TW200918209A - Deep-hole drilling apparatus - Google Patents

Description

200918209 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發月係有關於一種在深孔切削加工中所使用的切削裝置， 且特別是有_—觀孔切難置，射絲孔切職置係將含 有可換式刀片的導向塊固定在切削頭部的外周上。 【先前技術】 /瓜而5，裝设於深孔切削裴置的切削頭部外周上的導向 塊係利用所明的抵消（vanishing)效應，使切削頭部維持在以盎 振擺陳定軸線轉動的狀態，以提高_精度，並且能發揮“ 進行切削_生於孔關上_凸壓扁成平滑的作用。上述所謂 的抵/肖（Vanishing)效應，係纟進行穿孔時通過將十刀削刃滑動地接 觸於切肖丨孔的内周上，以使切肖彳孔内周面承受來自切肖彳刀的切削 力此效應進而使上述滑動地接觸之處和切削刃之間的位置關係 了直保持在恆定狀態。這種導向塊，雖然也有與切綱部一體成 型之方式，但其主流的方式為；將—個由超硬合金或金屬陶究等 硬質材料製成的刀片’對於—舰於鋼製的切綱部的外周上的 導向塊固定凹陷進行悍接，或者使㈣絲來對同樣的刀#進行緊 固。特別是，後者的使用螺絲來固定的導向塊之優點為；可以視 其磨損程度或損壞進行裝㈣更換成新的導向塊。其通常適用於 切削頭部上，構成一個切削刃也能裝卸而更換的拋棄式刀片。 請參閱圖1(A)至圖1(〇,其分別繪示出習知技藝之導向塊及 切削刃均為可更換式的鑽頭之係俯視圖、整體側視圖及切削頭部 之侧視圖。鑽頭1之鑽頭體1〇，係由位於前端側的切削頭部U， 200918209 以及後端侧外周設有外螺紋12a的螺桿12構成，其中該鑽頭體l〇 係大致為圓筒狀且形成中空内部向後端側開放的切屑排放通道 13，而二個大小不同且呈扇形的切屑排放口 14、15開口於該切削 頭部11的前端面11a上，其中該些切屑排放口 14、15連通至切 屑排放通道13中。將由拋棄式刀片製成的切削刃2A至2C，分別 使用螺絲17a緊固在沿著二個切屑排放口 14、15的侧壁14a、15a 所凹設的三個切削刃固定座16上，並且將較厚的片狀導向塊3， 分別使用固定螺絲17b緊固在凹槽狀的導向塊固定凹陷μ内，其 中该導向塊固定凹陷μ係沿著鑽頭轴方向凹設於切削頭部η的 外周面lib二處上。另外，圖中符號19是一對在切削頭部u的 外周面lib後方的半徑方向相對位置處的平坦部，用以夾緊工具。 請參閱圖2及圖3,其分別繪示出習知技藝之深孔切削加工之 縱向截面舰圖及糊頭觸之放大縱峨關，切削加工 的進行如下，通過將鑽頭丨鎖入螺桿12内，使該鑽頭丨與深孔切 削鑽，的呈圓形管狀的卫具柄4(亦稱為孔刀柄）前端進行連接，而 維持這狀,4 ’將s紅具柄4連接至如機床的主軸上並使其轉動， 或者與其反向地使工件w轉動。此外，下面所述的工具旋轉方向， 係表示在進行加工紅具補於功w產生_對_方向，且 &含上述I後者工件w轉動的切削加工。 在这種狀況下，維持在如圖所示以不漏油的方式包圍工 的冷部劑供縣41係藉由密棚42抵接於讀w上，在高 部供應方式從導人D 43導人於該冷㈣供應套41 ’、'，里過工具柄4外周面和切削内周面之間隙τ =，錢帶有在_處所產生_射之冷 頭1的切屑排放Qr 4、15 k入於切屑排放通道13内，再經過工 200918209 具柄4内的切屑排放通道4a向外排出。並且，在這加工過程中， 利用滑動地接觸於切削孔Η内周的導向塊3、3，可使切削孔内周 面承受切削力，可達成鑽頭1的穩定地轉動的狀態，並能使孔内 周得到均勻的平滑面。 請參閱圖7(A)、（Β)其分別繪示出習知技藝用於傳統架構的 深孔切削裝置中之導向塊正視圖及侧視圖，傳統的這種鑽頭j中 的每一個導向塊3 ’其外周側係一個由位於縱向方向中間的平坦部 为30及呈弧面的兩侧隆起部31、31構成，而在平坦部分3〇上設 有螺絲孔32，並且對於每一個隆起部31四周端緣加以削角33。 並且’每一個導向塊3的隆起部31，係以橫向方向（沿著工具旋轉 方向之方向）視為左右時，其橫向方向截面成為左右對稱的形狀， 並且除了加以削角33的四周端緣之外的表面，具有小於外周侧切 削刃2八卿成_細周S的曲率半徑，且形絲—個其圓弧中 心Q位=經過鑽頭1的旋轉中心〇的直徑D上之弧面，並其頂部p 的突出高度設定為與切削圓周s相等的高度。 、，然而，近年來，在使用如上述的深孔切削裝置所進行的深孔 切肖J力σ工領域中’對於所形成的_彳孔的加工品質之要求更高， 並要降低運轉成本，因此對於包含可換式刀片的導向塊而言，盼 望其本身的使用壽命也能更延長。 【發明内容】 ®甘於上述的狀況’本發明的目的在於提供一種深孔切削裝 丨沾1、刀f頭:卩上包含可換式刀片❾導向塊，並且所形成的切削 、口工品質得以提高，可延長導向塊的使用壽命。 200918209 為了達成上述目的，以圖式的符號來表示，申請專利範圍第^ 項的發明，其特徵在於：將滑動地接觸於切削孔H内周上的導向 塊3A、3B，使用固定螺絲17b裝卸自如地固定在形成於切削頭部 11外周上的導向塊固定凹陷18内，並該導向塊3Α、3β的頂部p卜 Ρ2係向切削刃（外周侧切削刃2Α)所形成的切削圓周s之半徑方向 ' 申請專利範圍第2項的發明，如申請專利範圍第1項所述之 , 深孔切削裝置’其中該導向塊3Α、3Β的頂部Pl、Ρ2，係位於比沿 著該導向塊3Α、3Β的切削方向上的寬度中間點更靠近切削方向前 方之位置上。 ^ 申請專利範圍第3項的發明，如申請專利範圍第丨項所述之 深孔切削裝置，其中該導向塊3Α、3Β的頂部Π、Ρ2，係位於一個 其曲率半徑小於切削刃（外周侧切削刀2Α)所形成的切削圓周s之 弧面上。 申請專利範圍第4項的發明，如申請專利範圍第丨項至第3 ( 項的任何一項所述之深孔切削裝置，其中該導向塊3Α、3β的頂部 PI、P2係向切削刀（外周侧切削刀2A)所形成的切削圓周s之半徑 方向外側突出，其突出量介於〇. 5至50/zm之間範圍中。 根據申請專利範圍第1項所述的深孔切削裝置，其導向塊的 頂部係向切削刀所形成的切削圓周之半徑方向外側突出，因此在 切削加工過程中可使該導向塊強力地推壓的同時也滑動地接觸於 切削孔内周上，以使得進行切削時產生的切削孔内周上的凹凸確 實地壓扁，並且可形成内周面更平滑的高品質切削孔，加上導向 塊本身也得到上述突出量份量的厚度增加，進而可延長耐磨損壽 8 200918209 命。 一般而言，導向塊的初期磨損常會越靠近工具旋轉方向後方 侧越大，相對於此，根據申請專利範圍第2項的發明，上述導向 塊的頂部，係位於比沿著工具旋轉方向上的寬度中間點更靠近工 具旋轉方向前方之位置上，因此可使從切削圓周突出的該頂部的 磨損速度變緩慢，可延長耐磨損壽命。 根據申請專利範圍第3項的發明，導向塊的頂部，係位於一 個其曲率半徑小於切削刃所形成的切削圓周之弧面上，因此可容 易設定為一種可避免該導向塊的工具旋轉方向前端緣側卡在切削 孔内周上之尺寸形狀。 根據申請專利範圍第4項的發明，導向塊的頂部相對於切削 刀所形成的切削圓周以適當範圍突出，可避免切削阻力的過度增 加，進而可發揮有效的抵消（Vanishing)效應以及使内周面平滑化 的作用。 【實施方式】 —下面，關於本發明的深孔切削裝置的實施例，參照圖式並進 仃進一步的解釋。第4圖係繪示依照第一實施例的深孔切削裝置 中=頭1的導向塊固定部分之放大橫向截面圖，帛5圖係綠示 依照=二實施例的深孔切職置巾的綱丨的導向塊固定部分之 放大仏向截面圖’第6圖（A)⑻皆係繪示第-及第二實施例中所 使用的導向塊3A、3B的斜視圖。在這些實施顺示的深孔切削裝 除了導向塊3的形態之外基本架構均與使用上述所述的 圖（A)至(〇、第2圖以及第3圖來予以說明的架構完全相同， 200918209 因此導向塊3以外的各個架構，不在此贅述。 如第4圖所示，在第一實施例的深孔切削裝置中，將一個由 超硬合金或金屬陶瓷等硬質材料製成的導向塊3A，使用固定螺絲 17b來緊固在每一個設於鑽頭丨的切削頭部u外周面上的導向塊 固定凹陷18上。如第6圖（A)所示，該些導向塊3A係其整體大致 呈較厚的片狀，其外表面側係一個由位於縱向方向中間的平坦部 分30及呈弧面的兩側隆起部31、31構成，而在平坦部分3〇上設 有螺絲孔32,並且二瓣起部31表面絲曲率半徑小於外周侧切 削刃2A(參照第1圖）所形成的切削圓周s之弧面，這一點與上面 所述的使用於傳統深孔切難置中之導向塊3相同（參照第8圖）。 然而 在等向塊3A中，二個隆起部31之弧面具有與該圖假 想線所不的上述傳統架構中的導向塊3之弧面相同曲率半徑，但 是如第4 ®所示’其圓弧中心Q1位於使傳統架構的導向塊3中的 圓弧中〜Q往鑽頭切線方向且工具旋轉方向側偏移u份量之位置 上’並且以橫向方向（沿著工賊財向之方向，以制y所示） 視為左右時’其橫向方域域為左右非對稱的形狀。簡單而言， 導向^ 3A的弧面形狀，係使導向塊3的弧面往鑽頭切線方向偏移 1份^:且肖_導向塊固定凹陷18突出的偏移前方側(假想線 a之3 k並在偏移後方側上附加有圓弧延長部分卜 “二：:该導向塊3A的二個隆起部31的頂部P1，係位於-條 二的旋轉中心Q的直徑D距離1:1份量之平行線U 此外亚备°侗二：切削刀2〇斤形成的切削圓周S外侧稍微突出。 方 =端緣加以_的 200918209 該第一實施例的鑽頭1，如上述般，其將螺桿12鎖入並連接 於深孔切削鑽頭的工具柄4前端部分（參照第2圖、第3圖），以 供所需的深孔切削加工之用。藉此，在該深孔切削加工過程中， 通過每一個導向塊3A滑動地接觸於切削孔η内周上，使切削力藉 由該導向塊3Α被切削孔Η内周面上承受，並且利用其抵消 (Vanishing)效應以使鑽頭1維持在穩定地轉動的狀態，以得到良 好的加工精度，再加上進行切削時產生於孔内周上的凹凸能壓扁 成平滑。該導向塊3A的頂部P1向切削圓周s的外側外突出而強 力地推壓的同時也滑動地接觸於切削孔Η内周上，可使得進行切 削時產生於切削孔Η内周上的凹凸更強力且確實地壓扁，進而可 形成其内周面的平滑度更高的高品質切削孔Η。 此外，一般而言，導向塊的初期磨損常會越靠近工具旋轉方 向後端越大，相對於此，導向塊3Α的頂部π係位於比其橫向之 中間點更靠近工具旋轉方向前方之位置上，因此從切削圓周s突 出的該頂部P1的磨損速度變緩慢，可使導向塊的耐磨損壽命得以 延長而降低運轉成本。此外，該導向塊从與現有的深孔切削裝置 中的導向塊3(參照第7圖）相較’其形成為只有對滑動接觸於鳩 孔Η内周上的隆起部31表面的圓弧中心加以偏移之形狀，因而對 於現有的深孔切削裝置的切削頭部，可利用該導向塊固定凹陷Μ 來順利進行固定步驟。 曰 如第5圖所示，在第二實施例的深孔切削裝置中，將與上述 相同的硬質材料製成的導向塊3Β，使用固定螺絲丨几來緊固在^ 一個設於鑽頭1的切削頭部11外周面上的導向塊固定凹陷18_^ 如圖6(B)所示，該些導向塊3B整體大致呈較厚的片狀，其外表面 側係由縱向方向中間處設有螺絲孔32的平坦部分3〇及^弧^的 200918209 兩側隆起部31、31構成，並且每一個隆起部31的表面係由分別 位於工具旋轉前方向侧及後方向侧的弧面31a及斜面31b組成， 而且將位於縱向兩端緣處的削角34及位於工具旋轉方向前緣處的 弧度35設於隆起部31上。 藉此，該導向塊3B，與上述第一實施例中的導向塊3A相同， 其橫向方向截面成為左右非對稱的形狀，但是二個隆起部31的狐 面31a具有比第5圖的假想線所示的上述傳統結構的導向塊3之 弧面更小的曲率半徑，其圓弧中心Q2位於一條從經過鑽頭1的旋 轉中心0的直徑D往工具旋轉前方向側距離乜份量之平行的位置 上，並且斜面31b形成一個自弧面31a的工具旋轉方向後侧緣至 導向塊固定凹陷18的開口處之斜面。該導向塊3B的二個隆起部 31的頂。卩P2位於線L2上，並且向外周側切削刃2A所形成的切削 圓周S外侧稍微突出。 在使用包含有這種導向塊3B的鑽頭丨進行深孔切削加工過程 中’與使用上述第-實施例㈣孔切削裝置進行加工時相同，藉 由滑動地接觸於切削孔Η内周上的導向塊3B，使切削力被切削孔 Η内周面上承受，並且细其抵消（㈣如呢)效應使綱1維持 在穩定地_雜態，以得軌好的加讀度。向該導向塊3B的 切則圓周S的外侧大出的頂部p2強力地推壓的同時也滑動地接觸 於切削孔Η内周上’以使得切削孔H關上的凹凸更強力且確實 ^壓爲，進而可形成内周面平滑度更高的高品質切削孔H。另外， ^向^!6 ’與上述第—實施例的導向塊3A相同，其頂部P2係位 於比，、寬度巾_更靠近I具旋财向前方之位置上，可使導向 賴壽命得叹長叫低運轉成本，若其底面輯為與在 玉有的冰孔_裝置中的導向塊3(參照第7圖）相同尺寸，可以取 12 200918209 代該導向塊3而使用於現有的深孔切削裝置中。 在本發明的深孔切削裝置中，導向塊的頂部係向切削刀所形 成的切削圓周之半徑方向外侧突出，其突出量的最佳範圍依據工 具直徑（切削孔直徑）不同，但是一般而言，其較佳設定為介於〇 5 至50/zm之間範圍中，如果其過小時即無法充分地使孔内周的平 ： 滑化及導向塊的長壽命化，而其過大時則會使滑動地接觸的阻力 · 增大，以致會降低切削效率。 藉此，作為使用於本發明的深孔切削裝置中的導向塊，其頂 部係向切削刃所形成的切削圓周之半徑方向外側突出即可，但更 佳為該頂部位於比沿著導向塊私具旋轉方向上的寬度中間點更 靠近工具旋轉方向前方之位置上，此導向塊並不限於實施例顯示 的大致呈較厚的片狀’其中該大致呈較厚的片狀導向塊在螺絲緊 固部分兩侧上包含-對用於使其滑動地接觸於切削孔内周上的隆 起部’亦可採用各種形態，例如縮短片狀長度，並僅在一個隆起 孔等。此外，除了導向塊整體為超硬合金或 材料外’柯僅在制在_地接觸於切削孔内 上採用硬質材料，而其他部分作為基材而使用 如一般的鋼鐵等廉價材料。 向塊的隆起部表面，可設定為各種曲面和斜面之組 δ等各種形先、，但考慮到加工方便性 , 々使性仍建4使包含頂部的主要 個小於_ 塊的工具旋轉方向前端緣侧卡在上為之m免該導向 雖然在實施例中在鑽頭1的切削頭部U上分別包含三個位於 13 200918209 外周側、中心側及中間處之切削刀2 削刀等任何情況巾，並且亦可_於，王… 方式而與工具柄一體成型的深孔切削裝置中 但是本發明仍可_於切削頭部包含—個之f案為例而示出， 個、一個及四個以上的切 種切削頭部係非鑽頭分離 作為鑽頭崎成單獨構件之情对…4巾。而且’在切削頭部 管方式），該冷卻劑内部供應方式，係將鑽頭連式(雙 【具柄上’並使冷卻劑從設於該卫具柄的内、^筒同狀之 =供應通道導出至鑽頭外侧後，再使帶有切相該ς的冷部 的冷卻劑排放口流入工具柄的内筒體内之冷卻劑排^通道=鑽頭 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示一種包含可換式刀片的導向塊之鑽頭 以本發明標的之深孔切削裝置中，其 ，用 圖，⑻係整體侧視圖，（c)係切削頭部之^見俯圖視 第2圖係繪示依照第丨圖的深孔切削裝置所進γ 切削加工之縱向截面側視圖。 、床孔 第3圖係繪示在第2圖的深孔切削加工中 之放大縱向截面側視圖。 彳頭部侧 第4圖係繪示用於依照本發明的第—實施 裝置中的鑽頭的導向塊固定部分:孔切削 面圖。 & 1刀之放大橫向截 第5圖制會示用於依照本發明的第二實施 裝置中的鑽頭的導向塊固定部分大 '^八m向戴 14 200918209 面圖。 第6圖係繪示一種用於本發明的深孔切削裝置中之 塊’其中⑷騎示在第—實施財所使用的導^ 塊之斜視圖，（B )係綠示在第二實施例中所 導向塊之斜視圖。 的 第7圖係繪示一種用於傳統架構的深孔切削裝置中之導 向塊，其中（A)係正視圖，（B)係側視圖。 第8圖係繪示傳統架構的深孔切削裝置中的鑽頭之主要 部俯視圖。 【主要元件符號說明】 I :鑽頭； 4:工具柄； 10 :鑽頭體； II :切削頭部； 11 a :切削頭部前端面； lib:周面（外周）； 12 :螺桿； 12a :螺桿12的外螺紋； 13、 4a .切屑排放通道； 14、 15 :切屑排放口； 14a、15a :切屑排放口 14、15的側壁； 16 :切削刀固定座； 18:導向塊固定凹陷； 19 : 一對在切削頭部外周面llb後方的半徑方向相 200918209 對位置處的平坦部； 30 :平坦部分； 31 :隆起部； 31a :弧面； 31b :斜面； 32 :螺絲孔； 33、34 :隆起部四周端緣的削角； 35 弧度； 41 冷卻劑供應套； 42 密封圈； 43 冷卻劑導入口； 17a、17b :固定螺絲； 2A至2C :切削刃； 3、3A、3B、3C :導向塊； a :假想線； b:圓弧延長部分； C :冷卻劑； D :直徑； F :切屑； Η :切削孔； U、L2 :平行線； 0 :旋轉中心； Ρ、PI、Ρ2 ··頂部； Q、Ql、Q2 :圓弧中心； S :切削圓周； Τ :工具柄外周面和切削孔内周面之間隙； 16 200918209 K. tl、t2 :偏移份量； W :工件；以及 y :工具旋轉方向。 17

Claims (1)

1. 200918209 十、申請專利範園： 1. 一種深孔切削裝置，其包含： 一切削頭部，其具有一外周，· :導向塊固定凹陷，其位於該切削頭部之外周上; Μ及 續+ 3向塊’其使用固定螺絲裝卸自如地固定在位於 之外周上的該導向塊固定凹陷内，滑動地 之内周，且該導向塊的頂部係向-切削 9:: 切削圓周之半徑方向外側突出。 ί專利範圍第1項所述之深孔切削裝置，其中該 頂部，係位於比沿著該導向塊的工具旋轉方 1 、度中間點更靠近工具旋轉方向前方之位置 上。 3· ^申凊專利範圍第丨項所述之深孔切肖彳裝置，其中該 ^向塊的頂部’係位於一曲率半徑小於該切削刃所形 成的該切削圓周之孤面上，並位於比沿著該導向塊的 工具旋轉方向上的寬度中間點更靠近卫具旋轉方向前 方之位置上。 4.如申請專利範圍第i項至第3項的任何—項所述之深 孔切削裝置，其中該導向塊的頂部係向該切削刃所形 成的該切削圓周之半徑方向外側突出，其突出量介於 0. 5至50“ m之間範圍中。 、