鉆頭以及鉆頭的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及一種鉆頭以及鉆頭的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，提出有各種各樣的多角鉆頭，它們不僅高精度地進(jìn)行金屬的穿孔，還以高精度地進(jìn)行玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP:Glass fiber reinforced plastics)、碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)等復(fù)合材料的穿孔作為目標(biāo)(例如，參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)3)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2013 — 252588號公報
[0004]專利文獻(xiàn)2:日本實開平6 — 75612號公報
[0005]專利文獻(xiàn)3:日本特開2010 - 284783號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種鉆頭以及鉆頭的制造方法，其能夠?qū)饘佟?fù)合材料等各種各樣的被切削材料，以更合適的條件進(jìn)行穿孔。
[0007]本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭具有切刃，該切刃具有下述形狀，S卩，在將以刀具軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下的棱線的通過區(qū)域投影在與所述刀具軸平行的投影面上的情況下，沿著單一或2條拋物線或橢圓的軸對稱且不連續(xù)的線，描繪在所述投影面上的形狀。
[0008]另外，本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭具有切刃，該切刃具有不同的大于或等于3個的多個刃頂角，形成所述多個刃頂角的多條棱線的各自的兩端的位置處于單一或多條拋物線上。
[0009]另外，本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭具有切刃，該切刃具有不同的大于或等于4個的多個刃頂角，形成所述多個刃頂角的多條棱線與單一或多條拋物線相切。
[0010]另外，本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭的制造方法具有:設(shè)置鉆頭的原材料的工序；以及使用所述原材料形成具有下述形狀的切刃的工序，即，在將以刀具軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下的棱線的通過區(qū)域投影在與所述刀具軸平行的投影面后的情況下，沿著單一或2條拋物線或橢圓的軸對稱且不連續(xù)的線，描繪在所述投影面上的形狀。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭以及鉆頭的制造方法，能夠?qū)饘?、?fù)合材料等各種各樣的被切削材料，以更合適的條件進(jìn)行穿孔。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的鉆頭的形狀的圖。
[0014]圖2是對圖1所示的鉆頭的切刃的設(shè)計方法進(jìn)行說明的圖。
[0015]圖3是表示以沿著2條拋物線的方式對鉆頭的切刃的形狀進(jìn)行設(shè)計的例子的圖。
[0016]圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的鉆頭的形狀的圖。
[0017]標(biāo)號的說明
[0018]1、IA鉆頭，2切刃，3刀柄，Tax刀具軸
【具體實施方式】
[0019]參照附圖對本發(fā)明的實施方式所涉及的鉆頭以及鉆頭的制造方法進(jìn)行說明。
[0020](第I實施方式)
[0021]圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的鉆頭的形狀的圖。
[0022]鉆頭I具有切刃2、和用于使切刃2旋轉(zhuǎn)的刀柄3。切刃2的數(shù)量是任意的。S卩，能夠使鉆頭I為I個刃、2個刃、3個刃、4個刃、5個刃或者大于或等于6個刃的鉆頭。另外，從使剛性、耐磨性以及韌性等機(jī)械特性良好的角度出發(fā)，優(yōu)選切刃2與刀柄3作為一體型而構(gòu)成實心型的鉆頭I。但是，也可以設(shè)為將可更換的刀片式的切刃2安裝在刀柄3上的結(jié)構(gòu)。
[0023]在圖1中，(a)示出了將在使切刃2以刀具軸Tax為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下切刃2的棱線的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax垂直的投影面上的圖。另一方面，在圖1中，(b)示出了將在使切刃2以刀具軸Tax為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下切刃2的棱線的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax平行的投影面上的圖。
[0024]因此，如果切刃2的數(shù)量為偶數(shù)，則圖1(b)成為表示切刃2的形狀的鉆頭I的剖面圖。另一方面，如果切刃2的數(shù)量為奇數(shù)，則圖1(b)成為沿切刃2在刀具軸Tax上而切割方向變化的鉆頭I的剖面圖。
[0025]如圖1所示，鉆頭I是具有多個刃頂角的多角鉆頭。在圖1中，示例出具有3個不同的刃頂角α 1、α 2、α 3的3段角鉆頭I。因此，如圖1 (b)所示，切刃2具有下述形狀，即，在將棱線的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax平行的投影面上的情況下，將多條直線線段不連續(xù)地連結(jié)的軸對稱的折線，作為不連續(xù)的線而描繪在投影面上的形狀。
[0026]但是，也可以取代將多條直線線段連結(jié)，而是將投影面上的切刃2形狀設(shè)為將多條連續(xù)的曲線連結(jié)的形狀。在該情況下，切刃2成為下述形狀，即，在將棱線的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax平行的投影面上的情況下，將多條連續(xù)的曲線不連續(xù)地連結(jié)的軸對稱的曲線，作為不連續(xù)的線而描繪在投影面上的形狀。
[0027]并且，鉆頭I的切刃2具有下述形狀，即，在將棱線的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax平行的投影面上的情況下，沿著單一或2條拋物線或橢圓的軸對稱且不連續(xù)的線，描繪在投影面上的形狀。在圖1(b)所示的例子中，沿著單一拋物線的軸對稱且不連續(xù)的折線描繪在投影面上。
[0028]如果利用如上所述的設(shè)計方法對切刃2進(jìn)行設(shè)計，則能夠使利用構(gòu)成切刃2的多條棱線切削的被切削材料(工件)的體積在棱線間大致一定。
[0029]圖2是對圖1所示的鉆頭I的切刃2的設(shè)計方法進(jìn)行說明的圖。
[0030]在圖2中，(a)示出了在使切刃2以刀具軸Tax為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下切刃2的棱線的通過區(qū)域的、與刀具軸Tax垂直的投影面。另一方面，在圖2中，(b)示出了在使切刃2以刀具軸Tax為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下切刃2的棱線的通過區(qū)域的、與刀具軸Tax平行的投影面。
[0031]如圖2(b)所示，如果對xy坐標(biāo)系進(jìn)行定義，其中該xy坐標(biāo)系將刀具軸Tax方向設(shè)為X軸方向、并將在包含刀具軸Tax的投影面上與刀具軸Tax垂直的方向設(shè)為y軸方向，則能夠?qū)⒀劂@頭I的切刃2的棱線的曲線的式子作為y = f(x)而由函數(shù)表示。假設(shè)，如果鉆頭I的切刃2的棱線是由y = f(x)表示的曲線，則將刀具軸Tax方向的長度作為進(jìn)給量a的相鄰的棱線C1、C2部分所切削的工件的體積V1、V2，能夠利用式(1_1)以及式(1_2)計笪弁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是圖2(a)所示的各區(qū)域的面積，S卩，表示將在以刀具軸Tax為中心使切刃2旋轉(zhuǎn)的情況下各棱線C1、C2的通過區(qū)域投影在與刀具軸Tax垂直的投影面上而得到的2維區(qū)域的各面積。另外，^表示棱線Cl、C2的邊界點的X坐標(biāo)。
[0035]因此，使棱線Cl部分所切削的工件的體積Vl和棱線C2部分所切削的工件的體積V2彼此相等的曲線y = f(x)成為理想的曲線。并且，如果對使式(1-1)以及式(1-2)的右邊相等的式子進(jìn)行變形，則導(dǎo)出式(2)。
[0036]2f (X1)2 = f (x j+a) 2+f (xj-a)2 (2)
[0037]滿足式(2)的條件的函數(shù)是由式(3)表示的拋物線。
[0038]f (x) = bx1/2 (3)
[0039]其中，在式(3)中，b是任意的常數(shù)。此外，即使在圖2(a)所示的各區(qū)域的面積S1、S2彼此相等的這樣的條件下解方程式，也同樣地作為解得到拋物線。
[0040]因此，如果設(shè)計將由式⑶表示的拋物線設(shè)為棱線的切刃2，則能夠使刀具軸Tax方向的每單位長度的棱線所切削的工件的體積恒定。但是，制造將曲率連續(xù)地變化的拋物線設(shè)為棱線的切刃2，會引起制造成本的增加。
[0041]因此，優(yōu)選為設(shè)計將近似拋物線的不連續(xù)的線段設(shè)為棱線的切刃2。此外，有時橢圓的一部分也能夠局部性地視為與拋物線等同的曲線。因此，也能夠取代拋物線，以在投影面上描繪近似地沿橢圓的軸對稱且不連續(xù)的線的方式，設(shè)計切刃的形狀。在該情況下，設(shè)計將近似橢圓的不連續(xù)的線段設(shè)為棱線的切刃2，也會帶來切刃2的制造成本的降低化。SP，優(yōu)選為設(shè)計將多角近似拋物線或橢圓的折線或不連續(xù)的曲線設(shè)為棱線的多角鉆頭的切刃2。
[0042]例如，在將切刃2的形狀設(shè)為不連續(xù)地連結(jié)多條直線線段的形狀的情況下，如圖1中所示例那樣，如果將切刃2的形狀設(shè)為，將兩端的位置分別在拋物線上的大于或等于6條的直線線段不連續(xù)地連結(jié)的軸對稱的折線作為不連續(xù)的線描繪在投影面上的形狀，則能夠設(shè)計出近似于具有特定的系數(shù)b的拋物線的切刃2。換而言之，設(shè)計下述的切刃2成為優(yōu)選的切刃2的設(shè)計條件，S卩，具有不同的大于或等于3個