200900182 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於加工一工作件之切削刀具及其刀把座（tool holder)。 【先前技術】 在習知切削加工作業如鑽孔、車削、銑削之操作，如 欲使工作件之切削加工表面可達到所需求之平滑表面，皆 需使用數種不同粗細之切削刀具，包括粗切削、半細切削 、細切削等刀具，並分次地加工；其中粗切削刀具作爲先 將加工件加工面作一次快速地切削，使具有大致接近需求 之加工表面，此時加工件之加工表面往往留下明顯的切削 軌跡，而需繼之以半細或更細的切削刀具，將加工面作再 次的切削，使加工件的加工表面細緻化，達到所需的平滑 表面，用以改善切削表面的光度、殘餘應力及微結構。 上述作業方式及切削刀具之缺點爲，必需使用複數種 切削刀具及進行數次之加工作業，使切削作業時間變長及 因置備不同之切削刀具，致加工成本增加。另外，在變換 不同粗細切削刀具之過程中，加工件表面也容易產生不均 勻之殘餘應力，切削刀具也因刀具更換過頻而損壞及產生 定位偏移現象而需費時地重新調整。 關於在一般切削過程中所產生的切削屑片，易因未能 從加工件適當分離而容易損壞已切削表面，習知技藝之切 削刀具，採加裝一插入或屑片打斷器（chip breaker)方式， 其具有凹部、突出部或該二者之結合，而使切削屑片從加 200900182 工件適當分離。例如，美國專利申請案us 2004/00 1 8064 A1 揭示一種切削刀具，其具有第一切削刀刃口以進行第一粗 切削，與一第二切削刀刃口，其能經過該第一粗削面以進 行第二修整切削。另外，美國專利申請案US 2003/0175085 A1揭示一種旋轉切削刀具，其至少具有二切削刃口；主切 削刃口與第二切削刃口，其中第二切削刃口爲曲線形式包 括數個曲面半徑所形成，且第二切削刃口半徑較大於主切 削刃口半徑，而能於主切削刃口切削後執行第二切削，上 述二者皆用以達到較佳切削效果。再者，美國專利 5，246,3 1 5揭示一種多隅角切削插件，其每一隅角設置隅角 切削刃口且分別設置一向屑片打斷（chip breaking)凹部於 其上，以使屑片從工作件適當分離達到良好切削表面。 然而，爲配合習知之粗、細切削作業，一般之刀把座 設計，僅具備刀具固持與更換功能及常需在刀把座上更換 不同切削刀具，故無助於切削效率提升。因此，對能改進 上述缺點之省時高效率但仍可保有良好切削表面之切削刀 具與刀把座，顯乃此行專業人士之普遍需求。 【發明內容】 本發明之目的主要爲提供一新穎之切削刀具及刀把座 ，以利在加工件上能利用一次饋進（進刀或進料）切削操作 ，即可改善加工件表面的特性，包括較佳之表面光製，如 此而能高效率地進行加工件切削並保有良好之切削品質， 其適用於各種鑽孔、車削、銑削作業與應用於金屬切削與刀 具製造產業。 200900182 ，本發明之切 其中切削刀具 ，用以在加工 (端），用以在 修整切削，其 刃端間在切削 刃端至精切削 ，如此保有良 進方向之小距 以饋進率爲主 搴的饋進率（對 行言）而設計。 計算而得到： E 〇.〇5 至 0.95 7具而言）或每 非絕對所需要 精切削。典型 較大於粗切削 可爲在一嵌入 一個或多於一 爲達上述目的，依據本發明之第一觀點 削刀具係用以切削一金屬或非金屬工作件， 包括一刀具本體，具有一個粗切削刀刃（端） 件上產生一第一切削部分，與一精切削刀刃 該第一切削部分之至少一部分上產生一第二 特徵在於精切削刀刃端與粗切削刀刃端之刀 深度方向上存有一微小差距，及/或粗切削刀 刀刃端在饋進方向上相同或存有一微小差距 r 好切削表面。 在粗切削刀刃尖與精切削刀刃尖間於饋 離’典型地小於〇 . 5 0吋，及此値係基於一組 要變數的函數而設計成者。此饋進係基於每率 單點刀具而言）及每齒之饋進率（對多點刀具 能完成非常良好的表面的距離可藉下列公式 L = (n + m)f，其中η爲包括0的整數，m之値《 範圍內，及f爲切削時每轉的饋進率（對單點〕 齒的饋進率（對多點刀具而言）。然而，此並 者。即使有一小變動也可完成可接受的表面 者’楕切削刃尖的刀具刃端半徑（nose radius) 刃尖的刀具刃端半徑（nose radius)。刀具刀尖 物上或在一固定式刀具柄上。 也可有一個或多於一個的粗切削刃尖與 個的細切削刃尖連接。 如上述本發明之多種.不同之切削刀具，係包含一鑽頭
200900182 之切削刀具，其中精切削刀刃之刀刃端半徑係較大ί 削刀刃之刀刃端半徑，且精切削刀刃端至少經過粗1 刃端鑽孔之一部分，而在其上產生一更大鑽孔，其t 削刀刃與粗切削刀刃之刀刃端在鑽頭之徑向方向或ί 度（radial or depth of cut direction)上存有一微小差 1 型地，小於0.03 0吋。實務上，將此距離設計在0至 吋之間；同時，粗切削刀刃底端至精切削刀刃前端] 或饋進方向（longitudinal or feed direction)上存有-差距，小於約0.5 0吋，實務上，約小於0 . 1 0吋。 如上述本發明之切削刀具，其中該粗切削刀刃； 切削刀刃’可構成一連續或不連續曲面。再者，該；| 刀刃及該精切削刀刃之形狀可爲曲線，如此而構成； 面或不連續面，較佳爲近似一凹型，其可在切削期f 加工件接觸。 如上述本發明之切削刀具，該粗切削刀刃端與5 切削刀刃端係在鑽頭徑向方向上分離配置，每一切肖 於鑽頭係固定式或可置換之嵌入式（inserted)。 對包含一鑽頭之切削刀具，細修整切削刀刃之7； 半徑（tool nose radius)係較大於粗切削刀刀之刀刃蒲 (tool nose radius)’且細修整切削刀刃端至少經過粗每 刃^5鑽孔之一部分’而在其上產生一較光滑及/或較> 孔。細修整切削刀刃端與粗切削刀刃之刀刃端間在g 向上存有一微小差距，較佳實施條件爲約小於〇 . 〇 〇 5 同時，粗切削刀刃底端至細修整切削刀刃前端在縱_ 粗切 削刀 精切 削深 ί , m - 〆、 0.005 縱軸 微小 .該精 切削 連續 不與 該精 刀具 刃端 半徑 1削刀 :的鑽 向方 吋， 方向 200900182 上存有一微小差距，較佳實施條件爲小於〇. 〇 6吋，但實質 上大於0 .1 0吋仍能實施。 另外，本發明亦提供用於甚多不同的旋轉刀具的各種 設計用以切削一金屬或非金屬工作件，其中切削刀具包括 一刀具本體，具有一個粗切削刀刃，用以在加工件上產生 一第一切削表面，與一精切削刀刃，用以在該第一切削表 面之至少一部分上產生一第二精切削，如此，使表面成爲 較光滑。其中精切削刀刃頂端與粗切削刀刃頂端在平行於 旋轉的方向上存有一微小差距，且粗切削刀刃與精切削刀 刃後傾面（rake face)上分別製造凹部、凸部、凹部與凸部 結合中之任一曲面者，以便打斷切削。這些新穎設計可應 用於端銑刀及側銑刀。 對一車刀之切削刀具，其中粗切削刀刃在加工件上車 削一較大半徑之表面，且精切削刀刃端至少經過粗切削之 該較大車削半徑表面之一部分，而在其上車削成較光滑表 面’其中精切削刀刃端與粗切削刀刃端在加工件縱軸（饋進） 方向上存有一微小差距，此距離可較小於0.0 1 0吋，但實 務上此距離可小於0.1 0吋。同時，粗切削刀刃端至精切削 刀刃端在加工件徑向（或切削深度）方向上存有0或一微小 差距，較佳實施條件爲約從0至0.005吋，但實質上稍大 於· 〇 . 〇 3吋仍能實施。此相同的設計可應用至車削用任何切 削嵌刃（inserts)。 對一嵌刃銑刀之切削刀具，其中粗切削刀刃安裝在刀 把座上半徑係大於精切削刀刃者，且精切削刀刃端至少經 -9- 200900182 過粗切削刀刃端所切過部分之處’其中精切削刀刃端與粗 切削刀刃端在縱軸（旋轉軸或切削深度）方向上存有一 0或 微小差距，較佳實施條件爲小於0.005吋。但當小於〇.03 吋亦爲有效。同時，粗切削刀刃端至精切削刀刃端在銑刀 徑軸（徑向或饋進）方向上存有一微小差距，較佳實施條件 爲約0.01吋，但實質上稍大於〇·50吋仍能實施。 對一平面（planar)銑刀之切削刀具，其中粗切削刀先行 切除一個深度後，精切削刀刃跟進而在粗切削表面上再行 細切，以約0吋到甚小深度的切削而獲得較光滑的表面。 對一端（end)銑刀之切削刀具，其中粗切削刀先行切除 一個端面厚度或測面厚度之後，精切削刀刃跟進而在粗切 削表面再行細切，以0到甚小深度的切削而產生較光滑的 表面。此相同的設計原則可應用在蝸旋刃口。一粗蝸旋刃 口在一對應的精蝸旋刃口的前面，因而組成了一刃口組。 在銑床銑刀中，包括端銑刀期望有多於二組的刃口。在一 跟隨前導之粗蝸旋刃口與精蝸旋刃口之間的距離典型地（a) 較此精刃口及下一粗刃口之間的距離（b)爲小。 依據本發明之第二觀點，本發明提供如第一觀點所述 之一種切削刀具，其中切削刀具包括一刀具本體，具有一 個粗切削刀刃，用以在加工件上產生一第一切削部分，與 一精切削刀刃，用以在該第一切削部分之至少一部分上產 生一第二修整切削，其中粗切削刀刃與精切削刀刃後傾面 上分別同樣設置有選自凹部、凸部、凹部與凸部結合中之 任—者’以打斷所產生屑片，使切削過程中所產生的切削 -10-
200900182 屑片從加工件適當分離而不損壞已切削表面。 依據本發明之第三觀點，本發明爲提供一種切削 用刀把座，刀把座包括至少一組或複數組刀具座，用 裝固持至少一組或多組切削刀具於同一刀座，其中每 具座用以固持一粗切削刀刃與一精切削刀刃，且粗切 刃端先執行一深度的切削，然後精切削刀刃端再切肖IJ 深度，包括約0吋深度切削。 對包括安裝至少一組刀具座之刀把座，其中刀具 定分立之精切削刀刃及粗切削刀刃，且精切削刀刃 切削刀刃端間在饋進方向的距離存有一微小差距， 施條件爲小於約0.0 6吋，但實質上稍大於約0.5 0吋 施，同時精切削刀刃端與粗切削刀刃端在縱旋轉軸方 削方向的深度）上存有一精切削深度的微小差距，較ii 條件爲從約0至0.005吋。典型地，此値可較0.03 P 依據本發明之第四觀點，本發明爲提供一種切隹 用刀把座，用以安裝固持一組切削刀具，其中該組7 有一粗切削刀刃與一精切削刀刃，精切削刀刃被配5 對粗切削刀刃於同次刀具饋進作業中，使精切削刀〉 切過精切削刀刃端所切削工作件表面之一部分。 對含有該組刀具之刀把座，其中精切削刀刃端I 削刀刃端在切削深度方向上可相同或存有一微小差足 佳範圍爲約從0至0.005吋，但當小於〇.〇3吋時亦怎 。同時，粗切削刀刃頂端與精切削刀刃頂端在饋進〕 存有一微小差距，範圍可較0 · 5 0吋小。 刀具 以安 組刀 削刀 一小 座固 與粗 佳實 I能實 向（切 :實施 .小。 丨刀具 '具含 ί於相 [端能 丨粗切 i ,較 )有效 「向上 -11- 200900182 本發明之這些與其他的特色與優點可從以下本發明之 實施例說明與參考附圖被更完全地瞭解。 【實施方式】 參考第1A圖’本發明之一實施例爲一鑽削刀具1〇用 以在加工件W上執行一鑽孔作業，其包括—刀具本體12 ’且刀具本體12包含一前端14、一刀把座16(tool holder) 、一粗切削刀刃（端）18(R1)與一精切削刀刃（端）2〇(R2) (R2 >R1)，其中刀具本體12具有螺旋凹槽30，粗切削刀刃18 係位於相對精切削刀刃20之前部且二者在刀具本體12之 縱軸向距離爲L ’粗切削刀刃之刀刃端半徑d i略小於精切削 刀刃端之刀刃端半徑 d2成精切削深度=-2^d]。假如精切削蝸旋的開始刀具刀 片的刃端（the starting cutting tip nose radius)半徑較粗切 削刀片的刃端半徑大，則當d2幾乎或相等於糾時，所期望 產生一較佳切削表面的目的亦可達到。此一般性的觀念可 應用於不同的刀具刀片（例如車床車刃）之其他切削刃端的 設計。 請再參照第1 B圖爲利用本發明於一端銑刀1 〇 a之情 況，其中在刀具本體12A之前端之刀削刀片14A具有粗切 削刀刃2 0 A，在距粗切削刀刃前端2 0 A —縱軸向距離L A 處（橫向精切削深度）有一精切削刀刃前端18A。在刀具本體 12A的柱形表面上有粗蝸旋刀刃20a及精蝸旋刀刃18a。此 二個蝸旋刀刃形成一組蝸旋切削刀刃。在此組內，在粗刀 刃及精刀刃間的距離爲a。在此相同精刀刃及下一粗刀刃 間的距離爲b。！）的値典型地較a大。粗刀刃及精刀刃之刃 -12- 200900182 口的直徑可以彼此相等或有一甚小的距離，其範圍從〇至 0.005 吋= 在進行鑽削作業時’如第1 Α圖所示，前端1 4首先接 觸加工件W，鑽頭由刀把座1 6緊夾持著，粗切削刀刃端 1 8在加工件W執行一第一切削以產生一較小半徑之孔，接 著在同次刀具1 〇作縱向饋進操作中，可依孔表面加工程度 的要求決定刀具10饋進速度，以使精切削刀刃端20經過 該較小或相等半徑鑽孔之一部分或全部，在該鑽孔表面執 行第二切削，以產生一具有相同或較大半徑之光滑孔，切 削後之屑片則經由螺旋凹槽3 0排出於工作件W。 其中粗切削刀刃之刀刃端半徑d!與精切削刀刃之刀刃 端半徑d2在徑向方向之距離爲精切削深度ϋ，較佳範圍 2 從約等於0至0 · 0 0 5吋或小於0.0 3吋，同時，粗切削刀刃 底端至精切削刀刃底端在縱軸方向之距離L，其範圍爲小 於約0 · 5 0吋，較佳之範圍從〇 . 〇 〇 3至0 . 〇 6吋。 第2圖爲本發明之另一實施例，可使用於車削刀具40 ’用以在一旋轉工作件Υ上執行表面車削，其中包括一刀 具本體42，且刀具本體42包含一柄部46、一粗切削刀刃 4 8與一精切削刀刃5 0。精切削刀刃5 0被配置於相關粗切 削刀刃4 8於一同作刀具饋進作業期間，使精切削刀刃端 5 0能經過粗切削刀刃端4 8所車削工作件Υ表面之一部分 。又’如第2Α圖所示，在精切削刀刃50刀背上設置有一 凹部3 2作爲屑片打斷器使切削下之屑片3 4從工作件分離 。典型地，粗切削刀刃48之刀刃端半徑Ri係小於精切削 -13- 200900182 刀刃5 0之刃端半徑R2，且精切削刀刃5 0刃端之傾角相對 於粗切削刀刃4 8刃端之傾角爲正。柄部4 6被夾持固定於 刀把座5 5。 在進行車削作業時，粗切削刀刃端4 8首先接觸加工件 Υ，粗切削刀刃端4 8執行一第一車削以在加工件Υ產生一 較大半徑之外表面S1。接著，在同作刀具饋進作業期間， 可依需求決定車削刀具40的饋進程度’使精切削刀刃端 5 0經過外表面S 1之一部分或全部，以在外表面S 1執行一 第二切削形成一較小半徑之外表面S2，而加工成所需求之 平滑表面。 其中精切削刀刃5 0刃端與粗切削刀刃4 8刃端在徑向 方向之精切削深度，較佳範圍從約〇至0.005吋。當 小於0.0 1吋亦爲有效，同時，粗切削刀刃4 8刃端至精切 削刀刃5 0刃端在饋進方向之距離L範圍爲小於約0.0 6吋 或可稍大於約〇 . 〇 6吋。 第2Β圖爲車削刀具40的變化例，其中在一方形刀具 嵌刃本體42Α的四角落分別形成一組粗切削刀刃48Α及精 切削刀刃50Α，且在本體42Α之內部形成一定位孔42Β， 作爲以螺栓等習知手段，將本體42Α固定在刀把座55上。 如此，當一組粗切削刀刃端及精切削刀刃端磨耗後可作轉 換，以節省本體42Α的使用。當然，有關本體42Α與刀把 座55的固定方式亦可以其他習知手段完成。或亦可將四個 如第2圖所示分立的刀具本體嵌在刀具本體42Α的四個角 落，方便以後的分別更新。 -14- 200900182 請參考第3圖，其爲本發明之另一實施例作爲一銑削 刀具60用以在一工作件Z上執行一表面銑削。其包括一銑 削刀具本體62，且本體62包含一柄部66、一粗切削刀刃 68與一精切削刀刃7〇。精切削刀刃70被配置於相關於粗 切削刀刃68的位置’於同次刀具饋進作業期間，使精切削 刀刃端7 0能經過粗切削刀刃端6 8所銑削工作件Z表面之 一部分或全部。另外’在精切削刀刃上設置有一凹部作爲 屑片打斷器（未顯示）’且粗切削刀刃68刃端至刀把座75 軸心之距離R3係大於精切削刀刃7〇刃端至刀把座75軸心 之距離R4。典型地，粗切削刀刃68之刃端半徑（tool nose radius)Ri係小於精切削刀刃7〇之刃端半徑R2，且精切削 刀刃7 0刃端之傾角相對於較粗切削刀刃6 8刃端之傾角 (Rake angles)爲正。 進行銑削作業時，刀把座75以順時針方向旋轉，粗切 削刀刃端6 8首先接觸加工件Z執行一第一銑削，以在加工 件Z產生一銑削表面，接著在同作刀具饋進作業期間，可 依需求決定刀具饋進程度，使精切削刀刃端70經過該銑削 表面之一部分或全部，以在該銑削表面執行一第二銑削， 產生所需求之包括精度之表面品質。 在此銑削刀具6 0中，精切削刀刃7 〇刃端與粗切削刀 刃6 8刃ίί而在縱軸方向之距離爲精切削深度，較佳範圍爲從 約等於0至0.005吋。當精切削深度約爲〇 . 〇3〇吋亦爲有 效。同時，粗切削刀刃68刃端至精切削刀刃7〇刃端在徑 向方向之相隔距離！/2(R3-R4) ’較佳範圍爲小於約〇.〇6吋， -15- 200900182 但實質上稍大於約0.10吋仍能實施。 參考第4圖，其爲本發明之另一實施例，表示一圓盤 型銑刀刀把座80，其設有複數組刀具座82用以安裝一組 或多組切削刀具，其中一組刀具座84固持一粗切削刀刃 86與一精切削刀刃8 8，用以對一工作件Μ執行一切削。 粗切削刀刃端8 6位置相對於刀把座8 0軸心係被配置於一 同心圓圓周上，且精切削刀刃端8 8位置相對於刀把座8 〇 軸心係被配置於一較小直徑之同心圓圓周上。 參考第5圖爲圓盤型刀把座80之底視圖，精切削刀刃 端8 8至刀把座8 0中心位置距離R 5小於粗切削刀刃端8 6 至刀把座8 0中心位置距離R6，且二者差距較佳範圍爲小 於約0.5 0吋。粗切削刀刃端8 6及精切削刀刃端8 8的有效 切削刀片不在相同角平面之相同半徑。同時，精切削刀刃 88刃端與粗切削刀刃86刃端在縱軸方向之精切削深度， 較佳範圍從約0至0.0 〇 5吋。當此値小於0 . 〇 3吋時亦爲有 效。 參考第6圖，本發明之另一實施例爲一刀把座90，用 以安裝固持一組切削刀具，該組切削刀具包括一粗切削刀 刃96與一粗切削刀刃98，精切削刀刃98被配置於相對粗 切削刀刃9 6於同作刀具饋進作業期間，使精切削刀刃端 98能cut粗切削刀刃端96所切削工作件ν表面之一部分 〇 其中精切削刀刃98刃端與粗切削刀刃96刃端在工作 件徑向方向之精切削深度，較佳範圍爲從約0至0.0 0 5吋 -16- 200900182 。當精切削深度小於0.0 3吋亦爲有效。同時，粗切削刀刃 96頂端與精切削刀刃98頂端在饋進方向之差距範圍爲小 於0.5 0吋。當其爲約〇 . 〇 6吋亦爲有效。 當本發明藉參考上述較佳實施例被說明，它將被了解 各式不同的改變可於所描述之發明槪念的精神與範疇中被 達成’因此’本發明不意欲受限於所揭露之實施例，它亦 具有以下申請專利範圍文字所允許之全部範疇。 【圖式簡單說明】 第1 Α圖爲依據本發明之—鑽削刀具剖視圖。 第1B圖爲依據本發明之一端銑刀具之前視圖。 第2圖爲依據本發明之一車削刀具實施例車削示意圖 第2A圖爲依據本發明之一車削刀具實施例，其中精切 削刀刃上設置有一凹部將切屑截斷之示意圖。 第2 B圖爲作在刀具本體上的多個粗切削及精切削組 構造上視圖。 第3圖爲依據本發明之一銑削刀具實施例銑削作業示 眉、圖。 第4圖爲依據本發明之一刀把座實施例切削作業示意 圖。 第5圖爲依據本發明之一刀把座實施例底部視圖。 第6圖爲依據本發明之一刀把座實施例車削作業示意 圖。 【主要元件符號說明】 -17- 200900182
10,40,60 刀具 1 2,42,62, 8 4，86 刀具本體 14 - x山 m m 16,55 刀把座 46,66 柄部 1 8,4 8,6 8,8 6,9 6 粗切削刀刃（端） 20,50,70, 88,98 精切削刀刃（端） 3 0 蝸旋刃口 32 凹部 34 切削屑片 75,80,90 刀把座 S 1 第一車削表面半徑 S2 第二車削表面半徑 M，N, W, Y，Z 工作件 L 粗切削刀刃（端）在饋進方向至精切削 刀刃距離 R1 粗切削刀刃端半徑 R2 精切削刀刃端半徑 R3 粗切削刀刃端至刀把座軸心距離 R4 精切削刀刃端至刀把座軸心距離 R5 精切削刀刃（端）至刀把座中心位置距離 R6 粗切削刀刃（端）至刀把座中心位置距離 d 1 粗切削刀刃半徑 d2 精切削刀刃半徑 -18-