TW200920517A - Deep-hole drilling apparatus - Google Patents

Description

200920517 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種在深孔切削加工中所使用的切削裝置， 且特別是關於一種導向塊以焊接固定在切削頭部的外周上^深孔 切削裝置。 / 【先前技術】 一般而言，裝設於深孔切削裝置的切削頭部外周上的導向 塊，係利用所謂的抵消（Vanishing)效應，使切削頭部維持在以無 振擺的恆定轴線轉動的狀態’以提高切削精度，並且能發揮將在 進行切削時產生於孔内周上的凹凸壓扁成平滑的作用。上述所謂 的抵消（Vanishing)效應，係當進行穿孔時通過將切削刃滑動地接 觸於切削孔的内周上，以使切削孔内周面承受來自切削刃的切削 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 直保持在值疋狀您。运種導向塊雖然也有與切削頭部一體成型 之方式但其主流的方式為，將一個由超硬合金或金屬陶竟等硬 質材料製成的刀片，對於一個裝設於鋼製的切削頭部的外周上的 V向塊固疋凹陷進行嬋接，或者使用螺絲來對同樣的刀片進行緊 固。藉此，焊接方式的導向塊，一般而言適用於一種切削刃也採 用焊接固定方式的切削頭部上。 請參閱第6(A)圖至第6 (C)圖，其分別繪示出習知技藝之導 向塊及切削刃均為焊接固定方式的鑽頭之俯視圖、整體正視圖及 ^刀削碩部之侧視圖。鑽頭1B之鑽頭體1〇，係由位於前端的切削頭 ^ 1〇a，以及後端側外周設有外螺紋11的螺桿l〇b來構成，其中 该鑽頭體1G係大致為圓筒狀且碱中空崎向後端湖放的切屬 200920517 排放通道12,而二個大小不同且呈扇形的切屑排放口 13、14開口 於該切削頭部l〇a的前端面la上，其中該些切屑排放口 連通至切賴放通道12巾。將三㈣超硬合金或金屬喊製成且 位於外周側、中心侧及中間處之切削刃2A至2C，分別焊接固定在 沿著二個切屑排放口 13、14的侧壁所凹設的三個切削刃固定座15 上，並且將較厚的片狀導向塊3 ’分別焊接固定在溝狀的導向塊固 定凹陷16内，其中該導向塊固定凹陷16係沿著鑽頭轴方向凹設 於切削頭部10a的外周lb面的二處上，並且在切削頭部洳的= 周面後方側的半徑方向相對位置上，分別有一個凹槽丨？用以夾緊 工具。此外’每-個導向塊3的外表面側，利用焊接後的研磨過 程，加工成-個沿著外周侧切削刀2Α所形成的切削圓周之弧面 3a ’並對於其四周緣加以削角3b。 請參閱第7(A)圖及第7(B)圖，其分別繪示出習知技藝之深孔 切削加工之縱向截面側視圖及切削頭部側之放大縱向^面側視 圖，切削加工的進行如下；通過將鑽頭1β鎖入螺桿⑽内，使該 綱1B與深孔_翻的呈狀虹具柄4(亦稱為孔刀柄^ 前端進行連接，*轉這雜，m狂具柄4連接絲機床的主 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 述的工具方向，練示麵行加王私具姆歡件w產生 的相對旋財向，且包含上述使後者讀W轉__加工。 在這種狀況下，維持在如圖所示以不漏油的方式包圍工且 的冷卻劑供應套41 _由密_ 42抵接於轉w上，在言、 冷卻劑C以外部供應方式從導入口 43導入於該冷卻劑供應套μ 内’並經過工具柄4外周面和切削孔Η _周之_ τ供^至鑽 頭1B的前端側，然後帶有在切削處所產生的切屑F之冷卻齊縱鑽 200920517 頭1B的切屑排放口 13、14流入切屑排放通道丨2内，再經過工具 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η内周 面承受切削力，可達成鑽頭1Β的穩定地轉動的狀態，並能使切削 孔内周得到均勻的平滑面。 但是，在這種深孔切削裝置中，當達到某種程度的使用次數 時觀察該導向塊表面的磨損情況，就會發現磨損部分的中心通常 遠離工具前端向工具旋轉方向後方偏移。請參閱第6⑹圖其綠示 用於傳統架構的深孔切削裝置中鑽頭之切削頭部之示意圖，在上 述的傳統_的職域裝置中，導向塊3的弧面3a以虛線绛示 的磨知部分Z1成為向卫具旋轉方向偏移的雜。圖巾，u係磨損 中心線相對於工具軸線方向L〇傾斜成角度Θ。 然而，導向塊3的磨損部分Z1整體係相當於一個讓切削孔η 内周上承X切肖彳力的滑動接觸區，因此在磨損部分〖I於弧面如 上偏移的情況下，導致導向塊3整體與_孔H關上抵接不均 勻、會使抵接於切削孔Η内周上所引起的應力，指向偏離工具中 二的方向。於是這些因料致_㈣的不穩定，以致降低加工 ;、度的同時，導向塊3本身也產生不均勻磨損以致縮短使用壽命。 【發明内容】 鑒於上述的狀況，本發明的目的在於提供一種導向塊以焊接 古疋在切朗部上之深孔_裝置，因可使切難_定而提高 加工精度，並且可延長導向塊的使用壽命。 為了達成上述目的，以圖式的符號來所示，申請專利範圍第i 200920517 項，係一種深孔切削裝置，其中該深孔切削裝置係將滑動地接觸 於切削孔Η内周上的導向塊5’以焊接固定在切削頭部1〇a的外周 上，其特徵在於：導向塊5係佈置成傾斜，以使該導向塊5的工 具前端側比尾端侧位於工具旋轉方向y之前方侧。 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 /未孔切削裝置，其中導向塊5的橫向方向中央線li係相對於工具 軸線方向L0傾斜成1〇至40度的角度<9。 申請專利範圍第3項的發明，如申請專利範圍第1項或2所 述之深孔切削裝置，其中導向塊5的外表面侧係成為一個沿著切 削刃（外周侧切削刀2A)所形成的切削圓周s之弧面5a。 根據申請專利範圍第1項所述的深孔切削裝置，焊接固定在 切削頭部的外周上的導向塊係佈置成傾斜，以使該導向塊的工具 刖、側比尾端側位於工具旋轉方向之前方侧，因此即使導向塊表 面的磨損中心遠離工具前端向工具旋轉方向後方偏移，亦可不使 磨損部分在導向塊外表面上偏移，而可使導向塊整體均勻地抵接 於切削孔内周上，並可使抵接於切削孔内周上所引起的應力，指 向工具中心方向，於是可使切削狀態穩定而提高加工精度的同 時，導向塊本身的磨損也得到均勻化，可延長使用壽命。 ^根據申請專利範圍第2項的發明，導向塊的橫向方向中央線 係相對於工具軸線方向傾斜成適當角度，因此可使其傾斜方向與 進行切削加工所引起的磨損中心的傾斜方向接近，以更提高加工 精度。 根據申請專利範圍第3項的發明，導向塊的外表面側係成為 一個沿著切削刃所形成的切削圓周之弧面，因此通過將導向塊原 200920517 料片焊接固定在切削頭部上後所進行的研磨加工，可容易地形成 該弧面且提高加工精度。 【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 一步的解釋。第1(A)圖至第1(C)圖皆係繪示依照該實施例的深孔 切削裝置中的鑽頭1A，第2(A)圖及第2 (B)圖皆係繪示該鑽頭1A 的鑽頭體10,第3圖係繪示使用於鑽頭ία上的導向塊原料片5〇， 第4(A)圖及第4(B)圖皆係繪示該導向塊原料片5〇以焊接固定在 鑽頭體10上，第5圖係繪示鑽頭ία在對於該導向塊原料片5〇進 行研磨加工後的前端面主要部。在這實施例中所示的深孔切削裝 置中，除了鑽頭1A的導向塊5及導向塊固定凹陷π的形態之外， 基本架構均與第6(A)圖至第6(c)圖所示的具有傳統架構的鑽頭 1B相同，因此對於在二個鑽頭1A、1B中共用的各個架構表示相同 符號’並不在此贅述。 鑽頭1A，係將由一個超硬合金或金屬陶瓷等硬質材料製成並 具有大致圓弧形狀的導向塊5,使其凸形曲面側向外，分別以傾斜 佈置固定在鑽頭體10的切削頭部l〇a外周面二處上，以使該導向 塊中縱向方向一端側的工具前端侧比該縱向方向另一端侧的尾端 侧位於工具旋轉方向y上之前方侧。並且每-個導向塊5的橫向 方向等分線L2 ’係相對於工具軸線方向l〇傾斜成與上述傳統架構 的鑽頭1β中的導向塊7的磨損中心線Ll(參見第6(C)圖）相同角 度Θ。 ^ °亥些導向塊5，係將如第3圖所示的導向塊原料片50焊接固 疋在八上’且如第2(A)圖及第2(B)圖所示設於鑽頭體1〇的外周 200920517 面ib上之導向塊固定凹陷18上，之後 側進行研磨加工。 等句塊原料片50外表面 藉此，導向塊固定凹陷18，係在自 外周面㈣方側半部分之區域中 二體=的别端面以至 並使該工錢财向y後相的輕雜的同時， 部分.其中該較淺__解=較大，以作為承受 =沿著與工具軸線方向LG成肖度Θ的傾斜方=斜?=應 導向塊原料片50，其形狀係一種在_側 方面， 加以削角50b、50b之較厚的片狀，且對於導向塊:成::邊緣上 狀，在焊接後成為外表面側的上述主面5〇a上具有削減寸形 請參閱第5 __對於導向猶行卿加錢的切 圖，為了形成導向塊5的弧面5a之研磨加工，係採 用-義轉研財式進行即可，該方式係以 50的鑽頭體10的轴心〇為中心，轉動該鑽頭㈣側或21 側，使研磨工具接觸於導向塊原料片5〇的主面娜側上。藉此， 弧面5a挾帶橫向方向中心D可設定為—個沿著切胸2a所形 的切削圓周S之圓弧狀。請參閱第4⑻圖其繪示焊有導向塊原料 片及切削⑽綱體側視圖。通過傾斜地佈置導向塊原料片， 使該工具前端侧的端部5〇c呈傾斜且突出於鑽頭體1Q的前端面 la’故要哺並去除該突出部分使之大致與該前端面成為平 面。此外，對於導向塊5的外表面側的周緣（弧面5a的周緣），也 進行研磨並加以削角5b以避免導向塊5卡在切削孔Η内周上。 "前後將切削刃2Α至2C亦焊接固定在鑽頭體10中的每—個切 削刀固定座15上，而對於影響切削直徑的外周部切削刀μ之外 200920517 緣側而言’通過同樣的焊接固定後之研磨加工，來精密地設定預 定的刃口前端位置。 上述架構的鑽頭1A，如前述’與用於深孔切削震置中的鑽頭 1B相同’通過將螺桿l〇b鎖入並連接於工具柄4的前端上（參照第 7(A)圖及第7(B)圖），可供所需的深孔切削加工之用。藉此，在該 深孔切削過程中，通過每一個導向塊5滑動地接觸於切削孔η内 周上’使切削力藉由該導向塊5被切削孔Η内周面上承受，並使 進行切削時產生於孔内周上的凹凸能壓扁成平滑，但是在導向塊5 的外表面側上產生因與切削孔Η内周上滑動接觸所引起的磨損， 而且該磨損部分中心遠離工具前端向工具旋轉方向後方偏移。 然而，在該深孔切削裝置中，焊接固定在切削頭部1〇a外周 上的導向塊5佈置成傾斜，並且其傾斜佈置的傾斜方向，即橫向 方向等分線L2的方向，係與磨損中心的傾斜方向相一致，磨損部 分=2均自地魏在橫㈣向等分線L2賴上，如第丨⑻圖虛線 所示。從而在切削加工過程中，可使導向塊5整體與切削孔Η内 周面均勻地接觸，以使抵接於切削孔Η内周上所引起的應力指向 工具中〜，進而可發揮更理想的抵消（^如丨油丨呢)效應，可择得基 於極為穩定的_狀態所縣的高加工精度。並且通過這^磨 的均勻化，可延長導向塊5本身的使用壽命。此外，在第仙)圖 中’導向塊5的磨損部分Z2的寬度隨著遠離卫具前端侧變窄，a 因為-般在鑽頭1A中切削頭部1〇a整體設定為猶具粗頭錐形之= 故。 工具軸線方向LG和佈置成傾斜的導向塊5的傾斜 間的夾角Θ ’其最絲_依據工具直徑⑽孔細或切削條 200920517 件不同’但是一般而言’其較佳設定為介於10至度之間範圍 中。亦即，該夾角6»過小或過大不易使該導向塊5均句地接觸於 切削孔Η内周上’會使抵接所引起的應力方向偏離工具中心，以 致不易得到穩定的切削狀態。為了以最佳傾斜狀態佈置導向塊5， 預先在相應的加工條件之下研究磨損中心線的傾斜度，之後其嗖 定為與該傾斜度相一致的傾斜角。 八 導向塊5的弧面5a’如前述，等到將導向塊原料片5〇焊接固 定在切削頭部l〇a上後再加以研磨加工，這是因為有焊接固定特 有位置的對準精度問題，以及要傾斜佈置導向塊5之特殊關係: 亦即，在進行焊接固定過程中，焊料夾入於兩個焊接面之間因 此即使預先對於導向塊原料片5〇本身進行加卫使具有精密二尺寸 幵y狀，亦無法確保在切削頭部l〇a上的嚴密對準精度。並且，為 了將導向塊5相對於切_部1(k的軸線方向佈置^斜，並弧 面5a能使圓孤中心位於切削頭部1〇a直徑上（實施例中的工具 =)’必縣使該弧面5a設定為不與導向塊5的底面及兩側面平 订的曲面’若要在原料⑽態巾達成這條件 難的加工操作。然而，等 驗生非吊困 決這些問題。 後進仃研磨加工，可完全解 作為使本發_深孔切職置中叫 t度及寬度比例係'與上述實施例中舉例所 匕二各 • ’至於導向塊原料片而言，為了省去對於工且==出 知所進仃的研磨絲之步驟，亦可使 定時，其尺寸:=二 的固定鑽頭突:==端部形成沿細時 方向以作為成形物件；形狀係由正面觀看 12 200920517 呈平行四方形，以使兩端部為沿著焊接時的固定鑽頭前端面等。 此外，關於導向塊材料而言，除了整體為超硬合金或金屬陶瓷等 硬質材料外，亦可僅在滑動地接觸於切削孔内周上的隆起部表面 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。 雖然在實施例中在鑽頭1的切削頭部10a上分別包含三個位 =周側、中心側及中間處之切削刀2A至2C之方案為例而示出， ^本發明仍可適用於切削頭部包含—個、二個及四個以上的切 何情況中，並且亦可_於—種切削頭部係非鑽頭分離 作i觀I具柄—體成型的深孔切削裝置中。而且，在切削頭部 管方七At 亦可採用冷卻劑内部供應方式(雙 圓Γ"Γ咖部絲料，雜鑽概接至雙重 之工具柄上’並使冷卻劑從設 間的冷卻雜應通道㈣至鑽 ς 、外筒體之

1從鑽頭的冷樣㈣該冷卻 道中。 鬥两體内之冷卻劑排放通 【圖式簡單說明】 第1(=::==發_實施例__裝 (B)圖係綠示用於依照本發 、”的錢頭之切剌頭部例的深孔切削裝 第UC)圖料㈣於依財發㈣實施㈣深孔切削裝 13 200920517 置中的鑽頭之整體正視圖。 第2(A)圖係繪示第1圖的_之_體之俯視圖。 第2(B)圖係繪不第丨圖的鑽頭之鑽頭體之切削頭部之側 視圖。 第3圖係繪不焊接固定在第丨圖的鑽頭體上的導向塊原 料片之斜視圖。 第4(A)圖雜tf焊接有導向塊原料片及切削刀的鑽頭體 之俯視圖。 第4⑻圖係繪示焊接有導向塊原料片及切削刃的鑽頭體 之侧視圖。 第5圖係繪示對於導向塊進行研磨加工後的切削頭部之 主要部俯視圖。 第6(A)圖係繪示一種用於傳統架構的深孔切削裴置中之 鑽頭之俯視圖。 第6(B)圖係繪示一種用於傳統架構的深孔切削裝置中之 鑽頭之整體正視圖 第6(C)圖係繪示一種用於傳統架構的深孔切削裝置中之 鑽頭之切削頭部之側視圖。 第7(A)圖係繪示深孔切削裝置所進行的深孔切削加工之 縱向截面侧視圖。 第7(B)圖係繪示深孔切削裝置所進行的深孔切削加工之 切削頭側的放大縱向截面側視圖。 14 200920517 【主要元件符號說明】 ΙΑ、1B :鑽頭； la :切削頭部10a的前端面； lb :切削頭部10a的外周面； 4 :工具柄； 10 :鑽頭體； 10a :切削頭部； 10b :螺桿； 11 :螺桿10b的外螺紋； 12、 4a :切屑排放通道； 13、 14 :切屑排放口； 15 :切削刃固定座； 16、18:導向塊固定凹陷； 17 : —對在切削頭部外周面後方的半徑方向相對位 置處的凹槽； 18a :承受部分； 2A至2C :切削刃； 3、5 :導向塊； 3a、5a :弧面； 3b、5b、50b :削角； 41 :冷卻劑供應套； 42 :密封圈； 43 :冷卻劑導入口； 50 :導向塊原料片； 5 0 a .導向塊原料片的主面， 5 0 c .導向塊原料片的端部， 15 200920517 C 冷卻劑； D 中心； F 切屑； Η 切削孔； LO :工具軸線方向； L1 :磨損中心線； L2 :橫向方向等分線； 0 :鑽頭體的軸心； S :切削圓周； T :工具柄外周面和切削孔内周面之間隙； W :工件； y :工具旋轉方向；

Zl、Z2 :磨損部分；以及 0 :角度。 16

Claims (1)

1. 200920517 十、申請專利範圍： 1. 一種深孔切削裝置，其包含： 一切削頭部，其具有一外周；以及 一導向塊，其焊接固定在位於該切削頭部之外周 上’且滑動地接觸切削孔之内周； 其中，該導向塊係佈置成傾斜，以使該導向塊的工 具前端側比尾端侧位於工具旋轉方向之前方側。 2·如申請專利範圍第1項所述之深孔切削裝置，其中該 導向塊的橫向方向中央線，係相對於工具軸線方向傾 斜成10至40度的角度。 3·如申請專利範圍第1項或第2項所述之深孔切削裝 置’其中該導向塊的外表面侧係成為一沿著切削刀所 形成的切削圓周之弧面。 17