TWI323202B - Machine reamer - Google Patents

Description

1323202 • 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於藉由鑽頭穿孔後之絞刀加工的機力絞 刀。 【先前技術】 一般’絞刀加工係將先藉由鑽頭穿孔後之被削材的孔尺 寸加工爲正確’或是爲了使孔內周之面均勻，藉由在絞刀 頭部周圍突設有複數根（多爲6根或8根）之細長刃部的切 φ 削工具的絞刀，來淺薄地切削該孔內周。但是，作爲安裝 於工作機械之旋轉主軸上的機力絞刀（卡緊型絞刀），近年 來已取代由高速鋼等之單一工具材料來構成工具整體或鑽 頭整體者，而廣泛使用依據被切削材種類或加工條件等將 超硬合金、陶瓷、金屬陶瓷等之硬質工具材料構成的刃部 固定於鋼製等之絞刀頭本體上者，尤其是大多採用具有超 硬合金 '金屬陶瓷之刃部者。 然而’在最近，對切削加工整體要求有更高精度化及高 φ 能效化’而在絞刀加工上亦要求能提高加工效率，但是在 習知機力絞刀中，因爲刃部之材質而有一長一短，所以無 法充分對應上述要求。例如，設有超硬合金之刃部的機力 * 絞刀，因爲刃尖之韌性大，亦可應用於重切削，但若提高 _ 周速時’被切削材容易熔化於刃部，因此難以用在高速加 工上’且刃尖之磨耗快而壽命短。另一方面，設有陶瓷之 刃部的機力絞刀’雖因刃尖之硬度大而可提高周速，但刃 尖脆而容易缺口，所以難以應用於重切削。另外，具有金 屬陶瓷之刃部的機力絞刀，因爲金屬陶瓷在韌性或硬度方 1323202 面係處於超硬合金與陶瓷的中間狀態，所以，無論是在加 • 工速度 '耐久性、耐切削負荷等性能方面，均處在兩者的 .中間狀態》 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 本發明係鑒於上述情況，其目的在於提供一種機力絞 刀’即使提高切削速度，被切削材仍難以熔化於刃部上， 藉此’不僅可獲得高加工效率，而且在重切削中，刃尖的 φ 損耗亦少，且耐久性優良而爲超壽命者。 (解決課題之手段） 爲達成上述目的，本發明之申請專利範圍第1項之機力 絞刀〃如圖面之參照元件符號所示，在絞刀頭本體（頭部1 1) 之外周部突設有細長的複數根的刃部5A〜5F，該些複數根 的刃部5A〜5F係由混入有不同材質者所構成。 申請專利範圍第2項之發明，係在申請專利範圍第1項 之機力絞刀中，該複數根的刃部5 A〜5 F，係由混入有自超 φ 硬合金、燒結陶瓷、金屬陶瓷、微結晶金剛石燒結體所選 出之至少2種的材質所構成。 申請專利範圍第3項之發明，係在如申請專利範圍第1 • 或2項之機力絞刀中，在鋼製絞刀頭本體（頭部11)之外周 部’固定有與該絞刀頭本體1不同之複數種材質的刃部5A ^ F 〇 申請專利範圍第4項之發明，係在如申請專利範圍第1 至3項中任—項之機力絞刀中，在絞刀頭本體（頭部1丨）之 外周部’沿圓周方向等間隔地突設有4根以上之偶數根刃 1323202 部5A〜5F，而與徑方向相對向之各對的刃部係互異之材 質。 申請專利範圍第5項之發明，係在如申請專利範圍第4 項之機力絞刀中，該各對之一方的刃部5A、5C、5E係由超 硬合金所構成，同時另一方之刃部5B、5D、5F係由自燒結 陶瓷、金屬陶瓷、微結晶金剛石燒結體所選出之至少一種 所構成。 申請專利範圍第6項之發明，係在如申請專利範圍第4 項之機力絞刀中，該各對之一方的刃部5A、5C、5E係由金 屬陶瓷所構成，同時另一方之刃部5B、5D、5F係由自燒結 陶瓷及微結晶金剛石燒結體所選出之至少一種所構成》 (發明效果） · 根據申請專利範圍第1項發明之機力絞刀，在突設於絞 刀頭本體之外周部的複數根刃部混入有不同材質，因爲在 刃部彼此基於材質之不同而於硬度或韌性等之物性上具有 差異，所以，在不同材質之刃部間可相互補足各個困難點， 同時利用相乘效果而在優點上具有加分效果，使得機力絞 刀整體之加工性能及耐久性一倂變得良好。 根據申請專利範圍第2項之發明，作爲該機力絞刀之複 數根刃部，係由混入有自特定之工具材料所選出之至少2 種的材質所構成，所以’可更爲有效地發現不同材質之刃 部間的各個難點的相互補充作用及優點加分作用，使得機 力絞刀整體之加工性能及耐久性變得更爲良好。 根據申請專利範圍第3項之發明’係以焊接或金屬噴鍍 法將不同之複數種材質的刃部固定於鋼製絞刀頭本體之外 1323202 周部，藉以可容易製作該機力絞刀。 根據申請專利範圍第4項之發明，絞刀頭本體之與徑方 向相對向之各對的刃部係互異之材質，所以，在加工中兩 刃部之材質特性相互較強地影響，以進一步有效發揮相互 之難點的互補作用，可更爲提高機力絞刀整體之加工性能 . 及耐久性。 根據申請專利範圍第5項之發明，絞刀頭本體之與徑方 向相對向之各對的一方刃部，係由在朝性高且耐欠損性優 φ 良、相反地硬度及耐磨耗性劣之超硬合金所構成，相對於 此’另一方的刃部，係由在高硬度且耐磨耗性優良、相反 地缺乏韌性且耐欠損性劣之材質所構成，不僅可獲得比具 有由各個相同材料所構成之刃部的絞刀頭更高之加工效 率’而且，刃尖之耐磨耗性及耐欠損性均變得良好，可大 幅延長刃尖的壽命。 根據申請專利範圍第6項之發明，絞刀頭本體之與徑方 向相對向之各對的一方刃部，係由在韌性較高且耐欠損性 φ 優良、相反地硬度及耐磨耗性略劣之金屬陶瓷所構成，相 對於此’另一方的刃部，係由在高硬度且耐磨耗性優良、 相反地缺乏韌性且耐欠損性劣之材質所構成，不僅可獲得 比具有由各個相同材料所構成之刃部的絞刀頭更高之加工 效率’而且’刃尖之耐磨耗性及耐欠損性亦提高，而可延 長刃尖的壽命。 【實施方式】 以下’參照所附圖面具體說明本發明之機力絞刀的實施 形態。 1323202 弟1及弟2圖所不機力絞刀，係將鋼製本體1之一端側 形成爲大徑之頭部1 1，而另一端側形成爲用以嵌裝於工作 機具之旋轉主軸（省略圖示）上的錐形柄體部1 2，沿軸心〇 貫穿所設之冷卻液供給孔2係於頭部11之前端面1 1 a的中 心開口而作爲冷卻液放出口 2 a，同時在該冷卻液供給孔2 之基端側內周面刻設有內螺紋1 0 ’另於中間之頸部1 3的徑 向兩側突設有驅動銷3、3，用以傳遞旋轉主軸之旋轉驅動 力。 在該本體1之頭部1 1外周面1 1 b，於周方向等間距配置 形成有沿傾斜於軸心0之方向的6根凹溝部4…，面向該 些凹溝部4…之單側側面，固定有由大致角軸狀之獨立構 件所構成的細長刃部5 A〜5 F。該些刃部5 A〜5 F係以角度 60度之相位差配置在頭部周圍，且各一端側5 1係配置爲均 比頭部11之前端面11a略微突出，同時外面部52亦比頭 部1 1之外周面1 lb略微突出。 在此，6根刃部5A〜5F全部不全是相同材質，至少混入 有2種之材質。該材質係可舉出以WC-Co系之碳化鎢爲主 體之超硬合金、氧化鋁系、氮化矽系、氮化硼系之燒結陶 瓷、TiC/N系的金屬陶瓷、微結晶金剛石燒結體等。 而較佳態樣爲··在6根刃部5A〜5F內，在頭部徑方向 呈對向之各對，即刃部5A-5D對刃部5B-5E對、刃部5C-5F 對之各一方與另一方係由不同材質所構成。 又，更佳態樣爲：該些各對之一方的刃部係由超硬合金 或金屬陶瓷所構成。即，具體而言，例如，可爲令配置於 周方向之各一個刃部5A、5C、5E爲超硬合金製，而另一刃 1323202 部5B、5D、5F爲燒結陶瓷、金屬陶瓷、微結晶金剛石燒結 • 體的任一者的構成’及同樣令刃部5A、5C'5E爲金屬陶瓷 -製，而另一刃部5 B ' 5 D、5 F爲燒結陶瓷、微結晶金剛石燒 結體的構成。 . 又，雖可將由金屬陶瓷構成之刃部焊接於本體〗之鋼製 . 頭部11，但由燒結陶瓷構成之刃部的焊接則有困難。然而， 若藉由金屬噴鍍法，即使爲燒結陶瓷’亦可確實加以固定。 該金屬噴鍍法係將陶瓷表面金屬化而於雙方之金屬材上進 φ 行焊接者，作爲不能焊接之陶瓷與金屬的接合技術，已廣 爲所知。 另外，微結晶金剛石燒結體，一般係藉由超高壓高溫技 術將微結晶金^剛石緊密地燒結於超硬合金之基材表面而獲 得之多結晶人造金剛石層。因此，作爲使用此之刃部，係 使用將微結晶金剛石燒結體的燒結層設置於超硬合金構成 之基材表面者，若與超硬合金構成之刃部相同地藉由焊接 固定於鋼製之頭部11上即可。 φ 根據此種構成之機力絞刀，於突設於頭部11之外周部 的刃部5A〜5F混入不同材質者，因爲刃部彼此於硬度或韌 性等之物性上具有差異，所以，在不同材質之刃部間可相 ' 互補足各個困難點，同時利用相乘效果而在優點具有加分 ' 效果’尤其是，若與頭部11之徑方向相對向之各對的刃部 係互異之材質的話，在加工中兩刃部之材質特性相互較強 地影響’以進一步有效發揮相互之難點的互補作用及優點 加分作用’可更爲提高機力絞刀整體之加工性能及耐久性。 有關刃部之材質產生的物性差，在對比之具體的各自材 -10- 1323202 度，且刃尖壽命亦大爲延長。 • 第1及第2圖例示之機力絞刀’具備6根刃部’但在本 - 發明之機力絞刀中包含具有2根以上之刃部的所有絞刀。 但是，自機力絞刀之平衡及該作用效果考量，以4根以上 之耦數根刃部等間隔配置且突設於周方向’且與頭部徑向 . 對向之各對的刃部係由不同材質所構成爲較佳。另外，雖 在例示之機力絞刀中，複數根刃部係沿傾斜於軸心的方 向，但該些刃部之長度方向與軸心平行之類型的機力絞 φ 刀，亦係本發明之適用對象。 [實施例] 以第1及第2圖所示形態及尺寸比，且使用以下述表1 所記載之材質來作成工具切削直徑20.0mm，軸方向長度‘ 13.5mm之6根刃部5A〜5F的機力絞刀Ml〜M7，一面分別 以5 kg/cm2之壓力供給油性冷卻液，一面對以同表記載之條 件而於由S50C構成之被切削材預先穿孔之孔徑19.5mm的 下孔進行絞刀加工，並調查切削速度、孔內周之面粗糙度、 φ 被切削材熔化黏著性。表1顯示該結果。又，用於刃部之 I具材料的簡稱與細目如下。 超硬…WC系超硬合金（ISO-P20) 陶瓷…氧化鋁系燒結陶瓷（85%Al2〇3、3.5%TiC、l〇%Zr〇3) 金屬陶瓷…TiC/N 金屬陶瓷（89%(Ti，W)(C，N)、 °-6%(Ti,Mo,W)C ' 10.4%Ni/Co) D1A…微結晶金剛石燒結體（金剛石含量88容積％、粒徑 4,5/zm，硬度 Hv9000，抗折射力 1.8GPa) >：S ：) -12- 1323202

<n <〇 <□ <□ <π <π m m m m 1 ^ 1 ^ 1 ^ 1 ^ \mj 麗胡 1 ^ 2389 wn 1194 1440 cn 〇j is m Ϊ1 iS * m m m m m m 姻 姻 <□ <n <n m \mj © DIA \au © DIA m \mj t© DIA ON 15287 ν〇 7643 2160 <N 逭 * m 豳 m <□ <π <n m \mj © 陶瓷 m \mj t© 陶瓷 m \mj t© 陶瓷 〇 〇〇 12739 VO 6369 1800 m 餿 產 超硬 超硬 超硬 1 _1 1 超硬 _ί 超硬 超硬 § 1274 V} cn o l〇 l〇 cvi § 超硬 DIA _1 超硬 DIA 超硬 DIA 〇 〇〇 12739 v〇 6369 1800 口 <Π <π <π cs s 超硬 m \mj 超硬 m \mj t© 超硬 m \snJ © § 寸 7643 ΙΟ 3822 1080 產 雇 m m m 超硬 陶瓷 超硬 陶瓷 超硬 陶瓷 〇 10191 on 5096 1440 CO Oi R 链 R PQ υη W 丨削速度v(m/分） 1 B _ m I E m 倒 s H a ¥ oi m 里 is 糊 •SF $ •M $ 雎 •n R tid m 麯 & 4〇 R M 塒 函! (s 1323202 自上表可知，相對於全部6根刃部5A〜5F係由超硬 ' 所構成之習知構成的機力絞刀M4,而在使用於相同刃 - 〜5F交錯配置超硬合金及其他硬質工具材料（燒結陶号 屬陶瓷、微結晶金剛石燒結體）之本發明之機力絞刀 . M3中，除可獲得約6〜10倍之加工速度（平台傳輸速 • 外，刃尖壽命亦約延長2.7〜3.3倍。另外，相對於同 刃部5A〜5F係由金屬陶瓷所構成之習知構成的機力 M7，而在使用於相同刃部5A〜5F交錯配置金屬陶瓷 φ 結陶瓷或微結晶金剛石燒結體之機力絞刀Μ 5、Μ 6中 獲得約5.3〜6·4倍之加工速度，刃尖壽命亦約延長3 倍。自該結果可知，藉由組合不同之硬質工具材料而 機力絞刀之複數刃部，以相互補足各自的難點，產生 之特性被顯著伸張之相乘效果。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明之一實施形態之機力絞刀的前視圖 第2圖爲同機力絞刀之側視圖。 合金 部5A 寄、金 Μ 1〜 度F) 全部 絞刀 、燒 ，可 〜1.5 作爲 良好 【主要元件符號說明】 1 本 體 2 冷 卻 液 供 給 孔 2a 冷 卻 液 放 出 P 3 驅 動 銷 4 凹 溝 部 5A 〜5F 刃 部 10 內 螺 紋 11 頭 部 -14- 1323202 11a 前端面 lib 外周面 12 錐形柄體部 13 頸部 5 1 端側 52 外面部 M 1〜M 機力絞刀

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Claims (1)

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第 95125748 號十、申請專利範圍： 機力絞刀 (2009年6月 替㈣ 26日修正）

1·—種機力絞刀，其中：在絞刀頭本體之外周部突設有 4根以上於圓周方向等間隔配置並突設的偶數根刃 部，且徑向上對向之各對刃部係互異材質者，前 對的一方刃部係由金屬陶瓷所構成，且另一方刃部是 由選自燒結陶瓷及微結晶金剛石燒結體中的一種所構 成。 2.如申請專利範圍第1項之機力絞刀，其中在鋼製絞刀 頭本體之外周部’固定有與該絞刀頭本體不同之複數 種材質的刃部。

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