可转位式钻头的钻头主体及其制造方法
【专利摘要】设置在可转位式钻头（10）的钻头主体（12）上的一对第一螺旋槽（24）及第二螺旋槽（26），在被实施硬化热处理之后，通过由球头立铣刀（30、32）进行的切削加工进行镜面精加工，因此，槽内表面的摩擦减小，切屑良好地被排出。由此，在槽长（L）长的深孔加工用的可转位式钻头（10）中，也能够抑制由切屑堵塞引起的磨损、崩刃、断裂等，耐久性（刀具寿命）提高。另外，能够抑制由切屑堵塞导致的切削阻力的增加，能够进行稳定的钻孔加工，并且能够进行钻孔加工的极限加工条件被放宽，能够扩大可加工区域。
【专利说明】可转位式钻头的钻头主体及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可转位式钻头，尤其是涉及在槽长L相对于钻头直径D为4D以上的深孔加工用的钻头中也能够得到优良的切屑排出性能的钻头主体。
【背景技术】
[0002]公知如下的可转位式钻头，该可转位式钻头在圆柱形状的钻头主体的外周面设置有一对第一螺旋槽及第二螺旋槽，在该第一螺旋槽的前端部安装有对孔中心侧进行切削加工的内刃刀片，并且在该第二螺旋槽的前端部安装有对孔外周侧进行切削加工的外刃刀片，通过这些内刃刀片及外刃刀片进行钻孔加工的同时经由第一螺旋槽及第二螺旋槽将切屑向刀柄侧排出(参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11-90715号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]但是，在这样的以往的可转位式钻头中，不一定能够获得足够的切屑排出性能，存在以下问题:因切屑堵塞而导致磨损、崩刃、断裂等，耐久性(刀具寿命)降低，或者因由切屑堵塞导致的切削阻力的增加，使得钻孔加工变得不稳定或者加工条件被制约。尤其是，在槽长L相对于钻头直径D具有4D以上的长度的深孔加工用的钻头的情况下，这样的问题变得显著。
[0008]本发明是以上述情况为背景而研发的，其目的是进一步提高设置在可转位式钻头的钻头主体上的一对螺旋槽的切屑排出性能。
[0009]为实现上述目的，第一发明是一种可转位式钻头的钻头主体，该钻头主体在圆柱形状的外周面设置有一对第一螺旋槽及第二螺旋槽，在该第一螺旋槽的前端部安装有对孔中心侧进行切削加工的内刃刀片，并且在该第二螺旋槽的前端部安装有对孔外周侧进行切削加工的外刃刀片，通过该内刃刀片及该外刃刀片进行钻孔加工的同时，经由该第一螺旋槽及该第二螺旋槽向刀柄侧排出切屑，所述可转位式钻头的钻头主体的特征在于，所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽在被实施硬化热处理之后，通过由球头立铣刀进行的切削加工进行镜面精加工。
[0010]第二发明是在第一发明的可转位式钻头的钻头主体中，其特征在于，通过所述镜面精加工，所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的表面粗糙度为:算术平均粗糙度Ra为0.4 u m以下且最大高度粗糙度Rz为1.6 ii m以下。
[0011]第三发明是在第一发明或第二发明的可转位式钻头的钻头主体中，其特征在于，(a)所述第一螺旋槽以槽底直径在轴向上恒定的方式被设置或以槽底直径在轴向上随着趋向刀柄侧而变大的正梯度被设置，(b)所述第二螺旋槽以槽底直径在轴向上随着趋向刀柄侧而变小的负梯度被设置。槽底直径是指直至以钻头主体的轴心为中心的槽底的直径。
[0012]第四发明是在第一发明?第三发明中的任意的可转位式钻头的钻头主体中，其特征在于，(a)在所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的钻头主体前端侧，为了安装所述内刃刀片及所述外刃刀片而分别设置有呈大致直角地切口的刀片安装凹部，并且，(b)至少在安装该内刃刀片这一侧的所述刀片安装凹部的侧壁上，以从所述钻头主体的前端到达所述第一螺旋槽的方式设置有截面呈圆弧形状的断屑槽。
[0013]第五发明是在第一发明?第四发明的任意的可转位式钻头的钻头主体中，其特征在于，所述钻头主体用于所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的槽长L相对于所述外刃刀片的外径即钻头直径D为4D以上的深孔加工。
[0014]第六发明是第一发明?第五发明的任意的可转位式钻头的钻头主体的制造方法，其特征在于，具有:(a)分别通过由球头立铣刀进行的切削加工对所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽进行粗加工的槽粗加工工序；(b)在该槽粗加工工序之后，进行由淬火及回火进行的硬化热处理的热处理工序；(C)在该热处理工序之后，利用在所述槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀以0.3mm以下的加工余量进行切削加工，来对所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽进行镜面精加工的槽精加工工序。
[0015]发明的效果
[0016]在第一发明的可转位式钻头的钻头主体中，由于第一螺旋槽及第二螺旋槽在被实施了硬化热处理之后，通过由球头立铣刀进行的切削加工进行镜面精加工，因此，槽内表面的摩擦减小，切屑良好地被排出。由此，在槽长L长的深孔加工用的钻头主体中，也能够抑制由切屑堵塞引起的磨损、崩刃、断裂等，耐久性(刀具寿命)提高。另外，能够抑制由切屑堵塞导致的切削阻力的增加，能够进行稳定的钻孔加工，并且能够进行钻孔加工的极限加工条件被放宽，能够扩大可加工区域。
[0017]在第二发明中，由于通过镜面精加工，算术平均粗糙度Ra为0.4 y m以下且最大高度粗糙度Rz为1.6 以下，所以能够适当地获得由第一螺旋槽及第二螺旋槽的槽内表面的摩擦减小带来的提高切屑排出性能的效果。
[0018]在第三发明中，关于设置有内刃刀片的第一螺旋槽，槽底直径在轴向上恒定地被设置，或以槽底直径随着趋向刀柄侧而变大的正梯度被设置，但由于内刃刀片对孔内周侧进行切削加工，所以在其切削刃部分(钻头主体前端部分)需要减小槽底直径，由于该槽底直径在轴向上恒定或成正梯度，因此，能够在确保切屑排出性能的同时获得规定的刚性。关于设置有外刃刀片的第二螺旋槽，槽底直径在轴向上以随着趋向刀柄侧而变小的负梯度被设置，但由于外刃刀片对孔外周侧进行切削加工，所以在其切削刃部分(钻头主体前端部分)，槽深也可以浅，通过增大槽底直径，能够获得高的刚性，并且由于以负梯度被设置，所以，越到刀柄侧，槽截面积越大，能够获得高的切屑排出性能。而且，像这样分别适当地设定第一螺旋槽及第二螺旋槽的槽底在轴向上的变化梯度，由此，能够平衡性良好地确保由内刃刀片及外刃刀片生成的切屑各自的排出性能及钻头主体的刚性。
[0019]在第四发明中，至少在安装内刃刀片的刀片安装凹部的侧壁上，以从钻头主体的前端到达第一螺旋槽的方式设置有截面呈圆弧形状的断屑槽，因此由内刃刀片生成的切屑良好地被切断，切屑排出性能进一步提高。由此，即便在对例如具有粘性的被切削材料进行钻孔加工的情况下，切屑被切断而适当地被排出，也能够抑制切屑堵塞。[0020]第五发明是关于槽长L相对于钻头直径D为4D以上的深孔加工用的钻头主体，与槽长L长的量相应地变得容易产生切屑堵塞，但由于第一螺旋槽及第二螺旋槽在硬化热处理之后进行镜面精加工，因此切屑排出性能提高，能够更显著地获得伴随着该切屑排出性能的提高带来的各种效果。
[0021]第六发明是关于第一发明?第五发明的可转位式钻头的钻头主体的制造方法，除了能够获得实质上与第一发明?第五发明同样的效果以外，在槽精加工工序中，利用在槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀，以0.3mm以下的加工余量进行切削加工，因此，能够对第一螺旋槽及第二螺旋槽的槽内表面适当地进行镜面精加工。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的一实施例的可转位式钻头的俯视图。
[0023]图2是从前端侧(图1的右侧)观察图1的可转位式钻头的放大仰视图。
[0024]图3是图1的可转位式钻头的前端部分的立体图。
[0025]图4是在与轴心S平行的平面内表示图1的可转位式钻头的一对螺旋槽的剖视图。
[0026]图5是用于说明图1的可转位式钻头的钻头主体的制造工序的图。
[0027]图6是用于说明图5的槽粗加工工序的图。
[0028]图7用于说明图5的槽粗加工工序及槽精加工工序中的加工条件的差异的图。
[0029]图8是用于说明图5的刀片支座精加工工序的图。
[0030]图9是对本发明产品及以往产品的槽表面的粗糙度曲线的测定结果进行比较而示出的图。
[0031]图10是表示使用本发明产品进行钻孔加工时的切削阻力的测定结果的图。
[0032]图11是表示使用以往产品进行钻孔加工的情况下的切削阻力的测定结果的图。
[0033]图12是用于说明使用本发明产品及以往产品对多种被切削材料进行钻孔加工并研究耐久性时的加工条件的图。
[0034]图13是表示使用本发明产品及以往产品根据图12的加工条件对多种被切削材料进行钻孔加工并研究了耐久性的试验结果的图。
[0035]图14是表示使用本发明产品及以往产品进行了耐久性试验的另外的试验结果的图。
【具体实施方式】
[0036]本发明优选适用于槽长L相对于钻头直径D为4D以上的深孔加工用的钻头主体，特别适用于为以上的深孔加工用的钻头主体，但也能够适用于槽长L小于4D的钻头主体。槽长L是从第一螺旋槽及第二螺旋槽的刀柄侧的即将截止位置起到钻头主体的前端为止的尺寸(有效槽长)，在第一螺旋槽及第二螺旋槽的槽长L不同的情况下，采用短的方向的槽长L即可。这些第一螺旋槽及第二螺旋槽的螺旋方向根据钻头旋转方向被确定，以使由内刃刀片和外刃刀片生成的切屑向刀柄侧排出。即，在从刀柄侧观察向右旋转驱动来进行钻孔加工的情况下，采用右旋，在向左旋转驱动来进行钻孔加工的情况下，采用左旋。作为钻头主体的材质，使用例如高速工具钢、合金工具钢或碳素工具钢等能够通过淬火等进行硬化热处理的钢材。硬化热处理后进行镜面精加工的球头立铣刀优选由超硬合金或陶瓷等超硬质刀具材料制成。
[0037]内刃刀片和外刃刀片与JIS规定的不重磨刀片相当，不用再磨削，是一次性的，但也能够再磨削并再使用。这些刀片例如通过螺钉能够拆装地被安装在钻头主体上，但也能够采用其他的夹紧机构或固定机构。作为刀片的材质，优选使用超硬合金或陶瓷等超硬质刀具材料，但也能够采用高速工具钢等。
[0038]通过球头立铣刀进行的镜面精加工是以例如0.3mm以下的加工余量进行切削加工，但该加工余量是考虑到由硬化热处理导致的变形和钻头直径等而适当确定的，优选以0.25mm以下的加工余量进行切削加工，但也能够以超过0.3mm的加工余量进行切削加工。对于第一螺旋槽及第二螺旋槽，也能够使用刀具直径等不同的单独的球头立铣刀，但在槽宽相等的情况下，也能够使用刀具直径等相等的共用的球头立铣刀。在第二发明中，通过镜面精加工，算术平均粗糙度Ra为0.4 y m以下，并且最大高度粗糙度Rz为1.6 y m以下，但更优选的是，算术平均粗糙度Ra为0.3 y m以下，并且最大高度粗糙度Rz为1.5 y m以下。根据需要，还能够进行空气研磨(AERO LAP)等研磨加工，或者实施电镀等表面处理。上述算术平均粗糙度Ra及最大高度粗糙度Rz是根据JIS的“B0601 (2001修订)”的规定，从由触针法测定的粗糙度曲线求出的。
[0039]在第三发明中，第一螺旋槽的槽底直径在轴向上恒定或槽底成为正梯度，第二螺旋槽的槽底在轴向上成为负梯度，但在实施第一发明时，也能够在轴向上都以恒定的槽底直径设置，或以相同的梯度倾斜。第三发明的第一螺旋槽以例如0°?+0.6°左右的范围内的轴向梯度设置，第二螺旋槽以例如-0.2°?-1°左右的范围内的轴向梯度设置。该轴向梯度优选在螺旋槽的整个长度恒定，但也可以稍有变化或逐渐减小或逐渐增大。
[0040]在第四发明中，也能够至少在安装有内刃刀片的刀片安装凹部的侧壁上设置断屑槽，在安装有外刃刀片的刀片安装凹部的侧壁上设置断屑槽，但在实施其他的发明时，也能够省略这些断屑槽。断屑槽以成为例如半径为7_左右以下的圆弧状截面的方式通过球头立铣刀等形成，优选以Imm左右或其以上的深度设置。刀片安装凹部例如通过方头立铣刀利用底刃形成刀片安装座面并利用外周刃形成侧壁，并通过侧面加工与螺旋槽相连地设置。在刀片安装座面上，设置有例如凹陷的刀片安装座，刀片被定位并通过螺钉等被固定设置。
[0041]第六发明是能够适当地制造第一发明?第五发明的钻头主体的制造方法的一例，在槽粗加工工序及槽精加工工序中使用相同的球头立铣刀进行切削加工，但在实施第一发明?第五发明时，也可以在槽粗加工工序和槽精加工工序中使用不同的球头立铣刀进行切削加工。在第六发明的槽精加工工序中，例如与槽粗加工工序相比，将球头立铣刀向轴向的前端侧与规定的加工余量相应地较深地插入来进行切削加工，该前端部分的加工余量为0.3mm以下。在该情况下，随着从球头立铣刀的前端远离，加工余量变小。另外，在槽精加工工序中，优选进行例如切削速度为40m/min以上的高速切削。
[0042]实施例
[0043]以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
[0044]图1是从与轴心S垂直的方向观察本发明的一实施例的可转位式钻头10的俯视图，图2是从前端侧(图1的右侧)观察并放大地示出的放大仰视图，图3是放大地表示前端部分的立体图。该可转位式钻头10是将一对内刃刀片14及外刃刀片16分别通过安装螺钉18、19能够拆装地一体地安装在圆柱形状的钻头主体12的前端部上而使用的。内刃刀片14对孔中心侧进行切削加工，并被安装在钻头主体12的轴心S的附近，外刃刀片16对孔外周侧进行切削加工，并被安装在钻头主体12的外周侧。这些内刃刀片14及外刃刀片16由超硬合金形成为正方形的平板形状，并且以在以轴心S为中心的径向上重叠地进行切削加工的方式确定了切削刃尺寸(正方形的I边的长度尺寸)。在本实施例中，钻头直径为D=25mm,内刃刀片14及外刃刀片16的I边的长度为8mm。而且，这些内刃刀片14及外刃刀片16分别以向钻头主体12的前端侧稍突出的方式被安装，在该突出部分设置切削刃来进行钻孔加工。
[0045]钻头主体12由例如SKD61 (HRC55左右)〔JIS规定的合金工具钢〕等工具钢构成，将设有平坦的切口 20的刀柄22、及在外周面上设有一对第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的主体28 —体地设置在共用的轴心S上。这些第一螺旋槽24、第二螺旋槽26是右旋，其螺旋角在本实施例中约为16°，从刀柄22侧观察向右旋转驱动，由此通过内刃刀片14及外刃刀片16进行钻孔加工，并且由这些内刃刀片14、外刃刀片16生成的切屑分别通过第一螺旋槽24、第二螺旋槽26内向刀柄22侧排出。
[0046]上述第一螺旋槽24、第二螺旋槽26如图6所示在由球头立铣刀30、32进行的切削加工中设置。从图6可知，在与轴心S垂直的平面内，球头立铣刀30、32分别向从轴心S以规定尺寸偏移的方向切入，在该状态下向轴心S方向相对移动，并且使钻头主体12围绕轴心S旋转，由此，第一螺旋槽24、第二螺旋槽26分别以规定的螺旋角设置。在图6中，示出了球头立铣刀30、32 —起切入主体28的状态，但也可以单独进行切削加工。
[0047]第一螺旋槽24及第二螺旋槽26在主体28的前端部留下规定尺寸地被设置在主体28的外周面上，在该前端部，如图8所示使用共用的方头立铣刀34设置刀片安装凹部36、38。刀片安装凹部36、38以利用方头立铣刀34的底刃形成刀片安装座面36a、38a且利用外周刃形成侧壁36b、38b的方式通过侧面加工呈大致直角地切削除去而形成，并分别与第一螺旋槽24、第二螺旋槽26相连地设置。在刀片安装座面36a、38a上分别设置有凹部(刀片安装座)，所述内刃刀片14、外刃刀片16在被埋设并定位的状态下，通过安装螺钉18、19呈一体地被固定。在图8中，示出了一对刀片安装凹部36、38通过方头立铣刀34同时被加工的状态，但一对刀片安装凹部36、38单独被切削加工。
[0048]第一螺旋槽24、第二螺旋槽26的槽长L、即从刀柄22侧的即将截止位置(槽端部中的立铣刀30、32的轴心位置)起到主体28的前端为止的尺寸(有效槽长)相互相等，并且以相对于外刃刀片16的外径即钻头直径D，槽长L为4D以上的长度尺寸形成。在本实施例中，钻头直径为D=25mm，槽长为L=125mm=5D，能够进行直至的深孔加工。主体28的直径尺寸比钻头直径D稍小，为约24mm。另外，对第一螺旋槽24进行切削加工的所述球头立铣刀30的刀具直径为12mm (前端R为6臟)，球头立铣刀32的刀具直径为Ilmm (前端R为
5.5mm),设有内刃刀片14这一侧的第一螺旋槽24与第二螺旋槽26相比槽宽大，并且设置成到达轴心S附近。在钻头直径D小、切屑较少的情况下等，球头立铣刀30及32的刀具直径也可以相同。即，第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽宽也可以相同。
[0049]图4是用于说明第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽底直径的轴向变化的剖视图，在与轴心S平行的平面内示出了这些螺旋槽24、26。槽底直径随着趋向刀柄22侧而变大的方向为正向，第一螺旋槽24的槽底在轴向上恒定或以正梯度设置，第二螺旋槽26的槽底以负梯度设置。具体来说，第一螺旋槽24的槽底在轴向上的变化梯度(轴向梯度)01被设定成0°~+0.6°的范围内的恒定值，第二螺旋槽26的槽底在轴向上的变化梯度(轴向梯度)0 2被设定成-0.2°~-1°的范围内的恒定值。在本实施例中，0 1^+0.3°，e 2 ^ -0.6°。这些轴向梯度0 1、0 2能够通过使图6所示的球头立铣刀30、32的切入深度逐渐变化来设置。轴向梯度0 1、0 2优选在螺旋槽24、26的整个长度分别恒定，但也可以稍有变化。
[0050]在此，由于内刃刀片14对孔内周侧进行切削加工，所以在其切削刃部分即钻头主体12的前端部分，需要减小第一螺旋槽24的槽底直径，该槽底的轴向梯度0 I被设定在0°~+0.6°的范围内，由此，在确保切屑排出性能的同时，能够得到规定的刚性。由于外刃刀片16对孔外周侧进行切削加工，所以在其切削刃部分即钻头主体12的前端部分，第二螺旋槽26的槽深也可以浅，通过增大槽底直径，能够得到高的刚性，并且该槽底的轴向梯度
θ2成为-0.2°~-1°的范围内的负梯度，由此，越到刀柄22侧，槽截面积越大，能够得到高的切屑排出性能。而且，像这样分别适当地设定第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的轴向梯度9 1、9 2及槽宽、槽深，能够平衡性良好地确保由内刃刀片14及外刃刀片16生成的切屑各自的排出性能及钻头主体12的刚性。
[0051]这样的第一螺旋槽24、第二螺旋槽26如图5所示通过以下两个工序形成:通过由所述球头立铣刀30、32进行的切削加工来粗加工的槽粗加工工序；进行由淬火及回火进行的硬化热处理的热处理工序之后的槽精加工工序。在槽精加工工序中，使用在槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀30、32，以0.3mm以下的加工余量进行切削加工，对第一螺旋槽24及第二螺旋槽26进行镜面精加工。槽精加工工序中的加工余量是考虑由硬化热处理产生的变形和钻头直径D等而适当确定的，在本实施例中，以球头立铣刀30、32的前端处的加工余量为约0.2mm的方式进行了切削加工。由此，这些第一螺旋槽24、第二螺旋槽26的槽内表面分别被镜面精加工成算术平均粗糙度Ra为0.m以下且最大高度粗糙度Rz为1.6 iim以下。像这样，第一螺旋槽24及第二螺旋槽26被镜面精加工，由此，槽内表面的摩擦减少，切屑良好地被排出。
[0052]图7是分别针对内刃侧的第一螺旋槽24、外刃侧的第二螺旋槽26，示出了上述槽粗加工工序及槽精加工工序中由球头立铣刀30、32进行的切削加工的加工条件，在槽精加工工序中，由于加工余量(0.2mm)小，所以能够进行切削速度为50m/min的高速切削，由此，槽内表面良好地被镜面精加工。图7的“加工种类”栏的“粗”是指槽粗加工工序，“精”是指槽精加工工序。另外，图9是以相同的比例尺进行比较来表示通过触针法测定了本发明产品及以往产品中的螺旋槽的槽内表面的表面粗糙度而得到的粗糙度曲线的图。本发明产品在上述槽精加工工序之后实施无电解镀Ni (镍)，以往产品在对螺旋槽进行了切削加工之后进行硬化热处理，这方面是相同的，但在该热处理之后不进行精加工地实施无电解镀Ni。基于该图9的粗糙度曲线，根据JIS的“B0601 (2001修订)”的规定，求出了算术平均粗糙度Ra及最大高度粗糙度Rz的结果是，在本发明产品中，Ra=0.295um,Rz=l.266 ym，相比之下，在以往产品中，Ra=0.524iim、Rz=2.551 y m，都被改善到约1/2左右。
[0053]如图4所示，在钻头主体12的轴心S上，从后端设置有油孔40，在前端附近呈Y字状分支，能够从如图2所示设置在前端退刀面上的开口 42、44供给润滑油剂(内部供油)。另夕卜，如图2及图3所示，在所述刀片安装凹部36、38的侧壁36b、38b上，截面呈圆弧形状的断屑槽46、48分别以从钻头主体12的前端到达第一螺旋槽24、第二螺旋槽26的方式与轴心S大致平行地设置。在本实施例中，任意的断屑槽46、48都通过由球形刃的R=5mm的球头立铣刀进行的切削加工被设置成距侧壁36b、38b的壁面的深度为约1mm。在像这样在侧壁36b、38b上设置断屑槽46、48时，由内刃刀片14、外刃刀片16生成的切屑被断屑槽46、48良好地切断，切屑排出性能进一步提高。
[0054]图5是用于说明这样的钻头主体12的制造方法的一例的工序图，接着由所述球头立铣刀30、32进行的槽粗加工工序，使用所述方头立铣刀34等对刀片支座进行精加工。在该刀片支座精加工工序中，使用方头立铣刀34对刀片安装凹部36、38进行了切削加工之后，对刀片安装用的凹部(刀片安装座)进行切削加工，并且使用球头立铣刀对所述断屑槽46,48进行切削加工。另外，从钻头主体12的后端在轴心S上进行钻孔加工等而设置了油孔40之后，进行由淬火及回火进行的硬化热处理，通过该硬化热处理，钻头主体12的硬度达到HRC55左右。在进行了硬化热处理之后，在利用在槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀30、32进行的槽精加工工序中，对第一螺旋槽24及第二螺旋槽26进行镜面精加工。然后，对包含这些第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽内表面在内的钻头主体12的整周实施无电解镀Ni。
[0055]在这样的本实施例的可转位式钻头10中，钻头主体12的第一螺旋槽24及第二螺旋槽26被实施硬化热处理之后，通过由球头立铣刀30、32进行的切削加工进行镜面精加工，因此，槽内表面的摩擦减小，切屑良好地被排出。由此，在槽长L长的深孔加工用的可转位式钻头10中，也能够抑制由切屑堵塞引起的磨损、崩刃、断裂等，耐久性(刀具寿命)提高。另外，能够抑制由切屑堵塞导致的切削阻力的增加，实现稳定的钻孔加工，并且能够放宽能够进行钻孔加工的极限加工条件并扩大可加工区域。
[0056]另外，在本实施例中，第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽内表面通过镜面精加工，算术平均粗糙度Ra成为0.4 ii m以下且最大高度粗糙度Rz成为1.6 y m以下，因此能够适当地获得由这些第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽内表面的摩擦降低带来的提高切屑排出性能的效果。
[0057]另外，在本实施例中，第一螺旋槽24的槽底的轴向梯度0I及第二螺旋槽26的槽底的轴向梯度9 2分别被适当地设定，第一螺旋槽24的轴向梯度0 I被设定成0°?+0.6°的范围内的恒定值，第二螺旋槽26的轴向梯度0 2被设定成-0.2°?-1°的范围内的恒定值，因此能够平衡性良好地确保由内刃刀片14及外刃刀片16生成的切屑各自的排出性能及钻头主体12的刚性。尤其是，由于第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽宽和槽深也分别被设定，所以能够进一步平衡性良好地确保切屑排出性能及刚性。
[0058]另外，在本实施例中，由于在刀片安装凹部36、38的侧壁36b、38b上，从钻头主体12的前端到达第一螺旋槽24、第二螺旋槽26地设置有截面呈圆弧形状的断屑槽46、48，所以由内刃刀片14及外刃刀片16生成的切屑良好地被切断，切屑排出性能进一步提高。由此，即便在对例如具有粘性的被切削材料进行钻孔加工的情况下，切屑被切断而适当地排出，也能够抑制切屑堵塞。
[0059]另外，本实施例的可转位式钻头10用于槽长L相对于钻头直径D为4D以上的深孔加工，与槽长L长的量相应地变得容易产生切屑堵塞，但由于第一螺旋槽24及第二螺旋槽26在硬化热处理后进行镜面精加工，并且第一螺旋槽24的槽底的轴向梯度0 I及第二螺旋槽26的槽底的轴向梯度0 2分别被设定，而且，在刀片安装凹部36、38的侧壁36b、38b上设置有断屑槽46、48，因此，能够在确保钻头主体12的刚性的同时获得优良的切屑排出性能，能够更显著地获得伴随着该切屑排出性能的提高带来的各种效果。
[0060]另外，在本实施例中，在硬化热处理之后利用在槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀30、32以0.3mm以下的加工余量进行槽精加工切削，因此能够适当地对第一螺旋槽24及第二螺旋槽26的槽内表面进行镜面精加工。尤其是，由于以50m/min的切削速度进行高速切削，所以槽内表面更适当地被镜面精加工。
[0061]图10及图11是使用本发明产品及以往产品在以下的加工条件下进行钻孔加工并测定了切削阻力的测定结果，图10是本发明产品，图11是以往产品。本发明产品是上述实施例的可转位式钻头10。以往产品是不进行由硬化热处理之后的精加工实施的镜面精加工地进行了表面处理(无电解镀Ni)的钻头，第一螺旋槽24的槽底的轴向梯度0 I及第二螺旋槽26的槽底的轴向梯度0 2都是0°，并且不具有断屑槽46、48。此外，以下的加工条件的被切削材料“S50C”是JIS规定的机械结构用碳素钢。
[0062]《加工条件》
[0063]加工孔径:小25
[0064]加工深度:50mm
[0065]被切削材料:S50C
[0066]切削速度V: 180m/min
[0067]进给速度F:0.18mm/rev
[0068]加工机床:卧式加工中心
[0069]切削油:水溶性切削油剂(内部供油)
[0070]从图10及图11的切削阻力值的图表可知，在与本发明产品相关的图10中，从钻孔加工开始到结束，切削阻力在大致1300N?1700N左右的范围内。相比之下，在与以往产品相关的图11中，直至钻孔加工的中期都与本发明产品大致相同，但从加工深度超过35_(横轴的时间为约20秒)的附近开始，切削阻力的振幅变大，在加工深度达到大致50mm的最终阶段，以超过1000N?2000N的大的振幅变化。这种情况可认为是从加工深度超过35mm的附近开始，切屑的排出性能变差，因切屑堵塞而导致切削阻力的变化变大。
[0071]图12及图13是用于说明使用本发明产品及以往产品对多种被切削材料进行钻孔加工并研究了耐久性的结果的图，图12是表示多种被切削材料每一种的加工条件的图，图13是针对多种被切削材料的每一种示出耐久性的试验结果的图。本发明产品及以往产品与上述图10、图11的试验中所使用的相同。另外，除图12所示的切削速度、进给速度以外的加工条件如下所述，无论被切削材料的种类如何都相同，研究了直到切削刃的磨损宽度达到0.3mm时的加工孔数。此外，图12的被切削材料的“SUS304”、“SCM440”都是JIS规定的材料，“SUS304”是不锈钢，“SCM440”是铬钥钢。
[0072]《加工条件》
[0073]加工孔径:小25
[0074]加工深度:125mm
[0075]加工机床:卧式加工中心[0076]切削油:水溶性切削油剂(内部供油)
[0077]从图13的结果可知，对于任意的被切削材料，本发明产品与以往产品相比，耐久性都大幅提高。具体来说，关于SUS304、SCM440，耐久性提高了 45%左右，关于S50C，耐久性提闻了 30%左右。
[0078]图14是表示使用本发明产品及以往产品进行了耐久性试验的另外的试验结果的图。在此，为研究由是否进行镜面精加工的引起的耐久性的差异，与上述实施例的可转位式钻头10相比，在硬化热处理之后进行由精加工实施的镜面精加工，并进行了表面处理(无电解镀Ni)，这方面是相同的，但第一螺旋槽24的槽底的轴向梯度0 I及第二螺旋槽26的槽底的轴向梯度0 2都是0°且不具有断屑槽46、48，将这种结构作为本发明产品准备。以往产品与上述图11的试验中使用的相同，不进行由硬化热处理之后的精加工实施的镜面精加工地进行了表面处理(无电解镀Ni)，第一螺旋槽24的槽底的轴向梯度0 I及第二螺旋槽26的槽底的轴向梯度0 2都是0°且不具有断屑槽46、48。接着，在以下的加工条件下进行钻孔加工，研究了直到切削刃的磨损宽度达到0.3mm或成为不可加工时的切削距离(加工孔数X加工深度)。
[0079]《加工条件》
[0080]加工孔径:小25
[0081]加工深度:125mm
[0082]被切削材料:S50C
[0083]切削速度V:150m/min
[0084]进给速度F:0.1Smm/rev
[0085]加工机床:卧式加工中心
[0086]切削油:水溶性切削油剂(内部供油)
[0087]从图14的试验结果可知，根据本发明产品，与以往产品相比，耐久性提高了 70%左右。在该耐久性试验中，以往产品因外刃刀片16的崩刃而变得不可加工，可认为其原因是切屑的咬入。相比之下，本发明产品直到切削刃的磨损宽度达到0.3_都能够继续进行钻孔加工。
[0088]以上，基于附图详细说明了本发明的实施例，但它们只不过是一实施方式，本发明能够基于本领域技术人员的知识以加入了各种变更、改良的方式实施。
[0089]附图标记说明
[0090]10:可转位式钻头12:钻头主体14:内刃刀片16:外刃刀片24:第一螺旋槽26:第二螺旋槽30、32:球头立铣刀36、38:刀片安装凹部36b、38b:侧壁46、48:断屑槽S:轴心L:槽长D:钻头直径0 1、0 2:槽底的轴向梯度。
【权利要求】
1.一种可转位式钻头的钻头主体，该钻头主体在圆柱形状的外周面设置有一对第一螺旋槽及第二螺旋槽，在该第一螺旋槽的前端部安装有对孔中心侧进行切削加工的内刃刀片，并且在该第二螺旋槽的前端部安装有对孔外周侧进行切削加工的外刃刀片，通过该内刃刀片及该外刃刀片进行钻孔加工的同时，经由该第一螺旋槽及该第二螺旋槽向刀柄侧排出切屑，所述可转位式钻头的钻头主体的特征在于， 所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽在被实施硬化热处理之后，通过由球头立铣刀进行的切削加工进行镜面精加工。
2.如权利要求1所述的可转位式钻头的钻头主体，其特征在于，通过所述镜面精加工，所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的表面粗糙度为:算术平均粗糙度Ra为0.4 y m以下且最大高度粗糙度Rz为1.6 ii m以下。
3.如权利要求1或2所述的可转位式钻头的钻头主体，其特征在于， 所述第一螺旋槽以槽底直径在轴向上恒定的方式被设置或以槽底直径在轴向上随着趋向刀柄侧而变大的正梯度被设置， 所述第二螺旋槽以槽底直径在轴向上随着趋向刀柄侧而变小的负梯度被设置。
4.如权利要求1?3中任一项所述的可转位式钻头的钻头主体，其特征在于， 在所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的钻头主体前端侧，为了安装所述内刃刀片及所述外刃刀片而分别设置有呈大致直角地切口的刀片安装凹部，并且 至少在安装该内刃刀片这一侧的所述刀片安装凹部的侧壁上，以从所述钻头主体的前端到达所述第一螺旋槽的方式设置有截面呈圆弧形状的断屑槽。
5.如权利要求1?4中任一项所述的可转位式钻头的钻头主体，其特征在于，所述钻头主体用于所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽的槽长L相对于所述外刃刀片的外径即钻头直径D为4D以上的深孔加工。
6.一种可转位式钻头的钻头主体的制造方法，是权利要求1?5中任一项所述的可转位式钻头的钻头主体的制造方法，其特征在于，具有: 分别通过由球头立铣刀进行的切削加工对所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽进行粗加工的槽粗加工工序； 在该槽粗加工工序之后，进行由淬火及回火进行的硬化热处理的热处理工序； 在该热处 理工序之后，利用在所述槽粗加工工序中已使用的相同的球头立铣刀以.0.3mm以下的加工余量进行切削加工，来对所述第一螺旋槽及所述第二螺旋槽进行镜面精加工的槽精加工工序。
【文档编号】B23B51/00GK103796781SQ201180073457
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2011年9月16日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】青山拓磨 申请人:Osg株式会社