钻头以及钻头的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及一种钻头以及钻头的制造方法。
【背景技术】
[0002]当前，提出有各种各样的多角钻头，它们不仅高精度地进行金属的穿孔，还以高精度地进行玻璃纤维增强塑料(GFRP:Glass fiber reinforced plastics)、碳纤维增强塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)等复合材料的穿孔作为目标(例如，参照专利文献1、专利文献2以及专利文献3)。
[0003]专利文献1:日本特开2013 — 252588号公报
[0004]专利文献2:日本实开平6 — 75612号公报
[0005]专利文献3:日本特开2010 - 284783号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种钻头以及钻头的制造方法，其能够对金属、复合材料等各种各样的被切削材料，以更合适的条件进行穿孔。
[0007]本发明的实施方式所涉及的钻头具有切刃，该切刃具有下述形状，S卩，在将以刀具轴为中心进行旋转的情况下的棱线的通过区域投影在与所述刀具轴平行的投影面上的情况下，沿着单一或2条抛物线或椭圆的轴对称且不连续的线，描绘在所述投影面上的形状。
[0008]另外，本发明的实施方式所涉及的钻头具有切刃，该切刃具有不同的大于或等于3个的多个刃顶角，形成所述多个刃顶角的多条棱线的各自的两端的位置处于单一或多条抛物线上。
[0009]另外，本发明的实施方式所涉及的钻头具有切刃，该切刃具有不同的大于或等于4个的多个刃顶角，形成所述多个刃顶角的多条棱线与单一或多条抛物线相切。
[0010]另外，本发明的实施方式所涉及的钻头的制造方法具有:设置钻头的原材料的工序；以及使用所述原材料形成具有下述形状的切刃的工序，即，在将以刀具轴为中心进行旋转的情况下的棱线的通过区域投影在与所述刀具轴平行的投影面后的情况下，沿着单一或2条抛物线或椭圆的轴对称且不连续的线，描绘在所述投影面上的形状。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明的实施方式所涉及的钻头以及钻头的制造方法，能够对金属、复合材料等各种各样的被切削材料，以更合适的条件进行穿孔。
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的钻头的形状的图。
[0014]图2是对图1所示的钻头的切刃的设计方法进行说明的图。
[0015]图3是表示以沿着2条抛物线的方式对钻头的切刃的形状进行设计的例子的图。
[0016]图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的钻头的形状的图。
[0017]标号的说明
[0018]1、IA钻头，2切刃，3刀柄，Tax刀具轴
【具体实施方式】
[0019]参照附图对本发明的实施方式所涉及的钻头以及钻头的制造方法进行说明。
[0020](第I实施方式)
[0021]图1是表示本发明的第I实施方式所涉及的钻头的形状的图。
[0022]钻头I具有切刃2、和用于使切刃2旋转的刀柄3。切刃2的数量是任意的。S卩，能够使钻头I为I个刃、2个刃、3个刃、4个刃、5个刃或者大于或等于6个刃的钻头。另外，从使刚性、耐磨性以及韧性等机械特性良好的角度出发，优选切刃2与刀柄3作为一体型而构成实心型的钻头I。但是，也可以设为将可更换的刀片式的切刃2安装在刀柄3上的结构。
[0023]在图1中，(a)示出了将在使切刃2以刀具轴Tax为中心进行旋转的情况下切刃2的棱线的通过区域投影在与刀具轴Tax垂直的投影面上的图。另一方面，在图1中，(b)示出了将在使切刃2以刀具轴Tax为中心进行旋转的情况下切刃2的棱线的通过区域投影在与刀具轴Tax平行的投影面上的图。
[0024]因此，如果切刃2的数量为偶数，则图1(b)成为表示切刃2的形状的钻头I的剖面图。另一方面，如果切刃2的数量为奇数，则图1(b)成为沿切刃2在刀具轴Tax上而切割方向变化的钻头I的剖面图。
[0025]如图1所示，钻头I是具有多个刃顶角的多角钻头。在图1中，示例出具有3个不同的刃顶角α 1、α 2、α 3的3段角钻头I。因此，如图1 (b)所示，切刃2具有下述形状，即，在将棱线的通过区域投影在与刀具轴Tax平行的投影面上的情况下，将多条直线线段不连续地连结的轴对称的折线，作为不连续的线而描绘在投影面上的形状。
[0026]但是，也可以取代将多条直线线段连结，而是将投影面上的切刃2形状设为将多条连续的曲线连结的形状。在该情况下，切刃2成为下述形状，即，在将棱线的通过区域投影在与刀具轴Tax平行的投影面上的情况下，将多条连续的曲线不连续地连结的轴对称的曲线，作为不连续的线而描绘在投影面上的形状。
[0027]并且，钻头I的切刃2具有下述形状，即，在将棱线的通过区域投影在与刀具轴Tax平行的投影面上的情况下，沿着单一或2条抛物线或椭圆的轴对称且不连续的线，描绘在投影面上的形状。在图1(b)所示的例子中，沿着单一抛物线的轴对称且不连续的折线描绘在投影面上。
[0028]如果利用如上所述的设计方法对切刃2进行设计，则能够使利用构成切刃2的多条棱线切削的被切削材料(工件)的体积在棱线间大致一定。
[0029]图2是对图1所示的钻头I的切刃2的设计方法进行说明的图。
[0030]在图2中，(a)示出了在使切刃2以刀具轴Tax为中心进行旋转的情况下切刃2的棱线的通过区域的、与刀具轴Tax垂直的投影面。另一方面，在图2中，(b)示出了在使切刃2以刀具轴Tax为中心进行旋转的情况下切刃2的棱线的通过区域的、与刀具轴Tax平行的投影面。
[0031]如图2(b)所示，如果对xy坐标系进行定义，其中该xy坐标系将刀具轴Tax方向设为X轴方向、并将在包含刀具轴Tax的投影面上与刀具轴Tax垂直的方向设为y轴方向，则能够将沿钻头I的切刃2的棱线的曲线的式子作为y = f(x)而由函数表示。假设，如果钻头I的切刃2的棱线是由y = f(x)表示的曲线，则将刀具轴Tax方向的长度作为进给量a的相邻的棱线C1、C2部分所切削的工件的体积V1、V2，能够利用式(1_1)以及式(1_2)计笪弁O
[0032]Vl = aSl = a { π f (xAa) 2_ π f (X1)2} = a π {f (xj+a) 2-f (xl}2 (1-1)
[0033]V2 = aS2 = a { π f (X1)2- π f (x「a)2} = a π {f (X1) 2-f (xl_a)2 (1-2)
[0034]其中，在式(1-1)以及式(1-2)中，S1、S2是图2(a)所示的各区域的面积，S卩，表示将在以刀具轴Tax为中心使切刃2旋转的情况下各棱线C1、C2的通过区域投影在与刀具轴Tax垂直的投影面上而得到的2维区域的各面积。另外，^表示棱线Cl、C2的边界点的X坐标。
[0035]因此，使棱线Cl部分所切削的工件的体积Vl和棱线C2部分所切削的工件的体积V2彼此相等的曲线y = f(x)成为理想的曲线。并且，如果对使式(1-1)以及式(1-2)的右边相等的式子进行变形，则导出式(2)。
[0036]2f (X1)2 = f (x j+a) 2+f (xj-a)2 (2)
[0037]满足式(2)的条件的函数是由式(3)表示的抛物线。
[0038]f (x) = bx1/2 (3)
[0039]其中，在式(3)中，b是任意的常数。此外，即使在图2(a)所示的各区域的面积S1、S2彼此相等的这样的条件下解方程式，也同样地作为解得到抛物线。
[0040]因此，如果设计将由式⑶表示的抛物线设为棱线的切刃2，则能够使刀具轴Tax方向的每单位长度的棱线所切削的工件的体积恒定。但是，制造将曲率连续地变化的抛物线设为棱线的切刃2，会引起制造成本的增加。
[0041]因此，优选为设计将近似抛物线的不连续的线段设为棱线的切刃2。此外，有时椭圆的一部分也能够局部性地视为与抛物线等同的曲线。因此，也能够取代抛物线，以在投影面上描绘近似地沿椭圆的轴对称且不连续的线的方式，设计切刃的形状。在该情况下，设计将近似椭圆的不连续的线段设为棱线的切刃2，也会带来切刃2的制造成本的降低化。SP，优选为设计将多角近似抛物线或椭圆的折线或不连续的曲线设为棱线的多角钻头的切刃2。
[0042]例如，在将切刃2的形状设为不连续地连结多条直线线段的形状的情况下，如图1中所示例那样，如果将切刃2的形状设为，将两端的位置分别在抛物线上的大于或等于6条的直线线段不连续地连结的轴对称的折线作为不连续的线描绘在投影面上的形状，则能够设计出近似于具有特定的系数b的抛物线的切刃2。换而言之，设计下述的切刃2成为优选的切刃2的设计条件，S卩，具有不同的大于或等于3个