CN105983717A - 舍弃式钻铣刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舍弃式钻铣刀具，其是搭配数值或计算机数值控制工具机以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削功能，本发明舍弃式钻铣刀具，包含一刀杆，该刀杆的一端设有相交错设置的排屑槽，排屑槽的末端设有刀座，刀座锁固一舍弃式刀片，该舍弃式刀片的上、下两端的刀刃设有高低落差且具有缺口的状态，搭配舍弃式刀片呈波浪状的结构设计，使本发明具有分段钻铣且自动断屑并能产生间歇加工的功能。

Description

舍弃式钻铣刀具

技术领域

本发明涉及一种舍弃式钻铣刀具，特别是指一种搭配数值或计算机数值控制工具机以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削功能的舍弃式钻铣刀具。

背景技术

请参阅图10所示，一般习用的钻头，其钻削的孔径ϕd是根据钻头的刀刃直径ϕD而定，因此每一种尺寸的钻头只能钻削一种孔径，使用者必须准备相当多种尺寸的钻头，钻头尺寸的库存量相当多量，此外该麻花钻头所钻削的铁屑多为连续性的排屑且铁屑宽度大，尤其是软钢、铝或铝合金或是不锈钢材质的钻削加工，连削性的铁屑不易断屑，易阻塞于排屑槽内，热传导相当大，主轴承受的切削负荷相当大，控制器的主轴负荷表通常在60％左右，这对工具机的主轴、刚性、切削精度及寿命等影响相当大，铁屑一旦发生阻塞，则无法继续进行钻削，加工必须暂时中止，清除铁屑后再继续运作。

请参阅图11所示，为习用舍弃式钻头，该舍弃式钻头的舍弃式刀片虽有断屑槽的设计，但钻削材质较软的材料时，仍会有不易断屑的现象，容易发生阻塞、过热之现象，必须使用切削液对准钻头浇洒，加工过深时，排出之铁屑将会阻挡切削液进入孔内，无法到达钻头末端的切刃位置，切刃的温度将会持续升高，因此传统的钻削作业必须边钻边停的间歇式钻削，以达到退屑及散热功能，加工效率明显不彰，增加加工成本。

前述两种钻头，切削方式都是属于连续切削，其产生的铁屑大且为连续性的铁屑，以致于容易发生阻塞及过热，此外，每一种尺寸的钻头只能钻削一种孔径，使用者必须准备相当多种尺寸的钻头，钻头尺寸的库存量相当多量，而且选用钻头时因钻削稳定性之考虑，都必须考虑钻头与钻削长度的倍比数(D/L)，以及钻削深度之限制，钻削的深度越长造成无法排屑的困境，铁屑将会阻塞在钻槽内，导致无法进刀的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有钻孔兼具铣削功能的舍弃式钻铣刀具，其铁屑短小，容易排屑，不会造成阻塞，散热速度佳，并且能够降低切削阻力，进而提升刀具的转速，提升切削移除率，以克服上述现有技术的不足。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种舍弃式钻铣刀具，包含一刀杆，该刀杆的一端设有相互交错设置的排屑槽，该排屑槽的末端设有刀座，该刀座锁固一舍弃式刀片，该舍弃式刀片的上、下两端刀刃设有高低落差且具有缺口。

该舍弃式刀具为搭配数值或计算机数值控制工具机以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削。

该舍弃式刀片的刀刃端面设有一平面，该平面抵靠于刀座的侧面。

该舍弃式刀片的刀刃设为方形形状。

该舍弃式刀片的刀刃设为梯形形状。

本发明舍弃式钻铣刀具由工具机控制以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削作业，利用螺旋式进刀的加工方式，搭配舍弃式刀片呈波浪状的结构设计，使得该舍弃式刀片的刀刃具有分段钻铣且自动断屑并能间歇加工的功能，使得铁屑短小，容易排屑，不会造成阻塞，散热速度佳，并且能够降低切削阻力，进而提升刀具之转速，提升切削移除率，而且钻铣刀具可以搭配延伸杆变化长度，进行深孔加工。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的前视图；

图3为本发明的端视图；

图4为本发明舍弃式刀片设定导程角及刀刃分段切削的示意图；

图5为本发明舍弃式钻铣刀具螺旋钻铣工件的俯视图；

图6为本发明舍弃式钻铣刀具螺旋进刀的导程示意图；

图7为本发明舍弃式钻铣刀连接延长杆增加长度的示意图；

图8为本发明舍弃式刀片的刀刃呈方形的实施例图；

图9为本发明舍弃式刀片的刀刃呈梯形的实施例图；

图10为习用麻花钻头的示意图；

图11为习用舍弃式钻头的示意图。

其中：

10舍弃式钻铣刀具 11刀杆

12排屑槽 13刀座

131侧面

20舍弃式刀片 21刀片本体

211顶面 22锥孔

23刀刃 231外刃口

232内刃口 24缺口

25平面 30测量线

c 间距 K 水平进刀方向

CC 中心线 d 旋转直径。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

请参阅图1至图3所示，本发明为一种搭配数值或计算机数值控制工具机以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削功能的舍弃式钻铣刀具。本发明舍弃式钻铣刀具10，包含一刀杆11，该刀杆11的一端设有相互交错设置的排屑槽12，该排屑槽12的末端设有刀座13，刀座13锁固一舍弃式刀片20，该刀杆11的中心位置设有出水孔14，该出水孔14贯穿于排屑槽12，其中:

该舍弃式刀片20，具有一刀片本体21，该刀片本体21的中心位置设有一贯穿的锥孔22，该刀片本体21的两端设有刀刃23，该刀刃23成形于顶面211的上、下两端，该刀刃23设有高低落差且具有缺口24的形状，形成呈波浪形状的刃口，该刀刃23的端面设有一平面25，该平面25抵靠于刀座13的侧面131。

请参阅图1及图2所示，该舍弃式钻铣刀具10的中心具有出水孔14，该出水孔14可于切削时供应冷却液，本实施例以2个舍弃式刀片20为设计，因此两舍弃式刀片20靠近刀杆11中心的内刃口之间具有间距c存在，故无法以直接朝下的钻削方式加工，必须以水平进刀的方式才能将两舍弃式刀片20内刃口的间距c所未钻削的部位铣削去除，故本发明的舍弃式钻铣刀具10必须搭配数值控制或是计算机数值控制的工具机，以螺旋钻铣的工法施以螺旋进刀的加工方式，暨得以产生水平铣削及朝下钻削的功效，因此可产生铣孔的功能，本发明暨以螺旋进刀方式，使刀具在进行水平铣削作业并同时朝下钻削的作业，达到铣削与钻削同步作业的功能。

螺旋进刀的角度设定，请参阅图4所示，该舍弃式刀片20具有高低落差且具有缺口24的波浪状刀刃23，设一测量线30，该测量线30与刀刃23的圆弧相切，另一端则通过缺口24，且至少是在缺口24的中心点，以实务而言为略超越缺口24的中心，暨形成一个螺旋进刀的导程角θ为25.8°，以图5、图6所示的实施例，以钻铣刀具ϕ24mm，钻铣孔径ϕ28mm，该刀具钻铣该孔径的旋转直径d为28-24=4mm，请参阅图5、图6所示，该舍弃式钻铣刀具10的旋转中心暨位于偏离被切削孔径中心2mm处，该舍弃式钻铣刀具10的中心绕着旋转直径d为ϕ4的圆柱旋转，导程L=πd x tanθ=4π x tan25.8°=6.075mm，暨为该舍弃式钻铣刀具10每绕旋一圈(暨铣削孔径一圈)则朝下钻削6.075mm的深度，水平方向的进刀量f则预设为0.1mm，据此，该舍弃式钻铣刀具10则可进行水平铣削外，藉由螺旋进刀工法同时进行钻削的作业，前述说明为该钻铣刀具ϕ24mm钻铣最小的孔径尺寸为ϕ28mm，该尺寸的钻铣刀具可持续地扩增孔径，然而为达到较佳的切削效率则可搭配较大的舍弃式刀片20，以较大的钻铣刀具尺寸进行钻铣加工。

刀片的刀刃分段钻铣、断屑及间歇钻铣加工的功能，请参阅图4所示，该舍弃式刀片20所设的测量线30角度为25.8°(暨为导程角θ)，该舍弃式刀片20的水平进刀量f值为0.1mm，且该舍弃式刀片20是沿着量测线30(暨为导程角θ)的方向进行钻铣削，钻铣削移除的进刀量f亦约为0.1mm，请参阅图4所示，水平进刀方向K为朝右，因此两侧的刀片都是朝右及下方(导程角θ方向)进行钻铣切削，位于两量测线30间的刀刃23区间为该刀刃23的真正切削部位，暨刀刃23的外刃口231进行实际的切削，该剖面线P的区间暨为该舍弃式刀片20每旋转一圈的进刀量，该舍弃式刀片20在钻铣时每一刀刃23的刃口并非连续，因此产生分段切削的功效，并以该舍弃式钻铣刀具10的中心线CC为界线朝两侧刀片观察，左右两侧的舍弃式刀片20的刀刃23为不同的实际切削刃口，其中右侧的刀刃23为外刀刃231在进行钻铣，其内刃口232并没有进行切削，而左侧的各个刀刃23却是内刀刃232(偏向中心线CC的刃口)在进行钻铣作业，其外刃口231并没有进行切削，当刀具旋转180°时，两侧的刀片互相旋转至另一侧边时，各左右侧舍弃式刀片20的实际切削刃口改变；因此以右侧的舍弃式刀片20为例，当位于右侧时，是为刀刃23外刃口231进行钻铣，内刃口232停止切削，当旋转180°时至左侧时，变换成内刃口232进行钻铣，外刃口231停止切削，据此，该舍弃式刀片20的每一切刃23在进行钻铣作业时，仅180°回转范围内单边的刃口进行切削，回旋另一半圈时则为停止切削的状态，故切削的铁屑将会自动进行断裂，且因切刃范围较小，铁屑较为短小有助于刀具的排屑，而且刀刃23为分段切削，使得刀刃23呈非连续的切削，有助于刀刃的散热功能。

请参阅图7所示，本发明舍弃式钻铣刀具10设为加长延伸的使用示例，该舍弃式钻铣刀具10的一端设有一连接螺杆15，该连接螺杆15得与一延长杆30连接，增加该舍弃式钻铣刀具10的长度，且该延长杆30的轴径小于切削的直径，故切削的铁屑将得以排出，同时切削液亦得由刀具中心浇洒流入，故排屑及冷却散热都能兼顾，且本发明的延伸杆30采用钨钢抗震材质，钻削深度经测试，钻头直径与钻削长度的比例(D/L)至少为10倍，此为刀具界之创举。

切削移除量的比较，传统ϕ28mm钻头，切削速度Vc=80~150m/min，转速N=〔1000 x (80~150) 〕/〔π xϕ28〕=909.5~1705rpm，其每刀刃每转进刀量f=0.1 mm/转，故其进刀量F=f x N x Z(刀刃数)=181.9~341 mm/min，每分钟的移除量为181.9~341 mm；而本发明使用ϕ24mm钻铣刀具，切削速度可达Vc=300m/min，转速N=〔1000 x (300) 〕/〔π xϕ24〕=3979rpm，其每刀刃每转进刀量f=0.2 mm/转(因分段、间歇钻铣及断屑的设计，切削可有较大进给)，故其移除量F=f x N x Z(刀刃数)=1591.6 mm/min，故绕着旋转直径d为ϕ4的圆柱旋转，每分钟的旋转圈数Nz=1591.6/〔π xϕ4〕=126.66圈/分，每分钟朝下钻削的移除量Fz=Nz x 导程L=126.66 x 6.075=769.5mm/min，每分钟的移除量为传统钻头的4.23(769.5/181.9)~2.26(769.5/341)倍之多，不但切削移除率较佳，且本发明的切削方式为分段钻铣及自动断屑的设计，铁屑短小、容易排屑，不会造成阻塞的现象，散热良好，切削负荷轻等多项进步效益，故其使用寿命得以数倍地增长，更进一步的效益是可使用小尺寸刀具在小尺寸小负荷的工具机上进行钻铣的加工。

舍弃式刀片的刀刃各种形状的实施例，请参阅图8及图9所示，为本发明舍弃式刀片20的刀刃23各种形状的实施例，方形或是梯形等呈波浪形状且设有高低落差并具有缺口24的状态设计，皆属于本发明的范畴之中。

综上所述，本发明舍弃式钻铣刀具，利用螺旋式进刀的加工方式，搭配舍弃式刀片呈波浪状的结构设计，呈3D空间的钻铣，使用者不必选择钻头尺寸，单一尺寸可以钻铣多种尺寸的孔径，且舍弃式刀片的刀刃呈分段钻铣且自动断屑并能间歇加工的功能，使得铁屑短小，容易排屑，不会造成阻塞，散热速度佳，并且能够降低切削阻力，进而提升刀具的转速，提升切削移除率，而且钻铣刀具可以搭配延伸杆变化长度，不用考虑钻头与钻削长度的倍比数(D/L)，此一结构设计及螺旋进刀钻铣的加工方式乃颠覆传统钻孔刀具及加工之设计，实为刀具业界之首创，深具新颖性及创新性。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种舍弃式钻铣刀具，其特征在于：包含一刀杆，该刀杆的一端设有相互交错设置的排屑槽，排屑槽的末端设有刀座，该刀座锁固一舍弃式刀片，该舍弃式刀片的上、下两端刀刃设有高低落差且具有缺口。

2.如权利要求1所述的舍弃式钻铣刀具，其特征在于：该舍弃式刀具为搭配数值或计算机数值控制工具机以螺旋进刀的方式进行钻孔及铣削。

3.如权利要求1所述的舍弃式钻铣刀具，其特征在于：该舍弃式刀片的刀刃端面设有一平面，该平面抵靠于刀座的侧面。

4.如权利要求1所述的舍弃式钻铣刀具，其特征在于：该舍弃式刀片的刀刃设为方形形状。

5.如权利要求1所述的舍弃式钻铣刀具，其特征在于：该舍弃式刀片的刀刃设为梯形形状。