1的刃部的外徑隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸略微變小,被賦予倒錐,與此相應(yīng)地,外周刃4的外徑也從鉆頭主體1的前端朝向基端側(cè)而逐漸變小。但是,并不限定于此,也可不對鉆頭主體1的刃部賦予倒錐。
刃帶部11與排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a相連,并形成為位于與后述的前端刃7的最外徑(前端刃7的徑向的外端繞軸線O旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)軌跡的圓的直徑φD)大致相等的外徑的虛擬圓筒面上。并且,鉆頭主體1中,排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與刃帶部11之間的交差棱線部為外周刃4。
本參考例中,排屑槽2如上述那樣扭轉(zhuǎn)而形成為螺旋狀,因此沿著排屑槽2的外周刃4及刃帶部11也隨著從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。即,排屑槽2、外周刃4及刃帶部11彼此的螺旋角(導(dǎo)程、軸向傾斜角)互相相等。外周刃4的螺旋角例如為40°以下。
〔鏟背面〕
鉆頭主體1的外周面中,位于刃帶部11與和該刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2之間的部分為鏟背面15。雖未特意圖示,但相對于外周刃4繞軸線O的旋轉(zhuǎn)軌跡,鏟背面15向徑向內(nèi)側(cè)后退配置。
具體而言,鏟背面15與鉆頭主體1的外周面中的刃帶部11在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,且外徑小于該刃帶部11的外徑。鏟背面15的從外周刃4的所述旋轉(zhuǎn)軌跡朝向徑向內(nèi)側(cè)后退的后退量(鏟背深度)可遍及該鏟背面15的整個圓周方向而恒定?;蛘?,鏟背面15可如下,即,隨著從其鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的端部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè),從外周刃4的所述旋轉(zhuǎn)軌跡朝向徑向內(nèi)側(cè)的后退量逐漸變大。
〔頂棱部〕
并且,鉆頭主體1的外周中,鏟背面15與排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的壁面2b之間的交差棱線部為頂棱部13。頂棱部13朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)尖銳,并且呈沿著排屑槽2延伸的棱線狀。
〔鉆頭主體的前端〕
在鉆頭主體1的前端部具備:前端面6,朝向鉆頭50的前端側(cè)(鉆頭傳送方向);前端刃7,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與前端面6之間的交差棱線部;及修磨面19,位于前端面6與和該前端面6在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2之間。
〔前端面〕
圖20B中,前端面(前端后刀面)6具備:前端內(nèi)后刀面6a,隨著從在前端刃7的后述的前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b中位于徑向內(nèi)側(cè)的前端內(nèi)刃27a朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;及前端外后刀面6b,隨著從位于徑向外側(cè)的前端外刃27b朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。
這些前端內(nèi)后刀面6a及前端外后刀面6b分別隨著朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,由此分別對前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b賦予后角。
圖20B所示的鉆頭正面觀察中,前端內(nèi)后刀面6a具有:前方部分,呈沿徑向較長的矩形;扇形后方部分,與該前方部分在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,并且設(shè)定成該后方部分的后角大于該前方部分的后角。但是,并不限定于此,前端內(nèi)后刀面6a可以設(shè)定成前方部分與后方部分的后角互相相同,并且形成為這些前方部分及后方部分在同一面。
并且,該鉆頭正面觀察中,前端外后刀面6b呈沿著圓周方向延伸的圓弧帶狀。
冷卻孔14在前端面6及修磨面19中的至少任一個上開口。本參考例中,冷卻孔14在前端面6中的前端內(nèi)后刀面6a的所述后方部分開口。
圖20B所示的鉆頭正面觀察中,冷卻孔14的開口形狀呈圓形,但并不限定于此,例如可以是除此以外的多邊形或橢圓形等。
并且,雖未特意圖示,但冷卻孔14沿著排屑槽2(以與排屑槽2大致相等的導(dǎo)程)在鉆頭主體1內(nèi)扭轉(zhuǎn)延伸,并且沿軸線O方向貫穿鉆頭主體1。冷卻孔14內(nèi)流通有從機(jī)床的主軸等供給的冷卻劑(壓縮空氣、油性或水溶性的切削液劑),該冷卻劑向鉆頭主體1的前端部及工件材料的加工部位流出。
〔前端刃〕
如圖20A及圖20B所示,前端刃7形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a的前端部(即,中心槽前刀面2c)與鉆頭主體1的前端面6中和中心槽前刀面2c在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連的部分之間的交差棱線部,將中心槽前刀面2c作為前刀面,將前端面6作為后刀面。前端刃7從鉆頭主體1中的軸線O上遍及徑向的外端(最外周)而延伸。
本參考例的前端刃7具有:前端內(nèi)刃27a,隨著從軸線O上朝向徑向外側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸;及前端外刃27b,與該前端內(nèi)刃27a的徑向的外端相連,隨著從該外端朝向徑向外側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸,并且沿著徑向的每單位長度的朝向軸線O方向的位移量(即,傾斜角)大于所述前端內(nèi)刃27a的位移量。
即,前端刃7具有互相沿徑向連接的前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b,前端內(nèi)刃27a配置于前端外刃27b的徑向內(nèi)側(cè),前端外刃27b配置于前端內(nèi)刃27a的徑向外側(cè)。
并且,如圖20A所示,從正面觀察中心槽前刀面2c的鉆頭側(cè)面觀察中,與前端內(nèi)刃27a相對于軸線O的傾斜角(形成于軸線O與前端內(nèi)刃27a之間的銳角及鈍角中,銳角的角度)相比,前端外刃27b相對于軸線O的傾斜角(形成于軸線O與前端外刃27b之間的銳角及鈍角中,銳角的角度)更小。
并且,如圖20B所示,從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)觀察鉆頭主體1的鉆頭正面觀察中,前端刃7沿著徑向延伸。另外,上述“前端刃7沿著徑向延伸”是指,該鉆頭正面觀察中,形成于通過前端刃7的徑向的外端(外周角)7c及軸線O的虛擬直線與該前端刃7的刃長方向之間的角度為接近零的較小的值(大致為0°),具體而言,所述角度例如為5°以下(0~5°)。另外,本參考例中圖示的例子中,所述角度為0°。
即,本參考例的前端刃7的芯部高度設(shè)為零,而非芯部上升或芯部下降。
在此,對上述“芯部高度”進(jìn)行說明。眾所周知,芯部高度(芯部高度尺寸)是,鉆頭正面觀察中,該前端刃與和前端刃的刃長方向平行地通過軸線的虛擬直線分開的距離。具體而言,圖29B及圖31B所示的以往的鉆頭100、110中,前端刃107與和前端刃107的刃長方向平行地通過軸線O的虛擬直線分開的距離L為芯部高度。并且,前端刃107相對于所述虛擬直線,位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T側(cè)的情況為“芯部上升”,位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的情況為“芯部下降”。
以往的鉆頭100、110均為切削刃上升。
相對于此,如圖20B所示,本參考例的鉆頭50的前端刃7的芯部高度為零。具體而言,該鉆頭正面觀察中,前端刃7呈直線狀,遍及該前端刃7的整個刃長區(qū)域(遍及整個前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b),芯部高度設(shè)定為零。
并且,如上所述,成為前端刃7的前刀面的排屑槽2的中心槽前刀面2c形成為與鉆頭主體1的軸線O平行,因此該前端刃7的軸向前角(Axial rake angle)遍及該前端刃7的整個刃長區(qū)域(遍及整個前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b),設(shè)為負(fù)角(0°)。
如此,前端刃7的軸向前角為負(fù)角(0°)且前端刃7沿著徑向延伸(芯部高度設(shè)為零),因此如圖21所示,前端刃7的外周角7c的徑向前角R為負(fù)角(0°)。
〔修磨面〕
圖20A及圖20B中,鉆頭主體1的前端部中,在位于從排屑槽2的前端部中朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的壁面2b至槽底(排屑槽2中,位于最靠徑向內(nèi)側(cè)的壁面部分)的區(qū)域與前端面6之間的部分,形成有修磨面19。
修磨面19隨著從前端面6朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。修磨面19中沿著鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的每單位長度的朝向軸線O方向的位移量(即,傾斜角)大于前端面6中的所述位移量。
〔基于本參考例的作用效果〕
根據(jù)以上說明的本參考例的鉆頭50,成為前端刃7的前刀面的排屑槽2的中心槽前刀面2c形成為與鉆頭主體1的軸線O平行,因此該前端刃7的軸向前角為負(fù)角(0°)。
并且,圖20B所示的鉆頭正面觀察中,前端刃7沿著鉆頭主體1的徑向延伸,并且芯部高度設(shè)為零,而非芯部上升或芯部下降。詳細(xì)而言,該鉆頭正面觀察中,形成于通過前端刃7的徑向的外端(外周角)7c及軸線O的虛擬直線與該前端刃7的刃長方向之間的角度大致為0°。
說明基于本參考例的作用效果時,首先利用圖29A~圖33,對以往的鉆頭100、110的問題點(diǎn)進(jìn)行具體說明。
鉆頭100、110具備:鉆頭主體101,繞軸線O旋轉(zhuǎn);排屑槽102,形成于鉆頭主體101的外周,且沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃107,形成于排屑槽102的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面與鉆頭主體101的前端面之間的交差棱線部。
另外,前端刃107中,與進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度密切相關(guān)的是該前端刃107中的徑向的外端(外周角)107c附近。
圖29A、圖29B及圖30所示的鉆頭100中,排屑槽102在鉆頭主體101的前端面開口,并且隨著從該前端面朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn),并以螺旋狀延伸。因此,前端刃107的軸向前角(Axial rake angle)為正角。并且,如圖30所示,前端刃107的外周角107c的徑向前角(Radial rake angle)R為正角(+)。
若利用該鉆頭100對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則在圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在以符號A表示的區(qū)域(圓周方向的區(qū)域)易產(chǎn)生毛刺等。
即,由CFRP等構(gòu)成的工件材料W具有纖維的方向性,圖33中,纖維的方向性設(shè)為上下方向(縱向)。因此,若前端刃107的外周角107c的徑向前角R為正角(+),則在加工孔的內(nèi)周中的區(qū)域A,刀尖以銳角切入(刀尖相對于纖維的條紋,反向且鋒利地切入),纖維易被剝離,產(chǎn)生毛刺等。
并且,圖31A、圖31B及圖32所示的鉆頭110中,在排屑槽102的前端部形成有與軸線O平行的中心槽前刀面102c。因此,前端刃107的軸向前角為負(fù)角(0°)。并且,如圖32所示,前端刃107的外周角107c的徑向前角R為比0°更靠負(fù)角側(cè)的較大的負(fù)角(-)。
若利用該鉆頭110對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在以符號B表示的區(qū)域(圓周方向的區(qū)域)易產(chǎn)生毛刺等。
即,若前端刃107的外周角107c的徑向前角R設(shè)為負(fù)角(-),則在加工孔的內(nèi)周中的區(qū)域B,刀尖以鈍角切入(刀尖相對于纖維的條紋,正向但不鋒利地切入),易產(chǎn)生纖維的切割殘留,產(chǎn)生毛刺等。
因此,希望遍及加工孔的內(nèi)周的整個圓周方向而抑制產(chǎn)生毛刺等,提高精加工精度。
另一方面,本參考例的上述結(jié)構(gòu)中,前端刃7的軸向前角為負(fù)角(0°)且前端刃7沿著徑向延伸(芯部高度設(shè)為零),因此圖21所示的鉆頭正面觀察中,前端刃7的外周角7c的徑向前角R為負(fù)角(0°)。
因此,若通過本參考例的鉆頭50對CFRP等工件材料進(jìn)行鉆孔加工,則圖33所示的工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,無論在以符號A表示的區(qū)域(圓周方向的區(qū)域)還是以符號B表示的區(qū)域(圓周方向的區(qū)域),均顯著抑制產(chǎn)生毛刺等。
具體而言,工件材料W的加工孔的內(nèi)周中,在區(qū)域A中,以往的鉆頭100(參考圖29A、圖29B及圖30)中,刀尖以銳角切入(刀尖相對于纖維的條紋,反向且鋒利地切入)而纖維易被剝離,但本參考例的鉆頭50中,刀尖以直角切入,因此抑制纖維的剝離。并且,在區(qū)域B中,以往的鉆頭110(參考圖31A、圖31B及圖32)中,刀尖以鈍角切入(刀尖相對于纖維的條紋,正向但不鋒利地切入)而易產(chǎn)生纖維的切割殘留,但本參考例的鉆頭50中,刀尖以直角切入,因此抑制產(chǎn)生纖維的切割殘留。
因此,本參考例的鉆頭50能夠遍及加工孔的內(nèi)周的整個圓周方向區(qū)域而抑制產(chǎn)生毛刺等。
根據(jù)以上的本參考例,能夠穩(wěn)定地提高對工件材料W進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度。
并且,本參考例中,排屑槽2中位于比中心槽前刀面2c更靠軸線O方向的基端側(cè)的部分隨著從中心槽前刀面2c朝向軸線O方向的基端側(cè)而逐漸朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)扭轉(zhuǎn)延伸,該排屑槽2為在鉆頭主體1的外周以螺旋狀延伸的螺旋槽,因此可良好地維持切屑排出性。
并且,本參考例中,前端刃7具有前端內(nèi)刃27a及前端外刃27b,圖20A所示的鉆頭側(cè)面觀察中,與前端內(nèi)刃27a相對于軸線O的傾斜角相比,前端外刃27b相對于軸線O的傾斜角更小,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,此時,前端刃7(的前端外刃27b)與外周刃4(的前緣)相連接的角部(外周角7c)形成為較大的鈍角,顯著抑制該角部中的刀尖缺損,并且延長工具壽命,可進(jìn)行穩(wěn)定的鉆孔加工。
并且,如圖20A所示,從正面觀察前端刃7的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于前端外刃27b與軸線O之間的銳角及鈍角中,相當(dāng)于銳角角度的兩倍的該鉆頭50的前端角(一對前端外刃27b彼此之間的前端角)較小。因此,對工件材料進(jìn)行鉆孔加工時,能夠減少從前端外刃27b作用于工件材料的推力載荷,可抑制加工孔的內(nèi)周中的層間剝離等。
<第3實(shí)施方式>
接著,參考圖22A~圖25,對本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的鉆頭60進(jìn)行說明。
另外,下述中,對與前述的參考例相同的構(gòu)成要件省略詳細(xì)說明,主要僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
〔與前述參考例的不同點(diǎn)〕
本實(shí)施方式的鉆頭60與前述參考例中說明的鉆頭50的主要不同點(diǎn)在于鉆頭主體1的前端(前端面26、前端刃17)的形狀。
〔前端面〕
圖22A及圖22B所示的本實(shí)施方式的鉆頭60中,鉆頭主體1的前端面(前端后刀面)26具備:第1后刀面31,隨著從前端刃17的后述的第1前端刃21~第4前端刃24中位于最靠徑向內(nèi)側(cè)的第1前端刃21朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;第3后刀面33,隨著從第1前端刃21~第4前端刃24中位于最靠徑向外側(cè)的第3前端刃23朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;第2后刀面32,隨著從位于第1前端刃21與第3前端刃23之間的第2前端刃22及第4前端刃24中位于徑向外側(cè)的第2前端刃22朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜;及第4后刀面34,隨著從位于徑向內(nèi)側(cè)的第4前端刃24朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。
這些第1后刀面31~第4后刀面34分別隨著朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,由此分別對第1前端刃21~第4前端刃24賦予后角。
如圖22A所示,第1后刀面31、第3后刀面33及第4后刀面34隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜。并且,第2后刀面32隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜。
圖22B所示的鉆頭正面觀察中,前端面26具有:前方部分,與前端刃17在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,具有整體上沿徑向較長的大致矩形;及扇形后方部分,與該前方部分在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連,設(shè)定成該后方部分的后角大于該前方部分的后角。但是,并不限定于此,可以如下:前端面26的第1后刀面31~第4后刀面34中,對于第1后刀面31及第3后刀面33,所述前方部分與所述后方部分的后角設(shè)定成互相相同,并且形成為這些前方部分及后方部分在同一面。
并且,前端面26具有凹部18,其從前端刃17朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,并且形成為朝向軸線O方向的基端側(cè)凹陷。本實(shí)施方式中,凹部18呈從前端刃17朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸的槽狀,且遍及前端面26中的前方部分至后方部分而形成。
凹部18具有:底面,位于該凹部18中的徑向外側(cè),并且朝向軸線O方向的前端側(cè);及壁面,位于該凹部18中的徑向內(nèi)側(cè),并且朝向徑向外側(cè)。并且,凹部18的所述底面為第2后刀面32,所述壁面為第4后刀面34。
本實(shí)施方式中,在鉆頭主體1的前端部開口的冷卻孔14的位置設(shè)定于比凹部18更靠徑向內(nèi)側(cè)。
〔前端刃〕
如圖22A及圖22B所示,前端刃17形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a的前端部(中心槽前刀面2c)與鉆頭主體1的前端面26中與中心槽前刀面2c在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相連的部分之間的交差棱線部,將中心槽前刀面2c作為前刀面,并將前端面26作為后刀面。前端刃17從鉆頭主體1中的軸線O上遍及徑向的外端(最外周)而延伸。
本實(shí)施方式的前端刃17具有:第1前端刃21,隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸;第2前端刃22,配置于第1前端刃21的徑向外側(cè);第3前端刃23,配置于第2前端刃22的徑向外側(cè);及第4前端刃24,連結(jié)第1前端刃21的徑向的外端與第2前端刃22的徑向的內(nèi)端。
圖22A中,前端刃17中的第1前端刃21隨著從軸線O上朝向徑向外側(cè)而逐漸朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸。
第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或與軸線O垂直地延伸。本實(shí)施方式的例子中,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜。
第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于軸線O方向的基端側(cè)。
并且,本實(shí)施方式中,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,配置于徑向外側(cè)。因此,連結(jié)第2前端刃22的徑向內(nèi)端與第1前端刃21的徑向外端的第4前端刃24隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸,從而作為切入工件材料的切削刃發(fā)揮作用。
并且,第2前端刃22的徑向的外端配置于使第1前端刃21朝向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線VL上。
并且,將使前端刃17沿繞軸線O的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑(最外徑)作為φD,第2前端刃22的徑向的外端配置于自前端刃17的徑向的外端(外周角17c)起φD×10%以下的范圍內(nèi)。具體而言,圖22A所示的鉆頭側(cè)面觀察中,以符號b表示的距離(徑向長度)設(shè)定為上述φD×10%以下。另外,距離b的下限為b=0,因此此時可以不形成第3前端刃23。對于不形成第3前端刃23時的鉆頭60的變形例,另外進(jìn)行后述。
第3前端刃23隨著從第2前端刃22的徑向的外端朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)延伸。第3前端刃23位于前端刃17的最外徑部分,該第3前端刃23的徑向的外端(外周角17c)與外周刃4的前端(前緣)連接。
并且,第3前端刃23沿著第1前端刃21的虛擬延長線VL延伸。即,第3前端刃23形成為與該第1前端刃21在虛擬延長線VL上對齊。
如此,本實(shí)施方式的前端刃17從軸線O上(徑向的中央)朝向徑向外側(cè),依次具有第1前端刃21、第4前端刃24、第2前端刃22及第3前端刃23。
在此,圖23A~圖25表示本實(shí)施方式的鉆頭60的變形例。
該變形例中,前端刃17不具有第3前端刃23,第2前端刃22的徑向的外端為外周角17c,并且與外周刃4的前緣連接。
〔鉆頭的各構(gòu)成要件的角度、徑向位置等〕
利用圖25,對本實(shí)施方式的鉆頭60的各構(gòu)成要件的角度、徑向位置等進(jìn)行說明。
如圖25所示,第1前端刃21(第1后刀面31)的后角γ1與第3前端刃23(第3后刀面33)的后角γ3互相相等。并且,第2前端刃22(第2后刀面32)的后角γ2小于后角γ1及后角γ3。本實(shí)施方式中,后角γ1、γ3例如為15°左右,后角γ2例如為10°左右。第4前端刃24(第4后刀面34)的后角γ4大于后角γ2,本實(shí)施方式中,后角γ4例如為15°左右。
圖25所示的鉆頭側(cè)面觀察中,該鉆頭60的前端角α為100~170°的范圍,所述前端角α相當(dāng)于形成于第1前端刃21與軸線O之間的銳角及鈍角中的銳角角度的兩倍。另外,本實(shí)施方式的鉆頭60為麻花鉆,因此該鉆頭側(cè)面觀察中,所述前端角α與形成于一對前端刃17的各第1前端刃21的延長線彼此之間的角度相等。
并且,將使前端刃17沿繞軸線O的圓周方向旋轉(zhuǎn)而得到的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑(最外徑)設(shè)為φD,第1前端刃21的徑向的外端配置于自前端刃17的徑向的外端起φD×25%以下的范圍內(nèi)。具體而言,圖25的鉆頭側(cè)面觀察中,以符號a表示的距離(徑向長度)設(shè)定為上述φD×25%以下。
并且,圖25的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于與軸線O垂直的虛擬平面VS與第2前端刃22之間的銳角及鈍角中,銳角的角度β設(shè)定為25°以下。具體而言,該角度β為0~25°。
并且,該鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與第4前端刃24之間的銳角及鈍角中,銳角的角度θ2設(shè)定為30°以下。具體而言,該角度θ2大于0°且30°以下。
并且,圖25中,形成于位于排屑槽2的前端部的中心槽前刀面2c與修磨面19之間的角度δ例如為120°左右。
〔鉆孔加工時的切削力(推力載荷及徑向載荷)〕
接著,參考圖24,對鉆孔加工時從鉆頭60作用于工件材料的切削力與該切削力的推力載荷及徑向載荷進(jìn)行說明。
圖24是放大表示鉆頭60的前端刃17附近的圖,圖中的符號F1表示前端刃17中在第1前端刃21的規(guī)定點(diǎn)作用于工件材料的切削力,符號F2表示前端刃17中在第2前端刃22的規(guī)定點(diǎn)作用于工件材料的切削力。并且,實(shí)際上,這種切削力F1、F2遍及第1前端刃21、第2前端刃22的整個刃長區(qū)域而產(chǎn)生。另外,第4前端刃24中同樣產(chǎn)生切削力,但省略圖示。
切削力F1中,鉆頭傳送fr方向的分力為推力載荷F1t,鉆頭徑向的分力為徑向載荷F1r。并且,切削力F2中,鉆頭傳送fr方向的分力為推力載荷F2t,鉆頭徑向的分力為徑向載荷F2r。
并且,本實(shí)施方式的鉆頭60中,推力載荷F1t、F2t的方向互相相同,但徑向載荷F1r、F2r的方向互不相同?;蛘邚较蜉d荷F2r大致為零(第2前端刃22與軸線O垂直地延伸的情況)。
〔基于本實(shí)施方式的作用效果〕
本實(shí)施方式的鉆頭60中,與前述的參考例相同,前端刃17的軸向前角為負(fù)角(0°)且前端刃17沿著徑向延伸(芯部高度設(shè)為零),因此前端刃17的外周角17c的徑向前角R為負(fù)角(0°)。
因此,本實(shí)施方式的鉆頭60中,可獲得與前述的參考例相同的作用效果,且能夠穩(wěn)定地提高對工件材料W進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度。
并且,本實(shí)施方式中,位于鉆頭60的前端面26的前端刃17具備第1前端刃21及配置于該第1前端刃21的徑向外側(cè)的第2前端刃22。具體而言,第1前端刃21隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜或者與軸線O垂直地延伸。并且,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端配置于比第1前端刃21的徑向的外端更靠軸線O方向的基端側(cè),第2前端刃22的徑向的外端位于使第1前端刃21向徑向外側(cè)延伸的虛擬延長線VL上,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,前端刃17分別具備在鉆頭60前端中位于徑向內(nèi)側(cè)的第1前端刃21及位于徑向外側(cè)的第2前端刃22,因此如圖24所示,第1前端刃21對工件材料進(jìn)行鉆孔加工時產(chǎn)生的推力載荷(從鉆頭60朝向鉆頭傳送fr方向作用于工件材料的力)F1t作用于位于比工件材料中的加工孔的內(nèi)周(在此所說的內(nèi)周是指,加工后成為加工孔的內(nèi)周的預(yù)定部,以下,稱為內(nèi)周預(yù)定部)更靠徑向內(nèi)側(cè)的部分,防止該推力載荷F1t向鉆頭60外周部(工件材料中為加工孔的內(nèi)周預(yù)定部)傳導(dǎo)。
詳細(xì)而言,鉆孔加工時作用于工件材料的推力載荷通常在鉆頭前端中的徑向內(nèi)側(cè)的部分(包括軸線O的徑向的中央部附近)易變大,以往的鉆頭中,從鉆頭前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,由此易產(chǎn)生層間剝離。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式,通過將第1前端刃21、第2前端刃22互相分離,防止從鉆頭60前端的中央部附近作用于工件材料的推力載荷F1t傳導(dǎo)至加工孔的內(nèi)周預(yù)定部,因此能夠抑制在加工后的加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生層間剝離。
并且,通過分別形成第1前端刃21、第2前端刃22來抑制了層間剝離,因此無需如以往的鉆頭那樣為了抑制層間剝離而將鉆頭的前端角α(例如,小于100°)設(shè)定為較小或?qū)@頭的前端部形成為尖銳的銳角,因此根據(jù)本實(shí)施方式,能夠?qū)⑶岸巳?7的刃長抑制為較短。由此,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力。
并且,能夠?qū)⑶岸巳?7的軸線O方向的長度抑制為較小,并能夠?qū)@孔加工時的沖程(鉆頭傳送fr方向的加工長度)抑制為較小,從而提高加工效率(生產(chǎn)率)。
但是,鉆孔加工時,如圖24所示,從第1前端刃21、第2前端刃22作用于工件材料的切削力F1、F2中,朝向軸線O方向的前端側(cè)(鉆頭傳送fr方向)的分力成為推力載荷F1t、F2t,朝向徑向的分力成為徑向載荷F1r、F2r。
并且,本實(shí)施方式中,前端刃17中的第1前端刃21隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的基端側(cè)傾斜,而第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)傾斜或者與軸線O垂直地延伸。
因此,從第1前端刃21、第2前端刃22作用于工件材料的推力載荷F1t、F2t的方向互相相同,但從第1前端刃21作用于工件材料的徑向載荷F1r的方向與從第2前端刃22作用于工件材料的徑向載荷F2r的方向互不相同。
具體而言,第1前端刃21的徑向載荷F1r朝向徑向外側(cè)作用于工件材料,而第2前端刃22的徑向載荷F2r朝向徑向內(nèi)側(cè)作用于工件材料或者大致為零(不作用)。
在此,例如以往的鉆頭中,將前端角α設(shè)定為較小的鉆頭或?qū)@頭的前端部形成為尖銳的銳角的鉆頭中,由于朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的徑向載荷較大,因此向徑向擴(kuò)張加工孔的同時進(jìn)行鉆孔加工,在加工后產(chǎn)生加工孔的縮徑現(xiàn)象(回彈),有時很難確保加工孔的內(nèi)徑精度。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式,從第1前端刃21作用于工件材料的朝向徑向外側(cè)的徑向載荷F1r,通過與該徑向載荷F1r不同方向的、從第2前端刃22作用于工件材料的徑向載荷F2r而減少,或者不會進(jìn)一步增大。即,本實(shí)施方式所涉及的鉆頭60的整個前端刃17的徑向載荷比以往的鉆頭的整個前端刃的徑向載荷減少。而且,本實(shí)施方式中,能夠在工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近配置第2前端刃22,此時,能夠使第2前端刃22的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,加工孔的內(nèi)徑精度得到提高。
并且,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或者與軸線O垂直地延伸,因此這些第2前端刃22鋒利地切入加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近。
因此,能夠有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,從而提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)。
并且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此這些第1前端刃21、第2前端刃22在鉆孔加工時大致同時切入工件材料。
因此,鉆孔加工時中,不會有過大的切削阻力作用于第2前端刃22,通過上述結(jié)構(gòu),能夠充分提高第2前端刃22的鋒利度,并且抑制該第2前端刃22的磨損和缺損。
而且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此第1前端刃21、第2前端刃22彼此不會在軸線O方向上大幅分開配置。
因此,能夠可靠地獲得能夠通過將鉆孔加工時的沖程抑制為較小的上述效果。
并且,由于第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此制造鉆頭60時,例如能夠通過在整個前端刃17的刃長的一部分成型凹狀部分(凹部18),來輕松地形成第1前端刃21、第2前端刃22。因此,容易制造鉆頭60。
并且,第2前端刃22的徑向的外端位于第1前端刃21的虛擬延長線VL上,因此容易較大地確保前端刃17的重磨量。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)工具壽命的長壽命化。
通過以上,根據(jù)本實(shí)施方式,能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,能夠抑制鉆孔加工時的切削阻力,提高加工效率,能夠抑制切削刃(前端刃17)的磨損和缺損,能夠充分確保重磨量,從而能夠延長工具壽命。
并且,根據(jù)圖22A及圖22B所示的鉆頭60,前端刃17具有配置于第2前端刃22的徑向外側(cè)的第3前端刃23,該第3前端刃23沿著虛擬延長線VL延伸,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,根據(jù)上述結(jié)構(gòu),通過第1前端刃21、第2前端刃22可獲得上述的顯著的作用效果,并且第3前端刃23與第1前端刃21、第2前端刃22大致同時切入工件材料,能夠穩(wěn)定地提高加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度。
并且,第3前端刃23設(shè)置于第2前端刃22的徑向的外端與沿著排屑槽2延伸的外周刃4的前端(前緣)之間,因此通過該第3前端刃,能夠防止在前端刃17與外周刃4之間形成尖銳的角部,并能夠通過鈍角的角部連接它們。即,前端刃17與外周刃4的連接部分(外周角17c)中,能夠充分提高刀尖強(qiáng)度,因此可顯著抑制切削刃的磨損和缺損。
尤其,對例如在CFRP(碳纖維強(qiáng)化樹脂)層疊鈦或鋁等的金屬板而成的復(fù)合材料或由伸展性較高的金屬材料等構(gòu)成的工件材料進(jìn)行鉆孔加工時,通過采用上述結(jié)構(gòu)(第3前端刃23),能夠以高精度穩(wěn)定地進(jìn)行切削,因此優(yōu)選。
但是,如圖23A及圖23B所示,本實(shí)施方式的鉆頭60中可以不設(shè)置第3前端刃23,例如對于由CFRP單體構(gòu)成的工件材料,可直接連接第2前端刃22的徑向的外端與外周刃4的前端(即,圖22A中設(shè)為距離b=0),在前端刃17與外周刃4之間主動形成尖銳的角部(外周角17c),由此提高鋒利度。
并且,本實(shí)施方式中,在第1前端刃21與第2前端刃22之間配置有連接它們的第4前端刃24,因此防止在第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,例如對雙刃或三刃等多刃鉆頭60適用上述結(jié)構(gòu)時,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃17)彼此中,無需在刃長方向(徑向)上錯開第1前端刃21、第2前端刃22彼此的分離位置(配置第4前端刃24的位置)。
如此,根據(jù)本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu),在圓周方向上相鄰的各前端刃17中不會產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1前端刃21、第2前端刃22配置于所希望的位置。因此,能夠輕松地應(yīng)對對各種鉆頭60的要求。
并且,如圖25所示,從徑向觀察鉆頭主體1的側(cè)面觀察中,該鉆頭60的前端角α為100~170°,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,鉆頭60的前端角α為100°以上,因此該前端角α不會過小,防止鉆孔加工時徑向載荷(朝向徑向外側(cè)作用于工件材料的力)F1r過大。由此,抑制加工后的加工孔的縮徑現(xiàn)象的效果進(jìn)一步格外顯著。
并且,鉆頭60的前端角α為170°以下,因此該前端角α不會過大,防止鉆孔加工時推力載荷(朝向鉆頭傳送方向作用于工件材料的力)F1t過大。由此,抑制層間剝離的效果進(jìn)一步可靠。
并且,第2前端刃22的徑向的外端配置于自整個前端刃17的徑向的最外端起φD(前端刃17的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑)×10%以下的范圍(即,圖22A中的距離b為φD×10%以下)內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠?qū)⒌?前端刃22配置于工件材料的加工孔的內(nèi)周預(yù)定部附近,并能夠使該第2前端刃22的朝向徑向內(nèi)側(cè)的徑向載荷F2r直接作用于加工孔的內(nèi)周預(yù)定部。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象,加工孔的內(nèi)徑精度得到提高。
并且,第2前端刃22隨著朝向徑向外側(cè)而朝向軸線O方向的前端側(cè)延伸或者與軸線O垂直地延伸,因此該第2前端刃22鋒利地切入加工孔的周預(yù)定部附近。
因此,能夠更有效地抑制在加工孔的內(nèi)周產(chǎn)生毛刺等,加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)得到提高。
并且,第1前端刃21的徑向的外端配置于自整個前端刃17的徑向的最外端起φD(前端刃17的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑)×25%以下的范圍(即,圖25中的距離a為φD×25%以下)內(nèi),因此發(fā)揮下述效果。
即,能夠相對于整個前端刃17的刃長,確保大致一半以上的第1前端刃21的刃長,形成配置于該第1前端刃21的徑向外側(cè)的第2前端刃22時,防止切開較大的凹部18等而導(dǎo)致鉆頭60前端的剛性下降。
并且,圖25所示的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于與軸線O垂直的虛擬平面VS和第2前端刃22之間的角度β為25°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,此時,防止第2前端刃22的徑向的內(nèi)端在軸線O方向上的位置從第1前端刃21朝向軸線O方向的基端側(cè)大幅分開。由此,形成第2前端刃22時,防止切開較大的凹部18等而導(dǎo)致鉆頭60前端的剛性下降。并且,將鉆孔加工時的沖程抑制為較小的效果進(jìn)一步可靠。
并且,圖25所示的鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與第4前端刃24之間的角度θ2為30°以下,因此發(fā)揮下述效果。
即,此時角度θ2設(shè)為30°以下,因此第4前端刃24不是相對于軸線O大幅傾斜,而是大致沿著該軸線O延伸,能夠縮短該第4前端刃24的刃長。因此,能夠加長第2前端刃22的刃長,通過設(shè)置上述的第2前端刃22來獲得的作用效果更加顯著。
并且,雖未特意圖示,但本實(shí)施方式的鉆頭60的前端刃17中,第2前端刃22的徑向的內(nèi)端相對于第1前端刃21的徑向的外端,可配置于徑向內(nèi)側(cè)或徑向的同一位置。此時,第4前端刃24不作為切削刃發(fā)揮作用,形成為單純的棱線(成為外觀上的切削刃)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),以第1前端刃21與第2前端刃22在徑向上重疊的方式進(jìn)行鉆孔加工,因此這些第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間不會產(chǎn)生切割殘留。即,對于連結(jié)第1前端刃21的徑向的外端與第2前端刃22的徑向的內(nèi)端的連接部分(上述棱線),不特意賦予切削刃的功能,能夠防止在它們之間產(chǎn)生切割殘留。
因此,對本實(shí)施方式中說明的麻花鉆等多刃鉆頭60中適用上述結(jié)構(gòu)時,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃17)彼此中,無需在刃長方向(徑向)上互相錯開第1前端刃21、第2前端刃22彼此的分離位置(相當(dāng)于第1前端刃21的徑向的外端及第2前端刃22的徑向的內(nèi)端的位置)。
若進(jìn)行具體說明,則例如日本專利公開平11-129109號公報中記載的以往的鉆頭頭部中,在圓周方向上相鄰的切削刃(前端刃)彼此中,若不在刃長方向上互相錯開斷層槽的位置,則會產(chǎn)生切割殘留。
另一方面,根據(jù)本實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu),在圓周方向上相鄰的各前端刃17中不會產(chǎn)生切割殘留,因此能夠比較自由地將第1前端刃21、第2前端刃22配置于所希望的位置。因此,能夠輕松地應(yīng)對對鉆頭60的各種要求。
而且,該鉆頭側(cè)面觀察中,形成于軸線O與上述棱線之間的銳角及鈍角中,銳角的角度優(yōu)選為10°以下。
即,此時防止在第1前端刃21、第2前端刃22彼此之間產(chǎn)生切割殘留,并且形成第2前端刃22時,防止朝向徑向內(nèi)側(cè)切開較大的凹部18等而導(dǎo)致鉆頭60前端的剛性下降。
<第4實(shí)施方式>
接著,參考圖26A及圖26B,對本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的鉆頭70進(jìn)行說明。
另外,對與前述參考例及第3實(shí)施方式相同的構(gòu)成要件省略詳細(xì)說明,下述中主要僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
〔與前述的參考例及實(shí)施方式的不同點(diǎn)〕
本實(shí)施方式的鉆頭70與前述的參考例及第3實(shí)施方式中說明的鉆頭50、60的主要的不同點(diǎn)在于,鉆頭主體1的排屑槽2的形狀及具有第2刃帶部12。
〔排屑槽〕
如圖26A及圖26B所示,本實(shí)施方式的鉆頭70中,排屑槽2與軸線O平行地延伸。即,排屑槽2不是沿圓周方向扭轉(zhuǎn),而是沿著軸線O方向筆直地延伸。即,該鉆頭70為直槽型的鉆頭。并且,在排屑槽2的壁面2a中的前端部形成有中心槽前刀面2c。
并且,本實(shí)施方式的鉆頭70中,排屑槽2的槽的內(nèi)周形狀在橫剖面觀察時呈L字狀。
〔第2刃帶部〕
并且,本實(shí)施方式的鉆頭70中,作為刃帶部11(第1刃帶部)以外的刃帶部,具有第2刃帶部12。第2刃帶部12形成為直徑與第1刃帶部11的直徑大致相同,配置于鏟背面15與和該鏟背面15在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2之間。
〔基于本實(shí)施方式的作用效果〕
本實(shí)施方式的鉆頭70中,也與前述的參考例及第3實(shí)施方式相同,前端刃17的軸向前角為負(fù)角(0°)且前端刃17沿著徑向延伸(芯部高度設(shè)為零),因此前端刃17的外周角17c的徑向前角R為負(fù)角(0°)。
因此,本實(shí)施方式的鉆頭70中,也可獲得與前述的參考例及第3實(shí)施方式相同的作用效果,能夠穩(wěn)定地提高對工件材料W進(jìn)行鉆孔加工后的加工孔的內(nèi)周的精加工精度。
并且,本實(shí)施方式中,排屑槽2設(shè)為在鉆頭主體1的外周以直線狀延伸的直槽。因此,在制造鉆頭時易成型排屑槽。
〔本發(fā)明中包含的其他結(jié)構(gòu)〕
另外,本發(fā)明并不限定于前述的實(shí)施方式,可在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)加以各種變更。
例如,前述的參考例及實(shí)施方式中說明的鉆頭50~70為雙刃鉆頭(麻花鉆),其在鉆頭主體1的外周,沿圓周方向隔開間隔而配置有一對(兩條)排屑槽2,并且形成有一對(兩個)前端刃7、17,但本發(fā)明并不限定于此。即,本發(fā)明還能夠適用于三刃以上的鉆頭60、70,其在鉆頭主體1的外周,沿圓周方向隔開間隔而配置有三條以上的排屑槽2,并且形成有3個以上的前端刃17。
并且,前述的實(shí)施方式中,鉆頭主體1由硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料形成,但鉆頭主體1的材質(zhì)并不限定于此。并且,鉆頭主體1的刃部上可包覆有金剛石被膜等鍍膜。
并且,前述的鉆頭50~70為整體式的一體成型的鉆頭,但本發(fā)明也能夠適用于可裝卸地安裝于可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭的工具主體的前端部的鉆頭頭部或通過釬焊等以固定狀態(tài)安裝于工具主體的前端部的鉆頭頭部。
即,雖未特意圖示,但本發(fā)明還能夠用于如下鉆頭頭部,該鉆頭頭部具備:頭部主體(相當(dāng)于前述的實(shí)施方式中說明的鉆頭主體1),與工具主體一同繞軸線O旋轉(zhuǎn);排屑槽2,形成于頭部主體的外周,沿著軸線O方向從前端朝向基端側(cè)延伸;及前端刃17,形成于排屑槽2的朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的壁面2a與頭部主體的前端面26的交差棱線部。此時,鉆頭頭部在排屑槽2的壁面2a中,在經(jīng)由前端刃17與前端面26相連的前端部以與軸線O平行的方式形成有中心槽前刀面2c,從軸線O方向的前端朝向基端側(cè)觀察鉆頭主體的鉆頭正面觀察中,前端刃17沿著與軸線O正交的徑向延伸。并且,也可對該鉆頭頭部組合前述的實(shí)施方式中說明的各種構(gòu)成要件。
并且,前端角α、角度β、δ、θ2、后角γ1~γ4及距離a、b并不限定于前述的實(shí)施方式中說明的各數(shù)值范圍。
在此,圖27A及圖27B表示前述的第2實(shí)施方式的鉆頭30的變形例(圖12及圖13所示的鉆頭30的變形例)。并且,圖28表示前述的第3實(shí)施方式的鉆頭60的變形例(圖22B所示的鉆頭60的變形例)。
這些變形例中,沿軸線O方向貫穿鉆頭主體1的內(nèi)部的冷卻孔14在前端面6、26開口,且冷卻孔14的至少一部分配置于凹部38、18。另外,對與前述的實(shí)施方式相同的構(gòu)成要件省略詳細(xì)說明,下述中主要僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
具體而言,圖27A及圖27B所示的鉆頭30的變形例中,形成于前端面6的凹部38在前端刃7中至少從第2前端刃22朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,并且朝向軸線O方向的基端側(cè)凹陷。圖示的例子中,凹部38從前端刃7的第2前端刃22及第4前端刃24朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,并形成為比前端面6的除凹部38以外的部位更凹陷。
更詳細(xì)而言,凹部38具有:第2后刀面32,其為從第2前端刃22朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸的壁面(底面);及第4后刀面34,其為從第4前端刃24朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸的壁面,這些一對壁面彼此在該凹部38的最深部連接,由此凹部38的剖面呈凹V字狀。并且,圖示的例子中,凹部38的一對壁面(第2后刀面32及第4后刀面34)分別形成為平面狀。
凹部38中,鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的端部在與配置有該凹部38的前端面6在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T相鄰的排屑槽2開口。并且,凹部38中,鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的端部位于與配置有該凹部38的前端面6在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的修磨面9b上。即,圖27A及圖27B所示的例子中,凹部38形成為從前端刃7遍及前端面(前端后刀面)6及修磨面9b而切開。
另外,雖未特意圖示,但前端刃7中可代替第4前端刃24而形成有圖5所示的棱線16,此時,凹部38從前端刃7的第2前端刃22及棱線16朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸。
并且,冷卻孔14在一對凹部38中的至少一個開口。圖27A及圖27B所示的例子中,在前端面6開口的一對冷卻孔14配置于一對凹部38,即,對于各凹部38,各開口一個冷卻孔14(冷卻孔14在一對凹部38上都開口)。并且,冷卻孔14的開口部配置于位于凹部38中的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的端部與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的端部之間的中間部分。換言之,凹部38分別從冷卻孔14的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸。
并且,冷卻孔14的開口部在凹部38的一對壁面(第2后刀面32及第4后刀面34)上都開口。即,圖27A及圖27B所示的例子中,冷卻孔14的開口部配置于凹部38的最深部,并且在位于該最深部的一對壁面的各部分開口。
另外,圖示的例子中,冷卻孔14的開口部不是從凹部38向外部突出,而是配置(容納)于凹部38內(nèi),但冷卻孔14在凹部38內(nèi)的至少一部分以上開口即可,并不限定于冷卻孔14的整個開口部區(qū)域配置于凹部38內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
并且,圖28所示的鉆頭60的變形例中,形成于前端面26的一對凹部18彼此的形狀互不相同。這些凹部18沿著徑向的位置互不相同,且鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的長度互不相同。即,一對凹部18彼此并不是以軸線O作為中心的旋轉(zhuǎn)對稱形狀。因此,對于一對前端刃17彼此來說,也不是以軸線O作為中心的旋轉(zhuǎn)對稱形狀。
并且,圖28所示的例子中,一對凹部18中,冷卻孔14僅在一個凹部18開口,冷卻孔14并未在另一凹部18開口。并且,圖示的例子中,凹部18的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的端部未到達(dá)修磨面19。
另外,雖未特意圖示,但可以對在中心槽前刀面2c開口的凹部18的前端刃17部分(圖示的例子中為第2前端刃22及第4前端刃24)的刀尖,實(shí)施0.010~0.200mm的負(fù)角(negative angle)的刃口修磨處理及前角為0°以下的中心槽等的刀尖處理中的任一個。
根據(jù)以上說明的變形例,由于鉆孔加工時的離心力的作用等,從冷卻孔14向凹部38、18內(nèi)流出的冷卻劑(壓縮空氣、油性或水溶性的切削液劑)易穩(wěn)定地從該凹部38、18流向第2前端刃22及位于該第2前端刃22的徑向外側(cè)的前端刃7、17部分(第3前端刃23或外周角17c等)以及外周刃4的前端(前緣)等。
具體而言,冷卻劑通過凹部38、18內(nèi),從前端面(前端后刀面)6、26流向與該前端面6、26在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T相鄰的排屑槽(前刀面)2,并且供給至切削刃(前端刃7、17及外周刃4)以及其附近。即,冷卻劑不會受到在前刀面流動的切屑的影響,而是從前端面6、26到達(dá)切削刃。因此,能夠有效地冷卻切削刃及工件材料的加工孔的內(nèi)周附近(加工部位),顯著提高加工精度。
詳細(xì)而言,以往,冷卻劑從在鉆頭的前端面開口的冷卻孔流出之后,在流動方向未確定的狀態(tài)下不穩(wěn)定地流動,并通過與該前端面相比位于鉆頭旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)的排屑槽的內(nèi)部或鉆頭的外周面等,供給至切削刃。因此,未到達(dá)切削刃附近的無用的冷卻劑較多,未能得到充分的冷卻效果。并且,很難提高排屑槽內(nèi)的切屑的排出性。尤其,例如對CFRP或在CFRP層疊金屬板而成的復(fù)合材料等工件材料進(jìn)行的鉆孔加工中,所述加工部位的溫度因切削熱而上升,CFRP脆化,由此易產(chǎn)生毛刺或?qū)娱g剝離(脫層)。并且,由于切屑滯留在所述加工部位,因此嚙入的切屑摩擦加工孔的內(nèi)周而損壞加工面,導(dǎo)致加工品質(zhì)下降。
相對于此,根據(jù)本發(fā)明的變形例中說明的上述結(jié)構(gòu),冷卻劑通過前端面6的凹部38、前端面26的凹部18內(nèi)而從靠近切削刃的位置全部流向在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T上相鄰的排屑槽2內(nèi)。因此,冷卻劑穩(wěn)定地供給至所述加工部位,能夠顯著地抑制該加工部位的溫度上升,并能夠穩(wěn)定地提高加工品質(zhì)。并且,通過冷卻劑穩(wěn)定地流向所述加工部位,能夠抑制切屑滯留在該加工部位,并顯著防止切屑的嚙入等引起的加工品質(zhì)的下降。
并且,能夠有效地抑制處于切削載荷增大的趨勢的前端刃7、17的外周角17c或外周刃4的前緣的磨損和損傷,從而能夠長期良好地維持切削性能。
并且,該變形例中,凹部38、18分別從冷卻孔14的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T及鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,因此具有下述作用效果。
即,此時凹部38、18從冷卻孔14的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T延伸,因此在該凹部38、18內(nèi)流動的冷卻劑從鉆頭前端面6、26穩(wěn)定地流向與該前端面6、26在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T上相鄰的排屑槽2,從而上述的作用效果更加顯著。
并且,凹部38、18從冷卻孔14的開口部朝向鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)延伸,因此在該凹部38、18內(nèi)流動的冷卻劑還穩(wěn)定地流入與鉆頭前端面6、26在鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)相鄰的排屑槽2內(nèi)。由此,能夠促進(jìn)排屑槽2內(nèi)的切屑的排出,從而提高切屑排出性,并顯著地抑制切屑堵塞,從而能夠持續(xù)良好地維持高精度的鉆孔加工。
尤其,如圖27A及圖27B所示的例子,凹部38中的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的端部到達(dá)修磨面9b(配置于修磨面9b)時,冷卻劑易更加穩(wěn)定地從凹部38流向位于該凹部38的鉆頭旋轉(zhuǎn)方向T的相反側(cè)的排屑槽2內(nèi),從而上述的提高切屑排出性的效果進(jìn)一步顯著。
并且,上述的變形例中,凹部38、18具有在該凹部38、18的最深部連接的一對壁面(第2后刀面32及第4后刀面34),并且剖面呈凹V字狀,而且冷卻孔14的開口部在所述一對壁面上都開口,因此發(fā)揮下述作用效果。
即,此時在凹部38、18的最深部連接的一對壁面中的雙方開口有冷卻孔14,因此從該冷卻孔14流出的冷卻劑分別沿著這些壁面流動而均勻地分散,且在凹部38、18內(nèi)形成均勻且穩(wěn)定的流動,并且從該凹部38、18流出而穩(wěn)定地供給至所述加工部位。因此,上述的作用效果更加格外顯著。
另外,可在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi),組合前述的實(shí)施方式、變形例、參考例及批注等中說明的各結(jié)構(gòu)(構(gòu)成要件),并且,能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換及其他變更。并且,本發(fā)明并不限定于前述的實(shí)施方式,僅通過權(quán)利要求限定。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的鉆頭及鉆頭頭部能夠提高穿設(shè)于工件材料的加工孔的內(nèi)周的品質(zhì)及內(nèi)徑精度,抑制鉆孔加工時的切削阻力,能夠提高加工效率,能夠抑制切削刃的磨損和缺損,能夠充分確保重磨量,從而能夠延長工具壽命,因此具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
符號說明
1 鉆頭主體
2 排屑槽
2a 壁面
2c 中心槽前刀面
6、26 前端面(前端后刀面)
7、17 前端刃
8、18、38 凹部
10、20、30、40、60、70 鉆頭
14 冷卻孔
16 棱線
21 第1前端刃
22 第2前端刃
23 第3前端刃
24 第4前端刃
32 第2后刀面(凹部的壁面)
34 第4后刀面(凹部的壁面)
φD 前端刃的旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑(最外徑)
O 軸線
T 鉆頭旋轉(zhuǎn)方向
VL 虛擬延長線
VS 虛擬平面
α 前端角
β 角度
θ1、θ2 角度