TWI391196B - Drilling tools - Google Patents

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TWI391196B
TWI391196B TW98134782A TW98134782A TWI391196B TW I391196 B TWI391196 B TW I391196B TW 98134782 A TW98134782 A TW 98134782A TW 98134782 A TW98134782 A TW 98134782A TW I391196 B TWI391196 B TW I391196B
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鑽孔工具
本發明是關於鑽孔工具。
一般印刷配線板(PCB)用的鑽孔工具,例如第1圖所示是以既定的扭轉角β’設置一對的切削屑排出溝槽21、22,在該切削屑排出溝槽21、22與第一刀腹面(flank)23、24的交叉稜線部25、26形成具有既定的前端角γ’之切刃。圖中的符號28、29代表第二刀腹面。
因此,第1圖的工具合計有4個前端面,藉由對各前端面(刀腹面)分別賦予既定的角度,以在工具前端中央附近形成鑿刃。第1(a)圖為俯視圖,第1(b)圖為前視圖,第1(c)圖為右側視圖。
然而,隨著近年來電子機器的高集積化、高密度化,必須對PCB實施極小孔徑的加工,因此對鑽頭要求更加小型化。
例如會有使用工具直徑0.05mm左右的極小徑鑽頭的情況,由於工具的剛性極小,發生折損的可能性高,必須頻繁地更換工具,或必須減少將PCB重疊而同時加工的片數。
此外,在前端形狀的外觀檢查時,是測定左右的平衡(切刃的偏位及鑿刃的偏心)來判定良窳,若孔徑變小,不僅是加工本身,連該檢查也變得很麻煩。
於是,例如在專利文獻1揭示一種即使是小徑的工具也期望能確保其剛性之單切刃鑽頭的構造,但就現狀而言,尚無法獲得充分的折損壽命。此外,前端接觸面有複數個,因此與習知同樣的要進行良窳判定檢查非常麻煩。
[專利文獻1]日本特開2003-311522號公報
本發明是有鑑於上述現狀而開發完成的,其目的是為了提供一種鑽孔工具,即使是極小徑的鑽孔工具也不容易折損,不須頻繁地更換,形狀簡單且容易進行製造及檢查,而具備前所未有的優異實用性。
參照所附圖式來說明本發明的要旨。
本發明之鑽孔工具,係具備一個或複數個螺旋狀的切削屑排出溝槽1、2之鑽孔工具,其特徵在於:工具前端面是包含:朝與工具中心軸交叉的方向展開且沒有稜線之一個前端接觸面5a、以不接觸該前端接觸面5a所接觸的被切削物的方式相對於與工具軸垂直的方向以既定角度傾斜且設置成與該前端接觸面5a相連之前端刀腹面5b。
此外,在請求項1記載的鑽孔工具中,前述前端接觸面5a是相對於與工具軸垂直的方向以既定的傾斜角度α形成傾斜。
此外,在請求項1記載的鑽孔工具中,在複數個前述切削屑排出溝槽1、2之間設置島部3、4,在前述切削屑排出溝槽1、2與前述前端接觸面5a的複數個交叉稜線部6、7當中比較長的交叉稜線部6上具有最前端點,該交叉稜線部6可發揮切削作用。
此外,在請求項2記載的鑽孔工具中,在複數個前述切削屑排出溝槽1、2之間設置島部3、4,在前述切削屑排出溝槽1、2與前述前端接觸面5a的複數個交叉稜線部6、7當中比較長的交叉稜線部6上具有最前端點,該交叉稜線部6可發揮切削作用。
此外,在請求項4記載的鑽孔工具中,前述前端接觸面5a相對於與工具軸垂直的方向的傾斜角度α設定為0°~(90°-扭轉角)。
此外,在請求項5記載的鑽孔工具中,前述傾斜角度α設定為10°~30°。
此外,在請求項5記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在前述前端接觸面5a與前述島部3、4之間。
此外,在請求項6記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在前述前端接觸面5a與前述島部3、4之間。
此外,在請求項5記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側。
此外,在請求項6記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側。
此外,在請求項7記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側。
此外,在請求項8記載的鑽孔工具中,前述前端刀腹面5b是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側。
此外,在請求項5~12中任一項記載的鑽孔工具中,是具有二個前述切削屑排出溝槽1、2,前述前端刀腹面5b被設置成:以不超過將交點A(在前述前端接觸面5a之前述島部3、4與前述切削屑排出溝槽1、2的交點A、B當中位於工具旋轉方向前方側的交點)互相連結的直線L的範圍,在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側,朝向與前述前端接觸面5a不同的傾斜方向。
此外,在請求項13記載的鑽孔工具中,工具直徑為0.2mm以下。
本發明由於採用上述構造,即使是極小徑的鑽孔工具也不容易折損,不須頻繁地更換,形狀簡單且容易進行製造及檢查,而具備前所未有的優異實用性。
簡單地說明本發明的較佳實施形態並根據圖式來顯示本發明的作用。
在工具前端設置沒有稜線之單一的前端接觸面5a,不同於一般的鑽頭(例如在工具前端中央附近具有鑿刃,與該鑿刃相連而形成具有既定的前端角之切刃),在工具前端中央附近並不具備鑿刃,在鑽孔加工中的切削阻力的大部分是由推力方向(工具軸方向)承受,如此可減輕工具軸垂直方向的外力(鑽孔加工中的切削阻力)所產生的彎曲應力,而不容易發生折損。
再者,是讓前端接觸面5a之最突出的部分(與島部3、4或切削屑排出溝槽1、2的交叉稜線部)抵接於工件加工面而逐漸進行切削,不同於上述一般的鑽頭,由於不容易咬入加工面,在切削初期工具可稍微擺動而適度地擴大入口側的孔徑以進行鑽孔,因此加工孔形狀在入口側的口徑變大,工具的基端側不容易與加工孔內壁接觸,而能抑制工具的基端側與加工孔內壁接觸所造成的折損。
此外,藉由形成以既定角度與前端接觸面5a相連之前端刀腹面5b,就不會阻礙切削後的切削屑往切削屑排出溝槽1、2的導出,而不容易發生切削屑的堵塞。
此外,由於形狀簡單,且只要將形成有切削屑排出溝槽之工具材料的前端部以適當的位置及適當的角度除去即可,因此容易形成具有既定的截面形狀及期望的傾斜角度α之前端接觸面5a。
此外,由於前端形狀單純,不容易像具有多數個前端接觸面之習知工具那樣發生各前端面的左右失衡,其左右平衡的檢查容易,能使檢查簡單化並提昇良率。
[實施例]
根據第2~8圖來說明本發明的具體實施例。
本實施例,如第2圖所示,係具備二個螺旋狀的切削屑排出溝槽1、2之鑽孔工具,其工具前端面是包含:朝與工具中心軸交叉的方向展開且沒有稜線之一個前端接觸面5a、以不接觸該前端接觸面5a所接觸的被切削物(工件)的方式以既定角度傾斜且設置成與該前端接觸面5a相連之一個平坦的前端刀腹面5b。
圖中,符號6、7代表切削屑排出溝槽1、2與前端接觸面5a的交叉稜線部,符號8代表島部3與前端刀腹面5b的交叉稜線部,符號9代表島部4與前端接觸面5a的交叉稜線部,符號10代表前端刀腹面5b與切削屑排出溝槽2的交叉稜線部。第2(a)圖為俯視圖,第2(b)圖為前視圖,第2(c)圖為右側視圖。
具體而言,本實施例是將本發明運用於工具直徑(刃部的最大外徑)0.05mm之極小徑的雙溝槽鑽頭。但並不限定於雙溝槽鑽頭,也能適用於單溝槽鑽頭等的其他鑽頭。此外,並不限定於極小徑工具,也能適用於工具直徑超過0.2mm之一般工具。
接著說明各部分。
前端接觸面5a相對於與工具軸垂直的方向以既定的傾斜角度α形成傾斜。該傾斜角度α較佳為設定成:與工具軸垂直方向平行的角度以上(0°以上),且為90°-切削屑排出溝槽的扭轉角以下的角度。比90°-扭轉角(本實施例為45°)更大的角度,亦即比90°-45°=45°更大角度的情況,工具前端變得過尖而容易發生缺口,起因於前端缺口會造成切削能力降低,而導致折損壽命減少。特別是設定在10°~30°時,不容易產生缺口,可發揮充分的切削能力且折損壽命長。本實施例之前端接觸面5a的傾斜角度α設定為20°,又如第3圖所示設定其傾斜方向X,以從前端接觸面5a與島部4的交叉稜線部9到具有工具最前端點的交叉稜線部6擦過的方式來與工件表面接觸。
此外,本實施例的前端接觸面5a,可在工具材料上形成有切削屑排出溝槽1、2的狀態下,將該工具材料的前端部以既定位置及既定角度除去,而形成期望的前端面形狀及期望的傾斜角度α。
此外,在本實施例,在切削屑排出溝槽1、2與前端接觸面5a的複數個交叉稜線部6、7當中比較長的交叉稜線部6上具有最前端點(最先接觸工件的點),該交叉稜線部6可發揮切削作用。因此,由於最前端點不在島部3、4(外周)上,更不容易受到工具軸垂直方向的外力,而能穩定地獲得充分長的壽命。
此外,在本實施例,前端接觸面5a是由平滑之單一個平面所構成。但並不限定於平面,亦可由不致對切削作用產生不良影響的程度之平滑凹彎曲面或凸彎曲面所構成。
在前端接觸面5a和島部3之間設置前端刀腹面5b。前端刀腹面5b,是和前端接觸面5a同樣的由平滑之單一個平面所構成。前端刀腹面5b並不限定於平面,亦可由不致對切削作用產生不良影響的程度之平滑凹彎曲面或凸彎曲面所構成,又不限定於一面而能由多面所構成。但考慮到生產性時,以由一面所構成較佳。
此外,前端刀腹面5b是設置在:交叉稜線部6之最前端點的工具旋轉方向(第3圖中的R方向)之後方側,如此與交叉稜線部6接觸而被切削後的切削屑往切削屑排出溝槽2的導出就不會受到阻礙,而能被良好地排出。
具體而言,前端刀腹面5b是如第3圖所示被設置成:以不超過將交點A(在前端接觸面5a之島部3、4與切削屑排出溝槽1、2的交點A、B當中位於工具旋轉方向前方側的交點)互相連結的直線L的範圍,在具有前述最前端點之交叉稜線部6的工具旋轉方向後方側,朝向與前端接觸面5a的傾斜方向X不同的傾斜方向Y。
此外,前端刀腹面5b的傾斜角度,是設定成使該前端刀腹面5b不致接觸工件的角度。具體而言,前端刀腹面5b的傾斜角度,較佳為設定成:與工具軸垂直方向平行的角度以上(0°以上),且為90°-切削屑排出溝槽的扭轉角以下的角度。比90°-扭轉角(本實施例為45°)更大的角度,亦即比90°-45°=45°更大角度的情況,工具前端變得過尖而容易發生缺口,起因於前端缺口會造成切削能力降低,而導致折損壽命減少。本實施例設定為30°。亦即,將前端接觸面5a和前端刀腹面5b設定成不同的傾斜角度。
本實施例由於採用上述構造,前端尖銳部(鑿刃)或一般具有前端角之切刃等的外力集中的部分並不存在,故不容易發生咬入,另一方面,不容易受到工具軸垂直方向的外力,前端接觸面5a與切削屑排出溝槽的交叉稜線部可逐漸將加工面加工,因此在工具前端不容易發生缺口。
再者,是讓前端接觸面5a之最突出的部分與切削屑排出溝槽1的交叉稜線部6抵接於加工面而逐漸進行加工,由於如上述般不容易發生咬入,工具可稍微擺動而適度地擴大入口側的孔徑以進行鑽孔,因此加工孔形狀在入口側的口徑變大,工具的基端側不容易與加工孔內壁接觸,而能抑制工具的基端側與加工孔內壁接觸所造成的折損。
此外,由於形狀簡單,且只要將形成有切削屑排出溝槽之工具材料的前端部以適當的位置及適當的角度除去即可,因此容易製造。
此外,由於前端接觸面5a只有一個,不會像具有複數個前端接觸面的情況那樣在各前端接觸面發生左右的失衡,因此不須進行左右的平衡檢查,能使檢查變簡單並提昇良率。
此外,在工具直徑為0.2mm以下的工具的情況,上述效果可顯著發揮。亦即,在小徑工具的情況,在利用工具前端進行切削的初期,該工具前端容易發生缺口,因此可將切削初期的外力儘量減低之本實施例的構造非常有用。
因此,本實施例之鑽孔工具,即使是極小徑的鑽孔工具也不容易折損,不須頻繁地更換,形狀簡單且容易進行製造及檢查,而具備前所未有的優異實用性。
接著說明可證實上述效果的實驗例。
第5、6圖是顯示第4圖所示的習知例、比較例和實施例的工具壽命(根據對PCB之衝擊數)之比較結果;習知例是習知之具有2個切削屑排出溝槽和2個切刃之一般鑽頭;比較例是如前端平坦(1面)欄所示,未設置本實施例的前端刀腹面而僅設置前端接觸面的鑽頭;實施例是如前端平坦(2面)欄所示,是使用本實施例的鑽頭。根據第5、6圖可確認出,若前端接觸面是沒有稜線之平坦的單一面,相較於習知例之具有複數個前端接觸面的構造,可大幅延長工具壽命。
此外,第7、8圖是顯示比較例和實施例的孔位置精度之比較結果。根據第7、8圖可確認出,實施例可改善比較例的孔位置精度。其理由在於,從第4圖的加工後(1萬次衝擊後)的相片可推知,在比較例,切削屑會踫撞前端接觸面之無助於加工的部分(具有最前端點之交叉稜線部的工具旋轉方向後方側的區域)而阻礙切削屑的排出,相對於此,將該區域除去而設置刀腹面的實施例,可避免阻礙切削屑的排出,因此能將切削屑順利地排出,可改善內壁粗糙情形,而同時也改善了孔位置精度。
1、2...切削屑排出溝槽
3、4...島部
5a...前端接觸面
5b...前端刀腹面
6、7...切削屑排出溝槽與前端接觸面之交叉稜線部
α...傾斜角度
A...(工具旋轉方向前方側的)交點
B...(工具旋轉方向後方側的)交點
L...將交點A互相連結的直線
第1圖係習知例的概略說明圖。
第2圖係本實施例的概略說明圖。
第3圖係說明本實施例的前端形狀之放大概略說明圖。
第4圖係實驗例所使用的工具之加工前、加工後的前端的相片。
第5圖係比較工具壽命的圖。
第6圖係比較工具壽命的表。
第7圖係比較孔位置精度的圖。
第8圖係比較孔位置精度的表。
1、2...切削屑排出溝槽
3、4...島部
5a...前端接觸面
5b...前端刀腹面
6、7、8、9、10...交叉稜線部
α...傾斜角度

Claims (6)

  1. 一種鑽孔工具,係具備複數個螺旋狀的切削屑排出溝槽且在該切削屑排出溝槽之間設置島部之鑽孔工具,其特徵在於,工具前端面是包含:朝與工具中心軸交叉的方向展開且沒有稜線之一個前端接觸面、以及以不接觸該前端接觸面所接觸的被切削物的方式相對於與工具軸垂直的方向以既定角度傾斜且設置成與該前端接觸面相連之前端刀腹面;前述前端接觸面相對於與工具軸垂直的方向以傾斜角度α=0°~(90°-扭轉角)形成傾斜,前述前端刀腹面是設置在前述前端接觸面與前述島部之間,在前述切削屑排出溝槽與前述前端接觸面的複數個交叉稜線部當中比較長的交叉稜線部上具有最前端點,該交叉稜線部可發揮切削作用。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的鑽孔工具,其中,前述傾斜角度α設定為10°~30°。
  3. 如申請專利範圍第1項記載的鑽孔工具,其中,前述前端刀腹面是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部的工具旋轉方向後方側。
  4. 如申請專利範圍第2項記載的鑽孔工具,其中,前 述前端刀腹面是設置在具有前述最前端點之交叉稜線部的工具旋轉方向後方側。
  5. 如申請專利範圍第1或2項記載的鑽孔工具,其中,具有二個前述切削屑排出溝槽,前述前端刀腹面被設置成:以不超過將交點互相連結的直線L的範圍,在具有前述最前端點之交叉稜線部的工具旋轉方向後方側,朝向與前述前端接觸面不同的傾斜方向;前述交點,是在前述前端接觸面之前述島部與前述切削屑排出溝槽的交點當中位於工具旋轉方向前方側的交點。
  6. 如申請專利範圍第5項記載的鑽孔工具,其中,工具直徑為0.2mm以下。
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