TWI569909B - Cutting bit manufacturing method - Google Patents

Description

切削鑽頭製造方法

本發明關於一種切削鑽頭製造方法，主要指一種可節省成本，並可提升強度增加使用壽命之方法。

習知鑽頭前端具鑽頭部，並鑽頭部後方具可提供與外部工具接合之柄部，並該鑽頭部及柄部一般以硬度約HRC 30之鋼材一體製成，然而因該鋼材硬度較低，造成其前端鑽頭部位置磨損率高，必須時常更換鑽頭，且將增加作業更換時間，又該前端鑽頭部有磨損時將造成鑽孔精度及品質不佳缺失。

為改進前述缺失目前具有採用硬度約HRC 70之鎢碳鋼一體製造之鑽頭，並該高硬度鑽頭部鑽孔作業可較前述較低硬度鋼材鑽頭部磨損率減低，並可具更佳鑽孔作業精準度及品質。

然而該高硬度鑽頭之成本遠高於低硬度鑽頭成本，具成本高較不符合經濟效益缺失。

因而為改進上述二種鑽頭之缺失，目前亦具有前端鑽頭部採用高硬度金屬材質，後端柄部採用較低硬度金屬材質再予以焊接組合設計，並可藉由柄部位置材料成本可降低以降低整支鑽頭成本，然而該二種不同金屬材質焊接後因焊接位置由熔融高溫至冷卻過程中將產生收縮內應力，造成焊接位置強度不均，並使該鑽頭鑽孔作業時焊接位置易產生斷裂缺失。

本發明之目的在提供一種節省成本，並可提升強度、增加使用壽命之切削鑽頭製造方法。

本發明之切削工具製造步驟包括：a1設置金屬柄及金屬鑽頭，並該鑽頭硬度大於金屬柄硬度，並分別具可同軸對接之端面；a2對金屬柄及金屬鑽頭對接端面位置焊接，並使焊接位置形成熔融池；a3對焊接後之焊接位置後加工表面處理；a4對焊接位置加熱退火處理。

前述a1步驟之金屬柄材料可為鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成之合金，或適合任何機具或接桿之高速鋼、不銹鋼或合金，其硬度可約為HRC 30。

又該鑽頭材料可為不鏽鋼、鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成的合金，又該鑽頭可包含了由碳鎢內容物組成的高強度切削鑽孔鑽頭與由鈦、鈮、鎳、鉬內容物組成，其硬度可約為HRC 70，且鑽頭內具備有特殊油氣輸送通路其尺寸長度為10公厘到200公厘。

進一步，該金屬柄對接端面形狀可為一全平面、具有單一或多個小柱狀凸體、正螺旋紋路或凸出曲面；又鑽頭對接端面形狀可為一全平面，具有單一或多個凹部、逆螺旋紋路或凹入曲面，並該金屬柄與鑽頭藉由凸體、凹部或凹入曲面、凸出曲面或正、逆螺旋紋路接合時可具較佳同軸對接精準度。

前述a2步驟之焊接方式可為沿鑽頭與金屬柄端面接觸區環繞而形成同軸之焊接技術，其具體實施可應用了特殊弧焊(閃焊)和雷射焊，上述技術透過控制操作於5kw到30kw而形成深度為0.1公厘到10公厘的熔融池，進而達到金屬結合，又前述焊接可應用摩擦焊和電阻焊，上述技術透過控制操作於5kw到50kw而形成深度為10公厘到50公厘的熔融池，進而達到金屬結合。

前述a3步驟係將a2焊接後之金屬柄與鑽頭焊接接觸區形成之凸出氧化物去除表面處理，並其處理可為機械加工車削或表面拋光研磨方式。

前述a4步驟之退火處理係對焊接位置藉由超音波或其他方式局部加熱，並具體實施操作溫度為400℃到800℃和操作時間為1~20秒。

本發明之退火製程可釋放因焊接時金屬加熱到溶融溫度後冷卻收縮時之內應力，避免金屬內部缺陷產生，而退火處理後本發明產品金屬柄至鑽頭之硬度可為HCR 30~70。

本發明方法採用高硬度鑽頭配合較低硬度金屬柄結合可降低成本，並可藉由高硬度鑽頭提升鑽孔效率及壽命，而本發明焊接後針對焊接位置再進行退火處理可消除高熱焊接直接冷卻後產生收縮內應力，並可提供鑽孔作業時避免焊接位置因不當收縮應力斷裂，可確保更佳使用壽命及安全性。

a1‧‧‧設置金屬柄及金屬鑽頭，並該鑽頭硬度大於金屬柄硬度，並分別具可同軸對接之端面

a2‧‧‧對金屬柄及金屬鑽頭對接端面位置焊接，並使焊接位置形成熔融池

a3‧‧‧對焊接後之焊接位置後加工表面處理

a4‧‧‧對焊接位置加熱退火處理

1‧‧‧金屬柄

11‧‧‧端面

111‧‧‧凸體

112‧‧‧正螺旋紋路

13‧‧‧凸出曲面

2‧‧‧鑽頭

20‧‧‧輸送通路

21‧‧‧端面

211‧‧‧凹部

212‧‧‧逆螺旋紋路

213‧‧‧凹入曲面

3‧‧‧氧化物

第一圖係本發明之製造流程圖。

第二圖係本發明之第一實施例分解圖。

第三圖係本發明之第二實施例分解圖。

第四圖係本發明之第三實施例分解圖。

第五圖係本發明之第四實施例分解圖。

第六圖係本發明之第五實施例分解圖。

第七圖係本發明金屬柄與鑽頭焊接後形成凸出氧化物示意圖。

第八圖係本發明金屬柄與鑽頭焊接後經後處理示意圖。

請參閱第一、二圖，本發明之切削工具製造步驟包括：a1設置金屬柄及金屬鑽頭，並該鑽頭硬度大於金屬柄硬度，並分別具可同軸對接之端面；a2對金屬柄及金屬鑽頭對接端面位置焊接，並使焊接位置形成熔融池；a3對焊接後之焊接位置後加工表面處理；a4對焊接位置加熱退火處理。

前述a1步驟之金屬柄1材料可經熱處理，並為鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成之合金，或適合任何機具或接桿之高速鋼、不銹鋼或合金，其硬度可約為HRC 30，該金屬柄1形狀在具體實施中可具有如圖式圓柱體、多角型棒狀或其他直接適用於機器旋轉夾頭柱狀結構。

又該鑽頭2材料可經熱處理，並為不鏽鋼、鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成的合金，並鑽頭2又可包含了由碳鎢內容物組成的高強度切削鑽孔鑽頭2與由鈦、鈮、鎳、鉬內容物組成，其硬度可約為HRC70。

又該鑽頭2圖中顯示為麻花形，並可依據其實施需求設置如麻花鑽、直槽鑽、沉頭鑽、錐度鑽、階梯鑽和其他銳利鑽孔的形狀。

又該鑽頭2包含了由不同半徑尺寸結構所組成，其半徑尺寸在具體實施中可由0.1公厘到50公厘，而其前述之長度尺寸具體實施可由20公厘到500公厘，又該鑽頭2上具備有各種形狀平滑凹槽以形成平順流體效應，其具體實施包含有直式刻紋、螺旋刻紋以及內部含有油與氣體輸送通路20的特殊結構鑽頭2，又該凹槽刻紋具備有特殊螺旋紋角度與長度，其具體實施刻紋凹槽角度分佈由5度到85度而其應用實際長度由0.2公厘到200公厘，而上述鑽頭2內具備有特殊油氣輸送通路20其尺寸長度為10公厘到200公厘。

本發明之金屬柄1及鑽頭2對接之端面11、21分別可具多種不同形狀，如第二圖所示第一實施例之端面11、21為全平面形狀，第三圖所示第二實施例為金屬柄1端面11具一凸體111，鑽頭2端面21對應位置具可接合之凹部211；又第四圖所示第三實施例金屬柄1之端面11具三個凸體111，鑽頭2端面21對應位置設置可接合之三個凹部211；又第五實施例所示金屬柄1端面11具正螺旋紋路112，並鑽頭2之端面21設置可接合之逆縲旋紋路212；又第六圖所示第五實施例之金屬柄1端面11設置凸出曲面213，並鑽頭2之端面21設置對應之凹入曲面213，並前述第二~五施實例接合時可具更佳同軸精準度。

前述a2步驟之焊接可沿鑽頭2與金屬柄1端面11、21接觸區環繞而形成同軸之焊接技術，其具體實施可應用了特殊弧焊(閃焊)和雷射焊，上述技術透過控制操作於5kw到30kw而形成深度為0.1公厘到10公厘的熔融池，進而達到金屬結合，又前述焊接可應用摩擦焊和電阻焊，上述技術透過控制操作於5kw到50kw而形成深度為10公厘到50公厘的熔融池，進而達到金屬結合。

請參閱第七圖，前述a3步驟係將a2焊接後之金屬柄1與鑽頭2焊接接觸區形成之凸出氧化物3去除表面處理，並其處理為機械加工車削或表面拋光研磨方式。

請參閱第八圖，前述a4步驟之退火處理係對焊接位置加熱，並具體實施操作溫度為400℃到800℃和操作時間為1~20秒。

本發明之退火製程可釋放因焊接時金屬加熱到融化溫度再冷卻收縮時之內應力，避免金屬內部缺陷產生，而退火處理後本發明產品金屬柄1至鑽頭2之硬度為HCR 30~70。

本發明方法採用高硬度鑽頭2配合較低硬度金屬柄1結合可降低成本，並可藉由高硬度鑽頭2提升鑽孔效率及壽命，而本發明焊接後針對焊接位置再進行退火處理可消除高熱焊接直接冷卻後產生收縮內應力，並可提供鑽孔作業時避免焊接位置因不當收縮應力斷裂，可確保更佳使用安全性。

本發明成品第一部分之高性能鑽頭以及與鑽頭2連接之第二部分另一端面的金屬柄1，其組合連接長度比例在本具體實施中為 第一部分與第二部份比例為1：5到1：30，而其外徑比為1：1到1：10而依據不同鑽孔切削目的調整形成同軸高性能切削工具。

是以由以上所述，本發明可節省成本，並經a4步驟處理更可提升強度，避免焊接位置斷裂，並前述實施例為本發明例示，並非本發明限制，凡依據本發明精神所為之等效改變亦應屬於本發明範疇內。

1‧‧‧金屬柄

11‧‧‧端面

2‧‧‧鑽頭

20‧‧‧輸送通路

21‧‧‧端面

Claims (10)

1. 一種切削鑽頭製造方法，其製造步驟包括：a1設置金屬柄及金屬鑽頭，並該鑽頭硬度大於金屬柄硬度，並分別具可同軸對接之端面，又該金屬柄及金屬鑽頭材料可經熱處理；a2對金屬柄及金屬鑽頭對接端面位置焊接，並使焊接位置形成熔融池；a3對焊接後之焊接位置後加工表面處理；a4對焊接位置加熱退火處理。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中a2步驟之焊接可沿鑽頭與金屬柄端面接觸區環繞而形成同軸之焊接技術，其具體實施可應用了特殊弧焊(閃焊)和雷射焊，上述技術透過控制操作於5kw到30kw而形成深度為0.1公厘到10公厘的熔融池，進而達到金屬結合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中a2步驟之焊接可應用摩擦焊和電阻焊，上述技術透過控制操作於5kw到50kw而形成深度為10公厘到50公厘的熔融池，進而達到金屬結合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中a3步驟係將a2焊接後之金屬柄與鑽頭焊接接觸區形成之凸出氧化物去除表面處理，並其處理可為機械加工車削或表面拋光研磨方式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中a4步驟之退火處理係對焊接位置加熱，並具體實施操作溫度為400℃到800℃和操作時間為1~20秒。
6. 如申請專利範圍第5項所述之切削鑽頭製造方法，其中可藉由超音波對焊接位置局部加熱。
7. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中a1步驟之金屬柄材料可為鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成之合金或高速鋼，又該鑽頭材料可為不鏽鋼、鉻、釩、鉬、鈷、錳、碳、鎢、鈦、鈮、鎳等和碳化物組成的合金或由碳鎢內容物組成的鈦、鈮、鎳、鉬內容物組成，又金屬柄硬度約為HRC 30；鑽頭硬度約HRC 70。
8. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中金屬柄端面具凸體，並鑽頭端面對應位置具凹部。
9. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中金屬柄端面具正螺旋紋路，並鑽頭端面對應位置具逆螺旋紋路。
10. 如申請專利範圍第1項所述之切削鑽頭製造方法，其中金屬柄端面具凸出曲面，並鑽頭端面對應位置具凹入曲面。