TWI304365B - High speed metal drill bit - Google Patents

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Li Xu
Stephen R Crosby
Gerald Rescigno
Russell M Timmons
Rickey J Thomas
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Univ Maryland
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Description

1304365 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於鑽頭，且更具體言之，本發明係關於用於 鑽削金屬材料之鑽頭。 【先前技術】 一通常先前技術之鑽頭如圖丨及^圖解所示，且以參考數 字1標示。從功能上看，該鑽頭丨由三構件組成··一驅動傳 輸柄端2; —中間凹槽體3;及該鑽頭尖部4。該驅動傳輸柄 2為一圓形或多邊形截面之實芯桿，該實芯桿安裝入一可攜 式鑽孔機之夾頭或相似機構。此佈置可傳輸生成一孔所： 之轉動扭矩與軸向推力。 ^ …上之〒間凹槽體3具有一繞該軸之實芯形成一外屬 旋之雙螺旋。該外螺旋提供—路㈣將藉由鑽削產生之名 屬切屬從該鑽頭1之尖部4運輸至一孔之該上平面。該外畴 旋：:則面朝該柄逐漸減小以便在轉動該鑽頭進行運輸之過 程中留置該等切屑。 ❿ 該鑽頭尖部4具有多個圍繞該鑽頭k 刃5。由於該等切削刀 广之切射 頭】之最關鍵部分。屬接觸，因此其為該鑽 該尖部之每-側具何形狀° ^ 主切削刀6與一梁早7 切削刃6為—藉由-錐形餘隙面8與-傾斜面Y之該主 之銳邊。此等刀6與7將藉由、之相父界定 傳輸至該目標材料 '也加之推力與轉動扭矩 情況下，由於研磨4? 具有兩種形式。在-種 亥鑽項之傾斜面與餘隙面而形成該馨子 103851.doc 1304365 另一類型之鑿子，被稱爲拼 附加研磨操作，該研磨操作 ’或變為一正傾斜角。 7，該鑿子7形成一負傾斜角。 合鑽尖（split point)，其需要一 將該鑿刃7之傾斜角從負變為零 恰當選取該傾斜 一、, < ，Ί 項 飞队 鍵。該螺旋角及該凹槽之截面德4〜， ^面積決定該外螺旋之排出量 、〃角與鑽尖角對於有效鑽孔很關 因此必須針對一特別應用來潠 、 木^取。此外，諸如速度、偏壓 載荷及環境狀況之加工參數亦旦彡鄕 /双办衫響該鑽孔效能。最後，該 鑽孔效能遥取決於是使用一可提斗 ^ .
^ 了攜式、手持鑽孔機還是使用 一安裝於剛性基座之鑽孔機來生成該孔。 利用-預設能量輸出量，在一給定材料上鑽削一特定尺 寸與深度之孔所花費之時間可視爲—般鑽頭之效能。換言 之，”鑽孔速率"可被視爲一效能指標。因此，對於一固定 輸入能量，一改良鑽頭為一可更快地鑽削一類似孔卻未不 利地影響該工具壽命之鑽頭。 儘管傳統鑽頭強度高，但其生産率不高而能耗高。舉例 而言，當前之該等鑽頭在使用該主切削刃之螺旋角與傾斜 角方面受到限制。由於該有槽表面與該鑽頭尖部之主切削 刃平滑地混成，因此，該螺旋角與在徑向最外邊緣之該切 削刃之傾斜角相同。因此，若單獨考慮，該螺旋角與傾斜 角幾乎為最佳。此外，此等鑽頭具有沿該主切削刃變化之 傾斜角。傾斜角沿該主切削刃之變化導致位於該主切削刀 最裏面點之角較位於該主切削刃最外面點之傾斜角具有更 小作用性。於是，希望有一鑽頭，其具有容許彼此獨立地 自由選擇沿該主切削刃之螺旋角與傾斜角之幾何形狀。另 103851.doc .l3〇4365 …過多。舉例而言，未能最小化該 二峨切屬之間之摩擦。因此，一減小之摩擦與沿 二孔向上順暢地運輸該等切屑為㈣頭之—期本 發明為該技術提供一呈右—日具& μ ^ /、 貫見最佳鑽孔效能之幾何形狀 之鑽頭。 【發明内容】 本發明為該技術提供_能夠以—增加之鑽孔速率鑽削一 金屬材料同時最小化能耗之鑽頭。本發明提供一錯頭，該 鑽頭最大化進入-切削作用之該材料排出量同時最小化該 7耗且不受該螺旋角之任何約束。本發明在該鑽頭尖部内 提供:適當凹槽以最大化自該切削刀至該轴之外螺旋之切 屑流量。本發明提供—改良切4切斷，其亦提高排出效率。 本發明使該傾斜面與該等螺旋角在其接合點彼此獨立。 根據本發明之-目的’―金屬切削鐵頭包括—柄部分、 一具有界定一螺旋角之凹槽之凹槽部分、及一尖部。該尖 部包含-延伸至該鑽頭之—外周之主切削刀。該主切削刃 具有一界定一傾斜角之傾斜面。該傾斜角不同於位於該鑽 頭最外圍之螺旋角。該傾斜角橫過該主切肖彳刃爲定值。一 出口面位於該傾斜面與該鑽頭尖部之一凹槽之間。該尖部 具有一次切削刀。該傾斜面具有一由該鑽頭之直徑決定之 期望長度。該出口面具有一期望角以提高自該尖部之切屑 排出量。該鑽頭具有一對主切削刀以及一對次切削刃。 依據本發明之第二方面，一金屬切削鑽頭包括一柄、一 凹槽與一尖部。該尖部具有至少—藉由一傾斜面與一餘隙 103851.doc 1304365 38 主傾斜面 38’ 傾斜面 40 出口面 40’ 出口面
42 44 46 48 50 次傾斜面 次餘隙面 相交邊 相交邊 凹槽面 54 主餘隙面
60 CA EA HA IA PPA RA SPA SRA 彎曲相交 主餘隙角 出口角 螺旋角 切削刃之夾角 主鑽尖角 主傾斜角 次鑽尖角 次傾斜面之傾斜角 103851.doc -14-

Claims (1)

13 Of^^26826號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(97年6月) 作心月乂日修(更)正替換 、申請專利範圍： 1 · 一種鑽頭，其包括 一柄部分； -凹槽部分’該凹槽部分界定一螺旋角；及 、,，一尖部，該尖部包含一延伸至該鑽頭之一外周之主切 削刀丄該主切削刀藉由一傾斜面及一餘隙面界定，該傾斜 :界傾斜角，該傾斜角不同於位於該尖部之該螺旋 夹角係藉由該餘隙面及該傾斜面界定 於約25。至約45。之間；及 A角係界 尸出口面其處於該傾斜面與位於該尖部之該凹槽之 $此D亥出口面自該傾斜面向外突出，以使得自一工 =:出之切屑接觸該出口面以提供進人該凹槽之一順 I I:據I，1之鑽頭，其中-出口面處於該傾斜面與位於 Μ大。卩之該凹槽之間。 3.根據請求項1之鑽頭，其中該尖部具有-次切削刀。 I ==項1之鑽頭，其中該傾斜面具有-從該主切削刀 度亥傾_面及該出口面間之-相交邊測定之期望長 5·根據請求項1之鑽頭，其中該出口面處於-期望备由 進切屑排出作用。 』望角度以增 月求項1之鑽頭，其中該鐵頭具有一對 7·根據請求項^； Τ主切削刀。 、6之鑽頭，其中該對主切削刃界 — 150。之間^鑽㈣。 在9〇°至 103851-970626.doc 1304365 曰修(¾正替換頁丨 _1 8·根據請求項6之鑽頭，其中該鑽頭具有一對削刃。 9 ·根據請求項8之鑽頭’其中該對次切削刃界定一在12 0。至 165。之間之次鑽尖角。 10· —種鑽頭，其包括： 一柄； 一凹槽部分；以及 一尖部，該尖部具有至少一主切削刃，該切削刃藉由 一傾斜面與一餘隙面界定，一夾角係藉由該餘隙面及該 傾斜面界定’該夾角係界於約25。至約45。之間；該傾斜面 自該切削刃延伸一期望長度，一出口面與該傾斜面相 連，該出口面自該傾斜面向外延伸且該出口面與一凹槽 表面相連，致使該凹槽表面與傾斜面沿該鑽頭軸向延 伸；及自一工件切削出之切屑接觸該出口面以提供進入 該凹槽之一順暢轉變。 11·根據請求項10之鑽頭，其中該傾斜面與該凹槽表面藉由 不同角度界定。 12·根據請求項11之鑽頭，其中該傾斜面角在15。至45。之間。 13·根據請求項11之鑽頭，其中該凹槽表面角在1〇。至价之 間。 103851-970626.doc 第094126826號專利申請 中文圖式替換本（97年& 1304365 十一、圖式： 月A修@正替換貢|
先前技術 1304365
2 1304365
1304365 取6日修後)正替叙
(SPA)
20, -4- < S ) χ3〇4365
Φ 9a
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