TW201622853A - 捨棄式鑽銑刀具 - Google Patents

Abstract

本發明係為一種搭配數值或電腦數值控制工具機以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削功能之捨棄式鑽銑刀具，本發明捨棄式鑽銑刀具，包含一刀桿，該刀桿之一端相交錯位置設有排屑槽，該排屑槽之末端設有刀座，該刀座得以鎖固一捨棄式刀片，該捨棄式刀片，該刀片上、下兩端之刀刃係設有高低落差且具有缺口之狀態，搭配捨棄式刀片呈波浪狀之結構設計，具有分段鑽銑且自動斷屑並能產生間歇加工之功能。

Description

捨棄式鑽銑刀具

本發明係有關於一種具有鑽孔兼具銑削功能之刀具改良，尤指一種搭配數值或電腦數值控制工具機以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削功能之捨棄式鑽銑刀具。

請參閱第10圖所示，一般習用之鑽頭，其鑽削之孔徑ψd係根據鑽頭之刀刃直徑ψD而定，因此每一種尺寸之鑽頭只能鑽削一種孔徑，使用者必須準備相當多種尺寸之鑽頭，鑽頭尺寸之庫存量相當多量，此外該麻花鑽頭所鑽削之鐵屑多為連續性之排屑且鐵屑寬度大，尤其是軟鋼、鋁或鋁合金或是不銹鋼材質之鑽削加工，連削性之鐵屑不易斷屑，易阻塞於排屑槽內，熱傳導相當大，主軸承受之切削負荷相當大，控制器之主軸負荷表通常在60%左右，這對工具機之主軸、剛性、切削精度及壽命等影響相當大，鐵屑一旦發生阻塞，則無法繼續進行鑽削，加工必須暫時中止，清除鐵屑後再繼續運作。

請參閱第11圖所示，係為習用捨棄式鑽頭，該捨棄式鑽頭之捨棄式刀片雖有斷屑槽之設計，但鑽削材質較軟之材料時，仍會有不易斷屑之現象，容易發生阻塞、過熱之現象，必須使用切削液對準鑽頭澆灑，加工過深時，排出之鐵屑將會阻擋切削液進入孔內，無法到達鑽頭末端之切刃位置，切刃之溫度將會持續升高，因此傳統之鑽削作業必須邊鑽邊停 之間歇式鑽削，以達到退屑及散熱之功能，加工效率明顯不彰，增加加工成本。

前述兩種鑽頭，切削方式都是屬於連續切削，其產生之鐵屑大且為連續性之鐵屑，以致於容易發生阻塞及過熱，此外，不論是麻花鑽頭或是捨棄式鑽頭都必須考量鑽削深度之限制，鑽削之深度越長造成無法排屑之困境，鐵屑將會阻塞在鑽槽內，導致無法進刀之缺點。

習知麻花鑽頭或是捨棄式鑽頭兩種鑽頭，切削方式都是屬於連續切削，其產生之鐵屑大且為連續性之鐵屑，以致於容易發生阻塞及過熱，每一種尺寸之鑽頭只能鑽削一種孔徑，使用者必須準備相當多種尺寸之鑽頭，鑽頭尺寸之庫存量相當多量，而且選用鑽頭時因鑽削穩定性之考量，都必須考慮鑽頭與鑽削長度之倍比數(D/L)，以及鑽削深度之限制，否則鐵屑將會阻塞在鑽槽內，導致無法進刀之缺點。

本發明係為一種搭配數值或電腦數值控制工具機以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削功能之捨棄式鑽銑刀具，本發明捨棄式鑽銑刀具，包含一刀桿，該刀桿之一端相交錯位置設有排屑槽，該排屑槽之末端設有刀座，該刀座得以鎖固一捨棄式刀片，該捨棄式刀片，其上、下兩端之刀刃係設有高低落差且具有缺口之形狀。

本發明由工具機控制以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削作業，利用螺旋式進刀之加工方式，搭配捨棄式刀片呈波浪狀之結構設計，使得該捨棄式刀片之刀刃具有分段鑽銑且自動斷屑並能間歇加工之功能，使得鐵屑短小，容易排屑，不會造成阻塞，散熱速度佳，並且能夠降低切 削阻力，進而提升刀具之轉速，提升切削移除率，而且鑽銑刀具可以搭配延伸桿變化長度，進行深孔加工。

10‧‧‧捨棄式鑽銑刀具

11‧‧‧刀桿

12‧‧‧排屑槽

13‧‧‧刀座

131‧‧‧側面

20‧‧‧捨棄式刀片

21‧‧‧刀片本體

211‧‧‧頂面

22‧‧‧錐孔

23‧‧‧刀刃

231‧‧‧外刃口

232‧‧‧內刃口

24‧‧‧缺口

25‧‧‧平面

30‧‧‧測量線

c‧‧‧間距

K‧‧‧水平進刀方向

CC‧‧‧中心線

d‧‧‧旋轉直徑

第1圖係本發明之立體圖

第2圖係本發明之前視圖

第3圖係本發明之端視圖

第4圖係本發明捨棄式刀片設定導呈角及刀刃分段切削之示意圖

第5圖係本發明捨棄式鑽銑刀具螺旋鑽銑工件之俯視圖

第6圖係本發明捨棄式鑽銑刀具螺旋進刀之導程示意圖

第7圖係本發明捨棄式鑽銑刀連接延長桿增加長度之示意圖

第8圖係本發明捨棄式刀片之刀刃呈方形之實施例圖

第9圖係本發明捨棄式刀片之刀刃呈梯形之實施例圖

第10圖係習用麻花鑽頭之示意圖

第11圖係習用捨棄式鑽頭之示意圖

請參閱第1~3圖所示，本發明係為一種搭配數值或電腦數值控制工具機以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削功能之捨棄式鑽銑刀具，本發明捨棄式鑽銑刀具10，包含一刀桿11，該刀桿11之一端相交錯位置設有排屑槽12，該排屑槽12之末端設有刀座13，該刀座13得以鎖固一捨棄式刀片20，該刀桿11之中心位置設有出水孔14，該出水孔14係貫穿於排屑槽12，其中： 該捨棄式刀片20，具有一刀片本體21，該刀片本體21之中心位置設有一貫穿之錐孔22，該刀片本體21之兩端設有刀刃23，該刀刃23係成形於頂面211之上、下兩端，該刀刃23係設有高低落差且具有缺口24之形狀，形成呈波浪形狀之刃口，該刀刃23之端面設有一平面25，該平面25得以抵靠於刀座13之側面131。

請參閱第1、2圖所示，該捨棄式鑽銑刀具10之中心具有出水孔14，得於切削時供應冷卻液，以本實施例為2個捨棄式刀片20之設計，因此兩捨棄式刀片20靠近刀桿11中心之內刃口之間具有間距c存在，故無法直接朝下鑽削之方式加工，必須以水平進刀之方式才能將兩捨棄式刀片20內刃口之間距c所未鑽削之部位銑削去除，故本發明之捨棄式鑽銑刀具10必須搭配數值控制或是電腦數值控制之工具機，以螺旋鑽銑之工法施以螺旋進刀之加工方式，暨得以產生水平銑削及朝下鑽削之功效，因此得以產生銑孔之功能，本發明暨以螺旋進刀方式，使刀具在進行水平銑削作業並同時朝下鑽削之作業，達到銑削與鑽削同步作業之功能。

螺旋進刀之角度設定，請參閱第4圖所示，該捨棄式刀片20高低落差且具有缺口24之波浪狀刀刃23，設一測量線30，該測量線30與刀刃23之圓弧相切，另一端則通過缺口24，且至少是在缺口24之中心點，以實務而言係為略超越缺口24之中心，暨形成一個螺旋進刀之導程角θ為25.8°，以第5、6圖所示之實施例，係以鑽銑刀具ψ24mm鑽銑孔徑ψ28mm，該刀具鑽銑該孔徑之旋轉直徑d為28-24=4mm，請參閱第5、6圖所示，該捨棄式鑽銑刀具10之旋轉中心暨位於偏離被切削孔徑中心2mm處，該捨棄式鑽銑刀具10之中心繞著旋轉直徑d為ψ4之圓柱旋轉，導程L=πd x tanθ=4π x tan25.8°=6.075mm，暨為該捨棄式鑽銑刀具10每繞旋一圈(暨銑削孔徑一圈)則朝下鑽削6.075mm之深度，水平方向之進刀量f則預設為0.1mm，據此，該捨棄式鑽銑刀具10則得以進行水平銑削外，藉由螺旋進刀工法同時進行鑽削之作業，前述之說明為該鑽銑刀具Φ24mm鑽銑最小之孔徑尺寸為Φ28mm，該尺寸之鑽銑刀具得以持續地擴增孔徑，然而為達到較佳之切削效率則可搭配較大之捨棄式刀片20，以較大之鑽銑刀具尺寸進行鑽銑加工。

刀片之刀刃分段鑽銑、斷屑及間歇鑽銑加工之功能，請參閱第4圖所示，該捨棄式刀片20所設之測量線30角度為25.8°(暨為導程角θ)，該捨棄式刀片20之水平進刀量f值為0.1mm，且該捨棄式刀片20係沿著量測線30(暨為導程角θ)之方向進行鑽銑削，鑽銑削移除之進刀量f亦約為0.1mm，請參閱圖面所示，水平進刀方向K為朝右，因此兩側之刀片都是朝右及下方(導程角θ方向)進行鑽銑切削，位於兩量測線30間之刀刃23區間為該刀刃23之真正切削部位，暨刀刃23之外刃口231進行實際之切削，該剖面線P之區間暨為該捨棄式刀片20每旋轉一圈之進刀量，該捨棄式刀片20在鑽銑時每一刀刃23之刃口並非連續，因此產生分段切削之功效，並以該捨棄式鑽銑刀具10之中心線CC為界線朝兩側刀片觀察之，左右兩側之捨棄式刀片20之刀刃23為不同的實際切削刃口，其中右側之刀刃23為外刀刃231在進行鑽銑，其內刃口232並沒有進行切削，而左側之各個刀刃23卻是內刀刃232(偏向中心線CC之刃口)在進行鑽銑作業，其外刃口231並沒有進行切削，當刀具旋轉180°時，兩側之刀片互相旋轉至另一側邊時，各左右側捨棄式刀片20之實際切削刃口改變；因此以右側之捨棄式刀片20為例，當位於右側時，係為刀刃23外刃口231進行鑽銑，內刃口232停止切削，當旋轉180 °時至左側時，變換成內刃口232進行鑽銑，外刃口231停止切削，據此，該捨棄式刀片20之每一切刃23在進行鑽銑作業時，僅180°回轉範圍內單邊之刃口進行切削，回旋另一半圈時則為停止切削之狀態，故切削之鐵屑將會自動進行斷裂，且因切刃範圍較小，鐵屑較為短小有助於刀具之排屑，而且刀刃23為分段切削，使得刀刃23呈非連續之切削，有助於刀刃之散熱功能。

請參閱第7圖所示，係本發明捨棄式鑽銑刀具10設為加長延伸之使用例，該捨棄式鑽銑刀具10之一端設有一連接螺桿15，該連接螺桿15得與一延長桿30連接，增加該捨棄式鑽銑刀具10之長度，且該延長桿30之軸徑小於切削之直徑，故切削之鐵屑將得以排出，同時切削液亦得由刀具中心澆灑流入，故排屑及冷卻散熱都能兼顧，且本發明之延伸桿30採用鎢鋼抗震材質，鑽削深度經測試，鑽頭直徑與鑽削長度之比例(D/L)至少為10倍，此為刀具界之創舉。

切削移除量之比較，傳統ψ28mm鑽頭，切削速度Vc=80~150m/min，轉速N=〔1000 x(80~150)〕/〔π x ψ28〕=909.5~1705rpm，其每刀刃每轉進刀量f=0.1mm/轉，故其進刀量F=f x N x Z(刀刃數)=181.9~341mm/min，每分鐘之移除量為181.9~341mm；而本發明使用ψ24mm鑽銑刀具，切削速度可達Vc=300m/min，轉速N=〔1000 x(300)〕/〔π x ψ24〕=3979rpm，其每刀刃每轉進刀量f=0.2mm/轉(因分段、間歇鑽銑及斷屑之設計，切削可有較大進給)，故其移除量F=f x N x Z(刀刃數)=1591.6mm/min，故繞著旋轉直徑d為ψ4之圓柱旋轉，每分鐘之旋轉圈數Nz=1591.6/〔π x ψ4〕=126.66圈/分，每分鐘朝下鑽削之移除量Fz=Nz x導程L=126.66 x 6.075=769.5mm/min，每分鐘之移除量為傳統鑽頭之 4.23(769.5/181.9)~2.26(769.5/341)倍之多，不但切削移除率較佳，且本發明之切削方式為分段鑽銑及自動斷屑之設計，鐵屑短小、容易排屑，不會造成阻塞之現象，散熱良好，切削負荷輕等多項進步效益，故其使用壽命得以數倍地增長，更進一步之效益是可使用小尺寸刀具在小尺寸小負荷之工具機上進行鑽銑之加工。

捨棄式刀片之刀刃各種形狀之實施例，請參閱第8、9圖所示，係為本發明捨棄式刀片20之刀刃23各種形狀之實施例，方形或是梯形等呈波浪形狀且設有高低落差並具有缺口24之狀態設計者，皆屬於本發明之範疇之中。

綜上所述，本發明捨棄式鑽銑刀具，利用螺旋式進刀之加工方式，搭配捨棄式刀片呈波浪狀之結構設計，呈3D空間之鑽銑，使用者不必選擇鑽頭尺寸，單一尺寸可以鑽銑多種尺寸之孔徑，且捨棄式刀片之刀刃呈分段鑽銑且自動斷屑並能間歇加工之功能，使得鐵屑短小，容易排屑，不會造成阻塞，散熱速度佳，並且能夠降低切削阻力，進而提升刀具之轉速，提升切削移除率，而且鑽銑刀具可以搭配延伸桿變化長度，不用考慮鑽頭與鑽削長度之倍比數(D/L)，此一結構設計及螺旋進刀鑽銑之加工方式乃顛覆傳統鑽孔刀具及加工之設計，實為刀具業界之首創，深具新穎性及創新性。

10‧‧‧捨棄式鑽銑刀具

11‧‧‧刀桿

12‧‧‧排屑槽

13‧‧‧刀座

131‧‧‧側面

20‧‧‧捨棄式刀片

21‧‧‧刀片本體

211‧‧‧頂面

22‧‧‧錐孔

23‧‧‧刀刃

231‧‧‧外刃口

232‧‧‧內刃口

24‧‧‧缺口

25‧‧‧平面

Claims (5)

1. 一種捨棄式鑽銑刀具，包含一刀桿，該刀桿之一端相交錯位置設有排屑槽，該排屑槽之末端設有刀座，該刀座得以鎖固一捨棄式刀片，該捨棄式刀片，其上、下兩端之刀刃係設有高低落差且具有缺口者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之捨棄式鑽銑刀具，該捨棄式刀具係為搭配數值或電腦數值控制工具機以螺旋進刀之方式進行鑽孔及銑削之功能者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之捨棄式鑽銑刀具，其中該捨棄式刀片之刀刃端面設有一平面，該平面得以抵靠於刀座之側面者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之捨棄式鑽銑刀具，其中該捨棄式刀片之刀刃得設為方形形狀者。
5. 如申請專利範圍第1項所述之捨棄式鑽銑刀具，其中該捨棄式刀片之刀刃得設為梯形形狀者。